Конструкторский анализ процесса сборки

Рассмотрим пример конструкторского анализа с точки зрения процесса сборки изделия (DesignforAssemblyAnalysis — DFA).

Узел электропривода с датчиком положения, перемещающийся по двум стальным направляющим полозкам применяется для автоматического управления открытием и закрытием окна, как, например, в торговых точках McDonald's, обслуживающих водителей прямо в автомобилях. По техническим нормам устройство должно быть помещено в цельный корпус со съемной крышкой для доступа к механизму настройки позиционного датчика. Основное требование к устройству заключается в том, что оно должно иметь жесткое основание, спроектированное таким образом, чтобы узел мог скользить вверх и вниз по направляющим, служащим опорой для привода, и чтобы датчик размещался в определенном положении. Мотор и датчик должны быть соединены проводами с источником тока и блоком управления.

Первоначально предложенное конструкторами решение представлено на рис. 4.6.

В основании есть две втулки со вкладышами, которые предохраняют отверстия от быстрого износа. Мотор крепится к основанию двумя винтами, а в отверстие вставляется цилиндрический датчик, прикрепляющийся с помощью установочного винта. Чтобы корпус соответствовал техническим требованиям, торцевая крышка для создания зазора крепится к двум распоркам, которые в свою очередь привинчиваются к основанию. Во избежание закорачивания проводов при соприкосновении с металлической крышкой, на торцевой крышке устанавливается пластиковая втулка, через которую и пропускается электропроводка. И наконец, крышка в форме коробки закрывает снизу весь узел и привинчивается четырьмя винтами: два — крепят ее к основанию, а другие два — к торцевой крышке.

Таким образом, в соответствии с предложенным проектом устройство состоит из 19 комплектующих, собрав которые, вы получите требуемый электропривод: два сборочных узла (мотор и датчик), еще восемь основных деталей (крышка, основание, две втулки, две распорки, пластиковая втулка и торцевая крышка) и восемь винтов.

Основные усовершенствования на стадии проектирования продукции для облегчения сборки и производства достигаются упрощением изделия, т.е. сокращением количества отдельных входящих в нее деталей. В помощь проектировщику, занятому решением этой задачи, предлагается три критерия, по которым специалист оценивает каждую комплектующую, входящую в изделие.

1. Будет ли данная деталь перемещаться относительно остальных в процессе эксплуатации изделия?

2. Обязательно ли изготавливать данную деталь из материала, отличного от материала других деталей? Необходимо ли ее выделить в отдельную деталь?

3. Должна ли деталь легко отделяться ото всех остальных с тем, чтобы впоследствии можно было разобрать изделие для наладки или технического обслуживания?

Применив эти критерии к рассматриваемому нами примеру, получим следующие результаты.

1. Основание. Поскольку с этой детали начинается сборка и нет деталей, которые можно с ней объединить, теоретически она является необходимой.

2. Две втулки. Эти детали не удовлетворяют второму критерию. Теоретически основание и втулку можно изготовить из одного и того же материала.

3. Мотор. Мотор является отдельным сборочным узлом и закупается у поставщика. Все критерии неприменимы.

4. Два винта крепления мотора. В большинстве случаев отдельные крепежные элементы не столь уж необходимы, поскольку можно предусмотреть крепление непосредственно на какой-либо другой детали (например, защелкивать деталь в нужном месте).

 

5. Датчик. Еще один стандартный компонент. Критерии неприменимы.

6.
Крепежный винт. То же самое, что и в п. 4, необязателен.

7. Две распорки. Не удовлетворяют второму критерию, поскольку распорки можно сделать в основании.

8. Торцевая крышка. Она должна быть съемной и обеспечивать возможность разбирать узел (следует применить все три критерия).

9. Два винта крепления торцевой крышки. Необязательны.

10. Пластиковая втулка. Можно изготовить из того же материала, что торцевую крышку и, следовательно, можно объединить с ней.

11. Крышка. Можно объединить с торцевой крышкой.

12. Четыре винта для крышки. Необязательны.

Исходя из результатов такого анализа, делаем вывод, что если спроектировать устройство таким образом, чтобы отдельные сборочные узлы (мотор и датчик) крепились к основанию без винтов, и сконструировать пластиковую крышку, крепящуюся по такому же принципу, то вместо 19 отдельных компонентов понадобится всего 4. Эти четыре комплектующие представляют собой теоретически минимальное число деталей, необходимых с учетом всех ограничений, для выполнения основной функции изделия.

На данном этапе задача проектной группы заключается в том, чтобы оправдать включение в проект деталей, не входящих в теоретический минимум. Их доводы основываются на аргументах практического, технического либо экономического характера. В данном примере, например, можно указать, что два винта необходимы для закрепления мотора, и один установочный винт — для крепежа датчика, поскольку любые другие варианты крепежа нецелесообразны для продукции, выпускаемой малыми партиями (таковым является рассматриваемый нами электропривод). Однако место установки этих винтов можно изменить так, чтобы ускорить процесс сборки.

конструкторского анализа процесса сборки (DesignforAssemblyAnalysis — DFA)

На рис. 4.7 изображен чертеж перепроектированного электропривода, состоящего теперь всего из семи отдельных деталей.

Обратите внимание на то, какие комплектующие были удалены. Новая пластиковая крышка спроектирована таким образом, что крепится к основанию без винтов. Поскольку новая модель состоит из меньшего количества деталей, сборка ее будет проще, и, соответственно, значительно сократятся издержки ее производства.