Trong môi trường sản xuấtngày càng cạnh tranh, việc kiểm soát chi phí gia công cho các bộ phận cơ khí đã trở thành yếu tố quan trọng để duy trì khảnăng cạnh tranh. Thiết kế cơ khí tuyệt vời không chỉ đảm bảo sản xuất bộ phận hiệu quả mà còn tối ưu hóa chi phí. Điềunày đòi hỏi các kỹ sư phải xem xét toàn diện các yếu tốnhư khảnăng gia công, lựa chọn vật liệu, tối ưu hóa quy trình và sử dụng tàinguyên trong toàn bộ quá trình thiết kế và sản xuất, đạt được sự cân bằng tối ưu giữa yêu cầu hiệu suất và hiệu quả kinh tế. Bài viếtnày giới thiệu một cách có hệ thống các chiến lược kiểm soát chi phí trong toàn bộ quá trình, từ thiết kế đến sản xuất, cung cấp hướng dẫn thực tế và toàn diện.

I. Ứng dụng và triển khai thiết kế để sản xuất (DFM)

1. Nguyên tắc đơn giản hóa thiết kế
Cốt lõi của Thiết kế cho khảnăng sản xuất (DFM)nằm ở việc đơn giản hóa thiết kế bộ phận và giảm độ phức tạp không cần thiết. Tối ưu hóa hình học có thể làm giảm đáng kể độ khó gia công và độ mài mòn của dụng cụ. Ví dụ, tránh khó khăn-ĐẾN-các tínhnăng của máynhư lỗ sâu và philênhỏ bên trong, không chỉ yêu cầu các công cụ chuyên dụng mà còn làm tăng thời gian và chi phí gia công. Trong quá trình thiết kế, hãy ưu tiên các hình dạng có thể được gia công bằng các công cụ tiêu chuẩn để giảm thiểunhu cầu về các công cụ tùy chỉnh.

2. Phương pháp tối ưu hóa quy trình
Lập kế hoạch quy trình gia công cần được xem xét đầy đủ trong giai đoạn đầu của thiết kế sản phẩm. Bằng cách phân tích vànghiên cứu các đặc điểm cấu trúc và yêu cầu gia công của bộ phận, có thể xác định trình tự gia công và sơ đồ kẹp tối ưunhất. Bằng cách áp dụng mô hình phát triển song song và thu hút các kỹ sư sản xuất tham gia đánh giá thiết kế từ sớm, các vấn đề sản xuất tiềm ẩn có thể được xác định và giải quyết trong giai đoạn thiết kế, tránh sửa đổi thiết kế saunày và chi phí làm lại.

3. Chiến lượcnâng cao hiệu quả sản xuất
đa-công cụ cắt đồng thời và đa-gia công chi tiết có thể cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất. Bằng cách giảm thời gian vào và thoát dao hoặc căn chỉnh các thời giannày, thời gian gia công cho một bộ phận có thể được rútngắn một cách hiệu quả. Ví dụ, khi gia công các chi tiếtnhỏ, sử dụng máy đanăng-trạm cố định để xử lýnhiều bộ phận cùng một lúc có thể tăng hiệu suất lên hơn 30% so với đơn-gia công mảnh. Mục tiêu cuối cùng của việc triển khai DFM là đạt đượcnăng suất cao (tỷ lệ phế liệu thấp) và sửa đổi thiết kế tối thiểu, do đó đạt được chi phí-sản xuất có hiệu quả.

II. Trị giá-Phân tích lợi ích của việc lựa chọn vật liệu

1. Nguyên tắc cơ bản của Lựa chọn vật liệu
Việc lựa chọn vật liệu trước tiên phải đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất của bộ phận, bao gồm các tính chất cơ, lý và hóa học. Ví dụ, các bộ phận truyền bánh răng yêu cầu cao-thép cường độ để đảm bảo khảnăng chống mài mòn và độ bền mỏi, trong khi các bộ phận trục hoạt động trong môi trường ăn mòn đòi hỏi ăn mòn-thép không gỉ chịu lực. Một vật liệu’hiệu suất của s quyết định trực tiếp thành phần’giá trị và tuổi thọ sử dụng củanó và là cơ sở chính để lựa chọn vật liệu.

2. Những cânnhắc về mặt kinh tế
Trong khi đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất, cần ưu tiênnhững vật liệu có khảnăng gia công tốt và chi phí thấp. Hợp kimnhôm được sử dụng rộng rãi trong phay CNC, mang lại tốc độ gia côngnhanh và độ mài mòn dụng cụ tối thiểu, khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các bộ phận cơ khí và bênngoài. Việc lựa chọnnguyên liệu được tiêu chuẩn hóa có thể hợp lý hóa quy trình mua sắm, giảm sự đa dạng về hàng tồn kho và giảm chi phí tổng thể. Thống kê cho thấy thông qua tiêu chuẩn hóanguyên vật liệu, các công ty có thể giảm chi phí mua sắm tới 15%-25%.

