در طراحی یک قطعه صنعتی، فقط درست بودن ابعاد و شکل هندسی کافی نیست. قطعه‌ای که روی نرم‌افزار CAD به‌درستی طراحی شده، باید بتواند با روش تولید موردنظر، ابزارهای موجود و هزینه منطقی نیز ساخته شود.
مفهوم DFM یا Design for Manufacturing دقیقاً با همین هدف شکل گرفته است؛ یعنی هنگام طراحی، محدودیت‌ها و قابلیت‌های فرآیند تولید نیز از ابتدا در نظر گرفته شوند. این کار می‌تواند باعث کاهش خطا، دوباره‌کاری، زمان تولید و هزینه ساخت شود.
۱. ابتدا روش ساخت را مشخص کنید
یکی از اصول اولیه DFM این است که طراح بداند قطعه قرار است چگونه ساخته شود.
آیا قطعه با:
- برش لیزر ساخته می‌شود؟
- خم‌کاری می‌شود؟
- ماشین‌کاری CNC دارد؟
- تراشکاری می‌شود؟
- ریخته‌گری می‌شود؟
- یا از طریق جوشکاری و مونتاژ چند قطعه ساخته خواهد شد؟
هر فرآیند محدودیت‌های خودش را دارد. بنابراین یک هندسه مناسب برای ماشین‌کاری الزاماً برای برش لیزر یا خم‌کاری مناسب نیست.
پس قبل از طراحی جزئیات قطعه، فرآیند تولید باید مشخص باشد.
۲. طراحی را ساده نگه دارید
هرچه هندسه یک قطعه پیچیده‌تر باشد، احتمال افزایش زمان و هزینه ساخت نیز بیشتر می‌شود.
وجود شیارهای غیرضروری، سوراخ‌های متعدد، گوشه‌های پیچیده، تلرانس‌های غیرضروری و عملیات ماشین‌کاری زیاد، می‌تواند فرآیند تولید را دشوارتر کند.
در DFM هدف این نیست که قطعه را بیش از حد ساده کنیم؛ بلکه باید هر ویژگی قطعه دلیل مهندسی مشخصی داشته باشد.
۳. ضخامت و جنس ماده را متناسب با فرآیند انتخاب کنید
انتخاب جنس و ضخامت فقط بر اساس استحکام موردنیاز انجام نمی‌شود.
برای مثال، در قطعات ورقی باید قابلیت برش، خم‌کاری، جوشکاری و رفتار ماده هنگام شکل‌دهی نیز در نظر گرفته شود.
همچنین بهتر است تا حد امکان از ضخامت‌ها و مواد متداول در فرآیند تولید استفاده شود؛ زیرا استفاده از یک ماده یا ضخامت خاص ممکن است نیاز به ابزار، تنظیمات یا فرآیند جداگانه ایجاد کند.
انتخاب ماده در مراحل ابتدایی طراحی یکی از اصول اصلی DFM است و می‌تواند مستقیماً بر هزینه و قابلیت تولید قطعه تأثیر بگذارد.
۴. در قطعات ورقی، محل سوراخ‌ها و خم‌ها اهمیت زیادی دارد
یکی از اشتباهات رایج در طراحی قطعات ورقی، قرار دادن سوراخ یا شیار در فاصله بسیار کم از خط خم است.
هنگام خم‌کاری، ورق دچار تغییر شکل و کشیدگی می‌شود و اگر یک سوراخ بیش از حد به محل خم نزدیک باشد، ممکن است شکل آن تغییر کند یا دقت موردنظر به دست نیاید.
به همین دلیل منابع تخصصی طراحی ورق توصیه می‌کنند فاصله ویژگی‌هایی مانند سوراخ و شیار از خط خم با توجه به ضخامت ورق و قابلیت فرآیند تعیین شود. برای نمونه، Protolabs در راهنمای خود قاعده 4T را برای بسیاری از کاربردهای ورق مطرح می‌کند؛ یعنی فاصله‌ای در حدود چهار برابر ضخامت ماده از خط خم، هرچند مقدار واقعی باید با توجه به جنس، ضخامت و فرآیند تولید تعیین شود. (Protolabs)
۵. اندازه سوراخ‌ها را متناسب با ضخامت و فرآیند انتخاب کنید
سوراخ بسیار کوچک در یک قطعه ممکن است روی مدل CAD کاملاً قابل تعریف باشد، اما لزوماً به این معنی نیست که ساخت آن ساده است.
