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:
-
Добавьте радиусы не менее 1/3 глубины полости, более предпочтительным является больший радиус.
-
Одинаковый радиус для всех внутренних ребер
-
Отсутствие радиуса или малый радиус 0,5-1 мм для полого дна
-
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:
-
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:
-
Конструкция металлических деталей толщиной стенки более 0,8 мм
-
Сохраняйте толщину стенки пластиковых деталей выше 1,5 мм.
-
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:
-
Разработайте резьбу с максимальной длиной в пределах 3-кратного диаметра отверстия.
-
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:
-
Расчетный диаметр отверстия с шагом 0,1 мм до 10 мм, 0,5 мм свыше 10 мм.
-
Используйте стандартные размеры буровых долот в долях дюйма, если они указаны в дюймах.
-
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:
-
Укажите более жесткий допуск только при необходимости.
-
Определите одну базу в качестве ссылки на допуск размера.
-
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:
-
Создавайте детали только с одним установом обработки.
-
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:
-
Конструктивные особенности с отношением ширины к высоте менее 4
-
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:
-
Удалите весь текст или надписи на деталях с ЧПУ.
-
При необходимости гравировка предпочтительнее тиснения.
-
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:
-
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:
-
Выберите чистовую обработку поверхности.
-
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:
-
Спроектируйте детали размером на 3 мм меньше стандартного размера заготовки.
-
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:
-
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:
-
Используйте рекомендации по проектированию для обрабатываемости , чтобы оптимизировать конструкцию детали.
-
Упростите свою функцию без полного функционального эффекта.
-
Измените конструкцию, чтобы исключить несколько настроек машины.
-
Менее дорогой или высокообрабатываемый материал для проектных требований.
-
Раздельная конструкция для упрощения обработки деталей и их последующей сборки.