En el entorno de fabricación cada vez más competitivo, controlar los costos de mecanizado de piezas mecánicas se ha convertido en un factor crítico para mantener la competitividad. Un excelente diseño mecánicono solo garantiza una producción eficiente de piezas sino que también optimiza los costos. Esto requiere que los ingenieros consideren de manera integral factores como la maquinabilidad, la selección de materiales, la optimización de procesos y la utilización de recursos durante todo el proceso de diseño y fabricación, logrando el equilibrio óptimo entre los requisitos de rendimiento y la eficiencia económica. Este artículo presenta sistemáticamente estrategias de control de costos a lo largo de todo el proceso, desde el diseño hasta la fabricación, brindando una guía práctica y completa.

I. Aplicación e implementación del diseño para la fabricabilidad (DFM)

1. Principio de simplificación del diseño
Elnúcleo del diseño para la fabricabilidad (DFM) radica en simplificar el diseño de piezas y reducir la complejidad innecesaria. La optimización de la geometría puede reducir significativamente la dificultad del mecanizado y el desgaste de la herramienta. Por ejemplo, evite las dificultades-a-características de la máquina, como agujeros profundos y pequeños filetes internos, queno solo requieren herramientas especializadas sino que también aumentan el tiempo y el costo de mecanizado. Durante el diseño, priorice las formas que se puedan mecanizar utilizando herramientas estándar para minimizar lanecesidad de herramientas personalizadas.

2. Métodos de optimización de procesos
La planificación del proceso de mecanizado debe considerarse plenamente durante las etapas iniciales del diseño del producto. Al analizar y estudiar las características estructurales y los requisitos de mecanizado de la pieza, se puede determinar la secuencia de mecanizado y el esquema de sujeción más óptimos. Al adoptar un modelo de desarrollo paralelo e involucrar a los ingenieros de fabricación en las revisiones de diseño desde el principio, se pueden identificar y resolver posibles problemas de fabricación durante la fase de diseño, evitando modificaciones de diseño posteriores y costos de reelaboración.

3. Estrategias de mejora de la eficiencia de la producción
Multi-herramienta de corte simultáneo y multi-El mecanizado de piezas puede mejorar significativamente la eficiencia de la producción. Al reducir los tiempos de entrada y salida de la herramienta o alinear estos tiempos, se puede acortar efectivamente el tiempo de mecanizado de una sola pieza. Por ejemplo, al mecanizar piezas pequeñas, utilizar una máquina multiuso.-El accesorio de la estación para procesar varias piezas a la vez puede aumentar la eficiencia en más de 30% comparado con soltero-mecanizado de piezas. El objetivo final de implementar DFM es lograr un alto rendimiento. (baja tasa de desperdicio) y revisiones mínimas del diseño, logrando así reducción de costos.-fabricación eficaz.

II. Costo-Análisis de beneficios de la selección de materiales

1. Principios Básicos de Selección de materiales
La selección del material debe cumplir primero con los requisitos de rendimiento del componente, incluidas las propiedades mecánicas, físicas y químicas. Por ejemplo, las piezas de transmisión de engranajes requieren alta-acero resistente para garantizar la resistencia al desgaste y la fatiga, mientras que las piezas del eje que operan en ambientes corrosivos requieren corrosión-acero inoxidable resistente. un material’El rendimiento del componente determina directamente el’Es el valor y la vida útil y es la base principal para la selección de materiales.

2. Consideraciones económicas
Si bien se cumplen los requisitos de rendimiento, se deben priorizar materiales con buena maquinabilidad y bajo costo. Aleaciones de aluminio se utilizan ampliamente en el fresado CNC y ofrecen velocidades de mecanizado rápidas y un desgaste mínimo de la herramienta, lo que los convierte en una opción ideal para piezas mecánicas y externas. La selección de materiales estandarizada puede agilizar los procesos de adquisición, reducir la variedad del inventario y reducir los costos generales. Las estadísticas muestran que mediante la estandarización de materiales, las empresas pueden reducir los costos de adquisición en un 15%-25%.

