Перейти к содержанию 
**Литье под давлением (IM)** требует значительных предварительных инвестиций в оснастку, но обеспечивает низкую стоимость единицы продукции, что делает его наиболее экономически эффективным решением для крупносерийного производства (обычно >500-1000 единиц). **Обработка с ЧПУ** имеет практически нулевые затраты на наладку, но высокую стоимость единицы продукции из-за машинного времени и потерь материала, что делает ее идеальной для создания прототипов и мелкосерийного производства. Выбор зависит от нахождения "точки безубыточности", когда амортизация инструмента будет превышать экономию на цене единицы продукции.
Определения
- Литье под давлением (IM): Процесс формообразования, при котором расплавленный материал (обычно термопластик) впрыскивается под высоким давлением в металлическую форму, изготовленную по индивидуальному заказу. Это стандарт для массового производства.
- Компьютерное числовое управление (ЧПУ): Процесс субтрактивного производства, при котором управляемые компьютером режущие инструменты удаляют материал из цельного блока (заготовки) для придания конечной детали нужной формы.
- Точка безубыточности: Количество продукции, при котором общая стоимость литья под давлением (оснастка + стоимость единицы продукции × количество) равна общей стоимости обработки с ЧПУ (стоимость единицы продукции × количество).
Литье под давлением становится более рентабельным, чем обработка с ЧПУ, по мере увеличения объемов производства, превышающих точку безубыточности.Правда
Хотя формование имеет высокие первоначальные затраты на оснастку, низкое время цикла и стоимость единицы продукции означают значительное снижение общей стоимости проекта в расчете на одну деталь при больших объемах производства.
Обработка с ЧПУ всегда дороже литья под давлением при производстве пластиковых деталей.Ложь
Для небольших объемов (1-100 деталей) или прототипов ЧПУ дешевле, поскольку позволяет избежать дорогостоящих затрат на изготовление пресс-форм, необходимых для литья под давлением.
Основные факторы и параметры, определяющие стоимость
В следующей таблице приведено сравнение основных экономических и технических переменных, влияющих на стоимость обоих процессов.
| Параметр | Литье под давлением (IM) | Обработка с ЧПУ |
|---|---|---|
| Первоначальные затраты (NRE) | Высокая ($3,000 - $100,000+) для проектирования и изготовления пресс-форм | Низкий ($0 - $500) для CAM-программирования и крепления |
| Стоимость единицы продукции | Низкий ($0.10 - $10.00) | Высокий ($5.00 - $200.00+) |
| Время цикла | Секунды (обычно 15 - 60 с) | От минут до часов |
| Материальные отходы | Низкий (бегуны часто могут быть перемолоты/переработаны) | Высокий (в результате субтрактивного процесса образуется стружка/опилки) |
| Стандарт допуска | DIN 16742 / ISO 20457 (Looser) | ISO 2768 (более жесткий) |
| Стоимость масштабирования | Линейный (стоимость быстро снижается с увеличением объема) | Постоянная (стоимость единицы продукции остается высокой) |
| Отделка поверхности | Гладкая/текстурированная (определяется полировкой формы) | Видимые следы от инструментов (Требуется постобработка) |
Преимущества и недостатки
Литье под давлением
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Экономия на масштабе: Чрезвычайно низкая стоимость единицы продукции при больших тиражах. | Высокий барьер для входа: Формы стоят дорого, и на их изготовление уходят недели. |
| Повторяемость: Миллионы одинаковых деталей с минимальными отклонениями. | Ограничения по дизайну: Требуются черновые углы, равномерная толщина стенок. |
| Варианты материалов: Широкий выбор полимеров и добавок. | Сложность модификации: Замена стальной формы - дело дорогостоящее и медленное. |
| Комплексная геометрия: Возможность создания сложных форм с помощью слайдеров/лифтеров. | Первоначальное время выполнения заказа: Образцы T1 могут занять 2-8 недель. |
Обработка с ЧПУ
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Скорость: Детали могут быть изготовлены в течение 24-48 часов. | Высокие переменные затраты: Машинное время дорого и линейно. |
| Точность: Превосходные допуски (±0,01 мм - стандарт). | Пределы геометрии: Невозможно легко обрабатывать подрезы и глубокие внутренние карманы. |
| Свобода дизайна: Углы вытяжки не нужны; равномерные стенки не требуются. | Отходы материалов: Вы платите за блок, а не только за конечный объем детали. |
| Сила: Детали изотропны (одинаковая прочность во всех направлениях). | Износ инструмента: Фрезы деградируют, ухудшая качество обработки поверхности при длительной работе. |
Детали, обработанные на станках с ЧПУ, обычно обладают изотропными структурными свойствами.Правда
Поскольку детали с ЧПУ вырезаются из цельного экструдированного или литого блока, свойства материала, как правило, однородны во всех направлениях, в отличие от литых деталей, которые имеют линии текучести.
Вы можете использовать один и тот же 3D CAD-файл как для обработки на ЧПУ, так и для литья под давлением без изменений.Ложь
Литье под давлением требует особых конструкторских решений для производства (DFM), таких как углы вытяжки и постоянная толщина стенок, которые не требуются для ЧПУ.
Сценарии применения: Когда использовать Which?
Выбирайте обработку с ЧПУ, когда:
- Объем низкий: Объем производства не превышает 100-300 единиц.
- Скорость имеет решающее значение: Вам нужны функциональные детали в течение 1-3 дней.
- Дизайн - это текучесть: Дизайн все еще итерируется; изменение файла CAD бесплатно, изменение пресс-формы - нет.
