Как снизить стоимость обрабатываемых деталей с ЧПУ через структурное проектирование

CNC обрабатываемых деталей, т. е. Части обрабатываемые оборудованием КНК, подвергать механической обработке КНК, обычно ссылаются наПрецизионная обработкаМетод с цифровым управлением с помощью компьютера, который стал распространенным методом обработки в настоящее время.

Обрабатывающее оборудование с ЧПУ, называемое станками с ЧПУ, также известными как станки с ЧПУ, в разных регионах также называются несколько по-разному, например, район дельты реки Янцзы обычно называют обрабатывающими центрами, район дельты реки Чжуцзян обычно называют компьютерным гонгом.

Типичные станки с ЧПУ:

Токарный станок с ЧПУ-токарный станок работает путем вращения материала в токарном патроне. Затем инструмент перемещается по 2 осям в заготовку для резки цилиндрических деталей.

Фрезерные станки с ЧПУ-фрезерные станки с ЧПУ обычно используются для создания плоских деталей, но более сложные станки с большим количеством степеней свободы могут создавать сложные формы; материал остается неподвижным, шпиндель вращается с инструментом, а инструмент перемещается или вращается вдоль 3 осей (около 4 или 5) Разрезать материал; в некоторых случаях шпиндель неподвижен и тот, в который будет входить материал.

Сверлильные станки с ЧПУ-эти станки похожи на фрезерные станки с ЧПУ, но они специально разработаны для резки только по одной оси, т. Е. Сверло перемещается в материал только по оси Z и никогда не режет по осям X и Y.

Шлифовальные станки с ЧПУ-эти машины перемещают шлифовальный круг в материал для получения высококачественной отделки поверхности. Они предназначены для удаления небольших количеств материала из закаленных металлов; поэтому они используются в качестве отделочных операций.

Обработка с ЧПУ широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своей высокоточной природе. Однако,Услуги ЧПУ обработкиТакже может быть немного дороже по сравнению с другими методами производства, такими как литье под давлением, литье под давлением, штамповка и так далее. Есть несколько основных областей, которые влияют на стоимость обрабатываемых деталей с ЧПУ:

1, подвергая механической обработке оборудование

Затраты на оборудование включают первоначальную стоимость покупки, эксплуатационные расходы, расходы на техническое обслуживание и т. д. Могут также быть некоторые другие расходы, такие как затраты на оснастку, затраты на использование системы ЧПУ и т. Д. Эти затраты будут влиять на стоимость каждой обрабатываемой детали, поэтому чем выше стоимость покупки, эксплуатации и обслуживания машины, Тем дороже детали, изготовленные с использованием этой машины.

Фрезерные станки, как правило, дороже, чем токарные станки, потому что они имеют более сложные движущиеся части; их сложнее устанавливать, эксплуатировать и обслуживать; и они способны к более сложной обработке. Поэтому, если не нужно, части должны быть конструированы для приспособления подвергать механической обработке токарного станка.

Существуют различные типы фрезерных станков с разной степенью сложности и возможностей. Чем больше осей имеет фрезерный станок, тем он дороже. Большинство современных станков с ЧПУ имеют три или пять осей. В то время как 5-осевые станки могут создавать очень сложные геометрии более точно и быстрее (поэтому они требуют меньше времени на обработку), они обычно дороже, чем 3-осевые станки.

2. Проектные затраты

Проектные затраты на фактическую обработку затрат, понесенных при подготовке, в основном включают CAD (структурное, инженерное проектирование), CAE (оптимизация и анализ), CAM (производственное программирование) затраты, связанные с процессом. Стоимость CAD, CAE не обязательно будет распределена на стоимость деталей, в зависимости от способа сотрудничества между A и B. В то же время стоимость проектирования фиксирована, если чем больше объем, тем ниже стоимость дизайна, распределенная по каждой части.

3 、 Материальная стоимость

Изготовление деталей, участвующих в стоимости материала, является одной из важнейших составляющих стоимости деталей, материальные затраты по стоимости сырья, количество материала, время обработки материала.

Затраты на сырье: рыночная цена на различное сырье варьируется, в то время как цены в разных рыночных областях не совпадают, при выборе сырья для деталей следует основываться на использовании деталей и функциях выбора подходящих материалов, А не выбирать чрезмерно дорогие материалы за требованиями к производительности, как такая же нержавеющая сталь, цена нержавеющей стали 316 очень дороже чем цена нержавеющей стали 304.

Количество материала: при проектировании структуры деталей и производственного процесса следует учитывать количество материала как можно меньше, например, при необходимости, можно изготовить две относительно простые детали путем последующей сборки сложной комбинации деталей путем разборки (требует большего расхода материала и времени обработки).

