In un ambiente produttivo sempre più competitivo, il controllo dei costi di lavorazione delle parti meccaniche è diventato un fattore critico per mantenere la competitività. L'eccellente progettazione meccanicanon solo garantisce una produzione efficiente delle parti, ma ottimizza anche i costi. Ciò richiede agli ingegneri di considerare in modo completo fattori quali lavorabilità, selezione dei materiali, ottimizzazione del processo e utilizzo delle risorse durante l’intero processo di progettazione e produzione, raggiungendo l’equilibrio ottimale tra requisiti prestazionali ed efficienza economica. Questo articolo introduce sistematicamente le strategie di controllo dei costi durante l'intero processo, dalla progettazione alla produzione, fornendo una guida pratica ed esauriente.

I. Applicazione e implementazione della progettazione per la producibilità (DFM)

1. Principio di semplificazione della progettazione
Il cuore del Design for Manufacturability (DFM) stanel semplificare la progettazione delle parti enel ridurre la complessitànonnecessaria. L'ottimizzazione della geometria può ridurre significativamente la difficoltà di lavorazione e l'usura degli utensili. Ad esempio, evita difficile-A-caratteristiche della macchina come fori profondi e piccoli raccordi interni, chenon solo richiedono utensili specializzati ma aumentano anche tempi e costi di lavorazione. Durante la progettazione, dai la priorità alle forme che possono essere lavorate utilizzando strumenti standard per ridurre al minimo lanecessità di strumenti personalizzati.

2. Metodi di ottimizzazione dei processi
La pianificazione del processo di lavorazione dovrebbe essere pienamente considerata durante le fasi iniziali della progettazione del prodotto. Analizzando e studiando le caratteristiche strutturali e i requisiti di lavorazione del pezzo, è possibile determinare la sequenza di lavorazione e lo schema di bloccaggio più ottimali. Adottando un modello di sviluppo parallelo e coinvolgendo fin dall'inizio gli ingegneri di produzionenelle revisioni del progetto, è possibile identificare e risolvere potenziali problemi di produzione durante la fase di progettazione, evitando successive modifiche al progetto e costi di rilavorazione.

3. Strategie di miglioramento dell'efficienza produttiva
Multiplo-utensile taglio simultaneo e multiplo-la lavorazione delle parti può migliorare significativamente l'efficienza produttiva. Riducendo i tempi di ingresso e uscita dell'utensile o allineando questi tempi, il tempo di lavorazione di un singolo pezzo può essere effettivamente ridotto. Ad esempio, quando si lavorano pezzi di piccole dimensioni, utilizzando un multi-il dispositivo della stazione per elaborare più parti contemporaneamente può aumentare l'efficienza di oltre 30% rispetto al singolo-lavorazione del pezzo. L’obiettivo finale dell’implementazione del DFM è ottenere un rendimento elevato (basso tasso di scarto) e revisioni minime del progetto, riducendo così i costi-produzione efficace.

II. Costo-Analisi dei benefici della selezione dei materiali

1. Principi fondamentali di Selezione dei materiali
La selezione del materiale deve innanzitutto soddisfare i requisiti prestazionali del componente, comprese le proprietà meccaniche, fisiche e chimiche. Ad esempio, le parti della trasmissione ad ingranaggi richiedono un livello elevato-acciaio resistente per garantire resistenza all'usura e resistenza alla fatica, mentre richiedono parti dell'albero che operano in ambienti corrosivi corrosione-acciaio inossidabile resistente. Un materiale’Le prestazioni determinano direttamente il componente’s valore e durata di servizio ed è la base principale per la selezione dei materiali.

2. Considerazioni economiche
Pur soddisfacendo i requisiti prestazionali, si dovrebbe dare la priorità ai materiali con buona lavorabilità e basso costo. Leghe di alluminio sono ampiamente utilizzatinella fresatura CNC, offrendo velocità di lavorazione elevate e usura minima dell'utensile, rendendoli la scelta ideale per parti meccaniche ed esterne. La selezione standardizzata dei materiali può semplificare i processi di approvvigionamento, ridurre la varietà dell'inventario e abbassare i costi complessivi. Le statistiche mostrano che attraverso la standardizzazione dei materiali, le aziende possono ridurre i costi di approvvigionamento del 15%-25%.

