CRỡNn/ểivọđinRnfiCPhụrntfrbiỆNfc năng, lực xử lý và giao diện Sau khi thiết lập hệ thống phụ đã
được phân tích về các phụ thuộc khác nhau và liên kết với “môi trường” của nó nhằm làm rõ bất kỳ thay đổi cơ bản nào trong quy trình sản xuất cũng như trong sản phẩm như một giải pháp thay thế, các bước công việc của thiết lập thực tế
The set-up is sub-divided into the (main) activity areas set-up, teardown, and adjustment. During set-up and teardown, various mounting and breakdown tasks, as well as assembling and dismantling of machine units and tools and other machine elements, are performed. The objective of the work done in each case is to change the machine-unit combination to the next product.
When engineering machines and processes, the machine manufacturer makes a variety of efforts to overcome in-house barriers and raise internal efficiency. In so doing, the throw- over-the-wall syndrome, mentioned previously, is countered by various methods, such as Design for Manufacturing and Assembly (DFMA). The core of the
methodology is the engineering of machine elements that are as simple as possible to produce and assemble.
Việc thiết lập được chia nhỏ thành các lĩnh vực hoạt động (chính) thiết
bây giờ có thể được xem xét. Do đó, trong chương này, các bộ phận riêng lẻ của máy sẽ được phân tích từng bước và thiết kế của các bộ phận đó sẽ được xem xét để cải thiện các đặc tính chức năng của chúng.
Phân tích các đặc tính chức năng của các bộ phận máy
Implement DFMA as “Design for Use.”
lập , chia nhỏ và điều chỉnh. Trong quá trình thiết lập và tháo dỡ, các
công việc lắp đặt và tháo dỡ khác nhau cũng như lắp ráp và tháo dỡ các bộ phận máy, công cụ và các bộ phận máy khác đều được thực hiện.
Mục tiêu
của công việc được thực hiện trong
từng trường hợp là thay đổi tổ hợp Triển khai DFMA dưới dạng “Thiết kế
máy-đơn vị thành sản phẩm tiếp để sử dụng”.
theo.
Khi chế tạo máy móc và quy trình, nhà sản xuất máy móc thực hiện nhiều nỗ lực khác nhau để vượt qua các rào cản nội bộ và nâng cao hiệu quả nội bộ. Khi làm như vậy, hội chứng ném qua tường, đã đề cập trước đây, được chống lại bằng nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như Thiết kế cho Sản xuất và Lắp ráp (DFMA). Cốt lõi của phương pháp này là kỹ thuật chế tạo các bộ phận máy
càng đơn giản càng tốt để sản xuất Quick changeover:
và lap ráp.
Function, process force, and interface analysis
A particular problem is the fact that additional requirements related to product alternatives are often placed on machines and processes while they are running, meaning that new units and tools are designed again and again. This multiplicity of alternatives is difficult to foresee in the original machine design. When designing a machine or a process, both producer and client should therefore take sufficient time for analysis of the requirements.
Một vấn đề cu thể là việc thêm yêu cầu liên quan đến các lựa chọn sản phẩm thường được đặt ra cho máy móc và quy trình khi chúng đang hoạt động, có nghĩa là các đơn vị và công cụ mới được thiết kế lặp đi lặp lại. Sự đa dạng này của các lựa chọn khó dự
Design machine elements to be low weight and small.
đoán trong thiết kế máy ban đầu. Khi thiết kế một máy hoặc quy trình, cả nhà sản xuất và khách hàng nên dành đủ thời gian để phân tích yêu cầu.
The individual machine elements must support the quick changeover objective in their design.
Các bộ phận máy riêng lẻ phải hỗ trợ mục tiêu chuyển đổi nhanh chóng trong thiết kế của chúng.
7.1 Design of machine elements From the perspective of setting up the machine quickly, various demands are placed on the design of individual machine elements regarding the required properties.
In order to set up the elements as quickly as possible, these must be designed to facilitate easy handling.
Easy in this regard means:
Handling and transport can be performed by one person without the need of conveyor belts or lifting gears. Quick to fix without aids.
7.1 Thiết kế các chỉ tiết máy Từ góc độ của việc thiết lập máy nhanh chóng, nhiều yêu cầu được đặt ra đối với thiết kế của các yếu tố
out orocess
máy cá nhân liên quan đến các tính chất cần thiết.