3. Estrategia de sustitución
Identificar y validar activamente materiales alternativos es una forma eficaz de reducir costes. Por ejemplo, usando SKD61 caliente-trabaje con acero en lugar de SKH51 alto-El acero rápido para fabricar ciertas piezas de moldes puede ahorrar 50%-70% en costos sin comprometer el rendimiento. Al seleccionar materiales,no se debe buscar ciegamente un alto rendimiento o un precio elevado, sino buscar el material más apropiado en función de la aplicación real y los requisitos funcionales de la pieza. A veces, mediante la optimización del diseño estructural, incluso es posible reemplazar materiales costosos con materiales de bajo costo.-los de costo.

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III. Tecnología de procesamiento y optimización de rutas

1. Mejores prácticas en la ruta de mecanizado CNC
Usando CAD avanzado/El software CAM para la planificación de trayectorias de herramientas es clave para optimizar Mecanizado CNC. El software CAM moderno puede considerar completamente la geometría de la pieza de trabajo, las características de la herramienta y los requisitos de precisión del mecanizado para generar la trayectoria de la herramienta más optimizada. La tecnología de control de retroalimentación de potencia ajusta la velocidad de avance o la velocidad del husillo en tiempo real en función de los cambios en las fuerzas de corte, manteniendo las fuerzas de corte dentro de un rango razonable y mejorando la eficiencia del mecanizado y la vida útil de la herramienta.
La tecnología de control predictivo de modelos predice los cambios durante el mecanizado mediante la construcción de modelos relacionados con las fuerzas de corte y las temperaturas de corte, lo que le permite ajustar proactivamente los parámetros de mecanizado para evitar anomalías en el mecanizado. La tecnología de control adaptativo ajusta dinámicamente los parámetros basándose en datos reales.-datos de mecanizado en tiempo, asegurando la estabilidad y eficiencia del mecanizado.

2. Selección de herramientas y optimización de parámetros
Es fundamental elegir el tipo de herramienta y la geometría adecuados en función de los requisitos de mecanizado. Para el mecanizado de aleaciones de aluminio, se utilizan comúnmente fresas de extremo, fresas de extremo de bola y fresas perforadoras. Sin embargo, se requieren herramientas especializadas para situaciones difíciles.-a-materiales de la máquina como alta-aleaciones de temperatura. El control de los parámetros de corte impacta directamente en el costo y la calidad del mecanizado: velocidades de corte excesivamente altas aceleran el desgaste de la herramienta, mientras que velocidades de avance excesivamente bajas reducen la productividad. La optimización de las combinaciones de parámetros de corte mediante métodos como las pruebas ortogonales puede encontrar el equilibrio óptimo entre la eficiencia del mecanizado y la vida útil de la herramienta. Durante la programación CNC, la selección de herramientas y los parámetros de corte deben determinarse en tiempo real, bajo control humano.-interacción con la máquina, asegurando tanto la calidad como la eficiencia del mecanizado.

3. Gestión y selección de herramientas
La elección del material de la herramienta afecta significativamente la eficiencia y la calidad del mecanizado. Las herramientas diamantadas son adecuadas para mecanizar materialesno-metales ferrosos yno-Materiales metálicos. Las herramientas PCBN son adecuadas para mecanizar acero templado y hierro fundido. Las herramientas cerámicas son adecuadas para altas-Mecanizado de alta velocidad de hierro fundido y alta-Las aleaciones de alta temperatura y las herramientas recubiertas pueden mejorar la vida útil de la herramienta y la eficiencia del mecanizado. Es fundamental seleccionar portaherramientas estándar que coincidan con las especificaciones del sistema de la máquina herramienta para garantizar una instalación rápida y precisa de la herramienta en el husillo de la máquina o su regreso al almacén de herramientas, minimizando el tiempo de cambio de herramienta.

