Top

SNS

  • Facebook
  • 使用messenger傳訊給MAonline
技術趨勢
企業永續經營之利器 「互換性設計」
2020.03.16∣瀏覽數:468

2019年底中國大陸於武漢發生新型冠狀病毒感染人類,到2020年初急劇暴增人數,嚴重影響 工業製造與組裝產業之開工日期。蘋果公司執行長庫克感悟到零組件必須要第二來源,其中成 敗關鍵在零組件必須納入互換性設計,避免重回試誤法延遲上市時間與資材浪費。
文 ◆ 陳銘德

地球資源有限,人人要珍惜,機具設備或產品所需之材料、零件於設計之初當思考能使用壽 期,除滿足特定功能規格需求外,尚需考量能耐操、可靠、好用、易拆卸維修及綠能回收等親 和力,因產品或機具設備之價格較昂貴,站在消費者或客戶立場,能維修就比新購置划算,同 時也對企業公司之品質增加認同度,有利於企業公司生存發展,永續經營,其中零組件是否具 備可互換性設計就成為極具關鍵之因素。

互換性設計之重要性
互換性可分為全互換性與半互換性兩種, 全互換性是指零件可任意組配於相同之相鄰 零件,而半互換性係指以次總成組件為單 位,與相鄰組件可任意組裝。例如引擎組件 內之任何零件均能隨意湊合,組裝成引擎組 件,不是邊組裝邊整修才能組裝。而半互 換性則以任意引擎組件,均能輕鬆裝進同型 任一台車殼,不會發生孔徑大小或孔位沒對 準,尚需擴孔才能組裝之問題。所以互換性 設計直接影響到後續產線組裝之效率與合格 率,其重要性不言而喻,老闆、主管與設計 工程師不得不慎。

互換性設計之精義為公、母配於最嚴苛 狀況下,當孔徑為最小時,銷徑為最大時仍 可以組配,換言之;如孔徑製作加工稍大且 能符合圖規公差內,就產生間隙更能順利配 合,同理;當銷徑製作加工稍小且能符合圖 規公差內,亦能產生間隙更方便配合。貴重 機具設備或產品使用一段時間後難免會磨耗 故障,第一優先需考慮維修,以增加壽期, 降低購置成本負擔,同時亦考驗品牌品質耐 操及可靠信譽之最佳驗證機會,如果零組件 當初設計已有互換性考量,後續維修補保自 然輕鬆方便順利,亦可節省客戶等待時間之 損失與費用,也能博得客戶讚賞與信賴度, 持續甚至加重後續交易機會。

英人Henry Mandslay(1771-1831)於 Woolwich兵工廠工作碰到組配互換問題。 1771法國面臨相同問題,1811年Bodwer 曾推動零組件互換失敗。1775美駐法大使 Jefferson看到兵工廠技工大量組裝觀念而 引進美國。1789-1812美國人Eli Whitney組 裝15,000隻毛瑟槍不順利,凸顯互換性之重 要。1820美國委託Simeon North製作20,000 支手槍,順利交貨。1831美國Cult發明轉輪 手槍,1850已運用互換性零件組裝手槍。 1850年美國鐘錶業已應用互換性零件。1872 美國GDP取代英國霸主地位成為世界第一。

德國生產之經濟學,生產過程之和諧與安 全,高科技產品之實用性,才是企業生產之 靈魂,而非利潤最大化。例如在清朝租借山 東半島時期之地下通道出入口處,必須高出 地面一公尺,避免遇大雨進入通道,又如前 些年汙水道工程維修,無可用之零組件,遂 請德國原廠支援,惟年代久遠,且原廠已不 存在,但建議備用件應位於150公尺處找找 看。果然順利發現規格相容之備用件,且有 防潮油紙包裝保護。另外;例如鍋蓋內側有加 工成奇特花紋,蓋上後,水蒸氣就能上下自 然循環,不易燒乾,這是一種技術。鍋蓋與 鍋之間隙一致(同心度極佳),說三分鐘開鍋 就三分鐘開鍋,能節省能源。

零件互換性設計前置要項
產品研發階段之軸孔配合(公母配合)經 CAE/CAD模擬分析出公稱尺寸後,下一步為 進行可製性、易製性之細部設計,如量大則 必需要求達到可100%互換性,任一軸件需可 與任何孔件組配,同理;任一孔件可與任何 軸件組配,關鍵在於如何決定軸孔件之尺寸 與公差。

以前設備或產品組裝非常依賴組立師傅 之修配功力,如遇到孔徑稍小或無法與軸件 同心對位,將設法擴大孔徑或橢圓孔,或整 修小軸徑稍微切削以利組立,完成組裝成為 組件或產品之任務。然而這種事情必須向其 直接上司或設計工程師回報,期望再次檢視 設計圖之尺寸與公差,或要求製作單位或外 包承製商改善。而其上司或設計工程師可能 會立即檢討設計圖,釐清問題,再依檢測數 據進行修改孔件或軸件之尺寸與位置,避免 下次再犯,並作記錄改善。也有可能因工作 繁複而疏忽或束之高閣,時間一久又忘記。 結果日後再次發工或委外製作,不能組裝之 現象又重複發生,又得浪費組配人員逐一整 修,令人扼腕。

設計工程師如欠缺幾何公差基準(基準系 統)、基準尺寸、位置公差等概念,可能沒 抓到重點,就一直陷於修改孔徑或軸徑尺寸 公差,但仍無法改善不能軸孔同心對位之問 題,如再加上累積誤差因素糾結,改正時間 遙遙無期,最終仍靠師傅整修,非根本解決之道。
.
.
.
.
.
.
文章未完...

閱讀全部文章
請下載完整PDF-第76頁 
點我下載!
 

潭興精工