سواء كنت تتطلع إلى إنشاء نموذج أولي واحد أو الاستعداد للإنتاج الضخم ، فإن تقليل تكاليف التصنيع غالبًا ما يكون أولوية قصوى عندما يتعلق الأمر بآلات CNC.
لحسن الحظ ، كمصمم ، يمكن أن تؤثر قراراتك بشكل كبير على التسعير النهائي. باتباع تصميم نصائح قابلية الآلات في هذه المقالة ، يمكنك تصنيع قطع الغيار المحسنة لتقليل التكلفة واستمرار تلبية متطلبات التصميم الخاصة بك.
ما الذي يؤثر على تكلفة أجزاء CNC؟
يعتمد سعر الأجزاء المعنية CNC على العوامل التالية:
● وقت المعالجة: كلما استغرق الأمر معالجة جزء ، كلما كان الأمر أكثر تكلفة. في CNC ، غالبًا ما يكون وقت التصنيع هو المحرك الرئيسي للتكلفة.
● تكاليف بدء التشغيل: ترتبط هذه بإعداد ملفات CAD وتخطيط العمليات ، وهي ذات أهمية كبيرة لإنتاج الدُفعات الصغيرة. هذه التكلفة ثابتة وهناك فرصة لخفض سعر الوحدة من خلال استغلال "وفورات الحجم".
● تكلفة المواد: تكلفة المواد وصعوبة معالجة المواد لها تأثير كبير على التكلفة الإجمالية. يمكن أن يؤدي تحسين التصميم مع النظر في بعض عوامل المواد إلى تقليل السعر بشكل كبير.
● تكاليف التصنيع الأخرى: عندما تقوم بتصميم جزء مع متطلبات خاصة (على سبيل المثال ، عندما تحدد التحمل الضيق أو تصميم جدران رقيقة) ، قد تكون هناك حاجة إلى أدوات خاصة ومراقبة أكثر تشددًا وخطوات تصنيع أكثر (لخفض سرعة المعالجة). بالطبع ، هذا له تأثير على إجمالي وقت التصنيع (والسعر).
الآن بعد أن أصبح مصدر تكلفة CNC واضحًا ، دعونا نرى كيفية تحسين التصميم لتقليله ...
نصيحة 1: أضف دائرة نصف قطرها إلى الحواف العمودية الداخلية
جميع أدوات طحن CNC لها شكل أسطواني وتنشئ دائرة نصف قطرها عند قطع حافة الجيب.
استخدم أداة قطر أصغر لتقليل نصف قطر الزاوية. هذا يعني تمريرات متعددة بسرعات منخفضة - لا يمكن للأدوات المليئة بإزالة المواد بنفس السرعة في تمريرة واحدة مثل أكبر عدد أكبر من الوقت - تزيد من وقت التشغيل وتكلفة.
تقليل التكلفة:
● أضف دائرة نصف قطرها ما لا يقل عن 1/3 عمق التجويف (أكبر أفضل).
● من الأفضل استخدام نفس نصف القطر على جميع الحواف الداخلية.
● في الجزء السفلي من التجويف ، حدد نصف قطر صغير (0.5 أو 1 مم) أو بدون دائرة نصف قطرها على الإطلاق.
من الناحية المثالية ، يجب أن يكون نصف قطر الزاوية أكبر قليلاً من نصف قطر الأداة المستخدمة في الجيب. سيؤدي ذلك إلى تقليل الحمل على الأداة وسيؤدي إلى زيادة تكاليف التصنيع. على سبيل المثال ، إذا كان التصميم الخاص بك يحتوي على تجويف عميق 12 مم ، فأضف دائرة نصف قطرها 5 مم (أو أكثر) إلى الزوايا. سيسمح هذا بقطع قاطع Ø8mm (نصف قطر 4 مم) لقطعها بشكل أسرع.
نصيحة 2: الحد من عمق التجويف
إذا كنت بحاجة إلى حافة داخلية مع زوايا حادة (على سبيل المثال ، عندما يحتاج جزء مستطيل إلى ملاءمة تجويف) ، استخدم شكلًا مع تقليل بدلاً من تقليل نصف قطر الحافة الداخلية ، مثل هذا:
يمكن أن تؤثر تجاويف العميقات العميقة بشكل كبير على تكلفة أجزاء CNC ، حيث يجب إزالة كميات كبيرة من المواد ، والتي تستغرق وقتًا طويلاً.
من المهم أن تتذكر أن أدوات CNC لها أطوال قطع محدودة: عمومًا ، تعمل بشكل أفضل عندما تكون بعمق 2-3 مرات مثل قطرها. على سبيل المثال ، يمكن لقطعة Ø12 قطع الجيوب بأمان تصل إلى 25 مم.
يمكن قطع التجاويف الأعمق (حتى 4 أضعاف قطر الأداة أو أكثر) ، ولكن هذا يضيف التكلفة بسبب الحاجة إلى أدوات متخصصة أو نظام CNC متعدد المحاور.