Время обработки материала: стоимость детали прямо пропорциональна времени rНеобходимо для его обработки, время обработки материала связано с обрабатываемостью материала, низкая обрабатываемость материала требует больше времени для обработки, но также потребляет больше ресурсов, таких как режущая жидкость, электричество и режущие инструменты. (Например, более мягкие материалы, такие как алюминиевые сплавы, легче резать, что означает более короткое время обработки; тогда как более твердые материалы, такие как нержавеющая сталь, требуют более дорогих инструментов для обработки и более склонны к повреждению и износу инструментов, что делает деталь более дорогостоящей для обработки).

4, объем производства

По мере увеличения количества деталей удельная стоимость группы одинаковых деталей значительно ниже. Это пропорциональное снижение затрат в первую очередь является результатом устранения стоимости дублирующих конструкций, а также отладки настройки машины. Проектирование САПР, подготовка CAM и настройка машины выполняются сразу для всех деталей, которые будут изготовлены. (т. Е. Если одна часть произведена, Затраты на проектирование и затраты на настройку машины включены в эту одну деталь, и если произведено 1000 штук, то затраты на проектирование и затраты на настройку машины равномерно распределяются по этим 1000 штук).

5, особые требования

Части подвергли механической обработке КНК, который нужно определить требования к допуску, требования к шероховатости поверхности, более строгие требования к допуску приведут к более трудному для обработки, и увеличивают тариф утиля, который также приведет к более высоким затратам; более высокие требования к шероховатости поверхности могут привести кФрезерные детали с ЧПУНе может быть сделано, необходимо использовать кофемолку или даже другие методы, увеличиваются процессы, естественно увеличиваются затраты.

После завершения обработки деталей с ЧПУ может потребоваться некоторая последующая обработка, такая как термообработка, обработка поверхности и т. Д., Чтобы улучшить функцию, производительность и эстетику деталей, и все эти требования к последующей обработке увеличат стоимость деталей в определенной степени.

Для обработки поверхности еще одним серьезным фактором затрат является применение различных требований к обработке поверхности для разных областей детали. Например, частичное покрытие, частичное анодирование, двухцветное окисление прототипа, окисление одной области и покрытие в другом. Поэтому, чтобы снизить затраты, если в этом нет необходимости, следует стараться поддерживать согласованность требований к обработке поверхности всей детали.

6, структурный дизайн

Чем сложнее структура детали, тем выше стоимость изготовления, очень сложные детали могут потребовать более продвинутого оборудования, они также требуют большего времени обработки, многократной сборки и разборки и настройки оборудования, больше ресурсов и более тщательного осмотра. Все это влияет на стоимость детали.

При обработке с ЧПУ определенные характеристики деталей и конструкции неизбежно увеличивают стоимость.

1) Избегайте тонкостенных конструкций.

Обработанные детали с тонкими стенками займут больше времени для обработки, потому что они очень хрупкие. И поскольку они часто вибрируют или деформируются, трудно поддерживать точные допуски или, что еще хуже, могут вызвать перелом. Медленная обработка, специальные методы обработки и высокие показатели брака делают эти тонкостенные детали более дорогими.

Толстостенные детали более стабильны и дешевле в обработке. Чтобы сохранить низкую цену обработки, избегайте тонкостенной конструкции, толщина стенки металлических деталей должна быть более 0,8 мм, а толщина стенки пластиковых деталей должна быть более 1,5 мм.

2) Избегайте конструктивных особенностей, которые не могут быть обработаны на станке с ЧПУ

Не все функции могут быть обработаны на станке с ЧПУ, типичным примером является внутренний угол 90 °, потому что все современные фрезерные инструменты с ЧПУ имеют цилиндрическую форму, которая создает закругленный угол, а не прямой угол или другой острый угол при резке кромки полости.

Если необходимо оставить правый угол, обычной практикой для достижения этого является EDM (Electric Discharge Machining), более дорогой производственный процесс, чем обработка с ЧПУ. Если невозможно оставить закругленные углы только по причинам сборки, рекомендуется практика закругления внутренних углов.

3) Порекомендованный дизайн для более больших внутренних угловых радиусов

Хотя радиус угла может быть уменьшен с помощью инструмента с меньшим диаметром, это означает, что требуется количество проходов на более низких скоростях. Это связано с тем, что инструмент меньшего размера не может удалить материал за один проход так же быстро, как инструмент большего размера, и, следовательно, небольшое скругление также увеличивает время и стоимость обработки, и рекомендуется, чтобы радиус скругления R был по меньшей мере в 1/3 раза больше глубины полости D.

В то же время, чтобы избежать износа инструмента, необходимо проектировать внутренние края, которые не оказывают слишком большого давления на инструмент. Чтобы достичь этого, хорошее эмпирическое правило заключается в том, что радиус угла должен быть немного больше, чемN радиус инструмента, используемого для обработки полости (радиус угла в 1,3 раза больше радиуса фрезы или больше). Например, при радиусе фрезы 5 мм рекомендуется, чтобы внутренний угол был добавлен радиус 6,5 мм. Этот дополнительный радиус уменьшит нагрузку на инструмент и увеличит скорость резания.

