Как мы сокращаем затраты на оснастку для проектов литья под давлением в небольших объемах

Быстрый ответ

Самый эффективный способ снизить затраты на оснастку для литья под давлением в небольших объемах  — избежать переусложнения формы.

Вместо автоматического выбора дорогостоящего производственного инструмента инженеры должны сопоставить стратегию пресс-формы с ожидаемым объемом, геометрией детали, материалом, допуском, качеством поверхности и вероятностью будущих изменений конструкции.

Для разработки продуктов и запуска оборудования наиболее практичными стратегиями снижения затрат являются:

·  Завершить DFM перед проектированием пресс-формы

·  Устранить ненужные подрезы и побочные действия

·  Оптимизация толщины стенок, ребер, выступов и уклона

·  Используйте быстродействующую оснастку  , когда конструкция или потребность не полностью подтверждены.

·  Использовать мостовое производство  , чтобы отсрочить крупные инвестиции в производственные инструменты.

·  Применяйте жесткие допуски только к критически важным функциональным функциям.

·  Укажите косметическую отделку только там, где это необходимо.

·  Оптимизировать параметры формования, чтобы сократить время цикла и количество отходов.

·  Проектирование инструментов для будущих модификаций

Цель не в том, чтобы построить самую дешевую форму. Это создание правильной формы для ожидаемого жизненного цикла продукта..

Почему стратегия оснастки имеет значение при литье под давлением в небольших объемах

Литье под давлением требует высоких первоначальных затрат на инструменты по сравнению с такими процессами, как обработка на станке с ЧПУ или 3D-печать. Эта стоимость становится особенно важной, когда требуются всего лишь сотни или несколько тысяч деталей.

Простой способ понять экономику:

Стоимость оснастки за деталь = инвестиции в оснастку ÷ объем производства

Пресс-форма стоимостью 10 000 долларов добавляет 10 долларов к каждой детали при производстве 1000 единиц, но только 1 доллар при производстве 10 000 единиц.

Вот почему закаленная пресс-форма для крупносерийного производства может быть экономически неэффективной для продукта на ранней стадии, дизайн или рыночный спрос которого все еще не определены.

литье под давлением в небольших объемах .  Между прототипированием и завершенным производством часто используется Это позволяет инженерным группам проверять производственные материалы, размеры, сборку и производительность, не прибегая к немедленному использованию больших объемов оснастки.

Поэтому ключевой вопрос заключается не в следующем:

«Как мы можем сделать форму максимально дешевой?»

Это:

«Какие инвестиции в оснастку оправданы ожидаемым жизненным циклом продукта?»

1. Начните с DFM, чтобы уменьшить сложность оснастки

Наиболее эффективная возможность снижения затрат на оснастку  обычно существует еще до изготовления формы.

Анализ DFM должен выявить особенности, которые повышают требования к механической обработке, электроэрозионной обработке, полировке, установке пресс-формы, выбросу или техническому обслуживанию.

Полезный принцип DFM:

У каждого механизма формы должна быть функциональная причина для существования.

Если ползунок, подъемник, вставку или сложный механизм выталкивания можно исключить путем незначительного изменения геометрии, полученная экономия может выйти за рамки первоначальных затрат на инструмент, а также затрат на техническое обслуживание и будущие модификации.

2. Выбирайте быструю оснастку, когда проектный риск все еще высок

На ранних этапах разработки продукта конструкция может продолжать меняться после функционального тестирования, отзывов клиентов или проверки сборки.

В этой ситуации быстрая оснастка  может снизить финансовый риск.

В зависимости от требуемого срока службы инструмента и материала, при быстром изготовлении инструментов вместо долговечной формы из закаленной стали может использоваться алюминий или другие недорогие инструменты. Компромисс — меньшая долговечность в обмен на меньшие первоначальные инвестиции и более быстрое изготовление инструмента.

Быстрая оснастка особенно полезна для:

·  Функциональные прототипы

·  Инженерная проверка

·  Пилотные сборки

·  Бета-программы

·  Ранний выход на рынок

·  Мелкосерийное производство

Важным моментом является определение ожидаемого количества впрысков , смолы, требований к размерам и чистоте поверхности, прежде чем выбирать материал инструмента.

Недорогая пресс-форма, которая выходит из строя до того, как будет достигнут требуемый объем производства, на самом деле не является дешевым решением.

3. Используйте мостовое производство, чтобы отложить полное производство оснастки

Производство мостов  имеет ценность, когда продукт коммерчески готов, но долгосрочный спрос остается неопределенным.

