In de steeds competitiever wordende productieomgeving is het beheersen van de bewerkingskosten voor mechanische onderdelen een cruciale factor geworden bij het behouden van het concurrentievermogen. Een uitstekend mechanisch ontwerp zorgtniet alleen voor een efficiënte productie van onderdelen, maar optimaliseert ook de kosten. Dit vereist dat ingenieurs factoren als bewerkbaarheid, materiaalkeuze, procesoptimalisatie en het gebruik van hulpbronnen gedurende het gehele ontwerp- en productieproces uitvoerig in overwegingnemen, waarbij ze de optimale balans vinden tussen prestatie-eisen en economische efficiëntie. Dit artikel introduceert systematisch kostenbeheersingsstrategieën gedurende het hele proces, van ontwerp tot productie, en biedt praktische en uitgebreide begeleiding.

I. Toepassing en implementatie van ontwerp voor maakbaarheid (DFM)

1. Principe van ontwerpvereenvoudiging
De kern van Design for Manufacturability (DFM) ligt in het vereenvoudigen van het onderdeelontwerp en het verminderen van onnodige complexiteit. Het optimaliseren van de geometrie kan de bewerkingsproblemen en gereedschapslijtage aanzienlijk verminderen. Vermijd bijvoorbeeld moeilijk-naar-machinekenmerken zoals diepe gaten en kleine interne afrondingen, waarvoorniet alleen gespecialiseerd gereedschapnodig is, maar ook de bewerkingstijd en -kosten toenemen. Geef tijdens het ontwerp prioriteit aan vormen die kunnen worden bewerkt met standaardgereedschappen om de behoefte aan aangepaste gereedschappen te minimaliseren.

2. Methoden voor procesoptimalisatie
De planning van het bewerkingsproces moet volledig in overweging worden genomen tijdens de beginfase van het productontwerp. Door de structurele kenmerken en bewerkingsvereisten van het onderdeel te analyseren en bestuderen, kan de meest optimale bewerkingsvolgorde en klemschema worden bepaald. Door een parallel ontwikkelingsmodel te hanteren en productie-ingenieurs in een vroeg stadium bij ontwerpbeoordelingen te betrekken, kunnen potentiële productieproblemen tijdens de ontwerpfase worden geïdentificeerd en opgelost, waardoor latere ontwerpwijzigingen en herbewerkingskosten worden vermeden.

3. Strategieën voor verbetering van de productie-efficiëntie
Multi-gereedschap gelijktijdig snijden en multi-Het bewerken van onderdelen kan de productie-efficiëntie aanzienlijk verbeteren. Door de in- en uitlooptijden van het gereedschap te verkorten of deze op elkaar af te stemmen, kan de bewerkingstijd voor een enkel onderdeel effectief worden verkort. Bij het bewerken van kleine onderdelen bijvoorbeeld met behulp van een multi-stationbevestiging om meerdere onderdelen tegelijk te verwerken kan de efficiëntie met meer dan 30 verhogen% vergeleken met alleenstaanden-stuk bewerking. Het uiteindelijke doel van de implementatie van DFM is het behalen van een hoog rendement (laag uitvalpercentage) en minimale ontwerpherzieningen, waardoor kosten worden gerealiseerd-effectieve productie.

II. Kosten-Voordeelanalyse van materiaalselectie

1. Basisprincipes van Materiaalkeuze
De materiaalkeuze moet eerst voldoen aan de prestatie-eisen van het onderdeel, inclusief mechanische, fysische en chemische eigenschappen. Tandwieloverbrengingsonderdelen vereisen bijvoorbeeld hoge-sterktestaal om slijtvastheid en vermoeiingssterkte te garanderen, terwijl asonderdelen die in corrosieve omgevingen werken dit vereisen corrosie-resistent roestvrij staal. Een materiaal’De prestaties van de component zijn rechtstreeks bepalend voor het onderdeel’s waarde en levensduur en is de belangrijkste basis voor materiaalkeuze.

2. Economische overwegingen
Hoewel aan de prestatie-eisen wordt voldaan, moeten materialen met een goede bewerkbaarheid en lage kosten prioriteit krijgen. Aluminium legeringen worden veel gebruikt bij CNC-frezen en bieden hoge bewerkingssnelheden en minimale gereedschapsslijtage, waardoor ze een ideale keuze zijn voor mechanische en externe onderdelen. Gestandaardiseerde materiaalselectie kan inkoopprocessen stroomlijnen, de voorraadvariatie verminderen en de totale kosten verlagen. Statistieken tonen aan dat bedrijven door middel van materiaalstandaardisatie de inkoopkosten met 15 kunnen verlagen%-25%.

