Руководство по проектированию инструментов: Основы, типы и цели
Вместе с нами вы узнаете о проектировании производственного инструмента, начиная с режущих инструментов и заканчивая такими передовыми методами, как CAD/CAM. Узнайте о планировании, точности и различных типах инструментов, в том числе автоматизированных, быстрых и композитных.
Откройте для себя цели проектирования оснастки - экономию средств, быстрое получение результатов, удобство использования и многое другое. Мы подчеркиваем важность проектирования оснастки для оптимизации производства посредством проектирования для производства (DFM) и обеспечения безопасности работников.
В этом руководстве вы найдете всю необходимую информацию о Дизайн инструментов!
Краткое определение
Инструментарий - это различные приспособления и оборудование, используемые в производственных процессах, например, режущие инструменты, штампы, литьевые формы, рабочие приспособления и т.д.
Он является неотъемлемой частью любого производства, которое выпускает продукцию из различных компонентов или сырья.
Проектирование оснастки выходит за рамки формы и посадки; оно обеспечивает решение специальных задач, таких как допуски и контроль точности, ожидаемый срок службы инструмента для объемов производства с течением времени, безопасность для здоровья и т. д.
Все эти факторы необходимо учитывать при разработке эффективных инструментов, использующих специфические материалы в своей среде во время производственных операций.
Что такое проектирование оснастки в обрабатывающей промышленности?
При разработке инструмента в обрабатывающей промышленности используются такие передовые технологии, как системы CAD/CAM и термообработка, для создания инструментов для различных задач.
Эта специализированная инженерная область включает в себя анализ производственных переменных с учетом практического дизайна, управления затратами, квалификации рабочей силы и эффективности.
Проектирование оснастки призвано помочь производителям снизить себестоимость продукции, обеспечив правильную конструкцию инструментов и их соответствие своему назначению.
Контроль усилия является ключевым направлением, достигаемым с помощью надлежащих измерений и проверок, обеспечивающих оптимальное функционирование машин в любых производственных условиях.
Термическая обработка Это жизненно важно, поскольку дает такие преимущества, как повышенная твердость, улучшенная стабильность размеров и повышенный усталостный ресурс или удлинение. Это делает ее бесценным инструментом для создания компонентов с оптимальными характеристиками для производства.
Каковы основы проектирования оснастки?
При разработке инструмента учитываются такие основополагающие факторы, как предварительное планирование, выбор подходящего материала, точность и аккуратность производства, время смены инструмента, а также долговечность и объем.
Узнайте больше о том, как применять эти концепции в своей обработке.
Планируйте заранее
Предварительное планирование включает в себя постановку четких целей, выбор материалов, определение потребности в точности, объема производства и долговечности.
Грамотное планирование экономит время и деньги, обеспечивает своевременное принятие решений, отвечает ожиданиям клиентов и повышает удобство работы.
Он также помогает эффективно координировать производственные задачи, начиная с чертежей CAD и заканчивая услугами по изготовлению.
Выбор подходящего материала
Учитывайте такие факторы, как прочность конструкции, термостойкость и защита от коррозии, чтобы подобрать материалы в соответствии с техническими требованиями.
Объем производства, долговечность, стоимость и эргономические соображения, включая антивибрационные материалы для снижения утомляемости пользователя, также играют важную роль при выборе материалов для проектов оснастки.
Допуски и точность
При разработке инструментов важно иметь точные размеры и допускать некоторые отклонения.
Вы должны точно знать, насколько точными должны быть детали, качество поверхности, прочность режущих инструментов и точность форм.
Даже небольшие различия в пределах этих установленных измерений могут серьезно повлиять на качество и точность конечного продукта.
Очень важно, чтобы инженерные чертежи соответствовали друг другу, а различные станки, используемые в производстве, имели одинаковый уровень точности.
Выбор правильных материалов для инструментов тоже очень важен - он позволяет сохранить постоянство в процессе производства и сэкономить деньги.
Время смены инструмента
Время смены инструмента играет важную роль в производстве, поскольку оно связано с перемещением инструментов между операциями. Эффективное планирование сводит к минимуму время простоя, повышает эффективность и сокращает расходы.
На частоту смены инструмента влияют такие факторы, как качество материала, размер инструмента и задачи, но целью является быстрая переналадка. Регулярное техническое обслуживание продлевает срок службы инструмента, снижая трудозатраты, связанные с частой заменой.
Высококачественные материалы, такие как твердая сталь, служат дольше, что позволяет проводить такие мероприятия, как повторная заточка и калибровка, для минимизации времени простоя и затрат.
Инженерный опыт проектирования помогает сократить время наладки за счет учета размеров, допусков и требований к точности в зависимости от сценариев использования и прилагаемых усилий.