Để thiết lập các yếu tố càng nhanh càng tốt, chúng phải được thiết kế để dễ dàng sử dụng. Dễ dàng ở đây có nghĩa là:
Xử lý và vận chuyển có thể được thực hiện bởi một người mà không cần đến băng tải hoặc thiết bị nâng.
Nhanh chóng để sửa chữa mà không cần sự hỗ trợ.
This boundary condition sets the requirements of designing small and low-weight elements. Lighter components have the advantage of not only being easier to transport, but also allowing easier positioning.
Điều kiện biên này thiết lập các yêu cầu thiết kế các bộ phận nhỏ và nhẹ.
Các bộ phận nhẹ hơn không chỉ có lợi thế dễ dàng vận chuyển mà còn cho phép định vị dễ dàng hơn.
7,2 Function and process force analysis
In order to take into account weight and geometry needs, function and process force analyses must take place to support decisions regarding material selection and element design. The conventional
construction material in mechanical engineering is steel. The properties of this material are well known. It is easy to machine, has excellent mechanical strength properties and is very resistant. However, it has the crucial disadvantage that due to its relatively high specific weight, very it often leads to very heavy
components.
7.2 Phân tích lực chức năng và quá trình
Để tính đến yêu cầu về trọng lượng và hình dạng, cần phải tiến hành phân tích lực chức năng và quá trình để hỗ trợ quyết định lựa chọn vật liệu
và thiết kế bộ phận: vat li eu xây dựng truyền thống trong kỹ thuật cơ
khí là thép. Gáó;tínli£chất của›xật liệu này đã được biết rõ. Nó dễ gia công,
có các tWhất'cơ iofrắttBt đà rất
bền. Tuy nhiên, nó có nhược điểm quan trọng là do khối lượng riêng tương đối cao của nó, thường dẫn đến các bộ phận rất nặng.
At this point, function and process force analysis support clarification of what functions the component should fulfill and exactly by which part of the component geometry this function is fulfilled.
“ What function must be fulfilled?
“: About how many versions are there?
Chức 1
hoice to
S.
“ằ How large and of what type are the forces?
“ Which mechanical stresses arise?
“ Where to and by which part of the component geometry are these forces diverted?
Tại thời điểm này, phân tích lực chức năng và quá trình hỗ trợ làm rõ những chức năng nào mà bộ phận cần đáp ứng và chính xác bởi phần hình học nào của bộ phận mà chức năng đó được thực hiện.
®Những chức năng nào cần được đáp ứng?
“Có khoảng bao nhiêu phiên bản?
“Các lực có kích thước như thế nào và thuộc loại nào?
®Các ứng suất cơ học nào phát sinh?
%Lực được chuyển hướng đến đâu và bởi phần hình học nào của bộ phận?
7.3 Material choice
The answers to these questions will produce a differentiated requirement picture, which represents the basis for choosing the material according to the relevant material properties.
Process force analysis also delivers information on the size and direction of the individual stresses.
Where large mechanical forces must be diverted or absorbed, a design using steel will continue to be the most preferential.
However, where this is not the case, the question is whether materials of lower densities can be used to reduce the weight of the component.
7.3 Lua chon vat liéu
Các câu trả lời cho những câu hỏi này sẽ tạo ra một bức tranh yêu cầu có sự phân biệt, tạo nền tảng cho việc
lựa chọn vật liệu dựa trên các tính chất vật liệu liên quan.
Phân tích lực quá trình cũng cung cấp thông tin về kích thước và hướng của các ứng suất riêng lẻ.
Ở những nơi cần phải chuyển hướng hoặc hấp thu các lực cơ học lớn, thiết kế bằng thép vẫn là sự lựa chọn ưu tiên hàng đầu.
Tuy nhiên, ở những nơi khác, câu hỏi đặt ra là liệu có thể sử dụng các vật
Đị liệu theo 1
iéu ran
ud mong ng cu
liệu có khối lượng riêng thấp hon dé làm giảm trọng lượng của bộ phận hay không.
