No ambiente de produção cada vez mais competitivo, o controle dos custos de usinagem de peças mecânicas tornou-se um fator crítico para manter a competitividade. O excelente design mecâniconão só garante uma produção eficiente de peças, mas também otimiza custos. Isso exige que os engenheiros considerem de forma abrangente fatores como usinabilidade, seleção de materiais, otimização de processos e utilização de recursos em todo o processo de projeto e fabricação, alcançando o equilíbrio ideal entre requisitos de desempenho e eficiência econômica. Este artigo apresenta sistematicamente estratégias de controle de custos ao longo de todo o processo, desde o projeto até a fabricação, fornecendo orientações práticas e abrangentes.

I. Aplicação e Implementação de Design para Manufaturabilidade (DFM)

1. Princípio de simplificação de design
Onúcleo do Design para Manufaturabilidade (DFM) residena simplificação do design das peças ena redução da complexidade desnecessária. A otimização da geometria pode reduzir significativamente a dificuldade de usinagem e o desgaste da ferramenta. Por exemplo, evite dificuldades-para-recursos da máquina, como furos profundos e pequenos filetes internos, quenão apenas exigem ferramentas especializadas, mas também aumentam o tempo e o custo de usinagem. Durante o projeto, priorize formas que possam ser usinadas usando ferramentas padrão para minimizar anecessidade de ferramentas personalizadas.

2. Métodos de otimização de processos
O planejamento do processo de usinagem deve ser totalmente considerado durante os estágios iniciais do projeto do produto. Ao analisar e estudar as características estruturais e os requisitos de usinagem da peça, a sequência de usinagem e o esquema de fixação mais ideais podem ser determinados. Ao adotar um modelo de desenvolvimento paralelo e envolver engenheiros de produçãonas revisões de projeto desde o início, possíveis problemas de fabricação podem ser identificados e resolvidos durante a fase de projeto, evitando modificações posterioresno projeto e custos de retrabalho.

3. Estratégias de melhoria da eficiência da produção
Múltiplo-ferramenta de corte simultâneo e multi-a usinagem de peças pode melhorar significativamente a eficiência da produção. Ao reduzir os tempos de entrada e saída da ferramenta ou ao alinhar esses tempos, o tempo de usinagem de uma única peça pode ser efetivamente reduzido. Por exemplo, ao usinar peças pequenas, usando uma multi-O dispositivo de estação para processar várias peças ao mesmo tempo pode aumentar a eficiência em mais de 30% em comparação com solteiro-usinagem de peças. O objetivo final da implementação do DFM é alcançar alto rendimento (baixa taxa de sucata) e revisões mínimas de projeto, alcançando assim custos-fabricação eficaz.

II. Custo-Análise de benefícios da seleção de materiais

1. Princípios Básicos de Seleção de Materiais
A seleção do material deve primeiro atender aos requisitos de desempenho do componente, incluindo propriedades mecânicas, físicas e químicas. Por exemplo, peças de transmissão de engrenagens exigem alta-aço resistente para garantir resistência ao desgaste e resistência à fadiga, enquanto as peças do eixo que operam em ambientes corrosivos exigem corrosão-aço inoxidável resistente. Um material’O desempenho determina diretamente o componente’seu valor e vida útil e é a base principal para a seleção de materiais.

2. Considerações Económicas
Embora atendam aos requisitos de desempenho, materiais com boa usinabilidade e baixo custo devem ser priorizados. Ligas de alumínio são amplamente utilizados em fresamento CNC, oferecendo velocidades de usinagem rápidas e desgaste mínimo da ferramenta, tornando-os a escolha ideal para peças mecânicas e externas. A seleção padronizada de materiais pode agilizar os processos de aquisição, reduzir a variedade de estoques e reduzir os custos gerais. As estatísticas mostram que através da padronização de materiais, as empresas podem reduzir os custos de aquisição em 15%-25%.