- Жесткие допуски: Деталь требует точной подгонки (например, подгонки H7), которую невозможно обеспечить с помощью пластика, склонного к усадке.
- Высокая толщина стенок: Для изготовления детали требуются толстые сплошные секции, которые могут привести к образованию раковин при формовке.
Выбирайте литье под давлением, когда:
- Объем большой: Производство превышает 500-1000 единиц в год.
- Стоимость одной детали имеет значение: Целевая стоимость BOM (Bill of Materials) является строгой.
- Сложная отделка поверхности: Для этого требуется специальная текстура (например, VDI 3400) или глянцевая отделка.
- Вставка для формовки: В процессе работы вам необходимо загерметизировать металлические вставки или латунные фитинги с резьбой.
- Облегчение: В конструкции используются тонкие стенки и ребра жесткости, что обеспечивает оптимальное соотношение прочности и веса.
Пошаговый процесс: Расчет точки безубыточности
Чтобы определить точную точку, в которой литье под давлением становится дешевле ЧПУ, выполните следующие расчеты:
-
Получите котировки:
- Получите твердую цену за Пресс-форма (оснастка) стоимость [T(im)] и Формованный блок стоимость [U(im)].
- Получите цену за Устройство ЧПУ стоимость [U(cnc)] (установка обычно амортизируется в стоимости единицы продукции или минимально).
-
Нанесите формулу:
Безубыточное количество (Q) - это то, при котором общие затраты выравниваются.
T(im) + [U(im)×Q] = U(cnc)×QРешаем для Q:
Q = T(im)/[U(cnc)- U(im)] -
Проанализируйте результат:
- Если требуемый объем < Q, используйте ЧПУ.
- Если требуемый объем > Q, инвестируйте в Литье под давлением.
-
Учитывайте время выполнения заказа:
- Если безубыточность составляет 400 единиц, но вам нужно их следующая неделяНо экономия на литье не имеет значения из-за 4-недельного срока изготовления инструмента.
Литье под давлением позволяет создавать сложные текстуры поверхности непосредственно на инструменте.Правда
Полости пресс-формы можно подвергнуть химическому травлению или текстурированию EDM, чтобы автоматически нанести на каждую деталь специфическую отделку (например, зернистую или матовую).
При обработке с ЧПУ образуется меньше отходов материала, чем при литье под давлением.Ложь
ЧПУ является субтрактивным методом и превращает значительные части исходного блока в обрезки, в то время как литье под давлением добавляет материал только там, где это необходимо, и часто перерабатывает бегунки.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ: Стоимость литья под давлением и ЧПУ
1. Какова типичная величина безубыточности между ЧПУ и литьем под давлением?
В зависимости от сложности деталей, безубыточность обычно находится в диапазоне 200 и 500 единиц. Для простых деталей ЧПУ остается дешевле дольше. Для сложных деталей, где обработка на ЧПУ занимает несколько часов, литье становится дешевле быстрее (часто около 100 единиц). Проверьте Руководство по стоимости ZetarMold1 для получения информации о текущих средних показателях рынка.
2. Почему обработка с ЧПУ обходится дороже в пересчете на единицу продукции?
Затраты на ЧПУ определяются машинное время. Если обработка детали занимает 30 минут, вы платите за 30 минут работы станка, а также за труд и накладные расходы. каждая деталь. При литье под давлением такая же деталь может быть изготовлена за 30 секунд.
3. Могу ли я создавать прототипы с помощью "мягкой формы" вместо ЧПУ?
Да. Алюминиевая оснастка (Rapid Tooling) устраняет этот разрыв. Она дешевле и быстрее (1-2 недели), чем стальные производственные формы, но позволяет получить настоящие литые детали для тестирования перед серийным производством.
4. Как требования к допуску влияют на стоимость?
Жесткие допуски увеличивают стоимость в обоих случаях, но в формовке - в геометрической прогрессии. ЧПУ естественным образом выдерживает ±0,05 мм. Для достижения этого показателя при формовке требуются высокоточные пресс-формы и научный контроль процесса, что увеличивает стоимость NRE (Non-Recurring Engineering). См. Стандарты ISO 27682 для определения пределов обработки.
5. Стоимость материалов выше для ЧПУ или литья?
Стоимость материала при ЧПУ выше, поскольку вы платите за исходный размер блока (заготовки), а снятый материал часто продается как малоценный лом. При формовке вы платите за чистый вес детали плюс небольшой процент за прогон.
Резюме
Решение между Литье под давлением и Обработка с ЧПУ является строго уравнением Объем против сложности. ЧПУ - лучший выбор для скорости, высокой точности и малых объемов (менее 300 единиц), поскольку оно исключает риск инвестиций в оснастку. Литье под давлением - бесспорный король масштабируемости; после оплаты первоначальных расходов на оснастку оно позволяет получать идентичные детали за меньшую стоимость и меньшее время. Для успешного запуска продукции инженеры часто начинают с ЧПУ для проверки и переходят к литью под давлением по мере подтверждения рыночного спроса.
-
ZetarMold предоставляет данные о рыночных ценах на производственные услуги в режиме реального времени, что позволяет оценить, когда нужно переходить на другой процесс. ↩
-
ISO 2768 - это международный стандарт на общие допуски линейных и угловых размеров без указания индивидуальных допусков при механической обработке. ↩
RU 
EN 
ES 
FR 
DE 
PT 
AR 
JA 
KO 
IT 
NL 
TR 
PL 