بالإضافة إلى ذلك ، عند قطع التجويف ، يجب إمالة الأداة إلى العمق الصحيح للقطع. المدخل السلس يتطلب مساحة كافية.
تقليل التكلفة:
● الحد من عمق جميع التجاويف إلى 4 أضعاف طولها (أي ، أكبر بعد في المستوى XY).
نصيحة 3: زيادة سمك الجدران الرقيقة
تكون المقاطع الصلبة السميكة أكثر استقرارًا (أقل تكلفة للماكينة) ويجب تفضيلها ما لم يكن الوزن هو العامل الرئيسي.
لتجنب التشويه أو الكسر عند تصنيع الجدران الرقيقة ، يلزم ممرات متعددة في أعماق منخفضة من القطع. الميزات الرقيقة عرضة أيضًا للاهتزاز ، مما يجعلها تحديًا للآلة بدقة ويمكن أن تزيد بشكل كبير من وقت التصنيع.
تقليل التكلفة:
● بالنسبة للأجزاء المعدنية ، يكون سمك جدار التصميم أكبر من 0.8 مم (كلما كان ذلك أكثر سمكًا).
● بالنسبة للأجزاء البلاستيكية ، حافظ على الحد الأدنى لسمك الجدار فوق 1.5 مم.
الحد الأدنى لسمك الجدار القابل للتحقيق هو 0.5 مم للمعادن و 1.0 مم للبلاستيك. ومع ذلك ، يجب تقييم قابلية هذه الميزات على أساس كل حالة على حدة.
النصيحة 4: الحد من طول المواضيع
قد يؤدي تحديد مؤشر ترابط أطول من اللازم إلى زيادة تكلفة جزء CNC بسبب الحاجة المحتملة للأدوات الخاصة.
ضع في اعتبارك أن الخيوط أطول من 0.5 ضعف قطر الفتحة لن يزيد في الواقع من قوة الاتصال.
تقليل التكلفة:
● تصميم خيط بطول أقصى 3 أضعاف قطر الفتحة.
● بالنسبة للخيوط الموجودة في الثقوب العمياء ، من الأفضل إضافة ما لا يقل عن 1/2 من قطر الطول غير المتردد إلى أسفل الفتحة.
نصيحة 5: تصميم ثقوب الحجم القياسية
يمكن أن يتم تشكيل الثقوب بسرعة مع دقة عالية باستخدام التدريبات القياسية. بالنسبة للأحجام غير القياسية ، يجب تشكيل الثقب باستخدام مطحنة نهاية ، والتي يمكن أن تضيف إلى التكلفة.
أيضا ، الحد من عمق جميع الثقوب إلى 4 أضعاف قطرها. يمكن صنع الثقوب الأعمق (حتى 10 أضعاف القطر) ، ولكن يمكن أن تضيف التكلفة لأنه من الصعب الجهاز.
تقليل التكلفة:
● بالنسبة للثقوب التي يبلغ قطرها أقل من أو تساوي 10 مم وأكثر من 0.5 مم ، فإن زيادة قطر ثقب التصميم هي 0.1 مم.
● عند التصميم بالبوصة ، استخدم بوصة كسرية تقليدية أو الرجوع إلى مخطط حجم الحفر الكسري هذا.
● تصميم ثقب بطول يصل إلى 4 أضعاف قطره.
نصيحة 6: تحديد التحمل الضيق فقط عند الضرورة
يؤدي تحديد التحمل الضيق إلى زيادة تكلفة CNC لأنه يزيد من وقت التصنيع ويتطلب فحصًا يدويًا. يجب تحديد التسامح بعناية فقط عند الضرورة.
إذا لم يتم تعريف عدم وجود تحملات محددة على الرسم الفني ، فسيتم تصنيع الجزء باستخدام التحمل القياسي (± 0.125 مم أو أعلى) ، وهو ما يكفي لمعظم الميزات غير المحظورة.
من الصعب تحقيق التحمل الضيق على الميزات الداخلية. على سبيل المثال ، عند تصنيع الثقوب أو التجاويف ، قد تتطور العيوب الصغيرة (تسمى Burrs) على الحواف بسبب تشوه المواد. يجب فحص الأجزاء التي تحتوي على هذه الميزات وتصديتها ، وكلاهما من العمليات اليدوية (والكفاءة المفروضة للوقت) التي تضيف التكلفة.
تقليل التكلفة:
● حدد التحمل أكثر إحكاما فقط عند الضرورة.
● تحديد مسند واحد (مثل المقطع العرضي لحوتين) كمرجع لجميع الأبعاد المتوازنة.
يمكن أن يؤدي استخدام الأبعاد الهندسية والتسامح (GD&T) في الرسومات الفنية مثل التسطيح والاستقامة والاستدلال والموضع الحقيقي إلى تقليل تكلفة تصنيع CNC لأنها عادة ما تحدد التحمل أكثر مرونة ولكنها تتطلب تطبيقها المتقدم للتصميم.
