ロボティクス DFM ケーススタディ: CNC 加工コストを 30% 削減する方法

調達予算が理想的な設計図面と衝突すると、生産が停止します。ロボティクス分野の調達マネージャーやハードウェア購入者にとって、迅速な製品反復サイクルと厳格な BOM (部品表) の制約とのバランスをとることは、日常業務の現実です。ただし、エンジニアが理論上のパフォーマンスのみを目的として最適化された CAD ファイルをリリースすると、結果として得られる引用は中国のカスタム加工サプライヤー多くの場合、経済的実行可能性を超えます。

業界のフォーラムなどで、製造現場のオペレータは頻繁に共通の不満を表明します。「もしエンジニアが、鋭利な内側コーナーが機械時間にどれだけのコストを要するかを知っていたら、すぐに半径を追加するでしょう。」しかし、従来の機械工場のほとんどは、形状内に隠された財務上の燃焼率を無視して、印刷物に正確に引用するだけです。

Xiamen Dazao Machinery では、標準プロトコルにより、単一のチップを切断する前にエンジニアリング介入が義務付けられています。このコスト削減のケーススタディでは、構造的完全性や機械的機能を損なうことなく、倉庫自動化スタートアップ企業においてロボット工学に構造 DFM を適用して CNC 加工コストを 30% 削減した方法を正確に詳しく説明します。

ロボット製造の課題: 高価な Al6061 シャーシ部品

私たちのクライアントである自律移動ロボット (AMR) スタートアップ企業は、Al6061-T6最初のプロトタイピングとその後の少量生産用の中央シャーシ プレート。{0}}予備的なコスト分析により、このコンポーネントは商業的に実行不可能であるとのフラグが立てられました。図面通りに正確に製造された場合、シャーシはアセンブリ BOM の合計を目標市場価格より 18% 押し上げることになります。

すぐに幾何学的分析を行ったところ、次の 2 つの主な製造上の障壁が明らかになりました。

1.過剰なセットアップ要件: 外部形状と二次側-の特徴により、4 つの個別の物理的方向のセットアップが必要になりました。

2.限られた工具クリアランス: 内部ポケットは深さ 25 mm で R1.0 mm の半径を特徴としています。

半径 R1.0mm で深さ 25mm のポケットをフライス加工するには、直径 2mm のマイクロ-エンドミルが必要です。拡張された工具の突き出しにより、重大なたわみのリスクが生じ、工具の破損を防ぎ、必要な ±0.05 mm の公差を維持するために、送り速度が無視できる速度まで低下せざるを得なくなります。規模を拡大する企業にとって、この設計を大量に実行できる信頼できる工場を見つけることは数学的に不可能でした。

Dazao の DFM ソリューション: 機能を損なうことなく CNC 加工コストを削減

生産をスケールアップするには、ロボット向けの積極的な DFM が必須でした。当社の機械エンジニアリング チームは、特定の変更を実行するために、クライアントの設計エンジニアと構造のレビューを開始しました。

内部半径を最適化して微小工具の破損を排除-

深い内部ポケットは、ワイヤ配線と PCB クリアランスのために設計されています。{0}つまり、角が鋭利な嵌合コンポーネントと接触しないことを意味します。入隅コーナーRをR1.0mmからR3.0mmに再構成しました。

この単一の幾何学的シフトにより、オペレーターは壊れやすい 2 mm マイクロ工具の代わりに標準の 6 mm 超硬エンドミルを利用できるようになりました。-より大きな工具直径により、積極的な切りくず排出とより高い材料除去率 (MRR) が容易になりました。スピンドル時間がちょうど 40% 減少し、部品に適用される時間当たりの機械加工率が直接抑制されました。

機能を統合してマシンのセットアップを最小限に抑える

元の CAD には、Y- 軸の側面に 2 つの M4 ネジ穴があり、重要ではないセンサー ブラケットの取り付けに使用されていました。-お客様の組立チームと協力して、これらの取り付けポイントを主要な上部 Z 平面に再配置し、隣接する面の抜き勾配を 3 度調整しました。

