En la industria de fabricación de piezas de automóvil, el control de costes nunca ha sido una mera actividad de compras, sino más bien una cuestión de ingeniería sistemática. Ya se trate de piezas del chasis, carcasas, ejes, casquillos o piezas estructurales interiores de plástico, aunque una sola pieza se reduzca solo unos céntimos, se amplificará hasta convertirse en una enorme ventaja de costes a lo largo de todo el ciclo de vida del vehículo.Mecanizado CNCDebido a su alta precisión, buena estabilidad y gran adaptabilidad, se utiliza ampliamente en la fabricación de muestras, lote pequeñoLa producción de piezas de automóvil en series pequeñas, medianas y grandes. Sin embargo, muchos empleados de compras e ingeniería se darán cuenta de que: piezas aparentemente similares pueden tener diferencias de cotización muy grandes entre las distintas fábricas.Esto es exactamente porque: El coste de mecanizado CNC de automoción no es simplemente "horas de trabajo × precio unitario", sino un coste global determinado conjuntamente por el diseño, el proceso, la calidad, los requisitos de precisión y el sistema de equipamiento.
¿Qué es el mecanizado CNC para automoción?
El mecanizado CNC de piezas de automoción se refiere a un método de fabricación que utiliza máquinas herramienta CNC (centros de mecanizado CNC, fresadoras-tornos, tornos CNC, etc.) para realizar mecanizados de alta precisión y alta consistencia en piezas de automoción de metal o plástico de ingeniería.
Las aplicaciones típicas son:
Piezas estructurales del chasis, soportes, piezas de conexión
Carcasas diversas (carcasas de motores, carcasas de cajas de cambios, carcasas de bombas, etc.)
Piezas de eje, casquillos, camisas, piezas tipo manguito
Marcos interiores de plástico, piezas estructurales de soporte, botones, pomos
Diversas superficies de montaje funcionales, superficies de sellado y piezas de superficie de contacto
El mecanizado CNC en la industria del automóvil se encarga principalmente de:
Prototipado de muestras, aceleración antes de la producción en serie, producción de lotes pequeños y medianos, mecanizado de superficies de interfaz de precisión y otras funciones clave.
Las estructuras simétricas pueden producirse rápidamente Torneado CNC. Las piezas con estructuras complejas requieren fresado manual o máquinas CNC de precisión de tres o cinco ejes para el fresado de precisión. Las piezas simétricas, como las piezas de ejes, casquillos y manguitos, tienen una velocidad de mecanizado significativamente mayor que las piezas fresadas de precisión.
¿En qué partes consiste el coste del mecanizado CNC de automoción?
A presupuesto CNC profesional de piezas de automóvil suele incluir las siguientes partes:
Coste de programación :
Los programadores profesionales establecen los programas y pasos de mecanizado de acuerdo con los planos recibidos y los requisitos dimensionales, así como las notas sobre los ajustes de los parámetros de mecanizado (marcado de la velocidad del husillo / velocidad de avance / profundidad y velocidad de perforación).
Coste de utillaje y herramientas :
Las piezas con dimensiones estructurales especiales o materiales plásticos de ingeniería relativamente blandos deben tener en cuenta las posibles vibraciones y desplazamientos durante el mecanizado. En la mayoría de los casos, para garantizar un fresado sin problemas, es necesario fabricar previamente dispositivos de fijación que se ajusten a la forma del mecanizado y a los requisitos del material.
Coste de mecanizado :
El fresado de una sola cara de estructura simple puede utilizar fresadoras manuales para un mecanizado rápido. En comparación con el mecanizado CNC de tres / cuatro / cinco ejes, esto puede reducir en gran medida el coste de mecanizado por unidad de tiempo. Para piezas simétricas tipo casquillo, se pueden utilizar tornos para un mecanizado rápido. Las piezas complejas con características estructurales de múltiples caras necesitan mecanizado CNC multieje para procesos de fresado o taladrado y roscado de precisión.
Coste de las herramientas y de su desgaste :
El hierro fundido, las aleaciones de aluminio y otros metales pueden mecanizarse con fresas de metal duro diamantadas o revestidas; el acero inoxidable, los aceros aleados, los aceros endurecidos y las aleaciones de titanio requieren sobre todo herramientas relativamente caras, como las de metal duro de grano ultrafino. CBN / Revestimiento PCD / herramientas cerámicas de fresado para completar el mecanizado.
ABS / PP / PE / POM y otros materiales pueden utilizar herramientas de carburo ordinario relativamente baratas para eliminar el material sobrante; PA / PC / PMMA / PEEK / PPS / plásticos reforzados con fibra de vidrio requieren herramientas de metal duro de filo pulido, diamante o metal duro recubierto de PCD para superar eficazmente los difíciles problemas de mecanizado, como el encordado del material, la facilidad de fusión, la facilidad de agrietamiento y la elevada dureza y rigidez.
