Керівництво DFM щодо виготовлення мідних шин для економії витрат при індивідуальному виробництві

Проектування з урахуванням виробництва — це найкращий підхід до зниження витрат і підвищення якості. Незначні зміни в проекті можуть призвести до зниження витрат на виготовлення та скорочення термінів виготовлення мідних шин у системах акумуляторів електромобілів, системах розподілу електроенергії та застосуваннях у сфері відновлюваних джерел енергії. Надмірна специфікація — поширена проблема серед багатьох інженерів, які надмірно деталізують характеристики, що збільшує складність механічної обробки без будь-якої функціональної переваги. Ви можете отримати глибше розуміння своїх проектних рішень і обмежень, щоб створити проект із такими самими електричними й механічними характеристиками, але за нижчу вартість. Багато клієнтів зверталися до Kinto з проханням оптимізувати проект мідних шин для високоточного виготовлення деталей із жорсткими допусками. Цей посібник надає цінні рекомендації щодо принципів DFM, які не потребують додаткових витрат, але забезпечують надійність продуктів.

Спростіть розташування отворів і відстані між ними

Свердлення отворів — один із найпоширеніших процесів у виробництві мідних шин. Кожен отвір збільшує витрати на обробку. Для кожного отвору потрібен час на підготовку інструменту, знос інструменту та контроль якості. Економте кошти: кількість точок кріплення або підключення слід обмежити лише необхідною кількістю. Також уникайте великої кількості дрібних отворів, для яких знадобиться кілька замін інструменту або спеціальні свердла. Забезпечте достатню відстань між отворами та від краю шини. Мідь за своєю природою досить м’яка, тому розташування отворів занадто близько до краю може призвести до деформації або розриву під час пробивання або свердлення. Загальне правило: відстань від отвору до краю має становити щонайменше 1,5 товщини матеріалу, а відстань між отворами — не менше товщини матеріалу. Якщо шину планують наносити покриття, виникає питання: чи потрібно повністю заповнити всі отвори покриттям, чи достатньо часткового покриття для вашого застосування? Усі ці невеликі коригування разом дають значне скорочення тривалості циклу.

Оптимізувати радіуси вигину з урахуванням характеристик міді

Мідь веде себе інакше, ніж сталь, під час згинання, а її поведінка суттєво залежить від сплаву та стану відпалу. Якщо радіус згину занадто малий для обраного сплаву й стану відпалу, це може призвести до утворення тріщин, поверхневих дефектів або потребувати додаткових операцій відпалу, що є трудомісткими й коштовними. Оптимальний радіус згину для внутрішньої сторони згинів у більшості застосувань мідних шин — від одного до двох розмірів самого матеріалу. Для м’яких станів відпалу (відпалена мідь) можна отримати дуже малі радіуси згину, але в вібраційних застосуваннях механічна міцність може виявитися недостатньою. Стани відпалу, які застосовують під час виробництва для отримання більш твердого стану, важко згинати й можуть вимагати більших радіусів згину. Варто заздалегідь узгодити з виробником правильний стан відпалу, щоб досягти оптимального балансу між електропровідністю, механічною міцністю та формоздатністю. Також слід враховувати напрямок згинання щодо напрямку прокатки мідного листа: згинання поперек напрямку прокатки (а не вздовж нього) зменшує ризик поверхневого розтріскування. Хоча за допомогою прецизійних верстатів Kinto можна створювати широкий спектр унікальних геометрій, конструкції, які «дотримуються правил» природного формування міді, завжди будуть менш коштовними.

Зменшити вторинні операції за рахунок розумного проектування

Додаткові операції, такі як зачистка кромок, маскування під нанесення покриття та додаткові проходи, суттєво збільшують витрати. Якщо ці етапи скоротити або взагалі усунути, добре спроектована шинна планка виконає своє завдання. Не вимагайте нетипових товщин, які потрібно виготовляти спеціальним прокатом, або надмірного шліфування поверхні. Уникайте маскування бажаних ділянок стінок через наявність автоматичних «пасток» у розчині для нанесення покриття або ручного маскування. Якщо потрібні гнучкі з’єднання шинної планки, краще вбудувати ламіновані шунти безпосередньо в основне тіло шинної планки, замість складних гнучких перемичок, які потрібно приварювати або прикручувати до тіла шинної планки. Спроектуйте плоскі, неперервні поверхні, щоб їх легко було ізолювати за допомогою стрічки, порошкового покриття або термоусаджувальної трубки. Вузькі канали та важкодоступні ділянки через гострі кути потребують ручної обробки. Закруглені кути та достатні радіуси заокруглення зменшують концентрацію напружень і також дозволяють використовувати автоматизовані процеси остаточної обробки.

Стратегія допусків, що забезпечує баланс між точністю й вартістю

Завжди дорожче виготовляти з меншою допусковою похибкою. Це не лінійне зростання — зменшення допуску з 0,10 до 0,05 може призвести до збільшення витрат на механічну обробку та контроль більше ніж у 2 рази. Не вказуйте меншу допускову похибку, ніж це дійсно потрібно. Не встановлюйте допуск для розміру, якщо його точність не впливає на форму чи функціональність деталі. Деякі деталі, наприклад шини багатьох одиниць, які можуть компенсувати відхилення під час монтажу, можуть не потребувати надвисокої точності розташування за довжиною та шириною. Встановіть систему розмірів і допусків, що дозволяє використовувати символи геометричного вимірювання та допусків (GD&T), і застосовуйте допуски лише до критичних елементів, які справді цього потребують — наприклад, до розташування монтажних отворів або розмірів, пов’язаних із монтажними поверхнями. Це не створюватиме у виробника хибного враження, ніби всі елементи мають мати найвищу точність. Кінто має високоточні виробничі можливості. Щоб виготовити спеціальні геометричні форми в межах наших можливостей, ми заохочуємо замовників встановлювати жорсткі допуски лише там, де це обумовлено функціональними вимогами. Економія від використання більш широких допусків може бути спрямована на інші типи матеріалів, компоненти вищого класу або збільшення обсягів прототипування. Застосування цього підходу «проектування з огляду на виробництво» на початкових етапах проектування допоможе вам знизити загальні витрати та отримати економічно ефективні рішення.