1 Phương pháp nghiên cứu 

1.1 Cách tiếp cận thiết kế

Nghiên cứu đánh giá cách các quyết định về hình học và dung sai cụ thể ảnh hưởng đến chi phí gia công CNC. Ba loại bộ phận đại diện đã được chọn:

1. vỏ mỏng,

2. trục chính xác,

3. giá đỡ chức năng làm bằng nhôm 6061-T6, thép không gỉ 304 và POM.

Mỗi loại được mô hình hóa với các tính năng thay đổi, bao gồm độ sâu túi, bán kính bo tròn, số lượng lỗ, hình dạng vát mép và độ rộng dải dung sai. Tất cả các biến thể tính năng đều được thiết kế để phù hợp với các ràng buộc công nghiệp thường gặp và phạm vi khả năng của nhà cung cấp.

1.2 Nguồn dữ liệu

Dữ liệu có nguồn gốc từ:

• nhật ký thời gian chu kỳ thu được từ các trung tâm gia công đứng ba trục và bốn trục được sử dụng trong sản xuất thường xuyên,
• đo lường độ mòn dụng cụ thu thập thông qua các thiết bị cài đặt trước,
• mô phỏng đường chạy dao do CAM tạo ra dựa trên Mastercam 2024,
• bảng phân tích chi phí do bộ phận lập kế hoạch sản xuất cung cấp.

Để đảm bảo tính nhất quán, tất cả các thông số gia công đều được chuẩn hóa bằng cách sử dụng cùng một cấp dụng cụ cắt, cửa sổ tốc độ trục chính và điều kiện làm mát.

1.3 Công cụ và khả năng tái tạo

Thí nghiệm đã sử dụng:

• Mastercam 2024 để tạo đường chạy dao,
• thước đo kỹ thuật số Mitutoyo để xác nhận kích thước,
• một mô hình chi phí tiêu chuẩn (nhân công, chi phí máy trên giờ, chi phí vật liệu, chi phí dụng cụ).

Quy trình làm việc có thể được tái tạo hoàn toàn bằng cách áp dụng hình học CAD, cài đặt CAM và vật liệu thô giống hệt nhau.

2 Kết quả và Phân tích

2.1 So sánh thời gian chu kỳ

Bảng 1 tóm tắt sự thay đổi thời gian chu kỳ khi đơn giản hóa các tính năng không có chức năng.
(Trong tài liệu cuối cùng, hãy sử dụng bảng ba dòng với căn chỉnh và đơn vị thích hợp.)

Bảng 1 Giảm tính năng so với Thay đổi thời gian chu kỳ

Kết quả cho thấy việc đơn giản hóa túi và tiêu chuẩn hóa bán kính làm giảm đáng kể các đường chạy dao. Các túi sâu hơn và bán kính tùy chỉnh nhỏ cho thấy mối tương quan cao nhất với việc tăng độ mòn dụng cụ và kéo dài chu kỳ gia công thô/hoàn thiện.

2.2 Tác động của dung sai

Mở rộng dải dung sai từ ±0,01 mm lên ±0,05 mm đã giảm thời gian hoàn thiện từ 14–19%. Các bước bù lệch dụng cụ đã được giảm tương ứng và ít lần lặp kiểm tra hơn đã được yêu cầu.

2.3 So sánh với các phát hiện hiện có

Các nghiên cứu hiện có về mô hình chi phí CNC báo cáo các xu hướng tương tự trong mối quan hệ giữa dải dung sai và thời gian hoàn thiện. Thí nghiệm xác nhận những quan sát này và định lượng lợi ích cho sản xuất đa vật liệu.

3 Thảo luận

3.1 Giải thích các phát hiện

Hầu hết việc giảm chi phí bắt nguồn từ việc đơn giản hóa đường chạy dao và tối ưu hóa sự tham gia của dao cắt. Bán kính lớn hơn cho phép các chiến lược nạp liệu cao, giảm mòn dụng cụ. Việc nới rộng dung sai làm giảm trực tiếp các đường chạy dao hoàn thiện, đặc biệt đối với các bộ phận bằng thép không gỉ, nơi lực cản cắt cao.

3.2 Hạn chế

• Chỉ ba vật liệu được đánh giá; hợp kim chịu nhiệt và titan không được bao gồm.
• Gia công năm trục bị loại trừ, điều này hạn chế khả năng áp dụng cho các hình dạng hàng không vũ trụ phức tạp.
• Mô hình chi phí giả định tỷ lệ lao động và điện ổn định, có thể khác nhau giữa các khu vực.

3.3 Ý nghĩa thực tế

Các nhà sản xuất thiết kế các bộ phận CNC để sản xuất nhanh chóng có thể kết hợp các mẹo DFM này để giảm chi phí trên một đơn vị mà không làm thay đổi hiệu suất kết cấu. Tiêu chuẩn hóa bán kính và điều chỉnh dung sai không quan trọng đặc biệt hiệu quả trong các lô hàng dưới 500 chiếc/tháng.

4 Kết luận

Đánh giá chứng minh rằng việc sử dụng nhất quán các hướng dẫn DFM—đơn giản hóa hình học, bán kính tối ưu hóa và dải dung sai hợp lý—làm giảm chi phí gia công chủ yếu thông qua việc giảm thời gian chu kỳ và việc sử dụng dụng cụ. Những hiểu biết sâu sắc này hỗ trợ các ứng dụng trong tương lai trong việc thiết kế lại linh kiện và đánh giá tiêu chuẩn nhà cung cấp. Nghiên cứu sâu hơn có thể mở rộng sang gia công đa trục và hợp kim phức tạp.