در برش لیزر یا پانچ، حداقل اندازه قابل تولید به عواملی مانند ضخامت و جنس ورق، نوع فرآیند و تجهیزات مورد استفاده بستگی دارد.
برای مثال، Protolabs اشاره می‌کند که در بسیاری از شرایط، ایجاد سوراخی با قطر کمتر از ضخامت ماده می‌تواند مشکل‌ساز باشد. (Protolabs)
بنابراین بهتر است قبل از تعیین سوراخ‌های بسیار کوچک، قابلیت فرآیند تولید بررسی شود.
۶. شعاع خم را فراموش نکنید
در قطعات خم‌کاری‌شده، گوشه کاملاً تیز معمولاً با فرآیند واقعی خم‌کاری به وجود نمی‌آید و شعاع داخلی خم به ابزار و جنس و ضخامت ورق وابسته است.
همچنین استفاده از شعاع‌های مختلف برای خم‌های متعدد یک قطعه می‌تواند نیاز به تغییر ابزار و تنظیمات بیشتری ایجاد کند.
به همین دلیل، در صورت امکان استفاده از شعاع‌های استاندارد و یکسان می‌تواند طراحی و تولید را ساده‌تر کند. البته شعاع مناسب باید بر اساس جنس، ضخامت و روش خم‌کاری تعیین شود. (Protolabs)
۷. تلرانس را فقط به اندازه نیاز تعیین کنید
یکی از نکات مهم در DFM این است که برای تمام ابعاد، تلرانس بسیار دقیق تعیین نکنیم.
اگر قطعه‌ای برای عملکرد صحیح خود به دقت ±0.1 میلی‌متر نیاز ندارد، تعیین چنین تلرانسی می‌تواند فرآیند تولید را بی‌دلیل پیچیده و پرهزینه کند.
به بیان ساده:
تلرانس باید به اندازه‌ای دقیق باشد که عملکرد قطعه را تضمین کند، نه دقیق‌تر از نیاز واقعی آن.
تلرانس‌های سخت‌تر معمولاً نیازمند کنترل و فرآیند تولید دقیق‌تری هستند و می‌توانند هزینه ساخت را افزایش دهند. (Autodesk)
جمع‌بندی
DFM یعنی طراحی قطعه با در نظر گرفتن نحوه واقعی ساخت آن.
در مراحل ابتدایی، چند سؤال ساده می‌تواند بسیاری از مشکلات آینده را کاهش دهد:
قطعه با چه روشی ساخته می‌شود؟
آیا هندسه آن برای این فرآیند مناسب است؟
آیا جنس و ضخامت مناسبی انتخاب شده؟
آیا سوراخ‌ها و خم‌ها در محل مناسبی قرار دارند؟
آیا تلرانس‌ها واقعاً موردنیاز هستند؟
پاسخ دادن به همین سؤالات ساده، می‌تواند از بسیاری از اصلاحات و هزینه‌های اضافی در مرحله تولید جلوگیری کند.
در مجموعه ایران کوثر نیز قابلیت ساخت قطعات از همان مراحل طراحی مورد توجه قرار می‌گیرد تا طراحی نهایی فقط روی کاغذ یا محیط CAD صحیح نباشد، بلکه تا حد امکان با فرآیند واقعی ساخت و تولید نیز هماهنگ باشد.
در صورت تمایل میتوانیدی از نمونه کارهای انجام گرفته توسط مجموعه ایران کوثر دیدن نمایید (اینجا کلیک کنید).
منابع
- Autodesk – Design for Manufacturing (DFM)
تعریف DFM و اصول کلی طراحی برای ساده‌سازی و بهینه‌سازی فرآیند تولید. - Protolabs – Sheet Metal Fabrication Design Guidelines
راهنمای طراحی قطعات ورقی شامل سوراخ‌ها، خم‌ها، تلرانس‌ها و محدودیت‌های ساخت. (Protolabs) - Protolabs – Sheet Metal Bend Radius Guidelines
بررسی شعاع خم، Bend Allowance، K-Factor و فاصله ویژگی‌ها از محل خم. (Protolabs) - Xometry – Design Guide: Sheet Metal Fabrication
راهنمای طراحی قطعات ورقی با تمرکز بر انتخاب ماده، تلرانس، خم‌کاری و ویژگی‌های ساخت. (Xometry)
دیدگاه خود را بنویسید