Að breyta vöru úr stafrænu þrívíddarlíkani yfir í líkamlegan íhlut er stór áfangi fyrir verkfræðinga, uppfinningamenn og innkaupastjóra. Hins vegar, að hlaða upp nýsminni CAD-hönnun til framleiðanda í fyrsta skipti getur oft leitt til þess að límmiðaáfallið skellur á. Vegna þess að tölvutölustjórnun (CNC) vinnsla er mjög nákvæm, mjög líkamlegt frádráttarframleiðsluferli, hefur hver skurður, horn og efnisval bein áhrif á lokareikninginn.
Upphaflega eðlishvöt margra byrjenda er að gera ráð fyrir að hár kostnaður sé einfaldlega óhjákvæmileg aðgangshindrun fyrir hágæða framleiðslu. Í raun og veru er framleiðslukostnaður að miklu leyti ráðinn af ákvörðunum sem teknar eru við teikniborðið löngu áður en vél snýst til lífsins. Með því að hagræða hönnun þinni markvisst og vinna á áhrifaríkan hátt með viðskiptalegri CNC vinnsluþjónustu er algjörlega mögulegt að lækka framleiðslukostnað um 30% til 50% án þess að breyta kjarnavirkni íhlutans. Þessi yfirgripsmikla handbók lýsir áhrifaríkustu, framkvæmanlegu aðferðunum til að lágmarka kostnað við upphafspöntun þína á CNC vinnslu.
Hönnun fyrir framleiðslu (DFM): Hagræðing rúmfræði
Stærsti drifkrafturinn fyrir CNC vinnslukostnaði er rúmfræðilegur margbreytileiki. Sérhver eiginleiki á hluta þarf líkamlegt skurðarverkfæri til að fara leið í gegnum fast efni. Ef það er erfitt fyrir tæki að ná til eiginleika eða krefst ó-stöðluðra verkfæra hækkar verðið. Design for Manufacturing (DFM) er sú venja að hanna hluta á þann hátt að það sé eins auðvelt-og ódýrt-að framleiða þá.
1. Innri radíus reglan
Ein af algengustu mistökunum sem byrjendur gera er að hanna hluta með fullkomlega ferninga innri vösum eða 90 gráðu lóðréttum hornum. Vegna þess að CNC-fræsiverkfæri eru hringlaga snúningshólkar (eins og borar), skilja þau náttúrulega eftir sig ávöl horn, þekkt sem flak, þegar þau skera. Til að vinna skarpt 90 gráðu innra horn verður framleiðandi að nota sérhæfðar, hægar og dýrar aukaaðgerðir eins og rafmagnsútblástursvinnsla (EDM) eða broaching.
Til að lágmarka kostnað, hannaðu alltaf innri horn með rausnarlegum radíus. Jafnvel betra, gerðu innri hornradíusinn aðeins stærri en radíus skurðarverkfærsins sem þú býst við að vélin noti. Ef tól hefur 3 mm radíus, gefur hornradíus þinn 3,5 mm svigrúm til að fletta um hornið án þess að bindast, hægja á sér eða spjalla, sem dregur úr lotutíma.
2. Forðastu djúpa vasa og þunna veggi
Djúpir, þröngir vasar líta glæsilegir út í CAD hugbúnaði en eru martröð á verslunargólfinu. Til að skera djúpt í efnisblokk þarf vél að nota löng, mjó skurðarverkfæri. Þessi löngu verkfæri eru mjög næm fyrir sveigju, titringi og skelfilegum brotum. Til að koma í veg fyrir þetta verða vélstjórar að hægja verulega á fóðrunarhraða sínum, sem eykur keyrslutíma vélarinnar og þar af leiðandi launakostnað þinn. Sem almenn þumalputtaregla, takmarkaðu dýpt hvers innri vasa við fjórfalda breidd hans.
Á sama hátt skaltu forðast pappírs-þunna veggi. Við vinnslu á málmum eins og ál skortir veggi sem eru þynnri en 0,8 mm (og þynnri en 1,5 mm fyrir plast) burðarvirki. Líkamlegir kraftar sem skurðarverkfærið beitir mun valda því að þunnir veggir beygjast, vinda og þjappa, sem eyðileggur víddarnákvæmni og yfirborðsáferð. Að tryggja að veggir séu sterkir heldur vinnsluhraða miklum og dregur úr hraða.
3. Notaðu ströng umburðarlyndi af skynsemi
Vikmörk ráða því hversu mikið frávik hluti getur haft frá nafnmáli CAD víddum sínum. Stöðluð CNC vél getur auðveldlega haldið sjálfgefnu umburðarlyndi upp á plús eða mínus 0,125 millimetra án auka áreynslu. Hins vegar beita hönnuðir oft fyrir mistök of-ströng vikmörk-eins og plús eða mínus 0,005 millimetrar-á hverja einustu vídd á teikningunni.