この介入により、機械加工要件が高価な要件から引き下げられました。5軸CNCフライス加工操作 (または 4 つの手動 3 軸セットアップ) を標準の 2 セットアップ 3 軸ルーティングに追加します。

3 隠れた CNC 加工コスト-ほとんどの調達バイヤーが見逃す要因

半径を増やしてセットアップを減らすことは標準的なエンジニアリング手法ですが、調達に影響を与える基本的なビジネスの仕組みについてはほとんど議論されません。サプライチェーンのコストを増大させる 3 つのシステム上の問題を次に示します。

1. CADソフト「デフォルトフィレット」の金銭的な罠

多くの調達担当者は、CAD ソフトウェア環境（SolidWorks や Fusion360 など）ではデフォルトのフィレット値が 1 mm または 0.05 インチに適用されることを知りません。-エンジニアは、モデリング段階でこれらのデフォルトをワンクリックで受け入れることがよくありますが、この特定の寸法によって製造現場で高度に特殊化された壊れやすいツールの使用が決定されることをまったく認識していません。

エンジニアリング指令: 調達チームは、STEP ファイルを工場に提出する前に、エンジニアリング部門からの「デフォルト フィレット チェック」を義務付ける必要があります。見積もりを依頼する前に、任意のデフォルト フィレットを削除することが、CNC 加工コストを少なくとも 10% 削減する最速の方法です。

2. リードタイムに対する段取りの乗数効果

ほとんどの文献には、セットアップを減らすとコストが節約できると記載されています。しかし、最高調達責任者にとって、より厳しいペナルティは、生産速度の破壊です。追加のセットアップはすべて、リードタイムの​​増加につながります。セットアップを 1 つ追加するということは、カスタム フィクスチャをもう 1 つ設計し、First Article Inspection (FAI) をもう 1 つ実行し、工場現場でのキュー時間のボトルネックを 1 つ追加することを意味します。

注文を 50 個の試作ユニットから 500 個の量産ユニットに拡大する場合、セットアップ数が工場生産能力の厳しい上限となります。 Dazao Machinery は、シャーシを 2 つのセットアップに再構築することで、総製造リードタイムを 4 週間から 2.5 週間に短縮しました。

3.「サプライヤーの反発」を調達の中核KPIに

サプライ チェーン コミュニティなどで繰り返される不満は、図面を拒否すると契約が失われることを恐れて、メーカーがやみくもに見積もりをするだけだということです。上位サプライヤーは、経済的に有害な形状に対して「ノー」と言えるエンジニアリング権限を持っている必要があります。-

Dazao Machinery では、積極的な DFM レポートを提供しています。ISO9001:2015必須のワークフロー。送信された CAD ファイルに不必要なコスト割増が含まれている場合は、マークアップされた DFM レポートとともにファイルを積極的に返送します。-この摩擦により製造の長期的なスケーラビリティが保証されるため、調達指標は不適切なエンジニアリングを拒否するサプライヤーに報いる必要があります。-

プロジェクトの結果: 30% のコスト削減と拡張可能な生産

これらの DFM 原則の実装により、Al6061-T6 シャーシは高価なボトルネックから拡張性が高く、経済的に実行可能なコンポーネントに変わりました。

「Dazao Machinery は単に当社の機械工場として稼働するだけではなく、当社の製造エンジニアリング部門の外部拡張として機能しました。彼らの DFM 分析は、第 3 四半期の BOM 目標を直接的に救いました。」 - ロボティクス クライアントのリード ハードウェア エンジニア。

結論：カスタムパーツに対する「エンジニアリング税」の支払いをやめよう

ハードウェアおよびロボット工学部門では、物理的な利益率は厳しいです。エンジニアリングされた DFM を活用して、CNC加工コストを削減手抜きしたり、材料の仕様を引き下げたりすることではありません。それは、インテリジェントな製造ロジックを適用して無駄を省くことです。現在のカスタム部品工場が形状に疑問を持たずにファイルを実行している場合、すべての発注書に対して技術税を積極的に支払っていることになります。