Cho dù bạn đang tìm cách tạo ra một nguyên mẫu duy nhất hay chuẩn bị cho sản xuất hàng loạt, giảm chi phí sản xuất thường là ưu tiên hàng đầu khi nói đến gia công CNC.
May mắn thay, với tư cách là một nhà thiết kế, các quyết định của bạn có thể ảnh hưởng lớn đến giá cuối cùng. Bằng cách làm theo thiết kế cho các mẹo về khả năng máy móc trong bài viết này, bạn có thể sản xuất các bộ phận được tối ưu hóa để giảm thiểu chi phí và vẫn đáp ứng các yêu cầu thiết kế của bạn.
Điều gì ảnh hưởng đến chi phí của các bộ phận CNC?
Giá của các bộ phận gia công CNC phụ thuộc vào các yếu tố sau:
● Thời gian xử lý: càng mất nhiều thời gian để xử lý một phần, nó sẽ càng tốn kém. Trong CNC, thời gian gia công thường là trình điều khiển chi phí chính.
● Chi phí khởi động: Chúng liên quan đến việc chuẩn bị tệp CAD và lập kế hoạch quy trình, và có ý nghĩa lớn đối với sản xuất lô nhỏ. Chi phí này là cố định và có một cơ hội để giảm đơn giá bằng cách khai thác "tính kinh tế của quy mô".
● Chi phí vật liệu: Chi phí vật liệu và khó xử lý vật liệu có tác động lớn đến chi phí chung. Tối ưu hóa thiết kế trong khi xem xét các yếu tố vật liệu nhất định có thể làm giảm đáng kể giá.
● Chi phí sản xuất khác: Khi bạn thiết kế một phần với các yêu cầu đặc biệt (ví dụ: khi bạn xác định dung sai chặt chẽ hoặc thiết kế các bức tường mỏng), sau đó dụng cụ đặc biệt, kiểm soát chất lượng chặt chẽ hơn và có thể cần nhiều bước gia công hơn (để giảm tốc độ xử lý). Tất nhiên, điều này có tác động đến tổng thời gian sản xuất (và giá).
Bây giờ nguồn chi phí CNC đã rõ ràng, hãy xem cách tối ưu hóa thiết kế để giảm thiểu nó ...
Mẹo 1: Thêm bán kính vào các cạnh dọc bên trong
Tất cả các công cụ phay CNC có hình dạng hình trụ và tạo bán kính khi cắt cạnh của túi.
Sử dụng một công cụ đường kính nhỏ hơn để giảm bán kính góc. Điều này có nghĩa là nhiều đường chuyền ở tốc độ thấp hơn, các công cụ nhỏ hơn có thể loại bỏ vật liệu nhanh chóng trong một lần vượt qua khi những người lớn hơn, việc tăng thời gian và chi phí gia công.
Giảm thiểu chi phí:
● Thêm bán kính ít nhất 1/3 độ sâu khoang (lớn hơn là tốt hơn).
● Tốt nhất là sử dụng cùng một bán kính trên tất cả các cạnh bên trong.
● Ở dưới cùng của khoang, chỉ định bán kính nhỏ (0,5 hoặc 1 mm) hoặc không có bán kính nào cả.
Lý tưởng nhất, bán kính góc phải lớn hơn một chút so với bán kính của công cụ được sử dụng để máy tính túi. Điều này sẽ giảm tải trên công cụ và sẽ giảm thêm chi phí sản xuất. Ví dụ: nếu thiết kế của bạn có khoang sâu 12 mm, hãy thêm bán kính 5 mm (hoặc nhiều hơn) vào các góc. Điều này sẽ cho phép máy cắt Ø8mm (bán kính 4mm) cắt chúng nhanh hơn.
Mẹo 2: Giới hạn độ sâu của khoang
Nếu bạn cần một cạnh bên trong với các góc sắc nét (ví dụ, khi một phần hình chữ nhật cần phải phù hợp với khoang), hãy sử dụng hình dạng với một vết cắt thay vì giảm bán kính của cạnh bên trong, như thế này:
Gia công sâu răng sâu có thể ảnh hưởng lớn đến chi phí của các bộ phận CNC, vì một lượng lớn vật liệu cần phải được loại bỏ, đó là tốn thời gian.
Điều quan trọng cần nhớ là các công cụ CNC có độ dài cắt hạn chế: nói chung, chúng hoạt động tốt nhất khi chúng có đường kính sâu gấp 2-3 lần. Ví dụ, một máy cắt Ø12 có thể cắt túi sâu đến 25 mm một cách an toàn.
Các hốc sâu hơn (tối đa 4 lần đường kính công cụ trở lên) có thể được cắt, nhưng điều này thêm chi phí vì nhu cầu về các công cụ chuyên dụng hoặc hệ thống CNC đa trục.
Ngoài ra, khi cắt khoang, công cụ phải được nghiêng với độ sâu cắt chính xác. Một lối vào trơn tru đòi hỏi đủ không gian.
