10 พื้นฐานของการออกแบผลิตภัณฑ์ (Product Design Basic) ตอน1

เป็นความจำเป็นอย่างมากที่ Design Engineer จะต้องรู้และเข้าใจเกี่ยวกับ พื้นฐานของการออกแบบผลิตภัณฑ์ หรือ Product design เพื่อให้สามารถออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ตรงกับความต้องการของตลาด ภายใต้ต้นทุนที่กำหนด และสามารถผลิตได้อย่างรวดเร็ว

  1. ลดจำนวนของชิ้นส่วนประกอบ

การลดชิ้นส่วนหรือมีชิ้นส่วนประกอบที่น้อยที่สุดจะทำให้ค่าใช้จ่ายในกระบวนการผลิตลดลง ทำการผลิตง่ายขึ้นและมีคุณภาพมากขึ้นเนื่องจากไม่ต้องประกอบชิ้นส่วนที่มากมาย รวมทั้งยังลดขั้นตอนการทำงานและค่าใช้จ่ายอื่นๆอีกเช่น เวลาและค่าใช้จ่ายในการทำ Drawing, การกำหนด specification ของ material, ใบสั่งซื้อ (purchase order), รายงานการตรวจวัดขนาด (inspection reports) และอื่นๆ

สำรวจความต้องการและความจำเป็นของชิ้นส่วนทั้งหมด และทำการตัดชิ้นส่วนที่ไม่จำเป็นออกตามคำถามด้านล่างนี้

  • ชิ้นส่วนนั้นๆมีความสัมพันธ์หรือมีผลกระทบกับชิ้นส่วนที่จะมาประกอบหรือไม่
  • ชิ้นส่วนนั้นๆต้องการ material ชนิดอื่นหรือไม่
  • ชิ้นส่วนนั้นๆต้องมีการถอดประกอบหรือไม่

ตัวอย่างของการปรับการออกแบบหลังจากตรวจสอบด้วยคำถามด้านบนเช่น ทดแทน fastener ด้วยการประกอบแบบ press fit, interlocks หรือ ultrasonic, ทดแทน spacer ด้วย bosses, ลดการใช้ label ด้วยการทำ embosses ตัวหนังสือลงบนผลิตภัณฑ์

  1. ลดจำนวนพื้นผิวสำหรับประกอบ (Assembly Surfaces)

พื้นผิวประกอบหลายๆผิวทำให้เวลาและขั้นตอนในการประกอบมากขึ้น นอกจากเรื่องเวลาและขั้นตอนแล้ว พื้นผิวประกอบหลายๆผิวยังทำให้ต้องมีการทำ fixture มาช่วยในการประกอบมากขึ้น และถ้าชิ้นส่วนนั้นทำด้วย plastic ก็จะส่งผลให้ mold มีความซับซ้อนมากขึ้นและมีราคาที่แพงขึ้น

  1. ออกแบบให้มีการประกอบในแนวแกน Z

ทิศทางการประกอบที่ง่ายที่สุดคือการประกอบในแนวแกน Z เพราะสามารถใช้น้ำหนักของตัวชิ้นส่วนเองช่วยในการประกอบได้ อุปกรณ์บอกตำแหน่งต่างๆ เช่น locating ring, slot, rib สามารถช่วยบอกตำแหน่งและทำการประกอบชิ้นส่วนพร้อมกันได้

  1. กำจัดหรือลดส่วนเกินที่เกิดจากการประกอบ

หัวข้อนี้มีความสำคัญมากในการประกอบทั้งแบบ manual และแบบ automatic เพราะการมีส่วนเกินยื่นออกมาจะก่อให้เกิดอันตรายในการผลิตได้ง่าย ด้านล่างคือตัวอย่างการเปลี่ยนจากการใช้ nut, bolt เป็นการใช้ stud, nut

assembly-access

  1. ทำให้ชิ้นส่วนมีความสัมพันธ์กัน (Part compliance)

การเข้ากันหรือสัมพันธ์กันของชิ้นส่วน (part mating) เป็นส่วนสำคัญมากๆในขั้นตอนการประกอบ ถ้าเราทำการออกแบบชิ้นส่วนต่างๆด้วยขั้นตอนที่แตกต่างกันเช่นมาจากขบวนการ stamping, injection molding, casting หรือ machining จะทำให้ตำแหน่งประกอบต่างๆเกิดความคลาดเคลื่อนและมี tolerance stack-up ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญในการประกอบ ดังนั้นควรใช้ขบวนการผลิตที่เหมือนกันให้ได้มากที่สุด เทคนิคอื่นๆในการ compliance เช่น การทำ chamfer ที่ชิ้นส่วนตรงส่วนที่ต้องมีการประกอบ เพิ่มพื้นที่ของพื้นผิวประกอบให้มากพอที่จะสะดวกต่อการประกอบ ตัวอย่างง่ายๆสำหรับการออกแบบให้เกิด compliance คือการใช้ oblong hole แทนการใช้รูกลมธรรมดาในส่วนที่ต้องมีการใช้ screw การทำแบบนี้ทำให้สามารถมีความคลาดเคลื่อนได้ การกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนควรที่จะกำหนดอย่างสมเหตุสมผลตามความจำเป็นในแต่ละตำแหน่งของชิ้นส่วน เพราะการกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนที่มากเกินไปจะทำให้ค่าใช้จ่ายสูงตามไปด้วย

ตอนนี้เราก็ได้รู้พื้นฐานที่สำคัญในการออกแบบผลิตภัณฑ์ 5 ข้อแรกไปแล้ว ตอนต่อไป 10 พื้นฐานของการออกแบผลิตภัณฑ์ (Product Design Basic) ตอน 2(จบ) จะพูดถึง 5 หัวข้อสุดท้าย