Типичный путь развития может быть:

Прототип → Быстрая оснастка → Производство мостов → Производственная оснастка

Мостовая оснастка позволяет компаниям производить детали, предназначенные для производства, откладывая при этом более крупные инвестиции, связанные с зрелыми производственными оснастками.

Это особенно актуально для стартапов в сфере аппаратного обеспечения , где прогнозы спроса могут быстро измениться после запуска.

Производство мостов может поддерживать:

·  Первичные заказы клиентов

·  Бета-тестирование

·  Рыночная валидация

·  Непрерывность поставок

·  Нормативные или функциональные испытания

·  Раннее коммерческое производство

Решение должно основываться на ожидаемом объеме всего срока службы, а не на произвольном определении «малого объема». Срок службы инструмента, геометрия детали, материал и график производства — все это влияет на соответствующую стратегию оснастки.

4. Оптимизируйте геометрию перед оптимизацией формы.

Сложная деталь требует сложной формы.

По этой причине снижение ненужной геометрической сложности может оказать большее влияние на стоимость оснастки, чем переговоры о более низкой цене изготовления пресс-формы.

Толщина стены

Постоянная толщина стенок помогает контролировать:

·  Вариант охлаждения

·  Следы раковины

·  Усадка

·  Коробление

·  Время цикла

Когда по структурным причинам требуются толстые секции, их удаление может снизить концентрацию материала и улучшить стабильность формования.

Ребра и боссы

Ребра должны обеспечивать усиление конструкции, не создавая излишне толстых пересечений.

Бобышки должны быть спроектированы с учетом соответствующих соотношений уклона и стенок, чтобы их можно было надежно формовать и выбрасывать.

Черновик

Недостаточная тяга может увеличить силу выталкивания и усложнить оснастку.

Добавление практического чертежа на этапе проектирования обычно обходится гораздо дешевле, чем устранение проблемы с выталкиванием после изготовления формы.

5. Контролируйте допуски, а не завышайте их

Одной из наиболее распространенных причин ненужных затрат на инструмент является применение жестких допусков к каждому размеру.

Лучшим подходом является разделение измерений на:

Критически важные для функционирования:
размеры, влияющие на сборку, уплотнение, выравнивание, движение или производительность.

Важно:
Размеры влияют на посадку или внешний вид, но допускают ограниченное изменение процесса.

Некритичные:
размеры, для которых приемлемы стандартные допуски на формовку.

Только к первой категории обычно должны предъявляться самые строгие требования по допускам.

Чрезмерные требования к допускам могут повысить точность механической обработки, электроэрозионную обработку, установку пресс-форм, контроль и чувствительность процесса.

Для небольших проектов это имеет значение, поскольку дополнительные инвестиции в инструмент распределяются по меньшему количеству деталей.

6. Указывайте качество поверхности только там, где это повышает ценность

Качество поверхности — еще один фактор стоимости оснастки, который часто упускают из виду.

Зеркальная полировка, текстуры EDM, специальные текстуры и косметическая отделка могут добавлять операции механической обработки и ручной отделки.

Вместо того, чтобы задавать премиальную отделку всей формы, разделите деталь на функциональные и косметические зоны.

Например:

·  Видимый внешний вид → контролируемая косметическая отделка

·  Уплотняющая поверхность → определенные требования к поверхности

·  Внутренняя полость → стандартная отделка

·  Скрытая зона сборки → функциональная отделка

Это позволяет команде, работающей с инструментами, сконцентрировать отделочные работы там, где они влияют на продукт клиента.

7. Инструменты проектирования для будущих модификаций

Инструмент разработки продукта не обязательно следует рассматривать как полностью основной актив.

Для продуктов, которые все еще развиваются, инженеры могут рассмотреть возможность внесения изменений в инструментальные стратегии.

Там, где это практически возможно, металлобезопасная конструкция  позволяет удалить материал позже, чтобы увеличить или отрегулировать элемент, вместо того, чтобы требовать добавления материала обратно.

Этот подход особенно полезен для:

·  Аппаратные стартапы

·  Разработка новой продукции

·  Робототехника

·  Электронные корпуса

·  Медицинские приборы

·  Программы инженерной проверки

Это может превратить одну инвестицию в инструмент в платформу для нескольких контролируемых итераций проектирования, вместо того, чтобы заставлять новую форму после каждого незначительного изменения.

8. Оптимизация параметров формования для снижения общей стоимости.

