7 Steps to get optimal machine design

The purpose of the article is to share the machine design basics from a real-world R&D perspective.

Share This Post

Share on whatsapp
Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Share on email

מטרת המאמר היא לשתף את עקרונות הפיתוח המכני, מנקודת מבט מקצועית ומציאותית .

  • שלב הקונספט (1)

האם בחרנו את הקונספט הטוב ביותר ?

הקונספט הטוב ביותר לדעתי, הוא זה התואם את הדרישות באופן הברור והחד משמעי, בדרך היעילה ביותר אשר ניתנת למימוש תוך כדי התחשבות בכלל האילוצים בזמן הקצר ביותר ובעלות הנמוכה ביותר .

מנסיוני , זהו השלב החשוב ביותר אשר שווה להתעכב עליו כמה שיותר ולדחות את שלב התכנון לפרטים כמה שאפשר .מכיוון שפרטים תמיד ניתן לשנות תוך כדי התכנון אבל לשנות את הקונספט הנבחר בזמן התכן הפרטני (detailed design) זה כמעט בלתי אפשרי. בד”כ נדרש להתחיל הכל מהתחלה ולהפסיד זמן יקר.

התוצרים של התכנון העקרוני הם : מידות כלליות של המערכת או המוצר והממשקים (ICD) . עיצוב חיצוני מגובש של המוצר, אם אנחנו שוקלים לעבוד עם מעצב מוצר רצוי לשלבו כבר בשלב זה.

היתכנות הרכבתית גם צריכה להילקח בחשבון בשלב זה .טכנולוגיות ייצור אשר יידרשו על מנת לייצר ,חומרים ,ועלות מוערכת עבור החלופה שנבחרה.

  • דרישות מערכת (2)

בד”כ לא כל הדרישות הן קריטיות, מיון הדרישות לדרישות קריטיות ודרישות גמישות יכול לעזור מאוד . לבסוף הדרישות הקריטיות יכתיבו את תכנון המוצר . בסביבות מסוימות כמו סטארטאפים וחברות קטנות לא תמיד מנהלים מסמך דרישות מסודר . העצה שלי לכל מתכנן אחראי, ליצור מסמך דרישות בעצמו (במידה ולא קיימת) , ולאסוף את כל האינפורמציה מהישיבות ,דיונים רשמיים ולא רשמיים וכמובן כל החלטה ב dr צריכה להיות רשומה . מסמך זה יהפוך להיות רשימת הדרישות ויהיה גם המתווה לשלב התכנון לפרטים ,בכך ניתן לוודא לכל אורך התהליך שהתחשבנו בכל האילוצים .

“תנו לי שש שעות לכרות עץ ואני אבזבז את כל ארבע השעות הראשונות בהשחזת הגרזן”

אברהם לינקולן

  • שלב התכנון לפרטים (3) -Detailed Design

“The devil is in the details”

