В процессе перехода продукции от стадии исследований и разработок к крупносерийному производству выбор подходящего производственного процесса является одним из ключевых факторов, определяющих успех или неудачу проекта. Высококачественные производственные процессы напрямую определяют производительность компонентов и долгосрочную эксплуатационную стабильность. Большие объемы Обработка на станках с ЧПУ имеет более высокие производственные стандарты и стабильность сборки с точки зрения масштабов производства, требований к материалам и возможности обработки сложных деталей.
Что такое крупносерийная обработка с ЧПУ?
Крупносерийная обработка с ЧПУ - это субтрактивный производственный процесс, в ходе которого выполняются операции резания на серийных заготовках с использованием оборудования с числовым программным управлением. Этот процесс широко используется при производстве прецизионных деталей в средних и больших объемах. Производственный процесс включает в себя Фрезерование с ЧПУ, поворот, шлифование поверхности (круглое шлифование), нарезание резьбы, резка проволокой, обработка поверхности и другие операции.
В отличие от производственных процессов, основанных на использовании пресс-форм, обработка с ЧПУ обычно не требует дорогостоящих инвестиций в пресс-формы, что обеспечивает большую гибкость при итерационном проектировании изделий и многовариантном производстве.
Основные преимущества высокопроизводительной обработки с ЧПУ
Высокая точность размеров и стабильная повторяемость
При условии правильного обслуживания и замены обрабатывающих инструментов, режущих головок и прецизионных станков в процессе серийного производства с ЧПУ можно поддерживать высокие стандарты точности и постоянство от первого компонента до последней заготовки.точность уровень допуска 0,005-0,01 мм). Своевременная замена инструментов в зависимости от условий фрезерования позволяет обеспечить соответствие характеристик обработки требованиям точности и значительно снизить количество брака.
Низкая инвестиционная стоимость пресс-формы
Непосредственно минуя этапы проектирования, отбора образцов и оптимизации пресс-форм, значительно экономится время и стоимость производственной линии.
Высокая гибкость модификации конструкции
Особенности чертежей и требования к допускам могут быть оперативно скорректированы, что значительно снижает сложность производства, временные затраты и стоимость обработки.
Применяется для металлов и инженерных пластмасс
Высокая адаптивность к различным материалам. Выбрав подходящие режущие инструменты с покрытием, установив правильную скорость вращения шпинделя и метод подачи, можно эффективно справиться с такими проблемами обработки, как высокая твердость, хрупкость, образование заусенцев и давление удаления стружки.
Короткий цикл запуска производства
После определения объема производства, обычно от сотен до тысяч единиц, и подтверждения наиболее эффективного технологического процесса обработки (интеграция фрезерования с ЧПУ, резка проволоки, шлифовка, ручная фрезеровкаи т.д.), продукция может быть немедленно направлена на производственную линию для организованной обработки.
Однако, когда количество компонентов достигает десятков тысяч при очень больших объемах производства, обработка с ЧПУ обычно имеет более длительный цикл обработки каждой детали по сравнению с процессами на основе пресс-форм.
Альтернативные процессы крупносерийного производства
Хотя обработка с ЧПУ обладает высокой универсальностью, при определенных требованиях к количеству продукции, литьё под давлением и литье под давлением часто обеспечивают более конкурентоспособные по стоимости решения.
Литье под давлением: Основное решение для крупносерийного производства пластмасс
Литье под давлением формирует компоненты путем впрыска расплавленного пластика в стальные формы. После завершения разработки пресс-формы литье под давлением позволяет достичь чрезвычайно высокой эффективности производства и крайне низкой стоимости единицы продукции.
Преимущества литья под давлением
- Сверхнизкая стоимость одной детали (крупносерийное производство)
- Стабильное и эстетически неизменное качество поверхности
- Чрезвычайно высокая эффективность производства
- Возможность изготовления сложных пластиковых конструкций
Ограничения литья под давлением
- Высокая первоначальная стоимость инвестиций в пресс-форму
- Выбор материалов в основном ограничен пластмассами
- Высокая стоимость модификации конструкции после изготовления пресс-формы
- Длительный цикл разработки проектов на ранних стадиях
Литье под давлением отлично подходит для производства пластиковых изделий со стабильной конструкцией и очень большими объемами производства.
