Τα εξαρτήματα πλαισίου αποτελούν μια μοναδική πρόκληση για την εργασία. Αυτά τα εξαρτήματα, συχνά ορθογώνια ή τετράγωνα με εσωτερικές κοιλότητες, λεπτά τοιχώματα και πολλαπλές πλευρές που απαιτούν μηχανική κατεργασία, είναι κοινά στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία και τα ηλεκτρονικά περιβλήματα. Η λειτουργία τους σε παρτίδες απαιτεί μια στρατηγική διατήρησης εργασίας που εξισορροπεί τη γρήγορη αλλαγή, την άκαμπτη σύσφιξη και την ελάχιστη παραμόρφωση. Δύο συστήματα κυριαρχούν στη συζήτηση: συστήματα σύσφιξης μηδενικού σημείου και μέγγενες γρήγορης αλλαγής. Κάθε ένα έχει πλεονεκτήματα και κατανόηση του πότε πρέπει να χρησιμοποιείται, τα οποία μπορούν να βελτιώσουν δραματικά την παραγωγικότητα της κατεργασίας κατά παρτίδες.
Τα συστήματα σύσφιξης μηδενικού σημείου χρησιμοποιούν ένα πλέγμα δοχείων που είναι τοποθετημένα απευθείας στο τραπέζι του μηχανήματος. Κάθε δοχείο περιέχει έναν μηχανισμό ασφάλισης, συνήθως μπάλες ή κυλίνδρους, που εμπλέκει ένα καρφί έλξης προσαρτημένο σε μια παλέτα ή πλάκα στερέωσης. Το όνομα σημείο μηδέν αναφέρεται στην ικανότητα του συστήματος να επιστρέφει την παλέτα σε μια ακριβή γνωστή θέση κάθε φορά. Η επαναληψιμότητα 0,0002 ιντσών ή καλύτερη είναι κοινή. Για εξαρτήματα πλαισίου, μια τυπική ρύθμιση περιλαμβάνει την τοποθέτηση πολλών εξαρτημάτων σε μία παλέτα έξω από το μηχάνημα. Ενώ ο άξονας κόβει μια παλέτα, ο χειριστής ξεφορτώνει και επαναφορτώνει μια άλλη παλέτα σε ειδικό σταθμό. Όταν τελειώσει ο κύκλος κατεργασίας, το τραπέζι του μηχανήματος ξεκλειδώνει την τελική παλέτα, ο χειριστής ανταλλάσσει τη νέα παλέτα και το σύστημα την κλειδώνει με μία μόνο ενέργεια σύσφιξης. Η αλλαγή διαρκεί δευτερόλεπτα και όχι λεπτά.
Τα πλεονεκτήματα των συστημάτων μηδενικού σημείου για την παραγωγή πλαισίων παρτίδας γίνονται εμφανή όταν αυξάνονται οι όγκοι. Για παρτίδες από πενήντα έως αρκετές εκατοντάδες εξαρτήματα, ο χρόνος που εξοικονομείται κατά την εγκατάσταση αποσβένει γρήγορα το κόστος των δοχείων και των παλετών. Κάθε παλέτα μπορεί να προσαρμοστεί με ειδικά εξαρτήματα, λοβούς κενού ή προσαρμοσμένες μαλακές σιαγόνες προσαρμοσμένες σε ένα συγκεκριμένο τμήμα πλαισίου. Επειδή η παλέτα αφαιρείται και αντικαθίσταται ως μονάδα, η σύσφιξη μεμονωμένων εξαρτημάτων παραμένει ανενόχλητη κατά τη μετάβαση. Αυτό είναι ιδιαίτερα πολύτιμο για κουφώματα με λεπτά τοιχώματα που απαιτούν προσεκτικές ακολουθίες ροπής για να αποφευχθεί η παραμόρφωση. Μόλις σφίξει στην παλέτα, το εξάρτημα δεν βλέπει ποτέ άλλη δύναμη σύσφιξης μέχρι να ολοκληρωθεί η μηχανική κατεργασία.
