Dans un environnement manufacturier de plus en plus compétitif, la maîtrise des coûts d’usinage des pièces mécaniques est devenue un facteur essentiel pour maintenir la compétitivité. Une excellente conception mécanique garantitnon seulement une production efficace des pièces, mais optimise également les coûts. Celanécessite que les ingénieurs prennent en compte de manière approfondie des facteurs tels que l'usinabilité, la sélection des matériaux, l'optimisation des processus et l'utilisation des ressources tout au long du processus de conception et de fabrication, afin de trouver l'équilibre optimal entre les exigences de performances et l'efficacité économique. Cet article présente systématiquement les stratégies de contrôle des coûts tout au long du processus, de la conception à la fabrication, en fournissant des conseils pratiques et complets.

I. Application et mise en œuvre de la conception pour la fabricabilité (DFM)

1. Principe de simplification de la conception
Le cœur de la conception pour la fabricabilité (DFM) réside dans la simplification de la conception des pièces et la réduction de la complexité inutile. L'optimisation de la géométrie peut réduire considérablement les difficultés d'usinage et l'usure des outils. Par exemple, évitez les difficultés-à-des caractéristiques de la machine telles que des trous profonds et de petits congés internes, quinécessitentnon seulement des outils spécialisés mais augmentent également le temps et le coût d'usinage. Lors de la conception, donnez la priorité aux formes qui peuvent être usinées à l'aide d'outils standard afin de minimiser le besoin d'outils personnalisés.

2. Méthodes d'optimisation des processus
La planification du processus d'usinage doit être pleinement prise en compte dès les premières étapes de la conception du produit. En analysant et en étudiant les caractéristiques structurelles et les exigences d'usinage de la pièce, la séquence d'usinage et le schéma de serrage les plus optimaux peuvent être déterminés. En adoptant un modèle de développement parallèle et en impliquant dès le début les ingénieurs de fabrication dans les revues de conception, les problèmes de fabrication potentiels peuvent être identifiés et résolus pendant la phase de conception, évitant ainsi les modifications ultérieures de la conception et les coûts de reprise.

3. Stratégies d'amélioration de l'efficacité de la production
Multi-outil de coupe simultanée et multi-l'usinage de pièces peut améliorer considérablement l'efficacité de la production. En réduisant les temps d'entrée et de sortie des outils ou en alignant ces temps, le temps d'usinage d'une seule pièce peut être efficacement raccourci. Par exemple, lors de l'usinage de petites pièces, à l'aide d'un multi-le montage de la station pour traiter plusieurs pièces à la fois peut augmenter l'efficacité de plus de 30% par rapport au célibataire-usinage de pièces. Le but ultime de la mise en œuvre du DFM est d'obtenir un rendement élevé (faible taux de rebut) et des révisions de conception minimales, permettant ainsi d'atteindre des coûts-fabrication efficace.

II. Coût-Analyse des avantages de la sélection des matériaux

1. Principes de base de Sélection des matériaux
La sélection des matériaux doit d'abord répondre aux exigences de performance du composant,notamment ses propriétés mécaniques, physiques et chimiques. Par exemple, les pièces de transmission à engrenagesnécessitent des-acier résistant pour garantir la résistance à l'usure et à la fatigue, tandis que les pièces d'arbre fonctionnant dans des environnements corrosifsnécessitent corrosion-acier inoxydable résistant. Un matériau’Les performances déterminent directement le composant’Sa valeur et sa durée de vie constituent la base principale de la sélection des matériaux.

2. Considérations économiques
Tout en répondant aux exigences de performances, les matériaux offrant une bonne usinabilité et un faible coût doivent être privilégiés. Alliages d'aluminium sont largement utilisés dans le fraisage CNC, offrant des vitesses d'usinage rapides et une usure minimale des outils, ce qui en fait un choix idéal pour les pièces mécaniques et externes. La sélection standardisée des matériaux peut rationaliser les processus d'approvisionnement, réduire la variété des stocks et réduire les coûts globaux. Les statistiques montrent que grâce à la standardisation des matériaux, les entreprises peuvent réduire leurs coûts d'approvisionnement de 15 %.%-25%.

