Dalam lingkungan manufaktur yang semakin kompetitif, pengendalian biaya pemesinan komponen mekanis telah menjadi faktor penting dalam mempertahankan daya saing. Desain mekanis yang unggul tidak hanya memastikan produksi suku cadang yang efisiennamun juga mengoptimalkan biaya. Hal ini mengharuskan para insinyur untuk secara komprehensif mempertimbangkan faktor-faktor seperti kemampuan mesin, pemilihan material, optimalisasi proses, dan pemanfaatan sumber daya di seluruh desain dan proses manufaktur, sehingga mencapai keseimbangan optimal antara persyaratan kinerja dan efisiensi ekonomi. Artikel ini secara sistematis memperkenalkan strategi pengendalian biaya di seluruh proses, mulai dari desain hingga manufaktur, memberikan panduan praktis dan komprehensif.

I. Penerapan dan Implementasi Desain untuk Kemampuan Manufaktur (DFM)

1. Prinsip Penyederhanaan Desain
Inti dari Desain untuk Kemampuan Manufaktur (DFM) terletak pada penyederhanaan desain bagian dan mengurangi kompleksitas yang tidak perlu. Mengoptimalkan geometri dapat secara signifikan mengurangi kesulitan pemesinan dan keausan pahat. Misalnya, menghindari sulit-ke-fitur mesin seperti lubang dalam dan fillet internal kecil, yang tidak hanya memerlukan perkakas khususnamun juga meningkatkan waktu dan biaya pemesinan. Selama desain, prioritaskan bentuk yang dapat dikerjakan menggunakan perkakas standar untuk meminimalkan kebutuhan akan perkakas khusus.

2. Metode Optimasi Proses
Perencanaan proses pemesinan harus dipertimbangkan sepenuhnya pada tahap awal desain produk. Dengan menganalisis dan mempelajari karakteristik struktural dan persyaratan pemesinan suatu bagian, urutan pemesinan dan skema penjepitan yang paling optimal dapat ditentukan. Dengan mengadopsi model pengembangan paralel dan melibatkan insinyur manufaktur dalam tinjauan desain sejak awal, potensi masalah manufaktur dapat diidentifikasi dan diselesaikan selama fase desain, sehingga menghindari modifikasi desain dan biaya pengerjaan ulang di kemudian hari.

3. Strategi Peningkatan Efisiensi Produksi
Multi-alat pemotongan simultan dan multi-pemesinan bagian dapat meningkatkan efisiensi produksi secara signifikan. Dengan mengurangi waktu masuk dan keluar pahat atau menyelaraskan waktu tersebut, waktu pemesinan untuk satu komponen dapat dipersingkat secara efektif. Misalnya saat mengerjakan bagian-bagian kecil, menggunakan multi-perlengkapan stasiun untuk memproses beberapa bagian sekaligus dapat meningkatkan efisiensi lebih dari 30% dibandingkan dengan lajang-pemesinan potongan. Tujuan akhir penerapan DFM adalah untuk mencapai hasil yang tinggi (tingkat memo yang rendah) dan revisi desain minimal, sehingga mencapai biaya-manufaktur yang efektif.

II. Biaya-Analisis Manfaat Pemilihan Material

1. Prinsip Dasar Pemilihan Bahan
Pemilihan material terlebih dahulu harus memenuhi persyaratan kinerja komponen, termasuk sifat mekanik, fisik, dan kimia. Misalnya, komponen transmisi gigi memerlukan tinggi-kekuatan baja untuk memastikan ketahanan aus dan kekuatan lelah, sedangkan bagian poros yang beroperasi di lingkungan korosif memerlukannya korosi-baja tahan karat tahan. Sebuah materi’Kinerja secara langsung menentukan komponen’nilai dan masa pakainya serta merupakan dasar utama pemilihan material.

2. Pertimbangan Ekonomi
Meskipun memenuhi persyaratan kinerja, material dengan kemampuan mesin yang baik dan biaya rendah harus diprioritaskan. Paduan aluminium banyak digunakan dalam penggilingan CNC, menawarkan kecepatan pemesinan yang cepat dan keausan pahat yang minimal, menjadikannya pilihan ideal untuk komponen mekanis dan eksternal. Pemilihan material yang terstandarisasi dapat menyederhanakan proses pengadaan, mengurangi variasi inventaris, dan menurunkan biaya keseluruhan. Statistik menunjukkan bahwa melalui standardisasi material, perusahaan dapat mengurangi biaya pengadaan sebesar 15%-25%.

