Produkta pāreja no digitālā 3D modeļa uz fizisku komponentu ir nozīmīgs pavērsiens gan inženieriem, gan izgudrotājiem, gan iepirkumu vadītājiem. Tomēr jaunizveidota CAD dizaina augšupielāde ražotājam pirmo reizi bieži var izraisīt satraucošu uzlīmes triecienu. Tā kā datorizētās ciparvadības (CNC) apstrāde ir ļoti precīzs, ļoti fizikāls atņemšanas process, katrs griezums, stūris un materiāla izvēle tieši ietekmē gala rēķinu.
Daudziem iesācējiem sākotnējais instinkts ir pieņemt, ka augstās izmaksas ir vienkārši neizbēgams šķērslis augstas{0}}kvalitatīvas produkcijas ienākšanai. Patiesībā ražošanas izmaksas lielā mērā nosaka lēmumi, kas pieņemti pie rasēšanas galda ilgi pirms mašīnas atdzīvošanās. Stratēģiski optimizējot savu dizainu un efektīvi sadarbojoties ar komerciālu CNC apstrādes pakalpojumu, ir pilnībā iespējams samazināt ražošanas izmaksas par 30% līdz 50%, nemainot jūsu komponenta pamatfunkcionalitāti. Šajā visaptverošajā rokasgrāmatā ir sniegta informācija par visefektīvākajām un praktiskākajām stratēģijām, lai samazinātu izdevumus saistībā ar jūsu sākuma CNC apstrādes pasūtījumu.
Dizains ražošanai (DFM): ģeometriju optimizēšana
Lielākais CNC apstrādes izmaksu virzītājspēks ir ģeometriskā sarežģītība. Katrai detaļas funkcijai ir nepieciešams fizisks griezējinstruments, lai šķērsotu ceļu cauri cietam materiālam. Ja rīkam ir grūti sasniegt kādu funkciju vai ir nepieciešami ne-standarta rīki, cena palielinās. Design for Manufacturing (DFM) ir detaļu projektēšanas prakse tā, lai tās ražotu pēc iespējas vienkāršāk-un lētāk-.
1. Iekšējā rādiusa noteikums
Viena no biežākajām iesācēju kļūdām ir detaļu projektēšana ar perfekti kvadrātveida iekšējām kabatām vai 90 grādu vertikāliem stūriem. Tā kā CNC frēzēšanas instrumenti ir apaļi rotējoši cilindri (piemēram, urbji), griešanas laikā tie, protams, atstāj aiz sevis noapaļotu stūri, ko sauc par fileju. Lai apstrādātu asu 90 grādu iekšējo stūri, ražotājam ir jāizmanto specializētas, lēnas un dārgas sekundāras darbības, piemēram, elektriskās izlādes apstrāde (EDM) vai atvēršana.
Lai samazinātu izmaksas, vienmēr izveidojiet iekšējos stūrus ar lielu rādiusu. Vēl labāk, ja iekšējā stūra rādiuss ir nedaudz lielāks par griezējinstrumenta rādiusu, kuru plānojat izmantot mašīnai. Ja instrumenta rādiuss ir 3 milimetri, padarot stūra rādiusu par 3,5 milimetriem, instruments var brīvi pārvietoties pa stūri bez saistīšanās, palēnināšanās vai pļāpāšanas, kas samazina cikla laiku.
2. Izvairieties no dziļām kabatām un plānām sienām
Dziļas, šauras kabatas izskatās eleganti CAD programmatūrā, bet ir murgs veikalā. Lai iegrieztu dziļi materiāla blokā, iekārtai ir jāizmanto gari, slaidi griezējinstrumenti. Šie garie instrumenti ir ļoti jutīgi pret novirzi, vibrāciju un katastrofāliem lūzumiem. Lai to novērstu, mašīnistiem ir ievērojami jāsamazina padeves ātrums, kas palielina mašīnas darbības laiku un līdz ar to arī jūsu darbaspēka izmaksas. Parasti ierobežojiet jebkuras iekšējās kabatas dziļumu līdz četras reizes platumam.
