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        什么影響CNC零件的成本?

        文章出處:www.gzikn.com 作者:多米機械 人氣: 時間:2020-09-22 09:20 【

          加工時間:加工零件所花費的時間越長,它就會越昂貴。加工時間通常是CNC的主要成本驅動因素。

          開辦費用:這些費用與CAD文件的準備和過程計劃有關,對小批量生產來說意義重大。該成本是固定的,并且有機會通過利用“規模經濟”來降低單價。

          材料成本:散裝材料的成本以及材料的易加工性極大地影響了CNC的總體成本。在考慮某些材料注意事項的同時優化設計可以大大降低價格。

          其他制造成本:當您設計有特殊要求的零件時(例如,當您定義嚴格的公差或設計薄壁時),則可能需要特殊的工具,更嚴格的質量控制和更多的加工步驟-以較低的加工速度-。當然,這會影響總制造時間(和價格)。

          既然很清楚CNC的成本來自何處,讓我們看看如何優化設計以使其更小化...

          一、在內部垂直邊緣添加半徑

          所有的CNC銑刀均為圓柱形狀,在切削型腔邊緣時會產生半徑。

          增加薄壁的厚度

          二、增加薄壁的厚度以減少加工時間

          除非重量是主要因素,否則厚實心部分將更穩定(且加工成本更低),因此應首選。

          為了避免在加工薄壁時發生變形或破裂,需要在低切削深度下進行多次加工。薄型零件也很容易產生振動,因此要精確加工它們很困難,并且會大大增加加工時間。

          三、為了更小化成本:

          對于金屬零件,設計的壁厚應大于0.8毫米(越厚越好)。

          對于塑料零件,最小壁厚應保持在1.5毫米以上。

          切記:金屬的最小壁厚為0.5毫米,塑料的最小壁厚為1.0毫米。但是,必須逐案訪問這些功能的可加工性。

          專家提示:在非??拷慵吘壏胖每?和螺紋)時,通常會遇到薄壁的情況。在設計中放置孔時,請確保也遵循上述準則。

        CNC數控設備

          四、限制螺紋長度

          將大螺紋長度限制為孔直徑的3倍

          指定長于必要的螺紋會增加CNC零件的成本,因為可能需要特殊的工具。

          請記住,螺紋長度大于孔直徑的0.5倍實際上并不會增加連接強度。

          為了更小化成本:

          設計螺紋的最大長度不得超過孔徑的3倍。

          對于盲孔中的螺紋,最好在孔的底部至少增加直徑的1/2。

          五、計標準尺寸的孔

          設計孔時使用標準鉆頭尺寸

          可以使用標準鉆頭對CNC孔進行快速,高精度的機加工。對于非標準尺寸,必須使用立銑刀加工孔,這可能會增加成本。

          同樣,將所有孔的深度限制為直徑的4倍??梢灾圃旄畹目?直徑最大為直徑的10倍),但由于加工困難,它們可能會增加成本。

          為了更小化成本:

          設計直徑最大為10毫米且直徑為0.5毫米時直徑增加0.1毫米的孔。

          以英寸為單位進行設計時,請使用英寸的常規分數,或參閱此分數英寸鉆頭尺寸表。

          設計的孔的長度最多為其直徑的4倍。

          六、僅在必要時指定公差

          僅在必要時指定公差

          定義嚴格的公差會增加CNC的成本,因為它既增加了加工時間,又需要人工檢查。公差應謹慎定義,并且僅在必要時定義。

          如果在技術圖紙上未定義特定公差,則將使用標準公差(±0.125 mm或更高)對零件進行加工,這對于大多數非關鍵特征而言已足夠。

          在內部特征上很難達到嚴格的公差。例如,在加工相交的孔或腔時,由于材料的變形,可能會在邊緣處產生小的缺陷(稱為毛刺)。具有此類功能的零件需要檢查和去毛刺,這都是手動(且時間效率低下)的過程,從而增加了成本。

          為了更小化成本:

          僅在必要時指定更嚴格的公差。

          為所有帶公差的尺寸定義一個基準(例如,兩個邊的橫截面)作為參考。

          切記:尺寸中的小數點很重要。它們指定了準確度級別以及用于測量的儀器。例如,兩個小數點表示機械師可以使用游標卡尺進行測量,而三個小數點表示必須使用千分尺或等效的CMM工具。為了最大程度地降低成本,請避免在尺寸上添加多余的小數點。

          專家提示:在技??術圖紙中使用幾何尺寸和公差(GD&T)(例如平面度,直線度,圓度和真實位置)可以降低CNC加工的成本,因為它們通常定義較寬松的公差,但需要應用高級設計知識有效。

          七、-將機器設置數量保持在低水平

          需要兩個機器設置的零件示例:旋轉零件以加工側面特征

          建議設計可在盡可能少的鉆孔機器設置中進行加工的零件,僅在一種設置中進行加工。例如,兩面都有盲孔的零件將以兩種方式加工,因為需要旋轉它才能接觸到兩面。

          旋轉或重新放置零件會增加制造成本,因為通常需要手動完成。而且,對于復雜的幾何形狀,可能需要定制夾具,這進一步增加了成本。特別復雜的幾何形狀可能需要多軸CNC系統,從而進一步增加了價格。