Frequently, component analysis shows that it is possible to work with material combinations. The result may be components of which parts still must be designed in steel, because they are exposed to corresponding stresses, but of which the rest can consist of another material, because,|t has ohh arerial functions, such as bridging a space, for which no additional mechanical properties are required. Light alloys and plastics in this case offer versatile options. Seer metal for light Thường xuyên, phân tienes ‘BRAN cho thấy việc kết hợp các vật liệu là khả thi. Kết quả có thể là các bộ phận mà một phần vẫn phải được thiết kế bằng thép, bởi chúng chịu các ứng suất tương ứng, nhưng phần còn lại có thể bằng một vật liệu khác, bởi chúng nhẹ có các chức năng khác, như nối khoảng trống, mà không yêu cầu các tính chất cơ học bổ sung. Trong trường hợp này, các hợp kim nhẹ và nhựa cung cấp nhiều lựa chọn linh hoạt.
Another approach, which is also based on the function and process force analysis, is to avoid or reduce solid materials when designing parts, or later weight reduction by selective drilling out of components. A variation on this is the choice of alternative design technologies, that produces lighter components, such as a sheet metal design.
Một cách tiếp cận khác, cũng dựa trên phân tích lực chức năng và quá trình, là tránh hoặc giảm vật liệu rắn khi thiết kế các bộ phận, hoặc giảm trọng lượng sau này bằng cách khoan chọn lọc ra các thành phần. Một biến thể của phương pháp này là lựa chọn các công nghệ thiết kế thay thế, sản
xuất ra các bộ phận nhẹ hơn, chẳng hạn như thiết kế tôn mỏng.
Process force analysis also delivers information on which parts of the forces must be diverted in exactly which directions. The term degree of freedom has to be introduced in this context. First of all, this term will be defined.
Phân tích lực quá trình cũng cung cấp thông tin về những phần nào của lực cần được chuyển hướng theo đúng hướng nào. Thuật ngữ độ tự do cần được
giới thiệu trong bối cảnh này. Trước tiên, thuật ngữ này sẽ được định nghĩa.
7.4 Degree of freedom
The space in which a part is located is described by three axes X,fi, and Z. The position of each part can be described with the relevant three axis coordinates. Also, a part can change position relative to its axes.
These movement options are described as degrees of freedom.
Each body also has two degrees of freedom per axis:
“ rotation degree of freedom
“py translation degree of freedom
Figure 7-1: Degrees of freedom.
7.4 Độ tự do
Không gian mà một phần nào đó đặt trong đó được mô tả bằng ba trục X,
fi và Z. Vị trí của mỗi phần có thể được mô tả bằng các tọa độ ba trục tương ứng. Ngoài ra, một phần cũng có thể thay đổi vị trí liên quan đến các trục của nó. Những tùy chọn di chuyển này được mô tả dưới dạng các độ tự do.
Mỗi cơ thể cũng có hai độ tự do cho mỗi trục:
“ Độ tự do quay
% Độ tự do dịch chuyỂY eedorm as movement opportunitie
Hình 7-1: Độ tự do
It can therefore rotate around an axis and move along the axis,
respectively. Three axes multiplied by two degrees of freedom per axis produces six degrees of freedom per body. If all these degrees of freedom are suppressed, the body is fixed.
deg
axe
The meaning of fastening is preventing movement of the component by suppressing the unwanted degrees of freedom.
Nó có thể xoay quanh một trục và di chuyển dọc theo trục tương ứng. Ba trục nhân với hai độ tự do cho mỗi trục tạo ra sáu độ tự do cho mỗi cơ thể. Nếu tất cả những độ tự do này bị kiềm chế, cơ thể sẽ được cố định í nghĩa(cửa/Wiệc cốXđịnh tỉ hgấn/
hặn sự di chuyển của thành phần bằng cách kiềm chế những độ tự do không mong muốn.
Process forces are broken down for analysis into each of their three individual axis components. The individual components are then analyzed for their effect on the respective degrees of freedom of the machine element, in order to
det&ffitie.ỉteeisel/48'whiộf“ 4ứ
„ directions which parts of the forces are diverted. This information is then the basis for designing the machine element and its fastening.
Process force analysis thus describes the distribution of the force components and their effect on the six degrees of freedom of the machine element.
Lực quá trình được phân rã để phân tích thành ba thành phần trục riêng biệt của chúng. Những thành phần riêng lẻ sau đó được phân tích về tác động của chúng đối với các độ tự do tương ứng của yếu tố máy, nhằm xác định chính xác hướng nào mà các phần của lực được chuyển hướng.
Thông tin này sau đó là cơ sở để thiết kế yếu tố máy và các biện pháp cố định của nó.
Phân tích lực quá trình do đó mô tả sự phân phối của các thành phần lực và tác động của chúng lên sáu độ tự do của yếu tố máy.