Tāpat izvairieties no papīra{0}}plānām sienām. Apstrādājot metālus, piemēram, alumīniju, sienām, kas ir plānākas par 0,8 milimetriem (un plānākas par 1,5 milimetriem plastmasām), trūkst strukturālas stingrības. Fiziskie spēki, ko iedarbojas uz griezējinstrumentu, izraisīs plānās sienas locīšanu, deformāciju un pļāpāšanu, iznīcinot izmēru precizitāti un virsmas apdari. Sienu izturīguma nodrošināšana nodrošina ātru apstrādes ātrumu un samazina metāllūžņu daudzumu.
3. Pārdomāti piemērojiet stingras pielaides
Pielaides nosaka, cik lielas novirzes daļai var būt no tās nominālajiem CAD izmēriem. Standarta CNC iekārta var viegli noturēt noklusējuma pielaidi plus vai mīnus 0,125 milimetri bez papildu piepūles. Tomēr dizaineri bieži kļūdaini piemēro hiper-stingras pielaides-, piemēram, plus vai mīnus 0,005 milimetri- katrai sava projekta dimensijai.
Stingrām pielaidēm ir nepieciešami specializēti, īpaši precīzi instrumenti, mazāks griešanas ātrums, pastāvīgi manuāli mērījumi, ko veic kvalitātes kontroles tehniķi, un stingra klimata kontrole objektā. Stingri piemērojiet šīs stingrās pielaides funkcionālajiem elementiem, kur daļa mijiedarbojas ar citu sastāvdaļu, piemēram, gultņu sēdekļiem vai piespiediet{2}}piestipriniet izlīdzināšanas tapas. Kosmētiskām ārējām virsmām vai vienkāršiem caurumiem izmantojiet standarta komerciālās pielaides, lai izvairītos no lielas precizitātes piemaksas.
Stratēģiskā materiāla izvēle un krājumu izmēri
Jūsu izvēlētais materiāls ietekmē jūsu rezultātu divos dažādos veidos: paša materiāla neapstrādātās izmaksas un tā "apstrādājamības novērtējums". Apstrādājamība attiecas uz to, cik viegli griezējinstruments var izgriezt vielu.
1. Līdzsvarojiet neapstrādātās izmaksas ar apstrādājamību
Augstas veiktspējas sakausējumi, piemēram, titāns vai Inconel, ir būtiski kosmosa un medicīnas vajadzībām, taču to izmantošana vienkāršam kronšteinam vai dekoratīvam korpusam ir dārga kļūda. Titāna kā izejmateriāla iegāde ir ne tikai dārga, bet arī tā ārkārtējā cietība un zemā siltumvadītspēja ātri iznīcina griezējinstrumentus un prasa gausas mašīnas kustības.
Lielākajai daļai lietojumu Aluminium 6061 ir labākais izmaksu-ekonomijas risinājums. Tas ir ārkārtīgi lēts, viegls, ar izcilu izturību pret koroziju un griež kā sviestu. Tā kā alumīniju var apstrādāt ar neticami lielu ātrumu, mašīnas darbības laiks tiek samazināts līdz minimumam. Ja jūsu pielietojumam ir nepieciešams tērauds, tad, izvēloties ļoti apstrādājamu sakausējumu, piemēram, zema oglekļa tērauda tēraudu 1018 vai nerūsējošo tēraudu 303, nevis sarežģītākus instrumentu tēraudus, jūs ietaupīsit tūlītējus līdzekļus. Ne-strukturāliem korpusiem vai prototipu izstrādei pāreja no metāliem uz stabilām inženierplastmasām, piemēram, POM (Delrin) vai ABS, var vēl vairāk samazināt materiālu izmaksas.
2. Dizains ap standarta krājumu izmēriem
Izejmateriāli tiek piegādāti mašīnu darbnīcām standarta, masveidā ražotā{0}}plākšņu biezumā, stieņu diametrā un bloku izmēros. Ja jūsu gatavās detaļas biezums ir 26 milmetri, mašīnbūves darbnīcai ir jāiegādājas 30-milimetrus bieza standarta plāksne un jāpavada vērtīgs mašīnas laiks, frēzējot 4 milimetrus nevainojami laba metāla, lai neapstrādātā bloka izmērs būtu mazāks.