3. Strategi Substitusi
Mengidentifikasi dan memvalidasi bahan alternatif secara aktif adalah cara yang efektif untuk mengurangi biaya. Misalnya menggunakan SKD61 panas-bekerja mati baja bukannya SKH51 tinggi-baja kecepatan untuk memproduksi bagian cetakan tertentu dapat menghemat 50%-70% dalam biaya tanpa mengorbankan kinerja. Saat memilih bahan, seseorang tidak boleh membabi buta mengejar kinerja tinggi atau harga tinggi,namun mencari bahan yang paling tepat berdasarkan aplikasi aktual dan persyaratan fungsional komponen tersebut. Kadang-kadang, melalui optimalisasi desain struktural, bahkan dimungkinkan untuk mengganti material mahal dengan material rendah-yang biaya.

Lebih banyak pengetahuan yang bisa Anda baca: Panduan Komprehensif tentang Sifat Material: 11 Perbedaan Utama Antara Kekuatan, Kekakuan, Kekerasan, dan Lainnya

AKU AKU AKU. Teknologi Pemrosesan dan Optimasi Jalur

1. Praktik Terbaik Jalur Pemesinan CNC
Menggunakan CAD tingkat lanjut/Perangkat lunak CAM untuk perencanaan jalur alat adalah kunci pengoptimalan pemesinan CNC. Perangkat lunak CAM modern dapat sepenuhnya mempertimbangkan geometri benda kerja, karakteristik pahat, dan persyaratan akurasi pemesinan untuk menghasilkan jalur pahat yang paling optimal. Teknologi kontrol umpan balik daya menyesuaikan laju pengumpanan atau kecepatan spindel secara real-time berdasarkan perubahan gaya pemotongan, menjaga gaya pemotongan dalam rentang yang wajar dan meningkatkan efisiensi pemesinan dan masa pakai alat.
Teknologi kontrol prediktif model memprediksi perubahan selama pemesinan dengan membangun model yang terkait dengan gaya pemotongan dan suhu pemotongan, sehingga memungkinkannya menyesuaikan parameter pemesinan secara proaktif untuk menghindari anomali pemesinan. Teknologi kontrol adaptif secara dinamis menyesuaikan parameter berdasarkan kondisinyata-data pemesinan waktu, memastikan stabilitas dan efisiensi pemesinan.

2. Pemilihan Alat dan Optimasi Parameter
Memilih jenis pahat dan geometri yang sesuai berdasarkan persyaratan pemesinan sangatlah penting. Untuk pemesinan paduan aluminium, pabrik akhir, pabrik ujung bola, dan pemotong bor biasanya digunakan. Namun, alat khusus diperlukan untuk mengatasi kesulitan tersebut-ke-bahan mesin seperti tinggi-paduan suhu. Mengontrol parameter pemotongan berdampak langsung pada biaya dan kualitas pemesinan: kecepatan pemotongan yang terlalu tinggi mempercepat keausan pahat, sementara laju pengumpanan yang terlalu rendah mengurangi produktivitas. Mengoptimalkan kombinasi parameter pemotongan melalui metode seperti pengujian ortogonal dapat menemukan keseimbangan optimal antara efisiensi pemesinan dan umur pahat. Selama pemrograman CNC, pemilihan pahat dan parameter pemotongan harus ditentukan secara real time, di bawah kendali manusia-interaksi mesin, memastikan kualitas dan efisiensi pemesinan.

3. Pengelolaan dan Seleksi Alat
Pemilihan material perkakas secara signifikan berdampak pada efisiensi dan kualitas pemesinan. Perkakas berlian cocok untuk pemesinannon-logam besi dannon-bahan logam. Perkakas PCBN cocok untuk pemesinan baja keras dan besi cor. Alat keramik cocok untuk yang tinggi-kecepatan pemesinan besi cor dan tinggi-paduan suhu dan perkakas berlapis dapat meningkatkan masa pakai perkakas dan efisiensi pemesinan. Sangat penting untuk memilih toolholder standar yang sesuai dengan spesifikasi sistem perkakas mesin untuk memastikan pemasangan pahat ke dalam spindel mesin dengan cepat dan akurat atau mengembalikannya ke majalah pahat, sehingga meminimalkan waktu penggantian pahat.