Τα συστήματα μηδενικού σημείου υπερέχουν επίσης στη μηχανική κατεργασία πέντε αξόνων. Τα μέρη του πλαισίου συχνά απαιτούν εργασία σε πολλές όψεις. Μια παλέτα μηδενικού σημείου μπορεί να σχεδιαστεί με ανυψωτικά ή επιτύμβιες στήλες για να παρουσιάζεται το εξάρτημα σε διαφορετικούς προσανατολισμούς. Η ίδια παλέτα ευρετηριάζει μέσω του φακέλου εργασίας του μηχανήματος χωρίς απώλεια αναφοράς. Για πολύπλοκα πλαίσια με χαρακτηριστικά σε πέντε πλευρές, αυτό εξαλείφει τις πολλαπλές ρυθμίσεις και τα συσσωρευμένα σφάλματα που συνοδεύουν αυτές.
Οι μέγγενες γρήγορης αλλαγής έχουν διαφορετική προσέγγιση. Αυτές είναι μέγγενες ακριβείας σχεδιασμένες για γρήγορες αλλαγές σιαγόνων και γρήγορη τοποθέτηση στο τραπέζι του μηχανήματος. Μια τυπική μέγγενη γρήγορης αλλαγής χρησιμοποιεί έναν μηχανικό ή υδραυλικό μηχανισμό για να ασφαλίσει το σώμα της μέγγενης σε μια πλάκα βάσης. Η πλάκα βάσης παραμένει βιδωμένη στο τραπέζι του μηχανήματος. Η αλλαγή μιας μέγγενης περιλαμβάνει την απελευθέρωση ενός μοχλού ή το γύρισμα ενός κλειδιού, την ανύψωση ολόκληρης της μέγγενης από τη βάση και την τοποθέτηση μιας διαφορετικής μέγγενης στη θέση της. Οι αλλαγές των σιαγόνων είναι επίσης γρήγορες, χρησιμοποιώντας συχνά καρφίτσες με ελατήριο ή μαγνητική συγκράτηση για να ανταλλάξετε τις κατεργασμένες μαλακές σιαγόνες σε λιγότερο από τριάντα δευτερόλεπτα.
Για εξαρτήματα πλαισίου, οι μέγγενες γρήγορης αλλαγής γυαλίζουν σε παρτίδες χαμηλότερου όγκου, συνήθως δέκα έως πενήντα κομμάτια. Το κόστος επένδυσης είναι πολύ χαμηλότερο από ένα πλήρες πλέγμα μηδενικών σημείων. Ένα κατάστημα μπορεί να αγοράσει πολλές μέγγενες γρήγορης αλλαγής στην τιμή ενός συστήματος παλέτας μηδενικού σημείου. Ο χρόνος αλλαγής είναι ακόμα γρήγορος, συνήθως κάτω από δύο λεπτά ανά μέγγενη. Οι ίδιες οι μέγγενες είναι ευέλικτες. Το ίδιο σώμα μέγγενης μπορεί να κρατήσει διαφορετικά μεγέθη πλαισίου, αλλάζοντας τις σιαγόνες. Για καταστήματα εργασίας που διαθέτουν μεγάλη ποικιλία εξαρτημάτων πλαισίου σε μικρές παρτίδες, οι μέγγενες γρήγορης αλλαγής προσφέρουν ευελιξία χωρίς να δεσμεύουν κεφάλαιο σε προσαρμοσμένες παλέτες.
Ωστόσο, οι μέγγενες γρήγορης αλλαγής έχουν περιορισμούς. Κάθε μέγγενη απαιτεί ατομική σύσφιξη στην πλάκα βάσης. Για πολλές μέγγενες σε ένα τραπέζι, ο χειριστής πρέπει να κλειδώσει την καθεμία. Αυτό προσθέτει χρόνο σε σύγκριση με ένα σύστημα μηδενικού σημείου όπου όλες οι παλέτες κλειδώνουν ταυτόχρονα. Το πιο σημαντικό, οι μέγγενες εφαρμόζουν δύναμη σύσφιξης από τα πλάγια. Τα μέρη του πλαισίου με λεπτά τοιχώματα μπορεί να παραμορφωθούν υπό την πίεση της σιαγόνας μέγγενης. Οι μηχανικοί χρειάζεται συχνά να χρησιμοποιούν περιοριστές ροπής ή υδραυλικές μέγγενες με έλεγχο πίεσης για να αποφύγουν την κάμψη του εξαρτήματος. Τα συστήματα μηδενικού σημείου επιτρέπουν τη χρήση εξαρτημάτων κενού ή προσαρμοσμένων πλακών περιγράμματος που υποστηρίζουν ολόκληρη την επιφάνεια του πλαισίου, κατανέμοντας τη δύναμη σύσφιξης και εξαλείφοντας την παραμόρφωση.