7.5 Process forces and counterforces Process force analysis makes clear which forces and stresses arise and how the corresponding counterforces must be designed. For this, the size, direction, and type of process forces are crucial. The fastenings must be appropriate for delivering the corresponding counterforces. In relation to the type of force, it must be noted at this point that premature decisions on a certain type of fastening must be avoided. In particular,
Phán tích lực quả trình cho tất cả các trục
forces De
vibrations and designs vulnerable to vibration require precise analysis!
After the theoretical framework is clarified, the various implementation options are discussed.
7.5 Lực quá trình và lực đối kháng Phân tích lực quá trình làm rõ lực và căng cơ nào xuất hiện và làm thế nào lực đối kháng tương ứng phải được thiết kế. Đối với điều này, kích thước, hướng và loại lựướ.quá?nlnh là quan trọng. Các biện pháp cố định
phải phù hợp đế Cđfi0/Cã'€ác lực đối
kháng tương ứng. Liên quan đến loại lực, cần chú ý rằng ở điểm này, quyết định sớm về một loại biện pháp cố định cụ thể phải được tránh.
Đặc biệt, những rung động và thiết kế dễ bị rung cần phải được phân tích một cách chính xác!
Sau khi khung lý thuyết được làm rõ, các lựa chọn thực hiện khác nhau được thảo luận.
7,6 Form-fit before force-fit
Ops as .. orm
precedence over force-fit connestionsinhefardesigning components andmachines. In implementation, this means that stops or rests and slide-in units should be used whenever possible.
Stops as form-fit positioning elements - These form-fit connections are accompanied by a side effect — a positioning element is connected with them concurrently.
Detailed explanations of the relevance of positioning follow in Chapter 9.
Principally, form-fit connections take
Figure 7-2: Form-fit (right) before force-fit (left).
7,6 Ghép nối theo hình dạng trước khi ghép nối theo lực
Về nguyên tắc, khi thiết kế các thành phần và máy móc, các kết nối theo hình dạng được ưu tiên hơn so với kết nối theo lực. Trong thực hiện, điều này có nghĩa là cần sử dụng các điểm dừng hoặc nơi nghỉ và các đơn vị trượt vào càng nhiều càng tốt. Những kết nối theo hình dạng này đi kèm với một hiệu ứng phụ - một yếu tố định vị được kết nối với chúng đồng
yờu tụ ọ
2p noi
thời. Các giải thích chỉ tiết về tam quan trọng của định vị sẽ được trình bày trong Chương 9.
Hình 7-2: Ghép nối theo hình dạng (bên phải) trước khi ghép nối theo lực (bên trái).
Form-fit connections are usually produced significantly faster than force-fit, in While the /conaponent is brought to the right position in the machine and then fastened. No mechanical operations are needed and maintenance problems disappear. Also, accidental or independent loosening, and connections that are impossible to loosen, e.g., with screwed connections that are too tight, are nearly non-existent with form-fit connections.
Các kết nối theo hình dạng thường được sản xuất nhanh chóng hơn đáng kể so với kết nối theo lực, trong đó các thành phần được đưa đến vị trí đúng trong máy và sau đó được cố định. Không cần các hoạt động cơ khí và vấn đề bảo trì biến mất. Ngoài ra, việc lỏng hoặc mất liên kết không cố ý hoặc độ lỏng lẻo độc lập, và các kết nối không thể lỏng ra, chang han nhu với các kết nối bằng ốc quá chặt, gần như không xuất hiện với các kết nối theo hình dạng.
The main critique with the connection is not the force-fit, but the way the force is produced and the positioning, which is usually not realized directly with a force-fit.
Relatively quick force-fit connections can be produced if these are based on quickly operable mechanisms, such as toggle clamps in combination with positioning by means of, e.g., a stop.
Chênh lệch chính với kết nối không phải là kết nối theo lực mà là cách lực được tạo ra và định vị, thường không thực hiện trực tiếp thông qua kết nối theo lực. Kết nối theo lực có thể được thực hiện nhanh chóng nếu chúng dựa trên các cơ chế có thể vận hành nhanh chóng, như các cơ chế chốt chặn kết hợp với định vị bằng cách sử dụng, chẳng hạn, một điểm dừng.
Similarly fast connections based on force-fit can be produced by using magnet or vacuum systems.
with qu