4) Ограничьте глубину полости

Обработка глубоких полостей может значительно повлиять на стоимость деталей с ЧПУ из-за количества материала, который необходимо удалить, что занимает очень много времени. Слишком глубокие полости могут привести к таким проблемам, как свес инструмента, отклонение инструмента, сложное удаление стружки и поломка инструмента.

Когда глубина фрезерования превышает диаметр фрезерного инструмента в два раза, скорость подачи инструмента должна быть замедлена, что увеличивает время обработки и стоимость детали. Для каждого удвоения глубины фрезерования скорость подачи уменьшается вдвое, а время более чем удваивается, а общая глубина фрезерования не превышает диаметр инструмента в 4 раза. При проектировании максимальная глубина должна быть в четыре раза больше ширины полости, например, полость шириной 15 мм не должна быть глубиной более 60 мм.

Если глубоких полостей нельзя избежать, то решение к глубокой подвергать механической обработке полости постепенно понизить торцевую фрезу и филировать один слой одновременно, однако, это также очень много времени. Кроме того, при обработке глубоких полостей инструмент должен быть наклонен на правильную глубину реза, а для плавного входа требуется достаточное пространство.

5) Уменьшите использование изогнутых структурных особенностей

При проектировании обрабатываемых деталей с ЧПУ следует использовать простые конструкции, а проектирование сложных элементов поверхности должно быть уменьшено, потому что для получения сложных поверхностей с надлежащей обработкой поверхности требуются небольшие инструменты, и эти небольшие разрезы занимают гораздо больше времени, чем обычные разрезы, и добавляют много затрат. Поэтому, чтобы минимизировать затраты и время обработки, минимизируйте или избегайте использования криволинейных поверхностей, например, при снятии фаски на внешних краях, скосите углы вместо того, чтобы закруглять их, если это не необходимо.

6) Предельная длина резьбы

Хорошо известно, что прочные резьбовые соединения возникают в первых нескольких потоках, поэтому иногда очень длинные длины резьбы вообще не нужны. Более длинные резьбовые отверстия могут потребовать специальных инструментов и требуют больше времени на обработку и повышенных затрат, а длина резьбы рекомендуется не более чем в 3 раза больше диаметра отверстия. Когда резьбовые отверстия глухие, рекомендуется оставлять длину без резьбы не менее половины диаметра отверстия в нижней части отверстия.

7) Проектирование отверстий стандартного размера

Отверстия можно быстро и с высокой точностью обработать на станке с ЧПУ с помощью стандартных сверл. С экономической точки зрения попробуйте использовать стандартные диаметры отверстий. Для отверстий нестандартного размера отверстия необходимо обработать с помощью концевой фрезы, что может увеличить затраты.

Кроме того, как правило, чем больше отверстие, тем глубже может быть сверление, рекомендуется, чтобы глубина отверстия не превышала в 10 раз диаметр сверла.

8) Сведите к минимуму количество настроек станка с ЧПУ.

Переворачивание или изменение положения деталей может увеличить производственные затраты, поскольку обычно это необходимо делать вручную. Кроме того, для сложной геометрии может потребоваться индивидуальное крепление, что еще больше увеличивает затраты. Особенно сложная геометрия может потребовать многоосевой системы ЧПУ, что еще больше увеличивает цену.

Поэтому, чтобы свести к минимуму количество раз, когда деталь должна поворачиваться и перемещаться, попробуйте спроектировать все функции, которые необходимо обработать в одной плоскости; если этого нельзя избежать, Рассмотрите возможность разделения детали на элементы, которые можно обработать на станке с ЧПУ за одну установку, а затем скрепить болтами или сварить вместе.

9) Избегайте ненужного текста и надписей

Следует избегать добавления текстовых элементов на поверхность деталей с ЧПУ, так как разработка текста с помощью обработки с ЧПУ только увеличит время и стоимость обработки.

Однако, если текст и надпись являются требованием дизайна, следует соблюдать следующие правила:

Добавление текста на поверхность детали с ЧПУ с помощью шелкографии или покраски является экономически эффективным.

На изогнутых поверхностях можно использовать лазерную гравировку, поскольку в этом случае удаляется меньше материала.

Если в вашем программном обеспечении для проектирования нет специального шрифта для гравировки, рекомендуется использовать 20-точечный шрифт San Serif. Это потому, что этот шрифт не имеет дополнительных строк (засечек) в конце каждой буквы обводки. Эти дополнительные штрихи добавляют к стоимости обработки. Кроме того, рекомендуется размер 20, поскольку размеры меньше этого считаются меньшими функциями, которые сложнее и дороже обрабатывать.

В мире обработки с ЧПУ структурное проектирование играет жизненно важную роль и является ключевым фактором в достижении эффективного производства и снижения затрат. Постоянно улучшая дизайн и применяя лучшие практики, мы можем гарантировать, что обрабатываемые детали с ЧПУ производятся более конкурентоспособно, обеспечивая при этом высококачественные детали. Это поможет маИндустрия производства развивается, чтобы удовлетворить растущие потребности рынка.