Pirms dizaina pabeigšanas pārskatiet standarta rūpniecisko materiālu izmērus. Nedaudz mainot detaļas biezumu, lai tas pilnībā atbilstu standarta, -no- plaukta plāksnes izmēram (piemēram, 25 milimetriem vai 1 collai), tiek novērsta nepieciešamība pēc frēzēšanas operācijām, samazinot gan izejmateriālu atkritumus, gan mašīnas darba stundas.
Iekārtu iestatīšanas un armatūras sarežģītības samazināšana
Kad CNC iekārta pabeidz vienas detaļas malas griešanu, iekārtai ir jāapstājas, jāatveras durvīm, un tehniķim ir manuāli jāatvieno daļa, jāapgriež un jānoregulē tā, lai nogrieztu atlikušās virsmas. Katru reizi, kad daļa tiek pārvietota, tā tiek uzskatīta par jaunu "iestatījumu".
1. Vairāku iestatījumu augstā cena
Iestatījumi ir pieejamas CNC apstrādes slēptais ienaidnieks. Vienai daļai, kurai nepieciešamas piecas dažādas orientācijas, lai apstrādātu visas tās atveres un kabatas, ir nepieciešami pieci atsevišķi fiziski iestatījumi. Tas nozīmē, ka mašīnistam ir jāizveido pielāgoti ķermeņi vai spīles katram leņķim un atkārtoti-jākalibrē iekārtas nulles koordinātas piecas atsevišķas reizes. Iestatīšanai nepieciešamais darbs bieži vien ir mazāks par faktisko griešanas laiku maza apjoma pasūtījumiem.
Lai izmaksas būtu zemas, izstrādājiet savas daļas ar funkcijām, kas vērstas pēc iespējas mazāk virzienos. Ideālā gadījumā mēģiniet orientēt visas kabatas, caurumus un spraugas, lai tās visas varētu sasniegt no viena virziena (viena iestatīšana) vai ne vairāk kā no divām pretējām pusēm. Ja daļai noteikti ir nepieciešami līdzekļi no vairākām pusēm, apsveriet iespēju sadalīt vienu ļoti sarežģītu komponentu divos vienkāršākos gabalos, kurus vēlāk var viegli savienot.
2. Standartizējiet vītņotos caurumus un iekšējās funkcijas
Ja jūsu dizainā ir iekļauti pieci dažāda izmēra vītņoti caurumi (piemēram, M3, M4, M5, M6 un M8), CNC iekārtai ir jāveic instrumenta maiņa katrai izmēra variācijai. Iekārtai ir jāaptur griešanas ceļš, jāatgriežas instrumentu karuselī, jānomaina instruments, atkārtoti-jāpārbauda tā augstums un jābrauc atpakaļ uz daļu.
Standartizējot visas iekšējās funkcijas,{0}}piemēram, padarot katru vītņoto caurumu vienāda M4 izmērā-, iekārta var urbt un izurbt visus caurumus secīgi, izmantojot tieši tos pašus instrumentus. Instrumentu maiņas minimizēšana palielina mašīnas efektivitāti un noņem mikroshēmas par galīgajām izmaksām.
Loģistikas pasūtīšana un pārdevēju sadarbība
Daļas fiziskais dizains ir tikai puse no izmaksu vienādojuma; Jūsu galīgajos izdevumos vienlīdz svarīga loma ir tam, kā jūs pārvaldāt pirkšanas procesu, apjoma mērogus un loģistiku.
1. Sviras efekta ekonomija
CNC apstrādei ir priekšpuses{0}}noslodzes izmaksu struktūra. G-koda programmēšana un fizisko iekārtu iestatīšana aizņem tikpat ilgu laiku neatkarīgi no tā, vai pasūtāt vienu gabalu vai tūkstoš gabalu. Ja veikals iekasē 300 USD par uzstādīšanas darbu un 10 USD par faktisko detaļas apstrādi, viena prototipa pasūtīšana rada satriecošas vienības izmaksas 310 USD. Tomēr, ja pasūtāt 50 gabalus, iestatīšanas maksa 300 ASV dolāru apmērā tiek sadalīta pa visu partiju, tādējādi jūsu vienības maksa samazināsies līdz tikai 16 ASV dolāriem.