Объем производства и долговечность
Эффективность и долговечность конструкции оснастки существенно влияют на объем производства в обрабатывающей промышленности.
Приоритет производительности и долговечности приводит к более устойчивым результатам. Разработчики оснастки должны выбирать долговечные материалы и понимать, как идеальные допуски влияют на производительность инструмента с течением времени.
Более высокие первоначальные капитальные затраты на снижение уровня допусков приводят к созданию более долговечных инструментов, повышающих эффективность работы в течение длительного времени, в отличие от инструментов со свободными допусками, которые изнашиваются быстрее, что приводит к частому техническому обслуживанию и потере точности раньше, чем ожидалось.
Срок службы и обслуживание инструмента
Конструкция инструмента, например режущего или литьевого, в значительной степени влияет на срок его службы. Регулярное техническое обслуживание, например, заточка или замена изношенных деталей, помогает продлить срок службы инструмента.
Выбор прочных материалов, таких как термообработанная сталь, в автомобильной промышленности сводит к минимуму необходимость в частом обслуживании и обеспечивает оптимальную производительность в течение долгого времени.
Термообработка
Термическая обработка - это процесс, направленный на изменение физических свойств металла, обычно инструментальной стали, путем нагрева и охлаждения.
Термическая обработка позволяет добиться желаемых характеристик для определенных операций в обрабатывающей промышленности.
Различные методы включают отжиг, закалку в корпусе, упрочнение осадками, отпуск и науглероживание.
Соображения по поводу стоимости
Проектирование оснастки существенно влияет на стоимость производства и качество конечного продукта. Точная оценка имеет решающее значение для создания экономически эффективных инструментов без ущерба для качества и точности.
Такие факторы, как объем производства, долговечность, время термообработки и выбор материала, влияют на общую стоимость, что подчеркивает важность тщательного рассмотрения при создании производственных инструментов.
Здоровье и безопасность
Уделение внимания эргономичному дизайну ручных инструментов имеет решающее значение для снижения дискомфорта пользователей и предотвращения травм. Включение принципов охраны здоровья и безопасности с самого начала помогает свести к минимуму необходимость в модернизации или дополнительных средствах защиты.
При работе с ручными инструментами важно соблюдать общие правила безопасности, в том числе сохранять удобную рабочую позу, использовать правильные захваты и избегать силовых действий, которые могут привести к нагрузке на тело.
Переносные электроинструменты всегда должны иметь ограждения, защищающие пользователей от мусора и других опасностей.
Некоторые фабрики используют диагностические носимые устройства или датчики в униформе сотрудников для отслеживания изменений температуры во время ручного труда, что помогает определить уровень усталости. Это позволяет при необходимости своевременно принять профилактические меры.
Здоровая рабочая сила повышает производительность, снижает количество отходов и со временем экономит расходы. Инвестиции в здоровье и безопасность не только обязательны, но и экономически оправданы.
Типичные типы инструментов
Существует множество типов оснастки для различных областей применения, от режущих инструментов, штампов и пресс-форм для литья под давлением до инструментов для фиксации изделий.
Изучите эти варианты и примите лучшее решение для ваших нужд.
Режущие инструменты
Режущие инструменты превращают сырье в различные изделия. Они различаются по типам, например, токарные инструменты для металла и деревообрабатывающие инструменты, такие как пилы, стамески и рубанки, для дерева.
Их геометрия определяет их функции: сверла - для отверстий, торцовочные фрезы - для плоских поверхностей, фрезы - для контуров и т. д.
Выбор материала также имеет значение: алмаз/КБН для твердых металлов, карбид для неметаллических веществ и быстрорежущая сталь (HSS) для экономичности.
Плашки
Штампы - это специализированные инструменты, необходимые для массового производства, отличающиеся от обычных инструментов процессом изготовления.
Хотя слово "инструмент" часто используется как взаимозаменяемое, оно подразумевает прямую механическую обработку, в то время как "штамп" требует прецизионной отделки.
Различные типы штампов выполняют разные функции: Штампы для штамповки производят изделия от небольших ювелирных украшений до крупных автомобильных панелей, а штампы для листового металла формируют сложные детали из тонких материалов.
Прогрессивные штампы выполняют несколько шагов в одном инструменте, заготовительные штампы вырезают без лишнего материала, а прошивные штампы создают последовательные пазы или отверстия.
Инструменты для литья под давлением
Инструменты для литья под давлением используются для изготовления пластиковых деталей. Они изготовлены из прочной стали для повышения эффективности и оснащены направляющими штифтами для уменьшения износа.
Выбор правильной марки стали имеет решающее значение для обеспечения баланса между прочностью и твердостью.
В то время как обработка с ЧПУ обеспечивает точность при создании прототипов автомобилей, для крупносерийного производства лучше использовать более мягкие материалы, чтобы избежать хрупкости и возможных повреждений, что требует применения износостойких материалов.