מנקודת המבט שלי ,סדר הוא אלמנט המפתח בשלב החשוב הזה. בזמן התכנון ממולץ לתת לכל החלקים שמות קצרים או קיצור של שם הפרויקט עם מספר עוקב. לדוגמה : DA-01,DA-02… כך בהמשך יהיה יותר קל לעקוב אחרי החלקים, עבורכם ועבור היצרן, ויחסוך מכם את הטרחה בלהמציא תיאור לכל חלק . לאחר מכן ניתן להוסיף תיאור לכל חלק ב properties של החלק בנפרד . בנו את החלקים באופן היעיל ביותר ,עם הפיצ’רים הנכונים ביותר, עבדו בצורה פרמטרית ללא פצ’ים ,למרות שזאת לא הגרסה הסופית . בצורה כזאת תתקבל שליטה טובה יותר וזה ישתלם בכל פעם שנדרש לבצע שינויים . שמרו על עץ מאורגן ,מומלץ לתת שמות לפצ’רים, ורצוי להשתמש ב hole wizard .רצוי להשתמש באותו חלק במקומות שונים בהרכבה ,זכרו שמבחינת עלות עדיף לפצל חלק מסובך לשני חלקים מאשר להתמודד עם חלק מורכב המצריך ציוד ויצרן מיוחד . שתפו את התכן שלכם עם קולגות (אורח לרגע רואה כל פגע). רצוי גם לשתף את היצרן שלכם בשלב מוקדם על מנת שיוכל לתת לכם דגשים טכנולוגיים כמו מרווחים למחזיקי כלים , איך להמנע מריבוי דפינות ,בעיות גישה וכו.. רצוי לנסות לשלב בתכן חלקי מדף (cots) כמה שאפשר . אל תתנו לתוכנת ה cad שלכם להוביל אתכם לאיזור הנוחות ,אם אתם חושבים על משהו ויש לכם קושי בלממש אותו ,בקשו עזרה ,התייעצו, והשלימו את מה שחשבתם לבצע ועל הדרך גם תרוויחו ידע חדש . חלקו את עבודתכם לתתי הרכבות ,הכניסו את כל חלקי המערכת לתכנון -כל מה שצורך נפח,על מנת לצמצם את האפשרות של אי לקיחת אלמנט מסוים בתכן בחשבון . כאשר הגעתם לתכן יציב ומבוסס הכניסו את כל הקשיחים להרכבה , למרות שזוהי עבודה סזיפית אני בטוח שכולנו מסכימים שעדיף להשקיע עוד קצת זמן בנוחות שלנו מול המחשב ,מאשר שהאינטגרציה תתקע על בורג באורך הלא נכון , מה שיגרום לנו לאי נוחות ובזבוז זמן ומשאבים נוספים.

  • יותר חישובים פחות אינטואיציה (4)

חשבו כל מה שאתם יכולים , המספרים יתנו לכם תחושה ושליטה .

תמיד חפשו את התרחיש הגרוע ביותר , תמיד עדיף לבצע חישובים על ידי Excel או matlab ולא בצורה ידנית ככה תוכלו לשלוט בפרמטרים ולהמנע משגיאות .

סמלצו תנועה ומהלכים על מנת להמנע מהתנגשויות וחדירות מיותרות . מומלץ להשתמש בכלים כמו  collision detector להתנגשויות ו , interference detection  לחדירות לא תמיד ניתן להבחין רק באופן ויזואלי מעבר לכל החלקים בתכן .

סמלצו בעיות חוזק על מנת לקבוע את כמות החומר הרצויה בחלק ,גם אם אין לכם את החבילה המלאה מוצרי ה express הם יעילים מספיק לבעיות חוזק בסיסיות בחלק בודד .אם אין לכם את הנסיון הדרוש ומדובר בבעיה קריטית צאו לאנליזה חיצונית ,אבל הישארו ממוקדים במה שאתם צריכים להשיג ,מומלץ לא לגרום לזה להפוך לפרויקט חדש.

הבינו היטב את ההבדל בין קושי וקשיחות כאשר בוחרים חומרים.

כל המתואר בסעיף 4 יעזור לכם להישאר קרובים לנקודת העבודה ,ולהוכיח אנליטית את התכן שלכם בדיוני ה dr . ככל שהתכנון שלכם יהיה מבוסס יותר על חישובים ואנליזות ,כך אחרים פחות יתערבו לכם בעבודה .

  • הקפאת תצורה (5)

מתי נדע להקפיא תצורה ? כאשר הצוות בטוח שהתוצאה פוגשת את כל הדרישות ,לאחר שהתבצעו כל סקרי התכנון , חישובים ,סימולציות,ניסויים ,הדמיות פירוק והרכבה – שהוצגו בפני הצוות ובפני מי שהולך להרכיב את המערכת – חשוב לשתפם שגם ירגישו מעורבים בתכנון.לאחר שהגענו להתכנסות , הגיע הזמן לעבור לשלב הבא .