Kad vien iespējams, mēģiniet izvairīties no atsevišķu, izolētu prototipu pasūtīšanas, ja zināt, ka drīzumā gaidāma lielāka ražošanas sērija. Testēšanas posmu apvienošana vai nedaudz lielākas sākotnējās pārbaudes partijas pasūtīšana var būtiski mainīt projekta finansiālo dzīvotspēju.
2. Pārdomājiet kosmētiskās virsmas apdari
Ja vien jūsu daļa nav paredzēta labi pamanāmam patēriņa produktam vai skarbai kodīgai videi, pirmajā pasūtījumā nenorādiet augstākās kvalitātes estētisku apdari, piemēram, pielāgotu krāsu anodēšanu, spīdīgu pulēšanu vai pulverkrāsošanu.
Standarta "as{0}}machined" apdare, kurai ir nelielas instrumentu pēdas no griešanas asmeņiem, ir nevainojami funkcionāla un strukturāli droša kronšteiniem, iekšējiem mehānismiem un rūpnieciskiem komponentiem. Ja jums ir nepieciešams tīrāks izskats, netērējot lielus līdzekļus, izvēloties vienkāršu, automatizētu pērlīšu-strūklas apdari, tiks paslēptas instrumentu pēdas un nodrošināts viendabīgs matēts izskats par nelielu daļu no manuālās pulēšanas vai ķīmiskās pārklājuma izmaksām.
3. Iesaistieties agrīnā piegādātāju sadarbībā
Absolūti labākais veids, kā garantēt izmaksu{0}}efektīvu darbību, ir izturēties pret savu ražotāju kā pret sadarbības partneri, nevis pret aklu pārdevēju. Augšupielādējot savus failus cienījamā CNC apstrādes pakalpojumā, kopā ar sākotnējo piedāvājumu skaidri pieprasiet DFM atsauksmju ziņojumu.
Rūpnieciskajiem mašīnistiem ir daudzu gadu praktiska{0}}pieredze, un viņi var pamanīt smalkas izmaksu{{1}taupīšanas iespējas, kas nav redzamas datora monitorā. Viņi var ātri norādīt konkrētu kabatu, kuru var paplašināt, lai tā atbilstu standarta instrumentam, vai atzīmēt iekšējo vītni, kuru var saīsināt, lai novērstu instrumenta lūzumu. Viņu ieteikumu īstenošana pirms noklikšķināšanas uz "pasūtīt" nodrošina vienmērīgu, ļoti ekonomisku ražošanas procesu.
Secinājums
Lai samazinātu izmaksas pēc pirmā CNC apstrādes pasūtījuma, jums nav jāiekļauj kompromisi attiecībā uz jūsu izstrādājuma konstrukcijas integritāti vai veiktspēju. Tā vietā tas prasa domāšanas pāreju no abstrakta dizaina uz praktisku izgatavojamību. Izvairoties no dziļām kabatām, maksimāli palielinot iekšējos rādiusus, pieturoties pie standarta krājumu izmēriem un samazinot to reižu skaitu, kad daļa ir jāapgriež mašīnas iekšpusē, jūs tieši demontējat galvenos ražošanas virzītājus.
Savienojot ar viedu iepirkuma stratēģiju,{0}}piemēram, rīku izmēru apvienošana, partiju lieluma izmantošana un pārredzamas saziņas uzturēšana ar ražošanas pakalpojumu sniedzēju-jūs varat droši orientēties kotēšanas procesā ar fiskālu efektivitāti. Šo dizaina un loģistikas principu ievērošana nodrošina, ka jūsu pirmais uzņēmums automatizētā precīzās ražošanas jomā ir ne tikai tehnisks, bet arī finansiāls panākums.