3. Stratégie de substitution
L’identification et la validation actives de matériaux alternatifs constituent un moyen efficace de réduire les coûts. Par exemple, en utilisant le SKD61 chaud-travailler l'acier au lieu du SKH51 haut-l'acier rapide pour fabriquer certaines pièces de moule peut économiser 50%-70% en coûts sans compromettre les performances. Lors de la sélection des matériaux, ilne faut pas rechercher aveuglément des performances élevées ou un prix élevé, mais plutôt rechercher le matériau le plus approprié en fonction de l'application réelle et des exigences fonctionnelles de la pièce. Parfois, grâce à l'optimisation de la conception structurelle, il est même possible de remplacer des matériaux coûteux par des matériaux peu coûteux.-ceux qui coûtent cher.

Plus de connaissances que vous pourriez lire : Guide complet des propriétés des matériaux : 11 différences clés entre la résistance, la rigidité, la dureté, etc.

III. Technologie de traitement et optimisation du chemin

1. Meilleures pratiques en matière de parcours d'usinage CNC
Utiliser la CAO avancée/Le logiciel de FAO pour la planification des trajectoires d'outils est la clé de l'optimisation Usinage CNC. Les logiciels de FAO modernes peuvent pleinement prendre en compte la géométrie de la pièce, les caractéristiques des outils et les exigences de précision d'usinage pour générer la trajectoire d'outil la plus optimisée. La technologie de contrôle par retour de puissance ajuste l'avance ou la vitesse de broche en temps réel en fonction des changements dans les forces de coupe, maintenant les forces de coupe dans une plage raisonnable et améliorant l'efficacité de l'usinage et la durée de vie de l'outil.
La technologie de contrôle prédictif des modèles prédit les changements pendant l'usinage en créant des modèles liés aux forces de coupe et aux températures de coupe, ce qui lui permet d'ajuster de manière proactive les paramètres d'usinage pour éviter les anomalies d'usinage. La technologie de contrôle adaptatif ajuste dynamiquement les paramètres en fonction du réel-données d'usinage temporelles, garantissant la stabilité et l'efficacité de l'usinage.

2. Sélection des outils et optimisation des paramètres
Le choix du type d'outil et de la géométrie appropriés en fonction des exigences d'usinage est crucial. Pour l'usinage des alliages d'aluminium, des fraises en bout, des fraises à bille et des fraises à aléser sont couramment utilisées. Cependant, des outils spécialisés sontnécessaires pour les cas difficiles.-à-matériaux de machine tels que les hautes-alliages de température. La maîtrise des paramètres de coupe impacte directement le coût et la qualité de l'usinage : des vitesses de coupe trop élevées accélèrent l'usure des outils, tandis que des avances trop faibles réduisent la productivité. L'optimisation des combinaisons de paramètres de coupe grâce à des méthodes telles que les tests orthogonaux permet de trouver l'équilibre optimal entre l'efficacité de l'usinage et la durée de vie de l'outil. Lors de la programmation CNC, la sélection des outils et les paramètres de coupe doivent être déterminés en temps réel, sous contrôle humain.-interaction machine, garantissant à la fois la qualité et l’efficacité de l’usinage.

3. Gestion et sélection des outils
Le choix du matériau de l’outil a un impact significatif sur l’efficacité et la qualité de l’usinage. Les outils diamantés conviennent à l'usinage de matériauxnon-métaux ferreux etnon-matériaux métalliques. Les outils PCBN conviennent à l'usinage de l'acier trempé et de la fonte. Les outils en céramique conviennent aux hautes-usinage rapide de la fonte et haute-les alliages thermiques et les outils revêtus peuvent améliorer la durée de vie des outils et l'efficacité de l'usinage. Il est crucial de sélectionner des porte-outils standard qui correspondent aux spécifications du système de machine-outil pour garantir une installation rapide et précise de l'outil dans la broche de la machine ou son retour dans le magasin d'outils, minimisant ainsi le temps de changement d'outil.