Giảm thiểu chi phí:
● Giới hạn độ sâu của tất cả các hốc xuống 4 lần chiều dài của chúng (nghĩa là kích thước lớn nhất trong mặt phẳng XY).
Mẹo 3: Tăng độ dày của các bức tường mỏng
Các phần rắn dày ổn định hơn (ít tốn kém hơn cho máy) và nên được ưu tiên trừ khi trọng lượng là yếu tố chính.
Để tránh biến dạng hoặc vỡ khi gia công các bức tường mỏng, cần có nhiều đường chuyền ở độ sâu cắt thấp. Các tính năng mỏng cũng dễ bị rung, khiến chúng trở nên khó khăn với máy móc chính xác và có thể tăng đáng kể thời gian gia công.
Giảm thiểu chi phí:
● Đối với các bộ phận kim loại, độ dày tường thiết kế lớn hơn 0,8 mm (càng dày càng tốt).
● Đối với các bộ phận nhựa, hãy giữ độ dày thành tối thiểu trên 1,5 mm.
Độ dày thành tối thiểu có thể đạt được là 0,5 mm đối với kim loại và 1,0 mm đối với nhựa. Tuy nhiên, khả năng máy móc của các tính năng này phải được đánh giá trên cơ sở từng trường hợp cụ thể.
Mẹo 4: Giới hạn độ dài của các luồng
Chỉ định một luồng dài hơn mức cần thiết có thể làm tăng chi phí của phần CNC do nhu cầu có thể có về công cụ đặc biệt.
Hãy nhớ rằng các luồng dài hơn 0,5 lần đường kính lỗ sẽ không thực sự làm tăng sức mạnh của kết nối.
Giảm thiểu chi phí:
● Thiết kế một sợi có chiều dài tối đa 3 lần đường kính lỗ.
● Đối với các chủ đề trong các lỗ mù, tốt nhất là thêm ít nhất 1/2 đường kính của chiều dài chưa được đọc vào đáy lỗ.
Mẹo 5: Thiết kế lỗ kích thước tiêu chuẩn
Các lỗ có thể được gia công CNC nhanh chóng và có độ chính xác cao bằng cách sử dụng các cuộc tập trận tiêu chuẩn. Đối với kích thước không chuẩn, lỗ phải được gia công với một nhà máy cuối, có thể thêm vào chi phí.
Ngoài ra, giới hạn độ sâu của tất cả các lỗ ở mức 4 lần đường kính của chúng. Có thể thực hiện các lỗ sâu hơn (đường kính lên đến 10 lần), nhưng chúng có thể thêm chi phí vì chúng rất khó để máy.
Giảm thiểu chi phí:
● Đối với các lỗ có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 10 mm và lớn hơn 0,5 mm, mức tăng đường kính của lỗ thiết kế là 0,1 mm.
● Khi thiết kế inch inch, sử dụng inch phân đoạn truyền thống hoặc tham khảo biểu đồ kích thước khoan inch này.
● Thiết kế một lỗ có chiều dài lên đến 4 lần đường kính của nó.
Mẹo 6: Chỉ xác định dung sai chặt chẽ khi cần thiết
Xác định dung sai chặt chẽ làm tăng chi phí của CNC vì cả hai đều tăng thời gian gia công và yêu cầu kiểm tra thủ công. Dung sai chỉ nên được xác định cẩn thận khi cần thiết.
Nếu không có dung sai cụ thể được xác định trên bản vẽ kỹ thuật, phần sẽ được gia công bằng cách sử dụng dung sai tiêu chuẩn (± 0,125mm trở lên), đủ cho hầu hết các tính năng không quan trọng.
Dung sai chặt chẽ trên các tính năng nội bộ đặc biệt khó đạt được. Ví dụ, khi gia công giao với các lỗ hoặc lỗ hổng, các khuyết tật nhỏ (được gọi là Burrs) có thể phát triển trên các cạnh do biến dạng vật liệu. Các bộ phận có các tính năng như vậy cần phải được kiểm tra và tranh luận, cả hai đều là các quy trình thủ công (và chính xác theo thời gian) thêm chi phí.
Giảm thiểu chi phí:
● Chỉ định dung sai chặt chẽ hơn khi cần thiết.
● Xác định một mốc dữ liệu duy nhất (chẳng hạn như mặt cắt của hai cạnh) làm tài liệu tham khảo cho tất cả các kích thước dung sai.
Việc sử dụng kích thước hình học và dung sai (GD & T) trong các bản vẽ kỹ thuật như độ phẳng, độ thẳng, độ tròn và vị trí thực sự có thể làm giảm chi phí gia công CNC vì chúng thường xác định dung sai lỏng hơn nhưng yêu cầu kiến thức thiết kế nâng cao được áp dụng một cách hiệu quả.