Рабочие инструменты
Инструменты для удержания заготовок фиксируют, позиционируют и поддерживают их во время работы, повышая точность и эффективность резки.
Они бывают разных видов: зажимные приспособления, фиксаторы, держатели инструментов и специализированные системы.
Выбор подходящего инструмента зависит от его конкретной функции, например, позиционирования заготовок, поддержки режущего инструмента, соединения станков, облегчения многозадачности или быстрой замены деталей.
Крепежные инструменты
Приспособления помогают надежно позиционировать и поддерживать заготовки в процессе резки.
Они обеспечивают точность, сокращают количество переделок, экономят время и позволяют избежать ошибок. Зажимы направляют фрезы, а приспособления точно позиционируют инструменты или материалы.
Приспособления обычно помогают заготовкам перемещаться мимо режущих инструментов, оптимизируя время наладки и повышая производительность за счет точности обработки.
Измерительные и контрольные инструменты
Контрольно-измерительные инструменты используются для точного измерения деталей металлообработки, обеспечивая высокое качество продукции.
Такие инструменты, как манометры, щупы и пневматические манометры, обеспечивают точность размеров.
Современные инструменты, такие как верньерные штангенциркули и микрометры, отвечают потребностям судостроения в исключительной точности.
Калибровка станков предотвращает простои из-за выхода оборудования из строя, а плановые проверки выявляют дефекты на ранней стадии, поддерживая стабильное качество продукции.
Компьютерные инструменты
Компьютерные инструменты, такие как программное обеспечение CAD и CAE, расширяют возможности инженеров, позволяя создавать, модифицировать, анализировать и оптимизировать конструкции для различных производственных процессов.
CAD позволяет создавать 2D/3D-проекты, пригодные для использования в производстве или для получения патентов. CAE предлагает такие дополнительные функции, как инженерный анализ, оптимизация конструкции, моделирование, создание прототипов, а также поддерживает обработку с ЧПУ для высокоточного производства в различных отраслях.
Инструменты Rapid
Инструменты Rapid специализируются на быстром изготовлении деталей, идеально подходящих для прототипов или реальных изделий.
Они работают быстрее, чем традиционные методы, и приносят пользу производственной отрасли, обеспечивая качество при соблюдении сжатых сроков.
Они бывают двух типов: прямые (производят пригодные для использования детали с помощью 3D-печати или обработки на станках с ЧПУ) и косвенные (нуждаются в финишных процессах, таких как термообработка).
Они обеспечивают быструю адаптацию существующих конструкций и способствуют эффективной итерации моделей изделий с помощью удобных компьютерных программ.
Композитные инструменты
Композитные инструменты, изготовленные из таких материалов, как полимер, армированный углеродным волокном (CFRP) или стекловолокном (GFRP), отличаются прочностью и легкостью по сравнению с традиционными металлическими инструментами.
Их предпочитают за экономичность, простоту использования и быстроту производства.
В частности, композитная оснастка для моделирования методом наплавленного осаждения (FDM) обеспечивает быстрое производство с высокой прочностью на разрыв, повышая точность изготовления сложных деталей.
Цели проектирования оснастки
Читайте далее, чтобы узнать больше о проектировании оснастки и выяснить ее цели!
Экономия средств
Проектирование оснастки в значительной степени влияет на стоимость продукции. Меры по снижению затрат в этой области существенно влияют на итоговый результат производственной компании.
К способам снижения затрат на проектирование инструментов относятся разумная закупка материалов, интеграция ресурсов и эффективное планирование.
Управление расходами включает в себя анализ ресурсов, координацию деятельности, минимизацию потерь и контроль над бюджетом для обеспечения краткосрочной и долгосрочной финансовой выгоды.
Быстрые поставки
Своевременная доставка имеет большое значение для производства. Это означает своевременное выполнение работы, соблюдение стандартов качества и контроль затрат.
В цифровом мире быстрые сроки доставки дают преимущество за счет сокращения времени ожидания клиентов, повышения эффективности и использования таких инструментов, как системы управления проектами, для установления четких сроков и раннего решения потенциальных проблем.
Такие инструменты, как Zeplin, помогают дизайнерам и разработчикам пользовательских интерфейсов лучше общаться, обеспечивая более плавный ход проекта.
Удобный для пользователя
Удобство использования инструментов важно для успешных производственных решений, особенно для инженеров, разрабатывающих инструменты.
Простой дизайн с четкими, выделяющимися цветами помогает пользователям быстро найти то, что им нужно. Удобная навигация на веб-сайтах или в программном обеспечении делает бренд или продукт более привлекательным.
