Рекомендации по проектированию для минимизации затрат на обработку с ЧПУ

Рекомендации по проектированию для минимизации затрат на обработку с ЧПУ

При формировании стоимости изготовления деталей на станках с ЧПУ особенности конструкции изделия являются решающим фактором, сильно влияющим на окончательную цену. Поэтому в этой публикации приведены рекомендации, следование которым позволит снизить конечную стоимость фрезерных или товарных работ на станках с ЧПУ.

Факторы, влияющие на стоимость

• Время обработки. Увеличение времени обработки означает увеличение затрат на рабочую силу, электроэнергию и механические потери в процессе. Время является основным фактором, влияющим на стоимость деталей, получаемых путем обработки на станках с ЧПУ.

• Подготовительные работы. Этот пункт связан с подготовкой проекта и плана процесса обработки, что очень важно для мелкосерийного производства.

• Стоимость материала. Стоимость сырья и уровень простоты обработки материала сильно влияют на общую цену. Оптимизация конструкции и учет определенного уровня легкости обработки материала значительно снизит конечную стоимость.

• Другие производственные затраты: особые требования (допуски, тонкие стенки и пр.) потребуют специальной оснастки, высокого контроля качества и дополнительной обработки.

Все эти элементы повлияют на общее время производства и, наконец, увеличат стоимость изделия.

Эффективные способы оптимизации дизайна и минимизации затрат

Поскольку нам известны факторы, влияющие на основную стоимость станков с ЧПУ, мы можем найти эффективные способы оптимизации нашей конструкции и минимизации затрат.

Совет 1. Добавьте радиус во внутренние вертикальные ребра

Как мы знаем, фрезерные инструменты с ЧПУ имеют цилиндрическую форму, поэтому эти инструменты будут создавать радиусы в процессе обработки кромок режущих деталей. Если вам нужны меньшие радиусы углов, нам потребуются режущие инструменты меньшего диаметра, и мы закупим материал за несколько проходов. Из-за меньшего удаления материала маленькими инструментами это увеличит время обработки, чем более крупные инструменты.

Уведомление о дизайне:

1. Добавьте радиусы не менее 1/3 глубины полости, более предпочтительным является больший радиус.

2. Одинаковый радиус для всех внутренних ребер

3. Отсутствие радиуса или малый радиус 0,5-1 мм для полого дна

4. Радиус угла должен быть немного больше, чем радиус инструмента для обработки полости.

Совет 2. Ограничьте глубину полостей

Обработка глубоких полостей резко повлияет на стоимость деталей с ЧПУ, поскольку удаление большого количества материала занимает много времени. Большинство инструментов с ЧПУ имеют ограниченную длину резания, они лучше всего подходят для полостей глубиной до 2-3 диаметров. Для более глубоких полостей, более чем в 4 раза превышающих диаметр инструмента, требуются специальные инструменты или многоосевая система ЧПУ, что увеличивает конечную стоимость. Кроме того, в процессе вырезания полостей мы должны гарантировать плавный вход с достаточным пространством для врезания инструментов на требуемую глубину резания.

Уведомление о дизайне:

1. Ограничьте глубину всех полостей в 4 раза больше их наибольшего размера в длину.

Совет 3. Увеличьте толщину тонких стенок

Толстые сплошные профили более стабильны в использовании, а менее затратная механическая обработка в случае, если вес деталей не является основным фактором.

В процессе обработки тонких стен нам необходимо несколько проходов с малой глубиной резания, чтобы избежать деформации или разрушения. Механическая обработка этих элементов представляет собой сложную задачу, так как они подвержены вибрации.

Уведомление о дизайне:

1. Конструкция металлических деталей толщиной стенки более 0,8 мм

2. Сохраняйте толщину стенки пластиковых деталей выше 1,5 мм.

3. Обрабатываемость всех элементов должна учитываться в зависимости от случая, наша минимальная толщина стенки составляет 0,5 мм для металла и 1,0 мм для пластика.

Совет 4. Ограничьте длину потоков

Обычно максимальная длина резьбы ограничивается 3-кратным диаметром отверстия. Для более длинной резьбы потребуются специальные инструменты, что увеличит стоимость деталей с ЧПУ. По опыту наших инженеров, резьба длиннее, чем в 0,5 раза больше диаметра отверстия, никогда не увеличит прочность соединения.

Уведомление о дизайне:

1. Разработайте резьбу с максимальной длиной в пределах 3-кратного диаметра отверстия.

2. Для глухих отверстий добавьте длину без резьбы не менее 1/2 диаметра отверстия на дне отверстия.

Совет 5. Дизайн отверстий стандартного размера

Отверстия могут быть обработаны быстро и точно стандартными сверлами. Для обработки отверстий нестандартного размера необходимо использовать концевую фрезу. Обычно мы ограничиваем глубину всех отверстий до 4-кратного диаметра. Более глубокое отверстие до 10-кратного диаметра может быть изготовлено с повышенной стоимостью из-за проблематичного процесса обработки.

Уведомление о дизайне:

1. Расчетный диаметр отверстия с шагом 0,1 мм до 10 мм, 0,5 мм свыше 10 мм.