Mẹo 7: Giữ số lượng cài đặt máy ở mức tối thiểu
Các bộ phận xoay hoặc tái định vị làm tăng chi phí sản xuất vì nó thường cần phải được thực hiện thủ công. Ngoài ra, đối với hình học phức tạp, đồ đạc tùy chỉnh có thể được yêu cầu, tăng thêm chi phí. Hình học đặc biệt phức tạp có thể yêu cầu một hệ thống CNC đa trục, tăng giá hơn nữa.
Xem xét phân tách các bộ phận vào hình học có thể được gia công CNC trong một thiết lập, sau đó được bắt vít hoặc hàn lại với nhau. Điều này cũng áp dụng cho các bộ phận có khoang rất sâu.
Giảm thiểu chi phí:
● Thiết kế các bộ phận chỉ có thể được gia công trong một thiết lập.
● Nếu điều này là không thể, hãy chia hình học thành các phần để lắp ráp sau này.
Mẹo 8: Tránh các tính năng nhỏ có tỷ lệ khung hình cao
Các tính năng nhỏ với tỷ lệ khung hình cao dễ bị rung và đặc biệt khó khăn để máy chính xác.
Để tăng độ cứng của chúng, chúng nên được gắn vào các bức tường dày hơn hoặc được gia cố bằng sườn hỗ trợ giằng (tốt nhất là bốn: mỗi bên).
Giảm thiểu chi phí:
● Các tính năng thiết kế với tỷ lệ khung hình nhỏ hơn 4.
● Thêm giằng hoặc gắn các tính năng nhỏ vào tường để tăng độ cứng của chúng.
Mẹo 9: Xóa tất cả văn bản và chữ
Thêm văn bản vào bề mặt của các bộ phận gia công CNC có thể thêm chi phí đáng kể vì các bước gia công bổ sung và tốn thời gian cần thiết.
Các phương pháp hoàn thiện bề mặt, chẳng hạn như in màn hình lụa hoặc sơn, là một phương pháp hiệu quả hơn về chi phí để thêm văn bản vào bề mặt của các bộ phận gia công CNC.
Giảm thiểu chi phí:
● Xóa tất cả các ký tự và chữ cái trên các bộ phận gia công CNC.
● Nếu cần văn bản, thích khắc hơn là dập nổi, vì cái sau đòi hỏi phải loại bỏ nhiều tài liệu hơn.
Mẹo 10: Xem xét khả năng gia công vật liệu
Khả năng máy móc đề cập đến việc một vật liệu có thể được cắt dễ dàng như thế nào. Khả năng điện trở càng cao, CNC càng có thể xử lý vật liệu càng nhanh, giảm chi phí.
Khả năng gia công của từng vật liệu phụ thuộc vào tính chất vật lý của nó. Nói chung, hợp kim kim loại mềm hơn (và dễ dàng hơn), nó càng dễ dàng hơn với máy.
Giảm thiểu chi phí:
Nếu bạn có thể chọn giữa các vật liệu, hãy chọn một loại có khả năng gia công tốt hơn (đặc biệt là cho các đơn đặt hàng khối lượng lớn).
Mẹo 11: Xem xét chi phí của vật liệu số lượng lớn
Chi phí của vật liệu là một yếu tố khác có thể ảnh hưởng lớn đến giá của các bộ phận gia công CNC.
Nhôm 6061 rõ ràng là vật liệu hiệu quả nhất để chế tạo các nguyên mẫu kim loại vì nó kết hợp chi phí thấp với khả năng gia công rất tốt.
Giảm thiểu chi phí:
● Chọn vật liệu có chi phí số lượng lớn (đặc biệt là cho các đơn đặt hàng lô nhỏ).
Mẹo 12: Tránh (nhiều) phương pháp điều trị bề mặt
Phương pháp điều trị bề mặt cải thiện sự xuất hiện và sức đề kháng của các bộ phận gia công CNC đối với môi trường khắc nghiệt, nhưng cũng làm tăng chi phí của chúng.
Yêu cầu nhiều kết thúc khác nhau trên cùng một phần làm tăng giá vì các bước bổ sung cần thiết.
Giảm thiểu chi phí:
● Chọn lớp hoàn thiện bề mặt sau khi xử lý.
● Yêu cầu nhiều kết thúc chỉ khi thực sự cần thiết.
Mẹo 13: Xem xét kích thước khoảng trắng
Kích thước của chỗ trống có thể ảnh hưởng đến chi phí tổng thể và để đảm bảo độ chính xác tốt, một số vật liệu phải được loại bỏ khỏi tất cả các cạnh của bộ phận. Điều này có thể có tác động đáng kể đến chi phí vật liệu (đặc biệt là cho các đơn đặt hàng khối lượng lớn). Theo nguyên tắc thông thường, chỗ trống phải lớn hơn ít nhất 3 mm so với đầu.
--------------------------------------------------------------------------KẾT THÚC------------------------------------------------------------------------------------------------------------