Снижение стоимости оснастки не приводит автоматически к снижению общей стоимости производства.

После изготовления формы стабильность процесса становится не менее важной.

Ключевые параметры включают в себя:

·  Скорость впрыска

·  Давление впрыска

·  Температура плавления

·  Температура формы

·  Выдерживание давления

·  Время выдержки

·  Время охлаждения

·  Время цикла

Например, чрезмерное время охлаждения может увеличить загрузку машины и стоимость деталей, а недостаточное охлаждение может привести к деформации и нестабильности размеров.

Цель состоит в том, чтобы создать стабильное окно процесса  , которое уравновешивает:

Качество + время цикла + соответствие размеров + процент брака

Это особенно важно для программ с небольшим объемом, поскольку высокий уровень брака может быстро компенсировать экономию, достигнутую за счет недорогого инструмента.

9. Оцените инструмент по совокупной стоимости владения

Цену на инструмент никогда не следует оценивать только по цене пресс-формы.

Более полезная модель:

Общая стоимость = Оснастка + Материал + Обработка + Проверка + Отходы + Техническое обслуживание + Модификации.

Для очень небольших производственных партий предварительная оснастка играет решающую роль в экономике.

По мере увеличения объема время цикла, срок службы инструмента, техническое обслуживание и цена за штуку становятся все более важными.

Таким образом, немного более дорогой инструмент может обеспечить более низкую общую стоимость, если он обеспечивает лучшую стабильность размеров, более длительный срок службы инструмента, более простое обслуживание или большую гибкость модификации.

Самая низкая цена не обязательно является самым дешевым производственным решением.

Инструментальная стратегия для разных этапов разработки продукта

Это рекомендации по планированию, а не фиксированные пороговые значения объема. Правильное решение зависит от фактической геометрии детали, смолы, допуска, стойкости инструмента и прогноза.

Как DFM помогает снизить затраты на оснастку

Наша роль в Dawang Precision заключается в первую очередь в оценке технологичности компонента до начала производства.

Благодаря 26-летнему опыту точного производства и более чем 400 современным станкам, включая пятиосное оборудование Röders и Mazak, наш инженерный опыт позволяет проводить детальную оценку сложных компонентов обрабатываемого инструмента и точных характеристик.

Основное внимание по-прежнему уделяется инженерным решениям: упрощайте, где это возможно, контролируйте то, что важно, и избегайте оплаты инструментов, которые не нужны проекту.

Часто задаваемые вопросы: Инструменты для литья под давлением в небольших объемах

В1: Как я могу снизить затраты на инструменты для литья под давлением?

Начните с ДФМ. Упростите подрезы и линии разъема, оптимизируйте толщину стенок и осадку, уменьшите ненужную косметическую отделку и применяйте жесткие допуски только к критическим элементам.

В2: Подходит ли быстрая оснастка для мелкосерийного производства?

Да. Быстрое оснащение может подойти для прототипов, проверочных сборок, пилотного производства и коротких производственных циклов, когда ожидаемый срок службы инструмента соответствует требуемому количеству и материалу.

В3: Что такое производство мостов?

Производство мостов — это промежуточный этап производства между разработкой прототипа и полномасштабным производством. Это позволяет компаниям поставлять детали, предназначенные для производства, прежде чем инвестировать в проверенное крупносерийное оборудование.

В4: Должен ли я выбрать алюминиевые или стальные инструменты?

Решение зависит от ожидаемого количества выстрелов, смолы, требований к размерам, качества поверхности и жизненного цикла продукта. Алюминий может сократить первоначальные инвестиции в оснастку, в то время как сталь становится более привлекательной по мере увеличения срока службы инструмента и увеличения объема производства.

Вопрос 5: Когда стартапу следует инвестировать в производственное оборудование?

Как правило, когда конструкция стабильна, спрос подтвержден, а ожидаемый объем за весь срок службы оправдывает более высокие первоначальные инвестиции.

Получите бесплатную проверку DFM перед изготовлением формы

Планируете проект мелкосерийного литья под давлением , быстрой оснастки или мостового производства?

Отправьте свои чертежи STEP или PDF  нашей команде инженеров для бесплатной проверки DFM..

Мы можем оценить геометрию детали, допуски, сложность оснастки, требования к материалам и объем производства, чтобы определить возможности снижения затрат на оснастку  без ущерба для функциональных требований.

Отправьте файлы STEP/PDF сегодня. Наша инженерная команда ответит в течение 24 часов.