IV. Conception raffinée et utilisation améliorée des matériaux

1. Concevoir des stratégies d'optimisation
La réduction de la profondeur de formage des produits peut améliorer efficacement l'utilisation des matériaux. Un fabricant de pièces automobiles a obtenu un 8% augmentation de l'utilisation de matériaux en réduisant la profondeur de formage de la traverse arrière d'un panneau de toit. Une subdivision appropriée des produits et une conception d'assemblage peuvent améliorer encore davantage l'utilisation des matériaux. En divisant un produit en composants plus petits et en optimisant leur assemblage, le gaspillage de matériaux peut être réduit.
Utiliser la simulation informatique et l'analyse de données expérimentales pour optimiser la géométrie du produit, par exemple en employant des-les conceptions polygonales ou incurvées traditionnelles peuvent permettre une utilisation plus élevée des matériaux. Dans certains cas, l’optimisation structurelle peut même réduire l’utilisation de matériaux tout en maintenant les performances.

2. Méthodes pour améliorer l’efficacité de l’utilisation des matériaux
La réduction de la largeur du matériau et du pas des pièces embouties peut réduire les rebuts. De multiples analyses et optimisations CAE pendant la phase de conception de la surface de la matrice garantissent une taille minimale du flan tout en maintenant la rigidité du produit, améliorant ainsi l'utilisation des matériaux.
Utilisant une technologie de conception imbriquée, le système MES sélectionne les pièces à produire en fonction de paramètres tels que le type de matériau, l'épaisseur et la date de livraison, et les imbrique pour maximiser l'utilisation du matériau en feuille ou en tube. En optimisant son algorithme d'imbrication, une entreprise manufacturière a augmenté son taux d'utilisation des matériaux en feuille de 70% à 85%, économisant plus d'un million de yuans en coûts matériels annuels.

3. Optimisation des processus et de lanormalisation
L'optimisation des processus améliore l'utilisation des matériaux, réduit les spécifications des matériaux spécialisés, augmente la polyvalence des matériaux et réduit les coûts d'inventaire et de gestion. L'établissement denormes et de spécifications d'utilisation des matériaux permet une planification unifiée de matériaux d'épaisseurs et de spécifications variables, évitant ainsi le gaspillage et l'augmentation des coûts de gestion causés par une surabondance de spécifications de matériaux.

V. Coût-Analyse des avantages du traitement de surface

1. Analyse de la composition des coûts
Coûts du traitement de surface inclure les coûts du matériel (produits chimiques, matériaux de revêtement, etc.), les coûts de main-d'œuvre, la dépréciation des équipements et la consommation d'énergie. Lors de la réalisation d'un coût de traitement de surface-Après analyse des avantages, ces facteurs doivent être pris en compte de manière globale et comparés aux améliorations de performances apportées par le traitement de surface. Par exemple, la galvanoplastie peut améliorer une pièce’s résistance à la corrosion, mais cela peut augmenter les coûts de fabrication de 15%-25%.

2. Stratégies d'optimisation des coûts
La sélection duniveau de finition de surface approprié est cruciale. Des exigences excessivement élevées en matière de finition de surface peuvent augmenter considérablement les coûts de traitement, tandis que des exigences raisonnables en matière de qualité de surface peuvent répondre aux exigences fonctionnelles tout en contrôlant les coûts. Essayez d'éviter d'appliquer plusieurs traitements de surface différents sur la même pièce, car cela ajoute des étapes de traitement et des coûts supplémentaires.
Tenez compte de manière globale des exigences de traitement de surface de chaque pièce d’un point de vue holistique du produit et réduisez les étapes inutiles de traitement de surface grâce à l’optimisation de la conception et des processus. Par exemple, la conception structurelle peut éviter l’usinage et le traitement de surface des surfaces internes cachées, limitant ainsi le traitement aux surfaces fonctionnelles critiques.

3. Décision-Création de méthodes et mise en œuvre
Établir un processus d'évaluation de lanécessité d'un traitement de surface afin de définir clairement quand un traitement de surface estnécessaire. Pour les traitements de surface décoratifs, envisagez des alternatives plus économiques. Pour les traitements de surfaces fonctionnelles, assurez-vous que la qualité du traitement répond aux exigences. Maximisez le coût-l’efficacité des traitements de surface grâce à une comptabilité analytique et une gestion de production rigoureuses.
Optimisez la planification des processus pour réduire les délais de préparation et d’exécution avant et après le traitement de surface. Adopter un modèle de production intensif pour centraliser le traitement des piècesnécessitant le même traitement de surface peut réduire les coûts par pièce.-coûts de traitement des pièces.