Coste de inspección y calidad :
La inspección por muestreo puede reducir el coste de tiempo. La inspección completa aumenta en gran medida el tiempo necesario, y el coste aumenta de forma natural. Se recomienda adoptar la inspección por muestreo más la inspección de características clave, lo que puede reducir en gran medida el coste de mecanizado.
Gestión y costes de fabricación :
Los parques de sistemas de procesamiento estandarizados requieren una gestión sistemática y estandarizada. En comparación con el mecanizado CNC al estilo de los pequeños talleres, el coste será ligeramente superior, pero puede reducir en gran medida la incidencia de la tasa de defectos y las disputas de producción. Al mismo tiempo, hay personal dedicado a la coordinación y servicios fiables, como reuniones y ajuste y optimización a distancia, que pueden ayudar mejor al mecanizado de precisión de piezas de automoción.
Tasa de defectos y coste del riesgo :
Las piezas con altos requisitos de tolerancia y precisión de mecanizado tendrán una tasa de defectos de 3-10% durante la inspección final, por lo que esta parte de pérdida también aumentará el presupuesto de mecanizado. Esto puede mejorarse si ingenieros profesionales y fiables mantienen conversaciones antes del mecanizado y "aflojan" los requisitos de características de mecanizado no esenciales.
¿Cómo suele calcularse el coste del mecanizado CNC de automóviles?
Dentro de la fábrica, se suele adoptar la siguiente lógica:
Coste total = (tiempo de ciclo de la máquina × tarifa horaria) + (mano de obra / tiempo auxiliar) + (consumo de herramientas) + (amortización de útiles) + (coste de calidad) + (coste de gestión)
Entre ellas:
Piezas sencillas: el principal coste reside en el tiempo de máquina
Piezas complejas: el coste principal reside en el número de montajes, el tiempo de preparación y el control de calidad.
Pequeños lotes: la ingeniería y la amortización de las instalaciones representan una proporción muy elevada.
Grandes lotes: el tiempo de ciclo y la estabilidad determinan el coste
También por eso:
La diferencia de precio unitario entre 1 pieza, 100 piezas y 1.000 piezas puede ser varias veces o incluso más de diez veces.
Escenarios comunes de aplicación del mecanizado CNC de precisión en automoción
El CNC en la industria del automóvil se utiliza principalmente para los siguientes tipos de piezas:
Sistema de chasis: soportes, asientos de montaje, piezas estructurales de la dirección
Sistema de alimentación: carcasas, tapas, cuerpos de bomba, piezas de interfaz funcional
Sistema de transmisión: ejes, bujes, estrías, camisas
Nuevas energías: carcasas de motores, piezas estructurales de baterías, piezas de sistemas de refrigeración
Estructuras interiores: piezas de plástico del bastidor, piezas de soporte, bases de montaje
Las características comunes de estas piezas son:
O la estructura es compleja, o los requisitos de precisión son elevados, o se requiere una consistencia estable a largo plazo.
Principales factores que afectan al coste del mecanizado CNC de automoción
Tipo de material (aluminio, acero, cobre, acero inoxidable, hierro fundido, plásticos):
El aluminio, el hierro fundido y los plásticos ordinarios como el POM y el ABS tienen costes más bajos. El latón, el bronce, el acero inoxidable y el PEEK, el PMMA, la fibra de vidrio, la fibra de carbono y otros plásticos compuestos de ingeniería tienen costes de materia prima más elevados.
Complejidad estructural (paredes finas, cavidades profundas, mecanizado de varias caras):
Los espesores de pared demasiado finos y las complejas estructuras de cavidades profundas provocan fácilmente problemas de agrietamiento de la pieza o de fallo de la herramienta. El mecanizado de múltiples caras, bajo la premisa de la necesidad de cambiar los útiles, provoca fácilmente errores de ensamblaje. La pieza puede dividirse en dos o más estructuras para su mecanizado y, a continuación, soldarse y ensamblarse, lo que puede mejorar en gran medida la eficacia del mecanizado y reducir la tasa de desechos.
Requisitos de tolerancia y tolerancia geométrica:
Los requisitos de tolerancia excesivamente elevados y los requisitos de características de tolerancia geométrica innecesarios requieren un mayor funcionamiento de la máquina herramienta para lograrlos y, al mismo tiempo, aumentan fácilmente la tasa de desechos. Es posible reducir adecuadamente los requisitos de tolerancia de precisión de mecanizado de orificios de ranura no esenciales y otras características, mejorar la eficiencia del trabajo y reducir el coste de producción por pieza.