3. Estratégia de Substituição
Identificar e validar ativamente materiais alternativos é uma forma eficaz de reduzir custos. Por exemplo, usando SKD61 quente-molde de trabalho em aço em vez de SKH51 alto-aço rápido para fabricar certas peças de molde pode economizar 50%-70% em custos sem comprometer o desempenho. Ao selecionar materiais,não se deve buscar cegamente alto desempenho ou alto preço, mas sim buscar o material mais adequado com basena aplicação real enos requisitos funcionais da peça. Às vezes, através da otimização do projeto estrutural, é até possível substituir materiais caros por materiais de baixo custo.-os de custo.

Mais conhecimento que você pode ler: Guia abrangente para propriedades de materiais: 11 principais diferenças entre resistência, rigidez, dureza e muito mais

III. Tecnologia de Processamento e Otimização de Caminho

1. Melhores práticas de caminho de usinagem CNC
Usando CAD avançado/O software CAM para planejamento do caminho da ferramenta é fundamental para otimizar Usinagem CNC. O software CAM moderno pode considerar totalmente a geometria da peça, as características da ferramenta e os requisitos de precisão de usinagem para gerar o caminho da ferramenta mais otimizado. A tecnologia de controle de feedback de potência ajusta a taxa de avanço ou a velocidade do fuso em tempo real com basenas alteraçõesnas forças de corte, mantendo as forças de corte dentro de uma faixa razoável e melhorando a eficiência da usinagem e a vida útil da ferramenta.
A tecnologia de controle preditivo de modelo prevê alterações durante a usinagem construindo modelos relacionados às forças e temperaturas de corte, permitindo ajustar proativamente os parâmetros de usinagem para evitar anomalias de usinagem. A tecnologia de controle adaptativo ajusta dinamicamente os parâmetros com base em dados reais-dados de usinagem de tempo, garantindo estabilidade e eficiência de usinagem.

2. Seleção de ferramentas e otimização de parâmetros
Escolher o tipo de ferramenta e a geometria apropriados com basenos requisitos de usinagem é crucial. Para usinagem de liga de alumínio, fresas de topo, fresas de topo esféricas e fresas de mandrilar são comumente usadas. No entanto, sãonecessárias ferramentas especializadas para-para-materiais de máquina, como alta-ligas de temperatura. O controle dos parâmetros de corte impacta diretamente o custo e a qualidade da usinagem: velocidades de corte excessivamente altas aceleram o desgaste da ferramenta, enquanto taxas de avanço excessivamente baixas reduzem a produtividade. A otimização das combinações de parâmetros de corte por meio de métodos como testes ortogonais pode encontrar o equilíbrio ideal entre eficiência de usinagem e vida útil da ferramenta. Durante a programação CNC, a seleção da ferramenta e os parâmetros de corte devem ser determinados em tempo real, sob controle humano.-interação com a máquina, garantindo qualidade e eficiência de usinagem.

3. Gerenciamento e seleção de ferramentas
A escolha do material da ferramenta impacta significativamente a eficiência e a qualidade da usinagem. As ferramentas diamantadas são adequadas para usinagemnão-metais ferrosos enão-materiais metálicos. As ferramentas PCBN são adequadas para usinagem de aço endurecido e ferro fundido. Ferramentas cerâmicas são adequadas para altas-usinagem de alta velocidade de ferro fundido e alta-ligas de alta temperatura e ferramentas revestidas podem melhorar a vida útil da ferramenta e a eficiência da usinagem. É crucial selecionar porta-ferramentas padrão que correspondam às especificações do sistema da máquina-ferramenta para garantir a instalação rápida e precisa da ferramentano fuso da máquina ou o retorno ao magazine de ferramentas, minimizando o tempo de troca de ferramenta.