  • העברה לייצור – שלב השרטוטים (6)

כשכולם מסביב חושבים שהכל נגמר וניתן לייצר כבר,אז זהו שלא … השלב החשוב היותר לפנינו ,שלצערי הרבה מהנדסים ממעיטים בחשיבותו . השלב הזה הוא הקובע את ההבדל בין תכן מוצלח לבין תכן בינוני שלא לומר גרוע . לעיתים התקשורת היחידה ביננו לבין היצרן היא דרך השרטוטים ודרך המודל D3 . השרטוטים חייבים להיות ברורים , טקטס קל וברור לקריאה ,line font כהה מספיק ,יש להמנע מלהשתמש בצבעים כמו אפור בהיר ,תכלת ובמיוחד צהוב . מומלץ להשתמש ב title block בכל השרטוטים הכוללים : רביזיה , חומר והגימור המומלץ גימור ניתן לשלב גם בהערה נפרדת . יש לוודא 100% תאימות בין השרטוט למודל D3. צרו את השרטוט עם ההרכבה פתוחה כך שתוכלו להזכר בכל היחסים בין החלקים ולהגדיר את הדיוק הנדרש. טולרנסים גאומטריים הם הדרך הטובה ביותר להעביר ליצרן אילו מידות חשובות לכם בחלק על מנת שהחלקים יבדקו בהתאם לאחר הייצור ויורכבו בהתאמה מושלמת . מומלץ להיצמד לתקן ASME Y14.5 לא לבקש ערכי טולרנסים מוגזמים במיוחד בחלקים גדולים ,חלקים פשוטים הגדירו מלא , ובחלקים מורכבים התמקדו בעיקר ולא בתפל – במידות החשובות והפנו לקובץ D3 . אם יש לכם בחלק יותר מ 3-4 תבריגים שונים באותו מבט ,אין סיבה לא להשתמש ב hole table . הגדרות typ למינהן לא ברורות מנסיון.

  • שחרור סופי (7)

דאגו לצרף לכל שרטוט את המודל בפורמט טבעי ,אם התכנון שלכם הוא לא מסווג, מומלץ לשתף את היצרן בתת הרכבה הרלוונטית כך הוא יבין את איך אתם מתכוונים להשתמש בחלק . מומלץ להוציא bom להרכבה ולעבור על רשימת החלקים לייצור לפני השחרור על מנת לוודא שאף חלק לא נשכח , לא נעים בכלל לגלות את זה בשלב ההרכבה .

לסיכום

יש עוד הרבה מה לכתוב על הנושא הרחב הזה . אני מקווה שבמאמר זה הצלחתי לשפוך קצת אור על התהליך כולו בקצה המזלג , עבור כל אלו העוסקים בפיתוח מכני מאפס .

לתירוש הנדסה נסיון אינטנסיבי של מעל ל 13 שנים בפיתוח ובהנדסה של מוצרים ומערכות מולטידיסיפלינריות ,בנינו תהליך שלם ויעיל לתכנון ולהעברה לייצור במגוון טכנולוגיות כמו כרסום ,חריטה ,יציקות חול ,יציקות לחץ , הזרקות , הדפסות D3 . יורדים עד הפרט הקטן ביותר מתוך אמונה שרק כך ביחד עם הכלים התכנוניים המתקדמים שברשותנו ניתן “לפגוע” בפעם הראשונה במינימום Time to market .

אנחנו מנהלים שיתופי פעולה מסחריים עם יצרנים בארץ ובחו”ל ולאורך השנים בנינו מולם שפה משותפת כך שכל תכנון המשוחרר על ידנו מתופעל ברצינות ,בזריזות ובמחירים הוגנים.

הרגישו נוח לפנות אלינו בכל אמצעי שנוח לכם :

טלפון ישיר : 09-7776840

נייד : 0526888971

מייל : [email protected]

Subscribe To Our Newsletter

Get updates and learn from the best

More To Explore

× Hi How can I help ?