Процесс литья под давлением: Эффективное решение для серийного производства металла
Литье под давлением это процесс, который формирует компоненты путем впрыска расплавленного металла в стальные формы под высоким давлением, в основном применяется для производства компонентов из алюминиевых, цинковых и магниевых сплавов.
Преимущества процесса литья под давлением
- Высокая эффективность производства
- Хорошее соответствие размеров
- Снижение требований к вторичной обработке
- Подходит для крупносерийного производства металла
Ограничения процесса литья под давлением
- Более высокая стоимость инвестиций в пресс-форму
- Ограниченный выбор материалов сплава
- Снижение гибкости конструкции после изготовления пресс-формы
- Для высокоточных участков может потребоваться дополнительная обработка с ЧПУ
Сравнение производственных затрат
Стоимость производства обычно является основным фактором, определяющим выбор производственного процесса. Ниже приведены общепринятые отраслевые диапазоны затрат.
Сравнение стоимости оснастки
| Процесс | Диапазон стоимости оснастки |
|---|---|
| Обработка с ЧПУ | $0 – $2000 |
| Литье под давлением | $2,000 - $80,000+ |
| Процесс литья под давлением | $3,000 - $60,000+ |
Обработка с ЧПУ имеет самые низкие первоначальные инвестиции, в то время как процессы на основе пресс-форм требуют более высоких первоначальных инвестиций, но при крупносерийном производстве снижают стоимость единицы продукции.
Сравнение затрат на производство каждой детали
Обработка с ЧПУ Диапазон цен за единицу продукции
| Материал | Цена за деталь |
|---|---|
| Алюминиевый сплав | $5 - $50 |
| Нержавеющая сталь | $15 - $80 |
| Латунь | $8 - $60 |
| Инженерные пластики | $2 - $30 |
Цены на обработку с ЧПУ стабильны и поддерживают гибкую оптимизацию и дизайн.
Диапазон цен на изделия для литья под давлением
| Объем производства | Цена за деталь |
|---|---|
| 10 000 шт. | $1 - $5 |
| 50 000 шт. | $0.5 - $2 |
| 100,000 шт. или выше | $0.1 - $1 |
Чем больше партия продукции, тем очевиднее преимущество литья под давлением по стоимости.
Диапазон цен на изделия для литья под давлением
| Материал | Цена за деталь |
|---|---|
| Алюминиевое литье под давлением | $2 - $12 |
| Литье цинкового сплава под давлением | $1 - $8 |
| Литье магниевых сплавов под давлением | $4 - $15 |
Литье под давлением - это баланс между стоимостью и эффективностью при серийном производстве металла.
Анализ безубыточности объема производства
Для разных масштабов производства подходят разные производственные решения:
| Количество продукции | Рекомендуемый процесс |
|---|---|
| 1 - 5,000 шт. | Обработка с ЧПУ |
| 5,000 - 50,000 шт. | ЧПУ или литье под давлением |
| 50,000 - 500,000 шт. | Литье под давлением или литье под давлением |
| 500,000 шт. или выше | Литье под давлением |
Если спрос на продукцию нестабилен или конструкция находится в стадии оптимизации, то обработка с ЧПУ обычно более экономична.
Гибкость конструкции и факторы инженерной оптимизации
Дизайн для технологичности играет решающую роль в эффективности массового производства.
Обработка с ЧПУ обеспечивает быструю корректировку конструкции при меньших дополнительных затратах. Однако процессы литья под давлением и литья под давлением обычно требуют разработки новой формы, если речь идет о структурных изменениях.