Þröng vikmörk krefjast sérhæfðs, mjög-nákvæms verkfæra, hægari skurðarhraða, stöðugra handvirkra mælinga af tæknimönnum gæðaeftirlits og strangrar loftslagsstjórnunar inni í aðstöðunni. Notaðu þessi þröngu vikmörk nákvæmlega fyrir hagnýta eiginleika þar sem hluturinn hefur samskipti við annan íhlut, eins og legusæti eða þrýstu-stillingarpinna. Fyrir snyrtivörur að utan eða einföld úthreinsunargöt, notaðu staðlað vikmörk í atvinnuskyni til að forðast að borga háa nákvæmni.
Strategic efnisval og lagerstærðir
Efnið sem þú velur hefur áhrif á botnlínuna þína á tvo mismunandi vegu: hrákostnað efnisins sjálfs og "vinnanlega einkunn." Vinnanleiki vísar til þess hversu auðveldlega skurðarverkfæri geta sneið í gegnum efni.
1. Jafnvægi hrákostnaðar með vélhæfni
Afkastamikil málmblöndur eins og títan eða Inconel eru nauðsynlegar fyrir flug- og læknisfræðilegar notkunir, en það er dýr mistök að nota þær fyrir einfalda festingu eða skreytingar. Títan er ekki aðeins dýrt í innkaupum sem hráefni, heldur eyðileggur mikil hörku þess og lítil hitaleiðni skurðarverkfæri fljótt og krefst hægra hreyfinga vélarinnar.
Fyrir langflest forrit er Aluminum 6061 fullkomin kostnaðar-sparandi lausnin. Hann er ótrúlega ódýr, léttur, státar af frábæru tæringarþoli og sker eins og smjör. Vegna þess að hægt er að vinna ál á ótrúlega miklum hraða er keyrslutími vélarinnar lágmarkaður. Ef umsókn þín krefst stáls, mun það strax sparast að velja mjög vinnanlega málmblöndu eins og Low Carbon Steel 1018 eða Ryðfrítt stál 303 yfir erfiðara verkfærastál. Fyrir utan-byggingargirðingar eða frumgerð getur skipt úr málmum yfir í stöðugt verkfræðilegt plastefni eins og POM (Delrin) eða ABS lækkað efniskostnað enn frekar.
2. Hönnun í kringum staðlaðar lagerstærðir
Hráefni eru afhent vélaverkstæði í stöðluðum-framleiddum plötuþykktum, stangarþvermáli og blokkastærðum. Ef fullunnin hluturinn þinn er 26 millimetrar á þykkt, verður vélaverksmiðjan að kaupa 30-millimetra þykka staðlaða plötu og eyða dýrmætum vélartíma í að mala í burtu 4 millimetra af fullkomlega góðum málmi bara til að ná hráu blokkinni í stærð.
Áður en þú lýkur hönnun þinni skaltu fara yfir staðlaðar stærðir iðnaðarvöru. Með því að breyta hlutaþykktinni þinni örlítið til að passa fullkomlega við staðlaða--hilluplötustærð (eins og 25 mm eða 1 tommu) útilokar þörfina fyrir sléttfræsingu, sem dregur úr bæði hráefnissóun og vinnutíma vélarinnar.
Lágmarka vélauppsetningar og flókið uppbúnaður
Þegar CNC vél lýkur við að klippa aðra hlið hluta verður vélin að stöðvast, hurðirnar verða að opnast og tæknimaður verður að losa hlutann handvirkt, snúa honum við og stilla honum aftur til að skera þær hliðar sem eftir eru. Í hvert skipti sem hluti er færður aftur er hann talinn ný „uppsetning“.
1. Hátt verð á mörgum uppsetningum
Uppsetningar eru falinn óvinur CNC vinnslu á viðráðanlegu verði. Einn hluti sem krefst fimm mismunandi stefnu til að vinna öll göt og vasa þarf fimm aðskildar líkamlegar uppsetningar. Þetta þýðir að vélstjórinn verður að smíða sérsniðnar innréttingar eða kjálka fyrir hvert horn og endurkvarða núllhnit vélarinnar fimm aðskildar sinnum. Vinnan sem þarf til uppsetningar dvergar oft raunverulegan klippingartíma fyrir pantanir í litlu magni-.
Til að halda kostnaði lágum skaltu hanna hlutina þína með eiginleikum sem snúa í eins fáar áttir og mögulegt er. Helst skaltu reyna að stilla alla vasa, göt og raufar þannig að hægt sé að ná þeim úr einni átt (einni uppsetningu) eða í mesta lagi tveimur andstæðum hliðum. Ef hluti krefst algerlega eiginleika á mörgum hliðum skaltu íhuga að skipta einum mjög flóknum íhlut í tvo einfaldari hluta sem auðvelt er að festa saman síðar.
2. Staðlaðu snittari holur og innri eiginleika
Ef hönnun þín inniheldur fimm mismunandi stærðir af snittari holum (td M3, M4, M5, M6 og M8), verður CNC vélin að framkvæma verkfæraskipti fyrir hverja stærðarafbrigði. Vélin verður að stöðva skurðarbraut sína, fara aftur í verkfærahringekjuna, skipta um verkfærið, aftur-staðfesta hæð þess og fara aftur að hlutanum.