IV. Diseño refinado y utilización mejorada de materiales

1. Estrategias de optimización del diseño
Reducir la profundidad de formación de los productos puede mejorar eficazmente la utilización del material. Un fabricante de repuestos para automóviles obtuvo un 8% aumento en la utilización de material al reducir la profundidad de formación del travesaño trasero de un panel de techo. La subdivisión adecuada del producto y el diseño de ensamblaje pueden mejorar aún más la utilización del material. Al dividir un producto en componentes más pequeños y optimizar su ensamblaje, se puede reducir el desperdicio de material.
Utilizar simulación por computadora y análisis de datos experimentales para optimizar la geometría del producto, por ejemplo empleando materialesno-Los diseños poligonales o curvos tradicionales pueden lograr una mayor utilización del material. En algunos casos, la optimización estructural puede incluso reducir el uso de materiales manteniendo el rendimiento.

2. Métodos para mejorar la eficiencia en la utilización de materiales
Reducir el ancho del material y el paso de las piezas estampadas puede reducir los desechos. Múltiples análisis y optimizaciones CAE durante la fase de diseño de la superficie del troquel garantizan un tamaño mínimo en blanco y al mismo tiempo mantienen la rigidez del producto, mejorando así la utilización del material.
Utilizando tecnología de diseño anidado, el sistema MES selecciona las piezas que se producirán en función de parámetros como el tipo de material, el espesor y la fecha de entrega, y las anida para maximizar la utilización del material de lámina o tubo. Al optimizar su algoritmo de anidamiento, una empresa manufacturera aumentó su tasa de utilización de material en láminas del 70% a 85%, ahorrando más de un millón de yuanes en costos de materiales anuales.

3. Optimización de procesos y estandarización
La optimización de procesos mejora la utilización del material, reduce las especificaciones de materiales especializados, aumenta la versatilidad del material y reduce los costos de inventario y gestión. Establecer estándares y especificaciones de uso de materiales permite una planificación unificada de materiales de diferentes espesores y especificaciones, evitando desperdicios y mayores costos de gestión causados ​​por una sobreabundancia de especificaciones de materiales.

V. Costo-Análisis de beneficios del tratamiento de superficies

1. Análisis de composición de costos
Costos de tratamiento de superficies. incluir costos de materiales (productos químicos, materiales de revestimiento, etc.), costos laborales, depreciación de equipos y consumo de energía. Al realizar un costo de tratamiento de superficie.-En el análisis de beneficios, estos factores deben considerarse exhaustivamente y compararse con las mejoras de rendimiento provocadas por el tratamiento de la superficie. Por ejemplo, la galvanoplastia puede mejorar una pieza.’s resistencia a la corrosión, pero puede aumentar los costos de fabricación en un 15%-25%.

2. Estrategias de optimización de costos
Seleccionar el grado de acabado superficial adecuado es crucial. Los requisitos de acabado superficial excesivamente altos pueden aumentar significativamente los costos de procesamiento, mientras que los requisitos razonables de calidad de la superficie pueden cumplir con los requisitos funcionales y al mismo tiempo controlar los costos. Intente evitar aplicar múltiples tratamientos superficiales diferentes a la misma pieza, ya que esto agrega pasos de procesamiento y costos adicionales.
Considere de manera integral los requisitos de tratamiento de superficies de cada pieza desde una perspectiva holística del producto y reduzca los pasos innecesarios de tratamiento de superficies mediante la optimización del diseño y los procesos. Por ejemplo, el diseño estructural puede evitar el mecanizado y el tratamiento superficial de superficies internas ocultas, limitando el tratamiento a superficies funcionales críticas.

3. Decisión-Métodos de elaboración e implementación.
Establecer un proceso para evaluar lanecesidad de un tratamiento de superficie para definir claramente cuándo esnecesario el tratamiento de superficie. Para tratamientos superficiales decorativos, considere alternativas más económicas. Para tratamientos de superficie funcionales, asegúrese de que la calidad del tratamiento cumpla con los requisitos. Maximizar el costo-Eficacia de los tratamientos superficiales mediante una rigurosa contabilidad de costes y gestión de la producción.
Optimice la programación del proceso para reducir el tiempo de preparación y respuesta antes y después del tratamiento de superficies. La adopción de un modelo de producción intensiva para centralizar el procesamiento de piezas que requieren el mismo tratamiento superficial puede reducir por-Costos de procesamiento de piezas.