Ключевые стратегии дизайна для повышения эффективности производства включают:
- Оптимизация классов допусков: Соответствующее смягчение требований к допускам для некритичных элементов обработки для экономии времени и средств
- Диверсифицированный выбор материалов: При серийном производстве с ЧПУ можно выбирать материалы с более высокой стоимостью в зависимости от условий эксплуатации. Например, алюминий и нержавеющая сталь иногда могут быть заменены на материал POM, что значительно снижает стоимость материала
- Упрощение структуры детали: Можно внести структурные изменения в ненужные полости или изогнутые элементы, чтобы сократить время и стоимость многоосевой обработки
- Модульная конструкция изделия: Производство сложных многоповерхностных конструкций из отдельных секций и их последующая сборка могут значительно повысить эффективность производства
Инженерное сотрудничество между производителями и поставщиками может значительно повысить эффективность производства и снизить риски, связанные с затратами.
Стратегия гибридного производства
Многие компании достигают баланса между производительностью и стоимостью, комбинируя несколько производственных процессов.
Типичные области применения включают:
- Заготовки для литья под давлением + прецизионная отделка с ЧПУ
- Корпус, изготовленный методом литья под давлением + металлические конструктивные элементы с ЧПУ
- Переход от разработки прототипа с ЧПУ к серийному производству пресс-форм
Гибридные производственные решения помогают улучшить характеристики продукции и оптимизировать структуру затрат.
Сравнение эффективности производственного цикла и доставки
| Процесс | Цикл разработки инструментария | Эффективность массового производства |
|---|---|---|
| Обработка с ЧПУ | 1 - 2 недели | Умеренный |
| Литье под давлением | 4 - 10 недель | Очень быстро |
| Процесс литья под давлением | 4 - 8 недель | Быстрый |
Обработка с ЧПУ подходит для быстрого вывода продукции на рынок, в то время как литьевые процессы подходят для долгосрочного стабильного массового производства.
Когда следует выбирать высокопроизводительную обработку с ЧПУ?
Крупносерийная обработка с ЧПУ обычно подходит для следующих ситуаций:
Строгие требования к точности продукции
Клиентам требуется высокая стабильность размеров и точности. Для серийных компонентов с уровнем точности 0,02 мм и выше требуется высокая производительность и стабильность сборки.
Необходимость быстрого выхода на рынок
Быстрое производство сотен и тысяч компонентов позволяет избежать затрат времени и средств на оптимизацию конструкции пресс-формы, а также избежать последующего простоя пресс-формы. Крупносерийное производство с ЧПУ может напрямую отказаться от изготовления и обработки пресс-формы, что позволяет быстро выпускать серийные компоненты высокого стандарта и выходить на рынок в течение одной недели.
Тенденции развития крупносерийного производства в будущем
Современное производство развивается в направлении интеллекта, автоматизации и цифровизации. Обработка с ЧПУ постепенно интегрируется с процессами литья под давлением и литья под давлением, формируя более гибкую и эффективную производственную систему.
Например, компоненты, изготовленные в пресс-форме, могут подвергаться серийной обработке с ЧПУ для удаления лишнего материала, что позволяет избежать дополнительной оптимизации пресс-формы при производстве небольших партий компонентов.
Процессы пакетного литья под давлением иногда действуют аналогично черновому фрезерованию с ЧПУ. После формовки литьем под давлением компоненты могут поступать на производственные линии с ЧПУ для дальнейшей обработки галтелей, фасок, канавок, углублений, резьбы и нарезания резьбы, что повышает производительность сборки и стандартизацию литых компонентов.
Заключение
Высокопроизводительная обработка с ЧПУ мелких/крупных деталей обеспечивает точность размеров для покупателей с высокими требованиями к стандартам. Традиционные процессы литья под давлением и литья под давлением также могут служить в качестве дополнительных процессов. При изготовлении большого количества деталей они позволяют снизить стоимость производства одного компонента. Предприятия должны всесторонне оценить производственные решения, исходя из масштабов производства, производительности обработки материалов, структуры затрат, временных затрат и гибкости конструкции. Путем экспериментов и оценки многомерных расчетов можно определить наилучший комбинированный или однопроцессный производственный процесс.
Если вы хотите получить высокий объем cnc обрабатывая обслуживание или больше деталей, вы можете чувствовать себя свободным к связаться с нами.