2. Используйте стандартные размеры буровых долот в долях дюйма, если они указаны в дюймах.

3. Ограничение длины отверстий до 4-кратного диаметра.

Совет 6. Укажите допуски только в случае необходимости

Жесткий допуск увеличит стоимость станков с ЧПУ за счет сокращения времени обработки и ручного контроля. Таким образом, допуски следует определять экономно и по мере необходимости. Обычно стандартный допуск будет использоваться в процессе обработки для большинства некритических требований к функциям . Жесткий допуск трудно достичь на внутренних элементах. В пересекающихся отверстиях и полостях из-за деформации материала образуется небольшой дефект. Нам нужна ручная проверка и деврринг, чтобы устранить эти дезертирства.

Уведомление о дизайне:

1. Укажите более жесткий допуск только при необходимости.

2. Определите одну базу в качестве ссылки на допуск размера.

3. Используйте геометрические размеры и допуски для технического чертежа.

Совет 7. Минимальное количество установок машины

Мы рекомендуем проектировать детали с небольшим количеством установов станка, насколько это возможно, только с одним установом. Вращение увеличит стоимость производства за счет ручного управления. Более того, для сложной геометрии потребуется специальное крепление . Особенно сложные геометрические формы требуют многоосевой системы ЧПУ. Все эти предметы, наконец, увеличат цену деталей ЧПУ.

Уведомление о дизайне:

1. Создавайте детали только с одним установом обработки.

2. Разработайте отдельные детали и соберите их позже.

Совет 8. Избегайте мелких элементов с высоким соотношением сторон

Небольшие элементы с высоким отношением ширины к высоте легко поддаются вибрации и трудно поддаются точной обработке. Их необходимо соединить со стенами или укрепить опорными ребрами, чтобы улучшить их жесткость.

Уведомление о дизайне:

1. Конструктивные особенности с отношением ширины к высоте менее 4

2. Улучшите жесткость с помощью распорки или соединения со стеной.

Совет 9. Удалите весь текст и надписи

Для добавления текста на поверхность деталей с ЧПУ потребуются трудоемкие этапы обработки, мы рекомендуем финишную обработку поверхности , такую ​​​​как шелкография или покраска, как более экономичный способ.

Уведомление о дизайне:

1. Удалите весь текст или надписи на деталях с ЧПУ.

2. При необходимости гравировка предпочтительнее тиснения.

3. Предпочтителен шрифт без засечек размером не менее 20 пунктов.

Совет 10. Обрабатываемость материала

Обрабатываемость означает, что материал можно резать легко. Более высокая обрабатываемость относится к материалу, который можно обрабатывать быстрее и снизить стоимость. Физические свойства металла определяют обрабатываемость каждого материала , более мягкие металлические сплавы легче обрабатывать. Обрабатываемость пластмасс зависит от их жесткости и термических свойств, они склонны к плавлению и короблению в процессе обработки на станках с ЧПУ.

Уведомление о дизайне:

1. Выбирайте материалы с лучшей обрабатываемостью, особенно для крупных заказов.

Совет 11. Массовая стоимость материалов

Стоимость сыпучих материалов является еще одним фактором, сильно влияющим на цену деталей с ЧПУ. Металлы с большей обрабатываемостью имеют более высокую стоимость, которые подходят для крупносерийного производства. Пластмассы дороги и трудны в обработке, мы используем их только при необходимости.

Уведомление о дизайне

Выбирайте материал с низкой оптовой стоимостью для небольших заказов.

Совет 12. Несколько вариантов отделки поверхности

Поверхностная обработка  улучшит внешний вид и сопротивление деталей с ЧПУ, а многократная обработка поверхности повысит цену на дополнительные ступени.

Уведомление о дизайне:

1. Выберите чистовую обработку поверхности.

2. Запросить несколько видов отделки поверхности только необходимо.

Совет 13. Размер заготовки

Размер заготовки должен быть примерно на 3 мм больше размера готовой детали. Нам нужно удалить часть материала со всех краев, чтобы обеспечить хорошую точность. Это значительно повлияет на стоимость материалов для заказов большого объема.

Уведомление о дизайне:

1. Спроектируйте детали размером на 3 мм меньше стандартного размера заготовки.

2. Используйте общие таблицы размеров заготовок или каталоги поставщиков для справки

Совет 14. Экономия на масштабе (дополнительный совет)

Количество сильно влияет на цену единицы ЧПУ из-за высокой стоимости запуска. Это представляет собой высокий процент стоимости, когда количество невелико, но почти исключается для большого количества.

Уведомление о дизайне:

1. Закажите большое количество или разместите повторный заказ, чтобы использовать эффект масштаба

Заключение

Чтобы минимизировать стоимость деталей с ЧПУ, вам необходимо рассмотреть следующие вопросы, прежде чем отправлять заказ на коммерческое предложение:

1. Используйте  рекомендации по проектированию для обрабатываемости  , чтобы оптимизировать конструкцию детали.

2. Упростите свою функцию без полного функционального эффекта.

3. Измените конструкцию, чтобы исключить несколько настроек машины.

4. Менее дорогой или высокообрабатываемый материал для проектных требований.

5. Раздельная конструкция для упрощения обработки деталей и их последующей сборки.