Los fundamentos del diseño para ensamblaje (DFA)

Los términos "diseño para fabricación y ensamblaje" (DFMA) y "diseño para ensamblaje" (DFA) se refieren a un conjunto de prácticas y principios que buscan adaptar las fases conceptuales y de diseño del desarrollo del producto al método de fabricación dado y de tal manera. manera que garantice la facilidad y la rentabilidad de la producción y el montaje.

Los marcos DFA han tomado varias formas diferentes a lo largo de las décadas, comenzando en serio durante la década de 1970. Un desarrollo pionero fue el Método de evaluación de ensamblaje (AEM) de Hitachi, que utilizaba un estándar de pérdida de puntos para calificar la facilidad de ensamblaje de un producto en particular (para el ensamblaje automático, en particular). El concepto de "diseño para ensamblaje" tal como lo conocemos hoy en día se acuñó en 1977 y establece criterios y estrategias para determinar si un producto determinado es un candidato adecuado para el ensamblaje automatizado, así como el sistema de ensamblaje ideal y el grado de automatización.

El diseño de una pieza para ensamblaje puede coincidir con la mejora de su funcionalidad, calidad y consistencia. Además, adherirse a los principios de diseño para ensamblaje puede ayudar a reducir el equipo de producción necesario y el inventario de piezas (en muchos casos, estos beneficios secundarios en realidad se convierten en un punto de venta más importante que la reducción de los costos de ensamblaje). Seguir las pautas de DFA también puede ayudar a resaltar posibles problemas de diseño al principio del ciclo del producto, lo que puede ayudar a optimizar el proceso de creación de prototipos y reducir aún más los gastos de producción.

Aquí hay una introducción rápida sobre cómo comenzar a incorporar los principios de DFA en sus procesos de desarrollo de productos:

Minimizar el número de piezas

¿La regla número uno de DFA? Combine partes siempre que sea posible siempre que no afecte la viabilidad de la parte. Un menor número de piezas puede conducir a un ensamblaje final más rápido.

Sin embargo, minimizar el número de piezas no es lo mismo que eliminar características de la pieza. Lejos de eso, de hecho, esta práctica puede ser útil para reducir la cantidad de sujetadores necesarios y eliminar costos de mano de obra innecesarios.

Construir sujetadores en el diseño de piezas

Una forma específica de reducir el número de piezas es incorporar sujetadores directamente en la pieza misma (en lugar de requerir tornillos, pernos u otros componentes adicionales). Los encajes a presión y las bisagras vivas son dos diseños comunes para las plantillas de ensamblaje para sujetadores que no requieren herramientas adicionales o equipos especiales para construir. Los tornillos y sujetadores pueden ser una necesidad para piezas y aplicaciones particulares, pero, en general, deben eliminarse si es posible.

Presta atención a la simetría

Una pauta general cuando se trata de simetría y ensamblaje:las piezas deben ser simétricas para que sean fáciles de orientar durante el proceso de ensamblaje, o deben ser visiblemente asimétricas para que puedan seleccionarse y orientarse fácilmente.

Evite diseñar piezas para diestros o zurdos (ya que esto podría duplicar sus necesidades de herramientas), incluso si esto genera características obsoletas o innecesarias que no interfieren con la función de la pieza.

Imposibilitar la instalación incorrecta de piezas

Incluir características de autoalineación entre las piezas que evitan que los diferentes componentes se unan incorrectamente es otra forma de aumentar la eficiencia del proceso de ensamblaje.

Los sujetadores son conocidos por requerir un trabajo de ensamblaje significativo. Como tal, garantizar que la orientación de cada pieza sea fácil de determinar es fundamental para que el ensamblaje sea rápido y rentable. Incluso algo tan simple como una muesca en una pieza redonda puede hacer mucho para agilizar el proceso.

Optimiza tus tolerancias

Los modernos equipos de mecanizado y herramientas son capaces de lograr tolerancias increíblemente estrictas. Sin embargo, no todos los productos se beneficiarán de estándares tan estrictos:el costo de mecanizar piezas y herramientas con tolerancias tan precisas puede volverse increíblemente costoso y llevar mucho tiempo, anulando cualquier costo o beneficio de eficiencia.

Los ensamblajes con varias piezas mecanizadas con tolerancias extremadamente estrechas también aumentan el riesgo de problemas de rendimiento si uno o más de los componentes no cumple con las especificaciones. Permitir que sus tolerancias se aflojen un poco a menudo puede ayudar a reducir costos y mejorar la resistencia de sus diseños al mismo tiempo.

Diseño utilizando piezas COTS

Las piezas comerciales listas para usar (COTS) son, como su nombre indica, piezas que puede comprar a un proveedor, en lugar de fabricarlas usted mismo. Las piezas comunes de COTS incluyen componentes como carcasas, resortes, engranajes, pasadores, sensores y más. Estas piezas están bastante estandarizadas y la mayoría de los trabajadores de ensamblaje y las soluciones de ensamblaje automatizadas entienden lo que se requiere para usarlas y ensamblarlas.

Mantener al mínimo sus necesidades de fabricación y mecanizado personalizado ayuda a agilizar el proceso de diseño, al mismo tiempo que reduce las barreras para adquirir un inventario adecuado y materias primas o componentes. Este beneficio es especialmente valioso para las piezas que pueden experimentar aumentos repentinos de la demanda en el futuro.

Utilice las mismas herramientas en todos los ensamblajes

El uso de una sola herramienta para todo el montaje, o mejor aún, toda la línea de productos, puede mejorar la eficiencia energética, laboral y económica tanto del montaje como del desmontaje.

Si un ensamblaje usa diferentes tipos de tornillos o sujetadores en diferentes secciones, cada tipo de sujetador adicional requerirá una herramienta adicional durante el proceso de ensamblaje. No mezcle las cabezas huecas con las cabezas hexagonales cuando una u otra sirven.

Descubra la forma segura de asegurarse de que sus piezas cumplan con las directrices de DFA

La aplicación efectiva de los principios de diseño para la fabricación y el ensamblaje es fundamental en el mundo bajo demanda actual. Sin embargo, aprovechar la gama completa de beneficios que brindan las pautas de DFMA a menudo requiere hacer malabarismos con muchos factores, incluida la selección y el uso del software de diseño, los requisitos técnicos de una aplicación, las consideraciones ambientales, la selección y el abastecimiento de materiales, las restricciones presupuestarias, los plazos ajustados y más.

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