3. Vervangingsstrategie
Het actief identificeren en valideren van alternatieve materialen is een effectieve manier om de kosten te verlagen. Gebruik bijvoorbeeld SKD61 hot-werkmatrijsstaal ipv SKH51 hoog-speed steel om bepaalde matrijsdelen te vervaardigen kan 50 besparen%-70% in kosten zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties. Bij het selecteren van materialen moet menniet blindelings strevennaar hoge prestaties of een hoge prijs, maar eerdernaar het meest geschikte materiaal zoeken op basis van de daadwerkelijke toepassing en functionele vereisten van het onderdeel. Soms is het door structurele ontwerpoptimalisatie zelfs mogelijk om dure materialen te vervangen door goedkope materialen-kosten.

Meer kennis die je zou kunnen lezen: Uitgebreide gids voor materiaaleigenschappen: 11 belangrijkste verschillen tussen sterkte, stijfheid, hardheid en meer

III. Verwerkingstechnologie en padoptimalisatie

1. Beste praktijken voor CNC-bewerkingspaden
Met behulp van geavanceerde CAD/CAM-software voor gereedschapspadplanning is de sleutel tot optimalisatie CNC-bewerking. Moderne CAM-software kan volledig rekening houden met de geometrie van het werkstuk, de gereedschapseigenschappen en denauwkeurigheidsvereisten van de bewerking om het meest geoptimaliseerde gereedschapspad te genereren. Powerfeedback-besturingstechnologie past de voedingssnelheid of de spilsnelheid in realtime aan op basis van veranderingen in de snijkrachten, waardoor de snijkrachten binnen een redelijk bereik blijven en de bewerkingsefficiëntie en standtijd worden verbeterd.
Model voorspellende besturingstechnologie voorspelt veranderingen tijdens de bewerking door modellen te bouwen die verband houden met snijkrachten en snijtemperaturen, waardoor het proactief bewerkingsparameters kan aanpassen om bewerkingsafwijkingen te voorkomen. Adaptieve besturingstechnologie past parameters dynamisch aan op basis van de werkelijkheid-tijdbewerkingsgegevens, waardoor de bewerkingsstabiliteit en efficiëntie worden gegarandeerd.

2. Gereedschapsselectie en parameteroptimalisatie
Het kiezen van het juiste gereedschapstype en de juiste geometrie op basis van de bewerkingsvereisten is cruciaal. Voor het bewerken van aluminiumlegeringen worden vaak vingerfrezen, kogelfrezen en kotterfrezen gebruikt. Voor moeilijke situaties zijn echter gespecialiseerde gereedschappen vereist-naar-machinematerialen zoals hoog-temperatuur legeringen. Het beheersen van de snijparameters heeft een directe invloed op de bewerkingskosten en -kwaliteit: te hoge snijsnelheden versnellen de gereedschapslijtage, terwijl te lage voedingssnelheden de productiviteit verlagen. Door de combinaties van snijparameters te optimaliseren door middel van methoden zoals orthogonaal testen, kan de optimale balans tussen bewerkingsefficiëntie en standtijd worden gevonden. Tijdens het CNC-programmeren moeten de gereedschapsselectie en de snijparameters in realtime, onder menselijke omstandigheden, worden bepaald-Machine-interactie, waardoor zowel de bewerkingskwaliteit als de efficiëntie worden gegarandeerd.

3. Gereedschapsbeheer en -selectie
De keuze van het gereedschapsmateriaal heeft een aanzienlijke invloed op de efficiëntie en kwaliteit van de bewerking. Diamantgereedschappen zijn geschikt voor het bewerken vanniet--ferrometalen ennon-metalen materialen. PCBN-gereedschappen zijn geschikt voor het bewerken van gehard staal en gietijzer. Keramisch gereedschap is geschikt voor hoog-snelheidsbewerking van gietijzer en hoog-temperatuurlegeringen en gecoate gereedschappen kunnen de standtijd en de bewerkingsefficiëntie verbeteren. Het is van cruciaal belang om standaard gereedschapshouders te selecteren die overeenkomen met de specificaties van het machinegereedschapssysteem om een ​​snelle ennauwkeurige installatie van het gereedschap in de machinespindel of terugkeernaar het gereedschapsmagazijn te garanderen, waardoor de gereedschapswisseltijd tot een minimum wordt beperkt.

