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DFA新应用:优化工装夹具,缩短生产节拍,降低装配成本

1年前浏览361

导读:

在有些场合,产品在工装夹具中的装配和拆卸会严重影响生产节拍,如果利用DFA来提高装配和拆卸效率,可以缩短生产节拍,从而提高产能和降低产品装配成本。

   




01

DFA在工装夹具中被广泛忽视


DFMA在产品设计具有很大的作用,这已经形成共识。至少在国内经过十几年的发展和推广,已经有越来越多的企业认识到DFMA的作用。


但是,DFMA特别是DFA在工装夹具行业应用还不为人所知。这主要是因为:


1)DFMA被认为是产品设计领域的理论,工装夹具属于产品制造领域、主要由制程工程师负责,而产品制造领域熟悉DFMA的工程师本来就不多,因此DFMA在工装夹具领域里面被广泛忽略。


2)与产品的大批量生产不同,工装夹具往往是小批量生产甚至单件生产,本身所花费的费用并不高,即使费用高,也不过几台而已。因此,工装夹具的设计得不到到重视,更不容易应用先进的DFMA理念了。


本文第一次提出DFA在工装夹具的应用,这主要基于我多年的工作、培训和咨询经历:在有些场合,产品在工装夹具中的装配和拆卸会严重影响生产节拍,如果利用DFA来提高装配和拆卸效率,可以缩短生产节拍,从而提高产能和降低产品装配成本。当然,DFA的应用也有利于提高装配质量。


DFA在工装夹具中的应用包括两大方面:


1)工装夹具自身装配。工装夹具是由多个零部件装配而成,可以把DFA相关理论和设计指南应用于此,以提高工装夹具的装配质量、装配效率以及降低装配成本。


2)把产品装配到工装夹具中、以及从工装夹具中拆卸。这一点对产品的成本和质量影响更大,这是本文的关注点


注:我是产品设计工程师,从未设计过工装夹具;但是我看过太多的工装夹具设计,极度缺乏DFMA认知,故而写作此文。



02

DFA在工装夹具中的应用


DFA中的所有设计指南,大多数均可应用于工装夹具,本节以其中几个设计指南为来说明。


1)避免锁太多螺丝螺栓
工装夹具本身太多是金属或者塑料板,再加上批量小,其内部零部件之间使用螺丝螺栓来紧固,这无可厚非。

但是,如果我们把产品装配在工装夹具上时,还依然使用很多螺丝螺栓,这就说不过去了。

在把产品装配到工装夹具上时,拧一次螺丝螺栓;把产品从工装夹具拆卸下来时,再拧一次螺丝螺栓;这得浪费多少时间和人工啊!

如果刚好不凑巧设计了多个螺丝螺丝,那浪费更是不可想象!

工装夹具虽然不可能像塑胶件一样,设计卡扣等结构来代替和减少螺丝螺栓,但是完全可以设计较为复杂的运动夹紧机构来实现,即时夹紧机构比较复杂,而因为批量小,成本稍微高点也可以接受。

这种夹紧机构甚至还有标准件可以直接购买。
激光焊接时的夹具夹紧不靠螺丝螺栓

2)工装夹具增加定位
我们知道,工装夹具的重要功能之一是为产品装配提供精准定位。

可以依靠产品的外形定位,也可以在工装夹具上增加定位PIN。

常见定位PIN

不同定位PIN头型,空间允许的情况下使用第四种,导向效果非常好

其它各式各样的PIN及其配合零件


3)避免工装夹具过定位
在定位时,需要避免对产品过定位,否则产品很难装配、也很难拆卸取出

产品取不出来,不知道这样的窘境大家有没有见过?

反正我经常见过。

在使用产品外形定位时,需要避免整面定位,可以使用部分的筋来定位;
避免整面定位

当使用定位PIN来定位时,需要避免使用两个相同圆柱形的定位PIN来定位。
使用圆形定位PIN和钻石定位PIN配合,避免过定位

圆周定位时使用钻石定位PIN,避免过定位

4)工装夹具增加导向
在把产品装配到工装夹具上时,应该遵循DFA中的导向设计指南,使得产品能够快速的装配到工装夹具上,从而提高装配效率。

操作人员闭着眼睛就能把产品装入工装夹具中,不需要过多的对齐和调整,这是最理想的工装夹具导向设计。
增加导向

5)防错
防错,这应该是工装夹具设计的最基本要求了避免产品放入工装夹具时放错位置,同时避免在错误的位置也可以进行下一步的紧固动作。

6)人机工程学
工装夹具的设计需要考虑到人机工程学,考虑到操作人员操作的方便性和舒适性。Ergonomic Fixtures Improve Productivity。
操作人员的舒适操作区域




END—
来源:降本设计
焊接理论螺栓
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-11-13
最近编辑:1年前
钟元
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