IV. Desain yang Disempurnakan dan Pemanfaatan Material yang Lebih Baik

1. Strategi Optimasi Desain
Mengurangi kedalaman pembentukan produk dapat secara efektif meningkatkan pemanfaatan material. Sebuah produsen suku cadang otomotif memperolehnilai 8% peningkatan pemanfaatan material dengan mengurangi kedalaman pembentukan anggota silang belakang panel atap. Subdivisi produk dan desain perakitan yang tepat dapat lebih meningkatkan pemanfaatan material. Dengan memecah produk menjadi komponen-komponen yang lebih kecil dan mengoptimalkan perakitannya, pemborosan material dapat dikurangi.
Memanfaatkan simulasi komputer dan analisis data eksperimen untuk mengoptimalkan geometri produk, seperti dengan menggunakannon-desain poligonal atau melengkung tradisional, dapat mencapai pemanfaatan material yang lebih tinggi. Dalam beberapa kasus, optimalisasi struktur bahkan dapat mengurangi penggunaan material dengan tetap menjaga kinerja.

2. Metode Peningkatan Efisiensi Pemanfaatan Material
Mengurangi lebar material dan jarak bagian yang dicap dapat mengurangi sisa. Berbagai analisis dan optimalisasi CAE selama fase desain permukaan cetakan memastikan ukuran blanko minimal sekaligus menjaga kekakuan produk, sehingga meningkatkan pemanfaatan material.
Dengan memanfaatkan teknologi desain tersarang, sistem MES memilih suku cadang yang akan diproduksi berdasarkan parameter seperti jenis material, ketebalan, dan tanggal pengiriman, dan menyatukannya untuk memaksimalkan pemanfaatan material lembaran atau tabung. Dengan mengoptimalkan algoritme sarangnya, sebuah perusahaan manufaktur meningkatkan tingkat pemanfaatan bahan lembarannya dari 70% ke 85%, menghemat lebih dari satu juta yuan biaya material tahunan.

3. Optimasi Proses dan Standardisasi
Optimalisasi proses meningkatkan pemanfaatan material, mengurangi spesifikasi material khusus, meningkatkan keserbagunaan material, dan mengurangi biaya inventaris dan manajemen. Menetapkan standar dan spesifikasi penggunaan material memungkinkan perencanaan material yang terpadu dengan berbagai ketebalan dan spesifikasi, menghindari pemborosan dan peningkatan biaya pengelolaan yang disebabkan oleh spesifikasi material yang berlebihan.

V.Biaya-Analisis Manfaat Perawatan Permukaan

1. Analisis Komposisi Biaya
Biaya perawatan permukaan termasuk biaya material (bahan kimia, bahan pelapis, dll.), biaya tenaga kerja, depresiasi peralatan, dan konsumsi energi. Saat melakukan biaya perawatan permukaan-analisis manfaat, faktor-faktor ini harus dipertimbangkan secara komprehensif dan dibandingkan dengan peningkatan kinerja yang dihasilkan oleh perawatan permukaan. Misalnya, pelapisan listrik dapat memperbaiki suatu bagian’s ketahanan terhadap korosi, tetapi dapat meningkatkan biaya produksi sebesar 15%-25%.

2. Strategi Optimalisasi Biaya
Memilih tingkat penyelesaian permukaan yang sesuai sangatlah penting. Persyaratan penyelesaian permukaan yang terlalu tinggi dapat meningkatkan biaya pemrosesan secara signifikan, sementara persyaratan kualitas permukaan yang wajar dapat memenuhi persyaratan fungsional sekaligus mengendalikan biaya. Cobalah untuk menghindari penerapan beberapa perawatan permukaan yang berbeda pada bagian yang sama, karena hal ini akan menambah langkah dan biaya pemrosesan tambahan.
Pertimbangkan secara komprehensif persyaratan perawatan permukaan setiap bagian dari perspektif produk holistik dan kurangi langkah perawatan permukaan yang tidak perlu melalui optimalisasi desain dan proses. Misalnya, desain struktural dapat menghindari pemesinan dan perawatan permukaan pada permukaan internal yang tersembunyi, sehingga membatasi perawatan pada permukaan fungsional yang kritis.

3. Keputusan-Metode Pembuatan dan Implementasinya
Tetapkan proses untuk menilai perlunya perawatan permukaan untuk menentukan dengan jelas kapan perawatan permukaan diperlukan. Untuk perawatan permukaan dekoratif, pertimbangkan alternatif yang lebih ekonomis. Untuk perawatan permukaan fungsional, pastikan kualitas perawatan memenuhi persyaratan. Maksimalkan biayanya-efektivitas perawatan permukaan melalui akuntansi biaya dan manajemen produksi yang ketat.
Optimalkan penjadwalan proses untuk mengurangi waktu persiapan dan penyelesaian sebelum dan sesudah perawatan permukaan. Mengadopsi model produksi intensif untuk memusatkan pemrosesan komponen yang memerlukan perlakuan permukaan yang sama dapat mengurangi per-biaya pemrosesan sebagian.