アセンブリ設計 (DFA) の基本

「製造および組立のための設計」(DFMA) および「組立のための設計」(DFA) という用語は、製品開発の概念段階および設計段階を特定の製造方法に合わせて調整しようとする一連の実践と原則を指します。生産と組み立ての容易さと費用対効果を保証する方法。

DFA フレームワークは、1970 年代に本格的に始まり、数十年にわたってさまざまな形をとってきました。先駆的な開発の 1 つは、日立のアセンブリ評価方法 (AEM) でした。これは、特定の製品 (特に自動アセンブリ) のアセンブリの容易さを評価するためにポイント ロス基準を使用しました。今日私たちが知っている「組み立てのための設計」の概念は、1977 年に造られたもので、特定の製品が自動組み立てに適しているかどうかを判断するための基準と戦略、理想的な組み立てシステムと自動化の程度を示しています。

アセンブリ用のパーツを設計することは、その機能、品質、および一貫性を向上させることと一致する場合があります。さらに、組み立てのための設計の原則に従うことで、必要な生産設備と部品の在庫を減らすことができます (多くの場合、これらの二次的な利点は、実際には組み立てコストの削減よりも重要なセールス ポイントになります)。 DFA ガイドラインに従うことは、製品サイクルの早い段階で潜在的な設計上の問題を明らかにするのにも役立ちます。これにより、プロトタイプ作成プロセスが合理化され、生産費がさらに削減されます。

ここでは、製品開発プロセスに DFA の原則を組み込む方法について簡単に説明します:

部品数を最小限に抑える

DFA の一番のルールは?パーツの実行可能性に影響を与えない限り、可能な限りパーツを結合します。部品点数が少ないほど、最終的な組み立てが速くなります。

ただし、部品数を最小限に抑えることは、部品から機能を削除することと同じではありません。実際、この方法は、必要な留め具の数を減らし、不必要な人件費を削減するのに役立ちます。

部品設計にファスナーを組み込む

部品数を減らす具体的な方法の 1 つは、(ネジ、ボルト、またはその他の追加コンポーネントを必要とするのではなく) ファスナーを部品自体に直接組み込むことです。スナップ フィットとリビング ヒンジは、組み立てに追加のツールや特殊な機器を必要としないファスナーのアセンブリ テンプレートの 2 つの一般的な設計です。ネジと留め具は、特定の部品や用途に必要な場合がありますが、一般的に、可能であれば排除する必要があります。

対称性に注意

対称性と組み立てに関する一般的なガイドライン:部品は、組み立てプロセス中に簡単に向きを変えることができるように対称的であるか、簡単に取り出して向きを変えることができるように視覚的に非対称である必要があります。

左利きまたは右利きのパーツを設計することは避けてください (これにより、ツールの必要性が本質的に 2 倍になる可能性があるため)。たとえそうしないとパーツの機能に干渉しない、時代遅れまたは不要な機能につながる場合でも。

部品を間違って取り付けないようにする

さまざまなコンポーネントが正しく取り付けられないように、部品間に自動調整機能を含めることは、組み立てプロセスの効率を高めるもう 1 つの方法です。

ファスナーは、かなりの組み立て作業を必要とすることで有名です。そのため、各パーツの向きを簡単に判断できるようにすることは、組み立てを迅速かつ費用対効果の高いものに保つために重要です。丸いパーツに切り込みを入れるなどの単純なものでも、プロセスを合理化するために多くのことができます。

公差を最適化

最新の機械加工およびツーリング機器は、信じられないほど厳しい公差を達成することができます。ただし、すべての製品がそのような厳格な基準の恩恵を受けるわけではありません。このような精密な公差で部品やツールを機械加工するコストは、すぐに信じられないほど高価で時間がかかり、コストや効率のメリットが台無しになる可能性があります。

非常に厳しい公差で複数の部品を機械加工したアセンブリでは、1 つまたは複数のコンポーネントが仕様外である場合、パフォーマンスの問題が発生するリスクも高くなります。公差を少し緩めることで、多くの場合、コストを削減し、同時に設計の回復力を向上させることができます。

COTS パーツを使用した設計

商用オフザシェルフ (COTS) 部品は、その名前が示すように、自分で製造するのではなく、サプライヤーから購入できる部品です。一般的な COTS パーツには、エンクロージャ、スプリング、ギア、ピン、センサーなどのコンポーネントが含まれます。これらの部品はかなり標準化されており、ほとんどの組立作業者と自動組立ソリューションは、それらを使用して組み立てるために何が必要かを理解しています.

カスタムの機械加工と製造のニーズを最小限に抑えることで、設計プロセスを合理化すると同時に、適切な在庫と原材料またはコンポーネントを調達する際の障壁を減らします。この利点は、将来需要が急増する可能性のある部品にとって特に価値があります。

複数のアセンブリで同じツールを使用

アセンブリ全体、または製品ライン全体に 1 つのツールを使用することで、アセンブリと分解の両方のエネルギー効率、労力効率、コスト効率を向上させることができます。

アセンブリが異なるセクションで異なるネジまたはファスナー タイプを使用する場合、アセンブリ プロセス中に追加のファスナー タイプごとに追加のツールが必要になります。ソケット ヘッドと六角ヘッドを混在させないでください。

部品が確実に DFA ガイドラインに準拠する方法を見つけてください

今日のオンデマンドの世界では、製造および組み立ての原則に合わせて設計を効果的に適用することが重要です。ただし、DFMA ガイドラインによって提供されるすべての利点を活用するには、多くの場合、設計ソフトウェアの選択と使用、アプリケーションの技術要件、環境への配慮、材料の選択と調達、予算の制限、タイトなタイムラインなど、多くの要因を調整する必要があります。

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