IV. Verfijnd ontwerp en verbeterd materiaalgebruik

1. Ontwerpoptimalisatiestrategieën
Het verminderen van de vormdiepte van producten kan het materiaalgebruik effectief verbeteren. Een fabrikant van auto-onderdelen behaalde een 8% verhoging van het materiaalgebruik door de vormingsdiepte van de achterste dwarsbalk van een dakpaneel te verkleinen. Een juiste productonderverdeling en assemblageontwerp kunnen het materiaalgebruik verder verbeteren. Door een product in kleinere componenten op te delen en de assemblage ervan te optimaliseren, kan materiaalverspilling worden verminderd.
Gebruik maken van computersimulatie en experimentele data-analyse om de productgeometrie te optimaliseren, bijvoorbeeld door het gebruik vannon-Traditionele veelhoekige of gebogen ontwerpen kunnen een hoger materiaalgebruik bereiken. In sommige gevallen kan structurele optimalisatie zelfs het materiaalverbruik verminderen, terwijl de prestaties behouden blijven.

2. Methoden voor het verbeteren van de efficiëntie van materiaalgebruik
Het verkleinen van de materiaalbreedte en de steek van gestempelde onderdelen kan het afval verminderen. Meerdere CAE-analyses en optimalisaties tijdens de ontwerpfase van het matrijsoppervlak zorgen voor een minimale blanco-grootte terwijl de productstijfheid behouden blijft, waardoor het materiaalgebruik wordt verbeterd.
Met behulp van geneste ontwerptechnologie selecteert het MES-systeem de te produceren onderdelen op basis van parameters zoals materiaaltype, dikte en leveringsdatum, en voegt deze samen om het gebruik van plaat- of buismateriaal te maximaliseren. Door hetnestalgoritme te optimaliseren, verhoogde een productiebedrijf de benuttingsgraad van plaatmateriaal van 70% tot 85%, waardoor jaarlijks meer dan een miljoen yuan aan materiaalkosten wordt bespaard.

3. Proces- en standaardisatieoptimalisatie
Procesoptimalisatie verbetert het materiaalgebruik, reduceert gespecialiseerde materiaalspecificaties, vergroot de materiaalveelzijdigheid en verlaagt de voorraad- en beheerkosten. Het vaststellen vannormen en specificaties voor materiaalgebruik maakt een uniforme planning mogelijk van materialen met verschillende diktes en specificaties, waardoor verspilling en hogere beheerkosten als gevolg van een overvloed aan materiaalspecificaties worden vermeden.

V. Kosten-Voordeelanalyse van oppervlaktebehandeling

1. Analyse van de kostensamenstelling
Kosten oppervlaktebehandeling inclusief materiaalkosten (chemicaliën, coatingmaterialen, enz.), arbeidskosten, afschrijving van apparatuur en energieverbruik. Bij het uitvoeren van oppervlaktebehandelingskosten-Voordeelanalyse: deze factoren moeten uitgebreid in overweging worden genomen en vergeleken met de prestatieverbeteringen die door de oppervlaktebehandeling worden veroorzaakt. Galvaniseren kan bijvoorbeeld een onderdeel verbeteren’s corrosieweerstand, maar het kan de productiekosten met 15 verhogen%-25%.

2. Strategieën voor kostenoptimalisatie
Het selecteren van de juiste oppervlakteafwerking is cruciaal. Buitensporig hoge eisen aan de oppervlakteafwerking kunnen de verwerkingskosten aanzienlijk verhogen, terwijl redelijke eisen aan de oppervlaktekwaliteit aan functionele eisen kunnen voldoen terwijl de kosten onder controle worden gehouden. Probeer te voorkomen dat meerdere verschillende oppervlaktebehandelingen op hetzelfde onderdeel worden toegepast, omdat dit extra verwerkingsstappen en kosten met zich meebrengt.
Houd rekening met de oppervlaktebehandelingsvereisten van elk onderdeel vanuit een holistisch productperspectief en verminder onnodige oppervlaktebehandelingsstappen door middel van ontwerp- en procesoptimalisatie. Bij constructief ontwerp kan bijvoorbeeld machinale bewerking en oppervlaktebehandeling van verborgen interne oppervlakken worden vermeden, waardoor de behandeling wordt beperkt tot kritische functionele oppervlakken.

3. Beslissing-Methoden maken en implementeren
Stel een proces op voor het beoordelen van denoodzaak van oppervlaktebehandeling om duidelijk te definiëren wanneer oppervlaktebehandelingnoodzakelijk is. Overweeg voor decoratieve oppervlaktebehandelingen economischere alternatieven. Zorg er bij functionele oppervlaktebehandelingen voor dat de behandelingskwaliteit aan de eisen voldoet. Maximaliseer de kosten-effectiviteit van oppervlaktebehandelingen door middel van strenge kostenberekeningen en productiebeheer.
Optimaliseer de procesplanning om de voorbereidings- en doorlooptijd voor enna de oppervlaktebehandeling te verkorten. Het aannemen van een intensief productiemodel om de verwerking van onderdelen die dezelfde oppervlaktebehandeling vereisen te centraliseren, kan de productiekosten verminderen-deelverwerkingskosten.