Một bản vẽ thiết kế xuất sắc không chỉ nằm ở việc sản phẩm hoạt động tốt, mà còn phải đáp ứng tiêu chí: Dễ dàng chế tạo với chi phí thấp nhất. Trong ngành cơ khí, khái niệm này được gọi là DFM (Design for Manufacturing). Khi chuyển đổi từ việc làm một vài sản phẩm mẫu sang giai đoạn gia công hàng loạt, chỉ một sai lầm nhỏ trong thiết kế cũng có thể làm đội chi phí nguyên vật liệu và nhân công lên gấp nhiều lần.
Dưới đây là 5 nguyên tắc vàng trong thiết kế sản phẩm cơ khí giúp doanh nghiệp tối ưu chi phí gia công hiệu quả, được đúc kết từ hàng ngàn dự án thực tế tại nhà máy Metaltech 1.
1. Tối ưu hóa hình dạng phôi để dễ dàng xếp phôi
Chi phí vật liệu thường chiếm tỷ trọng lớn nhất trong giá thành sản phẩm kim loại tấm. Để tiết kiệm, kỹ sư thiết kế cần hình dung được cách chi tiết của mình sẽ được xếp (Nesting) trên một tấm thép tiêu chuẩn (ví dụ 1.5m x 3m) như thế nào trước khi đưa vào máy cắt Laser.
- Tránh các hình dáng chữ L hoặc chữ C quá dài: Những chi tiết này thường để lại rất nhiều “khoảng trống chết” không thể tận dụng trên tấm phôi. Nếu có thể, hãy tách chúng ra thành 2 chi tiết thẳng và ghép lại bằng ngàm hoặc hàn.
- Tận dụng đường cắt chung: Thiết kế các cạnh thẳng sao cho khi xếp phôi trên phần mềm, hai chi tiết có thể chung một đường cắt. Máy laser chỉ cần chạy 1 đường thay vì 2 đường, giúp giảm thiểu thời gian chạy máy và tiết kiệm decal vật liệu đáng kể.
2. Tiêu chuẩn hóa và đồng nhất Bán kính uốn
Trong gia công chấn gấp CNC, mỗi khi thay đổi độ dày vật liệu hoặc thay đổi bán kính uốn trong (Inside Radius), người thợ vận hành máy phải tốn từ 10 – 15 phút để tháo lắp và thiết lập lại bộ Cối – Chày chấn (Punch & Die).
- Nguyên tắc tối ưu: Hãy sử dụng MỘT bán kính uốn duy nhất cho toàn bộ các nếp gấp trên cùng một chi tiết. Tốt nhất, hãy thiết kế bán kính uốn trong (R) bằng đúng độ dày của tấm kim loại (T).
- Điều này giúp chi tiết chỉ cần đưa lên máy chấn 1 lần, không cần thay dao cụ, rút ngắn tối đa thời gian gia công, từ đó giảm giá thành nhân công xuống mức thấp nhất.
3. Hạn chế các đường hàn khó và thiết kế ngàm tự định vị
Hàn là một trong những công đoạn tốn nhiều thời gian và chi phí nhân công nhất, đồng thời dễ sinh ra lỗi cong vênh do nhiệt.
- Thay thế hàn bằng chấn uốn: Bất cứ khi nào có thể, hãy thiết kế một tấm kim loại uốn cong thành góc thay vì cắt rời 2 tấm rồi hàn ghép lại với nhau.
- Thiết kế ngàm âm dương: Nếu bắt buộc phải hàn ghép các tấm hoặc các ống kim loại, hãy thiết kế thêm các vấu (tab) và rãnh (slot) lắp ghép. Các ngàm này giúp các chi tiết tự khóa chặt vào nhau một cách vuông vức, thợ hàn không cần phải mất thời gian đo đạc hay chế tạo đồ gá (Jig) phức tạp.
- Tránh hàn kín nếu không cần thiết: Nếu sản phẩm không yêu cầu chứa chất lỏng hay chịu áp lực cao, hãy chỉ định hàn đính (stitch weld) thay vì hàn kéo dài liên tục. Việc này làm giảm thời gian hàn và hạn chế biến dạng nhiệt.
4. Nới lỏng dung sai ở những vị trí không có chức năng lắp ráp
Một sai lầm rất phổ biến của các kỹ sư mới là đặt dung sai cực kỳ khắt khe (ví dụ ± 0.01mm) cho toàn bộ kích thước của sản phẩm. Dung sai càng chặt, xưởng gia công càng phải sử dụng các máy móc đắt tiền, tốn thời gian căn chỉnh và tỷ lệ loại bỏ phôi lỗi (phế phẩm) càng cao -> Dẫn đến báo giá gia công sẽ rất đắt đỏ.
- Nguyên tắc: Chỉ áp dụng dung sai chặt đối với các lỗ trục, ngàm lắp ghép, hoặc các bề mặt tiếp xúc trực tiếp (mating surfaces). Đối với các kích thước bao ngoài, chiều dài tổng thể hay các góc cạnh tự do, hãy để dung sai tiêu chuẩn (± 0.5mm) để xưởng gia công dễ dàng thực hiện.
5. Tiêu chuẩn hóa các lỗ đục và khoảng cách an toàn
- Sử dụng kích thước lỗ tiêu chuẩn: Đừng thiết kế một lỗ có đường kính 6.35mm nếu một lỗ 6.0mm hoặc 6.5mm có thể hoàn thành tốt chức năng. Việc dùng kích thước tiêu chuẩn giúp xưởng gia công dễ dàng tận dụng các mũi khoan/taro có sẵn trên thị trường.
- Khoảng cách lỗ đến mép chấn: Khi thiết kế kim loại tấm, hãy đảm bảo khoảng cách từ tâm lỗ đục đến đường chấn gần nhất phải lớn hơn 2.5 lần độ dày vật liệu. Nếu lỗ nằm quá sát nếp gấp, khi ép chấn xuống, lỗ tròn sẽ bị kéo dãn thành hình oval và không thể bắt ốc vít được nữa.
Metaltech 1 – Cùng doanh nghiệp tối ưu bản vẽ, giảm thiểu chi phí
Một thiết kế được đánh giá là thành công không chỉ nằm trên màn hình máy tính, mà là khi nó được đưa vào sản xuất với tốc độ nhanh nhất, ít lỗi nhất và tốn ít vật tư nhất.
Là nhà máy gia công cơ khí khép kín hàng đầu tại Đồng Nai, Metaltech 1 không chỉ là một đơn vị sản xuất đơn thuần. Đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm của chúng tôi luôn sẵn sàng ngồi lại cùng đối tác, phân tích bản vẽ và đề xuất các cải tiến DFM để giúp dự án của bạn tối ưu chi phí gia công ngay từ những bước đầu tiên.
Bạn đang có một thiết kế mới và chuẩn bị bước vào giai đoạn gia công hàng loạt? Hãy để chúng tôi giúp bạn rà soát lại một lần nữa!
Japanese 
Vietnamese 
English