3. Strategia di sostituzione
Identificare e convalidare attivamente materiali alternativi è un modo efficace per ridurre i costi. Ad esempio, utilizzando SKD61 hot-lavorare lo stampo in acciaio invece di SKH51 alto-l'acciaio rapido per la produzione di determinate parti di stampi può far risparmiare 50%-70%nei costi senza compromettere le prestazioni. Quando si selezionano i materiali,non si dovrebbe perseguire ciecamente prestazioni elevate o prezzi elevati, ma piuttosto cercare il materiale più appropriato in base all'applicazione effettiva e ai requisiti funzionali della parte. A volte, attraverso l'ottimizzazione della progettazione strutturale, è persino possibile sostituire materiali costosi con materiali scadenti-quelli di costo.

Ulteriori informazioni che potresti leggere: Guida completa alle proprietà dei materiali: 11 differenze chiave tra resistenza, rigidità, durezza e altro

III. Tecnologia di elaborazione e ottimizzazione del percorso

1. Best practice per il percorso di lavorazione CNC
Utilizzo di CAD avanzati/Il software CAM per la pianificazione del percorso utensile è fondamentale per l'ottimizzazione Lavorazione CNC. Il moderno software CAM può considerare pienamente la geometria del pezzo, le caratteristiche dell'utensile e i requisiti di precisione della lavorazione per generare il percorso utensile più ottimizzato. La tecnologia di controllo Power Feedback regola la velocità di avanzamento o la velocità del mandrino in tempo reale in base alle variazioni delle forze di taglio, mantenendo le forze di taglio entro un intervallo ragionevole e migliorando l'efficienza della lavorazione e la durata dell'utensile.
La tecnologia di controllo predittivo dei modelli prevede i cambiamenti durante la lavorazione costruendo modelli relativi alle forze di taglio e alle temperature di taglio, consentendo di regolare in modo proattivo i parametri di lavorazione per evitare anomalie di lavorazione. La tecnologia di controllo adattivo regola dinamicamente i parametri in base al reale-dati di lavorazione del tempo, garantendo stabilità ed efficienza della lavorazione.

2. Selezione degli strumenti e ottimizzazione dei parametri
La scelta del tipo e della geometria dell'utensile appropriati in base ai requisiti di lavorazione è fondamentale. Per la lavorazione delle leghe di alluminio vengono comunemente utilizzate frese a candela, frese a sfera e frese per alesatura. Tuttavia, per i casi difficili sononecessari strumenti specializzati-A-materiali della macchina come alti-leghe termiche. Il controllo dei parametri di taglio ha un impatto diretto sui costi e sulla qualità della lavorazione: velocità di taglio eccessivamente elevate accelerano l'usura dell'utensile, mentre velocità di avanzamento eccessivamente basse riducono la produttività. L'ottimizzazione delle combinazioni dei parametri di taglio attraverso metodi come il test ortogonale può trovare l'equilibrio ottimale tra efficienza di lavorazione e durata dell'utensile. Durante la programmazione CNC, la selezione dell'utensile e i parametri di taglio devono essere determinati in tempo reale, sotto controllo umano-interazione con la macchina, garantendo sia la qualità della lavorazione che l’efficienza.

3. Gestione e selezione degli utensili
La scelta del materiale dell'utensile influisce in modo significativo sull'efficienza e sulla qualità della lavorazione. Gli utensili diamantati sono adatti alla lavorazione di materialinon-metalli ferrosi enon-materiali metallici. Gli utensili PCBN sono adatti per la lavorazione di acciaio temprato e ghisa. Gli strumenti in ceramica sono adatti per l'alta-lavorazione della ghisa ad alta velocità ed elevata-le leghe termiche e gli utensili rivestiti possono migliorare la durata dell'utensile e l'efficienza della lavorazione. È fondamentale selezionare portautensili standard che corrispondano alle specifiche del sistema della macchina utensile per garantire un'installazione rapida e precisa dell'utensilenel mandrino della macchina o il ritorno al magazzino utensili, riducendo al minimo i tempi di cambio utensile.