Медленная загрузка и непонятные инструкции отталкивают пользователей. Тестирование инструментов в процессе производства с помощью таких симуляторов, как Usabilla и Design scenarios, гарантирует их удобство и гибкость.
Функции Drag-and-drop упрощают сложные задачи для создателей. Панели быстрого доступа помогают пользователям быстро получать результаты и легко ориентироваться, экономя время в цифровом пространстве.
Координация
Координация жизненно важна при разработке оснастки, обеспечивая своевременное завершение проектов благодаря командной работе. Это означает организацию ресурсов и деятельности для всеобщего блага.
Хорошее общение в команде помогает достигать целей, плавно управлять задачами и составлять разумные графики. Заблаговременное планирование проясняет роли и ожидания, предотвращая ошибки из-за недопонимания.
Координаторы BIM (Building Information Model), например, управляют информацией для таких проектов, как 3D-печать или механическая обработка, обеспечивая плавное продвижение к конечной цели.
Слаженные команды повышают эффективность и приводят к созданию более качественных продуктов и услуг, экономя время, усилия и затраты на строительные процессы.
Повышение производительности
Чтобы улучшить конструкцию и производительность инструмента, изучите такие фундаментальные принципы, как планирование, выбор материала и учет таких факторов, как объем производства и долговечность.
Платформы САПР революционизируют процесс проектирования, повышая эффективность работы дизайнеров и оптимизируя операции.
Design Productivity Blueprint играет важную роль в повышении эффективности производства, направляя ресурсы на выполнение важных задач, что приводит к повышению производительности и объема производства.
Сохраняйте качество
Эффективность и качество производства в значительной степени зависят от хорошо продуманных инструментов, которые точно соответствуют техническим характеристикам продукции.
Недостатки конструкции этих инструментов могут привести к увеличению затрат, задержке производства и снижению качества деталей.
Заранее планируйте выбор инструмента, учитывайте типы материалов, допуски, термообработку, процессы быстрого создания, срок службы инструмента, производительность и безопасность, чтобы поддерживать постоянное качество на протяжении всего производства.
Общий процесс проектирования инструментов
Успешные проекты зависят от решения проблем и тщательного внимания к деталям на протяжении всего производственного цикла. Учитывайте материалы, допуски, геометрию, требования к мощности обработки, параметры обработки поверхности и т. д.
Разработка инструментов включает в себя несколько ключевых этапов:
- Понимание проблемы или потребности, которую должен решить инструмент.
- Генерирование идей и концепций для функциональности, внешнего вида и удобства использования инструмента.
- Создание подробных эскизов, схем или цифровых моделей с помощью программного обеспечения CAD (Computer-Aided Design).
- Создание физического прототипа или цифрового представления для проверки функциональности инструмента и внесения улучшений.
- Оценка работы прототипа, сбор отзывов и доработка дизайна на основе результатов испытаний.
- Доработка дизайна, выбор материалов и подготовка к серийному производству, если это необходимо.
- Изготовление инструмента с использованием соответствующих технологий (например, механическая обработка, литье, литье под давлением).
- Проверка и тестирование каждого инструмента на соответствие стандартам качества.
- Упаковка, распространение и предоставление инструмента целевым пользователям.
Кроме того, соблюдение простых правил при создании прототипа позволяет добиться превосходных характеристик "металл на металле" (MOT) при низком энергопотреблении.
Такая последовательность позволяет выполнять обязательства по обеспечению конкурентоспособности на рынке, предоставляя первоклассные удаленные услуги из одного места, обеспечивая превосходный опыт при значительном снижении затрат с течением времени.
Почему проектирование оснастки важно для производственного процесса?
Проектирование оснастки играет важную роль в производстве, так как оно оптимизирует процессы с помощью проектирования для производства (DFM), обеспечивая эффективность проектирования, сборки, учета затрат и поддержания качества.
Это предотвращает такие проблемы, как вибрационное воздействие, обеспечивает безопасность работников и минимизирует задержки, связанные с изменением материала, благодаря предварительному выбору точных размеров и материала.
В конечном итоге это позволяет производителям добиться успеха за счет рационализации операций и контроля над расходами.
Обратитесь в компанию DEK за лучшими услугами по проектированию оснастки. У нас работают лучшие специалисты, которые не подведут вас!
Заключение
В целом это руководство подчеркивает важную роль хорошо спроектированных инструментов в оптимизации производственных процессов. В нем рассматриваются такие ключевые моменты, как планирование, выбор материала, точность и техническое обслуживание, что позволяет создавать экономически эффективные инструменты, повышающие эффективность производства.
В этом руководстве рассматриваются различные типы инструментов и описываются цели проектирования оснастки, такие как экономия затрат и удобство использования. В нем также объясняется общий процесс проектирования инструментов и подчеркивается важность проектирования оснастки для успешного производства.