4. Design refinado e utilização aprimorada de materiais

1. Estratégias de otimização de design
Reduzir a profundidade de formação dos produtos pode efetivamente melhorar a utilização do material. Um fabricante de peças automotivas obteve 8% aumentona utilização de material, reduzindo a profundidade de formação da travessa traseira de um painel do telhado. A subdivisão adequada do produto e o projeto de montagem podem melhorar ainda mais a utilização do material. Ao dividir um produto em componentes menores e otimizar sua montagem, o desperdício de material pode ser reduzido.
Utilizando simulação computacional e análise de dados experimentais para otimizar a geometria do produto, como empregandonão-designs poligonais ou curvos tradicionais podem alcançar maior utilização de material. Em alguns casos, a otimização estrutural pode até reduzir o uso de materiais, mantendo o desempenho.

2. Métodos para melhorar a eficiência da utilização de materiais
A redução da largura do material e do passo das peças estampadas pode reduzir o desperdício. Várias análises e otimizações CAE durante a fase de projeto da superfície da matriz garantem o tamanho mínimo da peça bruta, mantendo a rigidez do produto, melhorando assim a utilização do material.
Utilizando a tecnologia de design aninhado, o sistema MES seleciona as peças a serem produzidas com base em parâmetros como tipo de material, espessura e data de entrega, e as agrupa para maximizar a utilização do material de chapa ou tubo. Ao otimizar seu algoritmo de agrupamento, uma empresa de manufatura aumentou sua taxa de utilização de chapas de 70% para 85%, economizando mais de um milhão de yuans em custos anuais de materiais.

3. Otimização de Processos e Padronização
A otimização de processos melhora a utilização de materiais, reduz especificações de materiais especializados, aumenta a versatilidade de materiais e reduz custos de estoque e gerenciamento. O estabelecimento de padrões e especificações de uso de materiais permite o planejamento unificado de materiais de diversas espessuras e especificações, evitando desperdícios e aumento de custos de gerenciamento causados ​​por uma superabundância de especificações de materiais.

V. Custo-Análise de benefícios do tratamento de superfície

1. Análise da composição de custos
Custos de tratamento de superfície incluir custos de materiais (produtos químicos, materiais de revestimento, etc.), custos trabalhistas, depreciação de equipamentos e consumo de energia. Ao realizar um custo de tratamento de superfície-análise de benefícios, esses fatores devem ser considerados de forma abrangente e comparados com as melhorias de desempenho proporcionadas pelo tratamento de superfície. Por exemplo, a galvanoplastia pode melhorar uma peça’s resistência à corrosão, mas pode aumentar os custos de fabricação em 15%-25%.

2. Estratégias de otimização de custos
Selecionar o tipo de acabamento superficial apropriado é crucial. Requisitos excessivamente elevados de acabamento superficial podem aumentar significativamente os custos de processamento, enquanto requisitos razoáveis ​​de qualidade superficial podem atender aos requisitos funcionais e, ao mesmo tempo, controlar os custos. Tente evitar a aplicação de vários tratamentos de superfície diferentes à mesma peça, pois isso acrescenta etapas e custos adicionais de processamento.
Considere de forma abrangente os requisitos de tratamento de superfície de cada peça a partir de uma perspectiva holística do produto e reduza etapas desnecessárias de tratamento de superfície por meio da otimização do projeto e do processo. Por exemplo, o projeto estrutural pode evitar a usinagem e o tratamento superficial de superfícies internas ocultas, limitando o tratamento a superfícies funcionais críticas.

3. Decisão-Fazendo Métodos e Implementação
Estabeleça um processo para avaliar anecessidade de tratamento de superfície para definir claramente quando o tratamento de superfície énecessário. Para tratamentos de superfície decorativos, considere alternativas mais económicas. Para tratamentos de superfície funcionais, certifique-se de que a qualidade do tratamento atenda aos requisitos. Maximize o custo-eficácia dos tratamentos de superfície através de uma rigorosa contabilidade de custos e gestão de produção.
Otimize a programação do processo para reduzir o tempo de preparação e de entrega antes e depois do tratamento de superfície. A adoção de um modelo de produção intensivo para centralizar o processamento de peças que requerem o mesmo tratamento superficial pode reduzir por-custos de processamento de peças.