Número de configuraciones y ruta del proceso:
Intente minimizar los cambios de útiles y los ajustes de postura de la pieza. Las piezas sencillas se mecanizan rápidamente con máquinas de tres ejes. Las piezas complejas de varias secciones pueden mecanizarse con máquinas de cuatro o cinco ejes. Al mismo tiempo, después del mecanizado de cinco ejes de las superficies características, se puede añadir el corte por electroerosión / mecanizado de tres ejes para eliminar el exceso de material, lo que puede reducir en gran medida el tiempo de mecanizado de cinco ejes, reducir eficazmente el coste y mejorar el acabado de la superficie de la pieza de trabajo.
Tamaño del lote:
El coste de mecanizado de las muestras suele ser elevado. A medida que aumenta la cantidad, el coste de mecanizado por pieza puede reducirse considerablemente.
Nivel de automatización:
Las máquinas de mecanizado eficientes y precisas pueden reducir en gran medida el tiempo de intervención manual, garantizar eficazmente el acabado superficial de las piezas de automoción y reducir razonablemente la participación manual en el proceso de mecanizado, lo que puede reducir mejor los costes.
Requisitos del sistema de calidad:
Los certificados ISO y otros certificados de sistemas de calidad, combinados con los grados de tolerancia de uso común en la industria para el mecanizado, pueden controlar bien el coste de las piezas de automoción.
10 métodos prácticos para reducir el coste del mecanizado CNC en automoción
Considerar la DFM (fabricabilidad) en la fase de diseño
Evitar tolerancias innecesarias de ultraprecisión
Evitar estructuras de alto coste como ranuras profundas y estrechas, cavidades profundas, esquinas R pequeñas
Utilizar materiales convencionales y especificaciones de herramientas de uso común
Combinar razonablemente los procesos de fresado, torneado y electroerosión para reducir el número de configuraciones.
Intentar unificar los puntos de referencia y reducir el coste del control de la cadena de tolerancia
Aumentar razonablemente el tamaño de los lotes para diluir el coste de la producción de una sola pieza y la personalización de las fijaciones.
Considerar el mecanizado automatizado para piezas maduras
Evitar cambios frecuentes en los parámetros de diseño
Dejar que el fabricante de mecanizado participe desde el principio en la optimización del proceso y la simplificación del programa de mecanizado.
En realidad, 30%-70% del coste de mecanizado de muchas piezas está "diseñado".
¿Cómo elegir un proveedor de servicios de mecanizado CNC de automoción rentable?
Un proveedor CNC de piezas de automoción cualificado debe tener:
Capacidad de ingeniería
Ser capaz de comprender la relación funcional que hay detrás de los dibujos: ser capaz de entender las áreas de características funcionales que preocupan a los clientes,
Ser capaz de proponer sugerencias de DFM y optimización de costes, y comunicar y optimizar a tiempo áreas difíciles de mecanizar.
Capacidad de equipamiento
Configuración razonable de 3 ejes / 4 ejes / 5 ejes / fresado-torneado / EDM / rectificado CNC y otros procesos
Es mejor tener experiencia en automatización o mecanizado por lotes, para evitar que sus piezas de automoción se transfieran y procesen entre varias fábricas, causando pérdidas inesperadas y aumentando el coste del tiempo de mecanizado.
Sistema de calidad
Por lo menos tener: ISO9001 / IATF16949
Experiencia en PPAP, CPK, SPC
Lógica de costes
El presupuesto no es aleatorio, y puede explicar la composición del coste e interpretar aproximadamente el coste de mecanizado de las características de mecanizado
Puede proporcionar vías de reducción de costes y sugerencias de diseño optimizado a medida que cambia el tamaño del lote.
Experiencia en el sector
Es mejor haber hecho piezas de chasis / carcasas / ejes / piezas estructurales / bloques de motor
Comprender el ritmo y las reglas de aceleración de los proyectos de automoción
Conclusión
Mecanizado CNC para automoción El coste nunca es simplemente una cuestión de negociación de precios, sino el resultado de decisiones sistemáticas de ingeniería. Desde el diseño de la pieza, la selección del material, la complejidad estructural, la definición de tolerancias, la planificación del proceso, la configuración del equipo hasta la capacidad del proveedor, cada paso determina directamente el coste final de fabricación. En la práctica, de 30% a 70% del coste de mecanizado ya está "diseñado" en la fase inicial. Sólo combinando un buen diseño, una planificación adecuada de los procesos, sistemas de fabricación estables y proveedores capaces pueden las empresas conseguir una optimización de costes sostenible a largo plazo en lugar de un recorte de precios a corto plazo.