IV. Design raffinato e migliore utilizzo dei materiali

1. Strategie di ottimizzazione della progettazione
Ridurre la profondità di formatura dei prodotti può migliorare efficacemente l'utilizzo del materiale. Un produttore di componenti automobilistici ha ottenuto un punteggio di 8% aumento dell'utilizzo del materiale riducendo la profondità di formatura della traversa posteriore di un pannello del tetto. Un'adeguata suddivisione del prodotto e una progettazione dell'assieme possono migliorare ulteriormente l'utilizzo dei materiali. Suddividendo un prodotto in componenti più piccoli e ottimizzandone l'assemblaggio, è possibile ridurre gli sprechi di materiale.
Utilizzando la simulazione al computer e l'analisi dei dati sperimentali per ottimizzare la geometria del prodotto, ad esempio impiegando materialinon-i tradizionali design poligonali o curvi possono ottenere un maggiore utilizzo del materiale. In alcuni casi, l’ottimizzazione strutturale può addirittura ridurre l’utilizzo dei materiali mantenendo inalterate le prestazioni.

2. Metodi per migliorare l'efficienzanell'utilizzo dei materiali
Ridurre la larghezza del materiale e il passo delle parti stampate può ridurre gli scarti. Numerose analisi e ottimizzazioni CAE durante la fase di progettazione della superficie dello stampo garantiscono dimensioni minime del pezzo grezzo mantenendo la rigidità del prodotto, migliorando così l'utilizzo del materiale.
Utilizzando la tecnologia di progettazione annidata, il sistema MES seleziona le parti da produrre in base a parametri quali tipo di materiale, spessore e data di consegna e le annida insieme per massimizzare l'utilizzo del materiale in lamiera o tubo. Ottimizzando il proprio algoritmo di annidamento, un'azienda manifatturiera ha aumentato il tasso di utilizzo dei materiali in fogli da 70% a 85%, risparmiando oltre un milione di yuan in costi materiali annuali.

3. Ottimizzazione dei processi e della standardizzazione
L'ottimizzazione del processo migliora l'utilizzo dei materiali, riduce le specifiche dei materiali specializzati, aumenta la versatilità dei materiali e riduce i costi di inventario e di gestione. La definizione di standard e specifiche per l’utilizzo dei materiali consente una pianificazione unificata di materiali di diversi spessori e specifiche, evitando sprechi e maggiori costi di gestione causati da una sovrabbondanza di specifiche dei materiali.

V. Costo-Analisi dei benefici del trattamento superficiale

1. Analisi della composizione dei costi
Costi del trattamento superficiale includere i costi dei materiali (prodotti chimici, materiali di rivestimento, ecc.), costo del lavoro, ammortamento delle attrezzature e consumo di energia. Quando si effettua un costo di trattamento superficiale-analisi dei benefici, questi fattori devono essere considerati in modo globale e confrontati con i miglioramenti prestazionali apportati dal trattamento superficiale. Ad esempio, la galvanica può migliorare una parte’s resistenza alla corrosione, ma può aumentare i costi di produzione di 15%-25%.

2. Strategie di ottimizzazione dei costi
La scelta del grado di finitura superficiale appropriato è fondamentale. Requisiti di finitura superficiale eccessivamente elevati possono aumentare significativamente i costi di lavorazione, mentre requisiti ragionevoli di qualità superficiale possono soddisfare i requisiti funzionali controllando i costi. Cerca di evitare di applicare più trattamenti superficiali diversi alla stessa parte, poiché ciò aggiunge ulteriori fasi e costi di lavorazione.
Considera in modo completo i requisiti di trattamento superficiale di ciascuna parte da una prospettiva olistica del prodotto e riduci le fasi di trattamento superficialenonnecessarie attraverso l'ottimizzazione della progettazione e del processo. Ad esempio, la progettazione strutturale può evitare la lavorazione meccanica e il trattamento superficiale delle superfici internenascoste, limitando il trattamento alle superfici funzionali critiche.

3. Decisione-Metodi di realizzazione e implementazione
Stabilire un processo per valutare lanecessità del trattamento superficiale per definire chiaramente quando ènecessario il trattamento superficiale. Per i trattamenti superficiali decorativi, prendere in considerazione alternative più economiche. Per i trattamenti superficiali funzionali, assicurarsi che la qualità del trattamento soddisfi i requisiti. Massimizza il costo-efficacia dei trattamenti superficiali attraverso una rigorosa contabilità dei costi e gestione della produzione.
Ottimizza la pianificazione del processo per ridurre i tempi di preparazione e consegna prima e dopo il trattamento superficiale. L’adozione di un modello di produzione intensiva per centralizzare la lavorazione delle parti che richiedono lo stesso trattamento superficiale può ridurre il per-costi di lavorazione delle parti.