Með því að staðla alla innri eiginleika-eins og að gera hvert einasta snittara gat af þinni hálfu að samræmdri M4 stærð-getur vélin borað og slegið öll götin í röð með því að nota nákvæmlega sömu verkfærin. Að lágmarka breytingar á verkfærum hámarkar skilvirkni vélarinnar og flís í burtu á endanlegum kostnaði.
Pöntunarflutningar og samstarf söluaðila
Líkamleg hönnun hlutans er aðeins helmingur kostnaðarjöfnunnar; hvernig þú stjórnar innkaupaferlinu, magni og flutningum gegnir ekki síður mikilvægu hlutverki í endanlegum útgjöldum þínum.
1. Nýttu stærðarhagkvæmni
CNC vinnsla er með-framhlaðinni kostnaðaruppbyggingu. Að forrita G-kóðann og setja upp líkamlega vélbúnaðinn tekur sama tíma hvort sem þú ert að panta eitt stykki eða eitt þúsund stykki. Ef verslun rukkar $300 fyrir vinnu við uppsetningu og $10 fyrir raunverulega vinnslu hlutans, leiðir pöntun á einni frumgerð í svimandi $310 einingakostnaði. Hins vegar, ef þú pantar 50 stykki, þá er þetta $300 uppsetningargjald dreift yfir alla lotuna og lækkar kostnaður á hverja{10}}einingu niður í aðeins $16.
Þegar mögulegt er, reyndu að forðast að panta eintómar, einangraðar frumgerðir ef þú veist að stærri framleiðslulota er yfirvofandi. Að sameina prófunaráfanga þína eða panta aðeins stærri upphafsprófunarlotu getur í grundvallaratriðum breytt fjárhagslegri hagkvæmni verkefnisins.
2. Endurhugsaðu snyrtivörur yfirborðsáferð
Forðastu að tilgreina hágæða fagurfræðilegan áferð eins og sérsniðna litanodizing, háglansslípun eða dufthúð í fyrstu pöntun nema hlutur þinn sé ætlaður fyrir mjög sýnilega neysluvöru eða harkalegt ætandi umhverfi.
Hið staðlaða „eins og-vélað“ áferð, sem er með minniháttar verkfæramerkjum frá skurðarblöðunum, er fullkomlega hagnýtur og burðarvirkur fyrir festingar, innri vélbúnað og iðnaðaríhluti. Ef þú þarfnast hreinnar útlits án þess að eyða peningum, þá mun það að velja einfaldan, sjálfvirkan perlu-sprengingaráferð fela verkfæramerki og veita einsleitt matt útlit á broti af kostnaði við handfægingu eða efnahúðun.
3. Taktu þátt í snemma samstarfi birgja
Algjörlega besta leiðin til að tryggja kostnaðar-hagkvæma keyrslu er að koma fram við framleiðandann þinn sem samstarfsaðila frekar en blindan söluaðila. Þegar þú hleður upp skrám þínum á virta CNC vinnsluþjónustu skaltu sérstaklega biðja um DFM endurgjöf skýrslu ásamt upphaflegu tilboði þínu.
Iðnaðarvélafræðingar búa yfir margra ára-reynslu og geta komið auga á fíngerða-sparnaðarmöguleika sem eru ósýnilegir á tölvuskjá. Þeir geta fljótt bent á sérstakan vasa sem hægt er að víkka út til að passa við venjulegt verkfæri, eða athugað innri þráð sem hægt er að stytta til að koma í veg fyrir að verkfæri brotni. Að útfæra tillögur sínar áður en smellt er á "panta" tryggir slétta, mjög hagkvæma framleiðslu.
Niðurstaða
Að draga úr kostnaði á fyrstu CNC vinnslupöntuninni þinni krefst þess ekki að þú gerðir málamiðlun á uppbyggingu heilleika eða frammistöðu vörunnar. Þess í stað krefst það hugarfarsbreytingar frá abstrakt hönnun í átt að hagnýtri framleiðni. Með því að forðast djúpa vasa, hámarka innri radíus, halda sig við staðlaðar lagerstærðir og lágmarka fjölda skipta sem þarf að snúa hluta inni í vélinni, tekur þú beint í sundur aðal drifvélarnar í kostnaði við framleiðslu.
Þegar það er parað saman við snjalla innkaupastefnu-eins og að sameina stærðir verkfæra, nýta lotustærðir og viðhalda gagnsæjum samskiptum við framleiðslufyrirtækið þitt-geturðu örugglega farið í gegnum tilboðsferlið með hagkvæmni í ríkisfjármálum. Með því að samþykkja þessar hönnunar- og flutningsreglur tryggir það að fyrsta verkefnið þitt í sjálfvirkri nákvæmniframleiðslu sé ekki aðeins tæknilegur árangur, heldur einnig fjárhagslegur.