Ένα άλλο θέμα είναι ο αριθμός των εξαρτημάτων ανά κύκλο. Μια παλέτα μηδενικού σημείου μπορεί να έχει μέγεθος ώστε να χωράει δέκα ή είκοσι μικρά πλαίσια σε μία εγκατάσταση. Το μηχάνημα λειτουργεί συνεχώς για ώρες, παράγοντας πολλά εξαρτήματα ανά αλλαγή παλέτας. Μια ρύθμιση μέγγενης γρήγορης αλλαγής κρατά συνήθως ένα ή δύο καρέ ανά μέγγενη. Με τέσσερις μέγγενες στο τραπέζι, το κατάστημα μπορεί να επεξεργαστεί οκτώ καρέ ανά κύκλο. Για παραγωγή μεγάλου όγκου, η προσέγγιση μηδενικού σημείου αποδίδει καλύτερη χρήση της ατράκτου επειδή ο χειριστής ανταλλάσσει παλέτες λιγότερο συχνά.
Η επιλογή εξαρτάται επίσης από την μερική πρόσβαση. Τα μέρη του πλαισίου συχνά χρειάζονται μηχανική κατεργασία στην κάτω όψη ή στις άκρες. Μια μέγγενη γρήγορης αλλαγής συγκρατεί το εξάρτημα από τις εξωτερικές άκρες του, αφήνοντας το πάνω και τα πλαϊνά προσβάσιμα, αλλά το κάτω μέρος καλύπτεται κυρίως. Η κατεργασία του πυθμένα απαιτεί μια δεύτερη λειτουργία με διαφορετικό εξάρτημα. Μια παλέτα μηδενικού σημείου μπορεί να σχεδιαστεί με βάσεις ή ένα πλέγμα στηρίξεων, επιτρέποντας στον κόφτη να φτάσει στην κάτω πλευρά. Ορισμένες παλέτες ενσωματώνουν χειροκίνητους ή υδραυλικούς σφιγκτήρες που απελευθερώνουν το εξάρτημα από την κορυφή, αφήνοντας όλες τις πλευρές καθαρές για εργασία πέντε αξόνων.
Μια πρακτική οδηγία για τα καταστήματα είναι η χρήση μέγγεων γρήγορης αλλαγής για παρτίδες πλαισίων κάτω των πενήντα τεμαχίων το μήνα και για εξαρτήματα με χοντρούς τοίχους άνω των 0,2 ιντσών. Χρησιμοποιήστε συστήματα μηδενικού σημείου για παρτίδες άνω των εκατό τεμαχίων ανά μήνα, για κουφώματα με λεπτά τοιχώματα κάτω των 0,1 ιντσών και για οποιοδήποτε πλαίσιο που απαιτεί μηχανική κατεργασία πέντε αξόνων ή χαρακτηριστικά στο κάτω μέρος. Πολλά καταστήματα υιοθετούν τελικά και τα δύο. Χρησιμοποιούν μέγγενες γρήγορης αλλαγής για εργασίες ταχείας απόκρισης και μικρές παρτίδες και συστήματα μηδενικού σημείου για τα επαναλαμβανόμενα εξαρτήματα πλαισίου μεγάλου όγκου. Τα δύο συστήματα δεν είναι ανταγωνιστές αλλά συμπληρωματικά εργαλεία. Η πιο αποτελεσματική στρατηγική διατήρησης εργασίας ταιριάζει με το σύστημα με το μέγεθος παρτίδας, τη γεωμετρία του εξαρτήματος και την ικανότητα του μηχανήματος. Είτε επιλέξετε μέγγενες μηδενικού σημείου είτε γρήγορης αλλαγής, η απομάκρυνση από τη χειροκίνητη σύσφιξη με παξιμάδι και μπουλόνι είναι το πρώτο βήμα προς την κερδοφόρα παραγωγή πλαισίου παρτίδας.