3. Chiến lược thay thế
Tích cực xác định và xácnhận các vật liệu thay thế là một cách hiệu quả để giảm chi phí. Ví dụ dùng SKD61nóng-làm việc bằng thép thay vì SKH51 cao-thép tốc độ để sản xuất một số bộ phận khuônnhất định có thể tiết kiệm 50%-70% về chi phí mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Khi lựa chọn vật liệu,người ta khôngnên mù quáng theo đuổi hiệu suất cao hoặc giá cao mànên tìm kiếm vật liệu phù hợpnhất dựa trên ứng dụng thực tế và yêu cầu chứcnăng của bộ phận. Đôi khi, thông qua việc tối ưu hóa thiết kế kết cấu, thậm chí có thể thay thếnhững vật liệu đắt tiền bằngnhững vật liệu có chi phí thấp.-những chi phí.

Thêm kiến ​​thức bạn có thể đọc: Hướng dẫn toàn diện về các đặc tính của vật liệu: 11 điểm khác biệt chính giữa độ bền, độ cứng, độ cứng và hơn thếnữa

III. Côngnghệ xử lý và tối ưu hóa đường dẫn

1. Thực tiễn tốtnhất về Đường dẫn gia công CNC
Sử dụng CADnâng cao/Phần mềm CAM để lập kế hoạch đường chạy dao là chìa khóa để tối ưu hóa gia công CNC. Phần mềm CAM hiện đại có thể xem xét đầy đủ hình dạng phôi, đặc tính dao và yêu cầu về độ chính xác gia công để tạo ra đường chạy dao tối ưunhất. Côngnghệ điều khiển phản hồi công suất điều chỉnh tốc độ tiến dao hoặc tốc độ trục chính trong thời gian thực dựa trênnhững thay đổi về lực cắt, giữ lực cắt trong phạm vi hợp lý và cải thiện hiệu suất gia công cũngnhư tuổi thọ dụng cụ.
Côngnghệ điều khiển dự đoán mô hình dự đoánnhững thay đổi trong quá trình gia công bằng cách xây dựng các mô hình liên quan đến lực cắt vànhiệt độ cắt, cho phép chủ động điều chỉnh các thông số gia công để tránhnhững bất thường trong gia công. Côngnghệ điều khiển thích ứng tự động điều chỉnh các thông số dựa trên thực tế-dữ liệu thời gian gia công, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả gia công.

2. Lựa chọn công cụ và tối ưu hóa tham số
Việc chọn loại dao và hình dạng phù hợp dựa trên yêu cầu gia công là rất quan trọng. Để gia công hợp kimnhôm, dao phayngón, dao phayngón bi và dao khoét lỗ thường được sử dụng. Tuynhiên, cần cónhững công cụ chuyên dụng chonhững trường hợp khó-ĐẾN-vật liệu máynhư cao-hợp kimnhiệt độ. Việc kiểm soát các thông số cắt ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí và chất lượng gia công: tốc độ cắt quá cao sẽ làm tăng tốc độ mài mòn của dụng cụ, trong khi tốc độ tiến dao quá thấp sẽ làm giảmnăng suất. Tối ưu hóa việc kết hợp các tham số cắt thông qua các phương phápnhư thửnghiệm trực giao có thể tìm ra sự cân bằng tối ưu giữa hiệu quả gia công và tuổi thọ dụng cụ. Trong quá trình lập trình CNC, việc lựa chọn công cụ và các thông số cắt phải được xác định theo thời gian thực, dưới sự điều khiển của conngười.-tương tác máy, đảm bảo cả chất lượng và hiệu quả gia công.

3. Quản lý và lựa chọn công cụ
Việc lựa chọn vật liệu dụng cụ ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả và chất lượng gia công. Dụng cụ kim cương thích hợp để gia công không-kim loại màu và không-vật liệu kim loại. Dụng cụ PCBN thích hợp để gia công thép và gang đã tôi. Dụng cụ bằng gốm thích hợp cho công việc cao-tốc độ gia công gang và cao-hợp kimnhiệt độ và dụng cụ được phủ có thể cải thiện tuổi thọ dụng cụ và hiệu quả gia công. Điều quan trọng là phải chọn cán dao tiêu chuẩn phù hợp với thông số kỹ thuật của hệ thống máy công cụ để đảm bảo lắp daonhanh chóng và chính xác vào trục máy hoặc quay trở lại ổ chứa dao, giảm thiểu thời gian thay dao.

IV. Thiết kế tinh tế và cải tiến việc sử dụng vật liệu

1. Chiến lược tối ưu hóa thiết kế
Giảm độ sâu hình thành của sản phẩm có thể cải thiện hiệu quả việc sử dụng vật liệu. Mộtnhà sản xuất phụ tùng ô tô đạt được điểm 8% tăng khảnăng sử dụng vật liệu bằng cách giảm độ sâu tạo hình của thanhngang phía sau của tấm mái. Thiết kế phân chia và lắp ráp sản phẩm phù hợp có thể cải thiện hơnnữa việc sử dụng vật liệu. Bằng cách chia sản phẩm thành các bộ phậnnhỏ hơn và tối ưu hóa việc lắp ráp chúng, có thể giảm lãng phí vật liệu.
Sử dụng mô phỏng máy tính và phân tích dữ liệu thửnghiệm để tối ưu hóa hình học sản phẩm, chẳng hạnnhư bằng cách sử dụng-thiết kế đa giác hoặc cong truyền thống, có thể đạt được mức sử dụng vật liệu cao hơn. Trong một số trường hợp, tối ưu hóa cấu trúc thậm chí có thể giảm mức sử dụng vật liệu trong khi vẫn duy trì hiệu suất.