          考慮將零件分成幾個幾何形狀,這些幾何形狀可以在單個設置中進行CNC加工,以后可以通過螺栓連接或焊接在一起。這也適用于口袋很深的零件。

          為了更小化成本:

          設計只能在一種設置中加工的零件。

          如果無法做到這一點,則將幾何圖形拆分為多個零件,以便稍后組裝。

          八、避免使用高寬比小的功能

          考慮為寬高比大于4的小功能添加支撐支撐

          具有高寬高比的小特征易于振動,因此特別難于精確加工。

          為了提高其剛度,應將其連接到較厚的墻壁上,或通過支撐支撐肋進行加固(蕞好是四個:每側一個)。

          為了更小化成本:

          寬高比小于4的設計特征

          添加支撐支撐或將小特征連接到墻壁以提高其剛度。

          九、刪除所有文字和字母

          在CNC零件表面添加文字會增加價格

          在CNC加工零件的表面上添加文本會顯著增加成本,因為需要額外且耗時的加工步驟。

          諸如絲網印刷或噴漆之類的表面精加工方法是在CNC加工零件的表面上添加文本的更具成本效益的方法。

          為了更小化成本:

          刪除CNC加工零件上的所有文本和文字。

          如果需要文字,則最好選擇浮雕文字而不是浮雕文字,因為后者需要去除更多的材料。

          另外,更喜歡使用Sans-Serif字體(例如Arial或Verdana),其大小至少為20點。

          十、慮材料的可加工性

          可加工性是指材料的切割容易程度??杉庸ば栽礁?,材料可以進行CNC加工的速度越快,從而降低了成本。

          每種材料的可加工性取決于其物理性質。通常,金屬合金越軟(且更具延展性),則加工起來就越容易。

          黃銅C360是可加工性最高的金屬,可以進行高速加工。鋁合金也可以很容易地加工。

          鋼材的可加工性比鋁低10倍,加工所需的時間至少要比鋁高2倍。注意,不同等級的鋼具有不同的機加工性能。例如,不銹鋼304(最常見的不銹鋼合金)的可加工性指數為45%,而不銹鋼303(化學成分非常相似的合金)的可加工性指數為78%,因此更易于加工。

          為了更小化成本:

          如果您可以在兩種材料之間進行選擇,則最好選擇可加工性更好的材料(尤其是大批量訂購時)。

          使用較小直徑的工具可以減小拐角半徑。這意味著將需要以較低的速度進行多次走刀-較小的刀具無法像較大的刀具一樣在一次走刀中快速去除材料-增加了加工時間和成本。

          為了更小化成本:

          添加半徑至少為型腔深度的1/3(越大越好)。

          最好在所有內部邊緣使用相同的半徑。

          在型腔的地板上,指定較小的半徑(.5或1毫米)或完全不指定半徑。

          理想情況下,拐角半徑應略大于將用于加工型腔的刀具的半徑。這樣可以減少工具上的負荷,并進一步降低制造成本。例如,如果您的設計具有12毫米深的空腔,請在拐角處添加5毫米(或更大)的半徑。這將使ø8mm的工具(半徑為4 mm)可以更快的速度切割它們。

          十一、限制型腔深度

          專家提示:如果需要帶有尖角的內部邊緣(例如,當需要將矩形形狀的零件放入型腔中時),而不是減小內部邊緣的半徑,請使用具有以下咬邊的形狀:

          加工深腔會極大地影響CNC零件的成本,因為需要去除很多材料,這非常耗時。

          重要的是要記住,CNC工具的切削長度有限:通常,當切削深度最大為其直徑的2-3倍的型腔時,它們將發揮最佳作用。例如,一個ø12銑刀可以安全地切深25毫米深的型腔。

          可以切削更深的型腔(最大為刀具直徑的4倍或更大),但這會增加成本,因為需要特殊的刀具或多軸CNC系統。

          同樣,在切削型腔時,刀具必須傾斜到正確的切削深度。平穩的入口需要足夠的空間。

          為了更小化成本:

          將所有型腔的深度限制為其長度的4倍(即XY平面上的最大尺寸)。

          單價的下降幾乎是指數級的:即使數量的少量增加也會使單價下降很多。請注意,訂購量很大(> 100個零件)的單價會降低5到10倍。規模經濟的影響對于小批量也很明顯。

          其實:

          從1到5增加量可以通過降低單價更超過50%!

          為了最小化成本:

          通過訂購更多數量或重復訂購來利用規模經濟。

          了解您的設計變更如何影響成本

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          數控系統的復雜性代價高昂:需要特殊工具或固定裝置,多臺機器設置或特殊材料的幾何形狀成本較高。

          為了更大程度地降低成本,在提交報價單之前,請考慮以下問題:

          我的零件是否使用“ 可加工性設計”準則進行了優化?

          模型中的所有功能都是必需的嗎?我可以刪除或簡化其中的任何一個,仍然保留我零件的全部功能嗎?

          我的設計是否可以分為多個零件,以便于CNC加工,然后再進行組裝?

          有沒有一種方法可以修改我的設計,從而消除對多個機器設置或特殊工具的需求?

          是否有可以滿足我的設計要求的更便宜或更容易加工的材料?

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