治具と固定具を作成する際の重要な考慮事項

治具は、穴あけやタッピングなどの繰り返し作業を実行する製造ツールを所定の位置に保持するツールです。一方、固定具は製造ツールをガイドしませんが、ワークピースを固定された位置、方向、または場所に安定して保持します。標準的な万力は、一般的な家庭用備品の例です。

違いはさておき、ジグと治具はどちらも大きな違いを生むツールです。生産性を向上させ、部品の再現性を向上させ、部品の組み立てと分解を容易にし、安全な作業環境の作成にも役立ちます。ほぼすべての自動化された工業生産プロセスは、適切に機能する部品を一貫して構築するために治具と治具に依存しています。エンジニアは、これらの重要な考慮事項を心に留めておくことで、ジグと固定具が丈夫で適切に設計されていることを確認できます。

治具と固定具の設計の基本

治具や固定具を製造するための鍵は、自由度がどのように機能するかを理解することから始まります。空間内のオブジェクトには、上下、左右、前後、および 3 軸 (X、Y、Z) を中心に回転する機能の 6 つの自由度があります。適切に設計された治具は、部品を所定の位置に固定するために、これらの自由を可能な限り制限する必要がありますが、部品が過度に拘束されるほどではありません。

過剰な制約は、冗長な力が同じ仕事をしようとして、結果的に逆効果になる場合に発生します。 4 本足の椅子はこの好例です。4 本目の脚は機械的に不要であり、椅子が平らでない面にあると揺れを引き起こします。過度に拘束された力は、せいぜい固定具に影響を与えませんが、最悪の場合、パーツの品質が低下し、オペレータのリスクが増大します。

エンジニアが自由に関して正確であることは不可欠です。より制約の少ない治具設計は、鋳造品などのバリエーションが少し多い部品に最適ですが、より制約の少ない治具設計は、より精密な表面を持つ CNC 機械加工または射出成形部品に最適です。

治具と治具の設計を成功させるには、ツールがどのように動作するかだけでなく、ツールを操作する感覚も考慮に入れます。アプリケーションはそれぞれ異なりますが、エンジニアは常に人間中心の設計を計画に組み込む必要があります。これらの固定ジグと固定具の設計計算から始めます:

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可能な限り、片手で操作できるようにジグと固定具を設計します。このようにして、オペレーターは片手で固定具を保持し、もう一方の手でパーツの位置決めや安定化を行うことができます。

二次操作中に部品を保持するために人の手を必要としない治具または治具を設計する

ミスアライメント エラーが明らかな形状を選択します。これにより、職場での怪我を減らすことができます。

治具または治具が制作ワークフロー全体にどのように適合するかを検討してください。

最小限の手順でデザインを作成するようにしてください。これにより、サイクル タイムが短縮され、繰り返しの動作による疲労が最小限に抑えられます。

治具や固定具は、CNC 機械加工や 3D 印刷を使用して製造できますが、一般的に、3D 印刷には多くの利点があります。この場合、アディティブ マニュファクチャリングは、CNC 機械加工よりもはるかに安価で高速です。また、設計を頻繁に再最適化する柔軟性をエンジニアに提供できるのは 3D プリントだけです。

治具と固定具の製造のベスト プラクティス

治具や治具は、金属またはプラスチック材料を使用して構築できますが、プラスチックはより手頃な価格である傾向があり、多くの場合、すべてのパフォーマンス要件を満たすことができます.工業用溶融堆積モデリング (FDM)、HP マルチ ジェット フュージョン、およびカーボン デジタル光合成 (DLS) は優れた結果をもたらしますが、ステレオリソグラフィー (SLA) および選択的レーザー焼結 (SLS) も適切なオプションです。迅速な射出成形のために、エンジニアリング グレードの熱可塑性プラスチックは、大量の等方性部品を容易に製造できます。

高性能で耐久性のあるジグと固定具を使用するには、次の製造のベスト プラクティスを念頭に置いてください。

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3D プリントの治具と治具を使用すると、製品チームは部品コストを増やすことなく設計を複雑にすることができます。そのため、設計者は設計段階でこの原則を利用する必要があります。パーツのパフォーマンスを向上させるために構築できる追加機能を検討してください。

計測ツールを使用して治具の寸法精度を検証し、データム フィーチャを設計に組み込んで検査と検証を容易にする

リブとフィレットを使用して剛性を高めます。

耐久性を高めるために、金属製のねじ付きインサートを使用してください。

二次操作が完了したら、ボルトを緩めてクランプ力を緩めることにより、SLA 樹脂による反りを回避します。

バネを使って排出を容易にします。

CNC 機械加工で製造する場合は、設計計画で破片を考慮する。たとえば、エンジニアはジグに隙間を残して、ツールに干渉することなくバリを形成できるようにすることができます。切りくずがくさび状に拡大する可能性のある小さな隙間、溝、またはポケットを最小限に抑えます。

治具または固定具が製造された後、形状と機能について検証する必要があります。エンジニアは、完成したツールを元の CAD モデルと比較して、寸法的に正しいことを確認する必要があります。適切に設計された治具は、クランプが適用されると、部品を支え、所定の位置に保持します。傾き、曲がり、ずれはありません。

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治具と固定具は、あらゆる製造プロジェクトに不可欠なコンポーネントです。生産性を高め、生産スケジュールを加速し、より良い部品の生産を可能にします。そのため、エンジニアは治具や固定具を可能な限り機能させるためにできる限りのことを行うことが重要です。経験豊富な製造パートナーがお手伝いします。

Fast Radius チームは、製品チームがアイデアを実現するための支援に取り組んでいます。当社の設計およびエンジニアリングの専門家は、画期的なアプリケーションの設計や、治具や固定具が完璧で機能的な設計に基づいていることを保証するお手伝いをさせていただきます。コンセプトから納品までお客様と協力し、製品ライフサイクル全体がスピードとコスト効率のために最適化されるようにします。今すぐお問い合わせください。

エンジニア向けの重要な考慮事項が満載のハウツー ガイドと記事については、Fast Radius リソース センターをご覧ください。

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