2. Phương phápnâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu
Giảm chiều rộng vật liệu và độ cao của các bộ phận được dập có thể làm giảm phế liệu. Nhiều phân tích và tối ưu hóa CAE trong giai đoạn thiết kế bề mặt khuôn đảm bảo kích thước phôi tối thiểu trong khi vẫn duy trì độ cứng của sản phẩm, từ đó cải thiện việc sử dụng vật liệu.
Bằng cách sử dụng côngnghệ thiết kế lồngnhau, hệ thống MES chọn các bộ phận sẽ được sản xuất dựa trên các thông sốnhư loại vật liệu, độ dày vàngày giao hàng, sau đó lồng chúng lại vớinhau để tối đa hóa việc sử dụng vật liệu tấm hoặc ống. Bằng cách tối ưu hóa thuật toán lồngnhau, một công ty sản xuất đã tăng tỷ lệ sử dụng vật liệu tấm từ 70% đến 85%, tiết kiệm hơn một triệunhân dân tệ chi phí vật liệu hàngnăm.

3. Tối ưu hóa quy trình và tiêu chuẩn hóa
Tối ưu hóa quy trình cải thiện việc sử dụng vật liệu, giảm các thông số kỹ thuật vật liệu chuyên dụng, tăng tính linh hoạt của vật liệu và giảm chi phí quản lý và tồn kho. Việc thiết lập các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật sử dụng vật liệu cho phép lập kế hoạch thốngnhất các vật liệu có độ dày và thông số kỹ thuật khácnhau, tránh lãng phí và tăng chi phí quản lý do có quánhiều thông số kỹ thuật vật liệu.

V. Chi phí-Phân tích lợi ích của việc xử lý bề mặt

1. Phân tích thành phần chi phí
Chi phí xử lý bề mặt bao gồm chi phí vật chất (hóa chất, vật liệu phủ, v.v.), chi phí lao động, khấu hao thiết bị và tiêu thụnăng lượng. Khi tiến hành chi phí xử lý bề mặt-phân tích lợi ích,những yếu tốnày phải được xem xét và so sánh một cách toàn diện vớinhững cải tiến hiệu suất do việc xử lý bề mặt mang lại. Ví dụ, mạ điện có thể cải thiện một phần’chống ăn mòn củanó,nhưngnó có thể làm tăng chi phí sản xuất lên 15%-25%.

2. Chiến lược tối ưu hóa chi phí
Việc lựa chọn loại hoàn thiện bề mặt thích hợp là rất quan trọng. Yêu cầu hoàn thiện bề mặt quá cao có thể làm tăng đáng kể chi phí xử lý, trong khi yêu cầu chất lượng bề mặt hợp lý có thể đáp ứng các yêu cầu chứcnăng đồng thời kiểm soát chi phí. Cố gắng tránh áp dụngnhiều phương pháp xử lý bề mặt khácnhau cho cùng một bộ phận, vì điềunày sẽ làm tăng thêm các bước xử lý và chi phí.
Xem xét toàn diện các yêu cầu xử lý bề mặt của từng bộ phận từ góc độ sản phẩm tổng thể và giảm các bước xử lý bề mặt không cần thiết thông qua tối ưu hóa thiết kế và quy trình. Ví dụ, thiết kế kết cấu có thể tránh gia công và xử lý bề mặt của các bề mặt ẩn bên trong, hạn chế xử lý các bề mặt chứcnăng quan trọng.

3. Quyết định-Phương pháp lập và thực hiện
Thiết lập một quy trình đánh giá sự cần thiết của việc xử lý bề mặt để xác định rõ ràng khinào cần xử lý bề mặt. Đối với phương pháp xử lý bề mặt trang trí, hãy xem xét các lựa chọn thay thế kinh tế hơn. Đối với các phương pháp xử lý bề mặt chứcnăng, hãy đảm bảo rằng chất lượng xử lý đáp ứng yêu cầu. Tối đa hóa chi phí-hiệu quả của việc xử lý bề mặt thông qua việc tính toán chi phí và quản lý sản xuất chặt chẽ.
Tối ưu hóa việc lập kế hoạch quy trình để giảm thời gian chuẩn bị và quay vòng trước và sau khi xử lý bề mặt. Việc áp dụng mô hình sản xuất chuyên sâu để tập trung xử lý các bộ phận cần xử lý bề mặt giốngnhau có thể giảm chi phí sản xuất.-chi phí xử lý từng phần.