نصيحة 7: احتفظ بعدد إعدادات الجهاز إلى الحد الأدنى
يزيد الأجزاء الدوارة أو إعادة وضع تكاليف التصنيع لأنه عادة ما يجب القيام به يدويًا. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للهندسة المعقدة ، قد تكون هناك حاجة إلى تركيبات مخصصة ، مما يزيد التكلفة. قد تتطلب الهندسة المعقدة بشكل خاص نظام CNC متعدد المحاور ، مما يزيد السعر.
فكر في تقسيم الأجزاء إلى هندسة يمكن تشكيلها CNC في إعداد واحد ، ثم انسحب أو اللحام معًا. وهذا ينطبق أيضًا على الأجزاء ذات التجاويف العميقة للغاية.
تقليل التكلفة:
● تصميم أجزاء لا يمكن تشكيلها إلا في إعداد واحد.
● إذا لم يكن هذا ممكنًا ، فقسس الهندسة إلى أجزاء للتجميع لاحقًا.
نصيحة 8: تجنب الميزات الصغيرة ذات نسب العرض إلى الارتفاع العالية
الميزات الصغيرة ذات نسب العرض إلى الارتفاع العالية عرضة للاهتزاز ومن الصعب بشكل خاص الآلة بدقة.
لزيادة تصلبها ، يجب توصيلها بالجدران السميكة أو معززة بأضلاع دعم تسوية (يفضل أربعة: واحد على كل جانب).
تقليل التكلفة:
● ميزات التصميم مع نسبة العرض إلى الارتفاع أقل من 4.
● أضف تسوية أو إرفاق ميزات صغيرة على الجدران لزيادة تصلبها.
نصيحة 9: إزالة كل النصوص والحروف
يمكن أن تضيف إضافة نص إلى سطح الأجزاء المصنوعة من CNC تكلفة كبيرة بسبب خطوات الآلات الإضافية والمستهلكة للوقت المطلوبة.
تعتبر طرق التشطيب السطحي ، مثل طباعة شاشة الحرير أو الطلاء ، طريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة لإضافة نص إلى سطح الأجزاء المعنية CNC.
تقليل التكلفة:
● حذف جميع الأحرف والحروف على الأجزاء المعنية بالسيلة CNC.
● إذا كان النص مطلوبًا ، تفضل النقش بدلاً من النقش ، حيث يتطلب الأخير إزالة المزيد من المواد.
نصيحة 10: النظر في قابلية الآلات المادية
تشير القابلية للآلات إلى مدى سهولة قطع المواد. كلما ارتفعت القابلية للآلات ، كلما زادت أسرع من CNC للمواد ، مما يقلل من التكاليف.
تعتمد قابلية كل مادة على خصائصها الفيزيائية. بشكل عام ، فإن سبيكة المعادن أكثر ليونة (وأكثر دكتايل) ، كلما كان ذلك أسهل في الجهاز.
تقليل التكلفة:
إذا كنت تستطيع الاختيار بين المواد ، فاختر واحدة ذات قابلية أفضل للآلات (خاصة بالنسبة لأوامر الحجم العالية).
نصيحة 11: النظر في تكلفة المواد السائبة
تكلفة المواد هي عامل آخر يمكن أن يؤثر بشكل كبير على أسعار الأجزاء المعنية بالسيرة CNC.
من الواضح أن الألومنيوم 6061 هو أكثر المواد فعالية من حيث التكلفة لصنع النماذج الأولية المعدنية لأنها تجمع بين التكلفة المنخفضة مع قابلية الجهاز الجيدة للغاية.
تقليل التكلفة:
● اختر المواد ذات التكلفة المنخفضة بالجملة (خاصةً لأوامر الدُفعات الصغيرة).
نصيحة 12: تجنب العلاجات السطحية (المتعددة)
تعمل العلاجات السطحية على تحسين مظهر ومقاومة الأجزاء المصنوعة من CNC إلى البيئات القاسية ، ولكن أيضًا تزيد من تكلفتها.
تتطلب العديد من التشطيبات المختلفة في نفس الجزء زيادة السعر بسبب الخطوات الإضافية المطلوبة.
تقليل التكلفة:
● حدد الانتهاء من السطح بعد المعالجة.
● اطلب التشطيبات المتعددة فقط عند الضرورة للغاية.
نصيحة 13: النظر في حجم المسافة البيضاء
يمكن أن يؤثر حجم الفراغ على التكلفة الإجمالية ، ولضمان دقة جيدة ، يجب إزالة بعض المواد من جميع حواف الجزء. يمكن أن يكون لهذا تأثير كبير على تكاليف المواد (خاصة بالنسبة لأوامر الحجم الكبرى). كقاعدة عامة ، يجب أن يكون الفراغ أكبر 3 مم على الأقل من النهاية.
--------------------------------------------------------------------------نهاية------------------------------------------------------------------------------------------------------------
