Стоимость литья под давлением: расчет цены деталей и форм

В производстве понимание влияния различных производственных процессов на стоимость имеет решающее значение для инженеров по закупкам и проектированию деталей. Это особенно актуально для индивидуального литья под давлением — высокоэффективного и универсального метода производства. В этом блоге мы рассмотрим факторы, влияющие на стоимость литья под давлением, изучим стратегии оптимизации затрат и приведём реальные примеры, чтобы продемонстрировать важность сотрудничества между отделами закупок и проектирования. Давайте начнём наш путь в анализе стоимости литья под давлением.

Обзор процесса литья под давлением

Литьё под давлением — это производственный процесс, при котором расплавленный металл под высоким давлением впрыскивается в пресс-форму. Такой процесс позволяет получать сложные и точные детали с отличной поверхностью. Преимущества метода включают высокую производительность, минимальные допуски и возможность реализации сложных конструкций. Универсальность литья под давлением делает его предпочтительным выбором для различных отраслей, включая автомобильную, аэрокосмическую и электронику.

Факторы, влияющие на стоимость литья под давлением

Выбор материала и влияние на стоимость

Выбор материала играет значительную роль в стоимости литья под давлением. Разные металлы имеют разную стоимость, доступность и физические свойства. Потери материала, возможность вторичной переработки и требования к постобработке также влияют на общую стоимость. Необходимо оценить требования к детали и выбрать материал, который обеспечит баланс между ценой и эксплуатационными характеристиками. Обычно коэффициент использования материала при литье под давлением составляет 90–95%.

Сложность детали и конструктивные особенности

Сложность детали напрямую влияет на стоимость литья. Сложные конструкции, тонкие стенки, поднутрения и строгие допуски увеличивают сложность формы и производственного процесса. Применение принципов проектирования для технологичности помогает оптимизировать геометрию детали для экономичного литья, снизить потребность во вторичных операциях и сократить расход материала.

Объём производства и экономия от масштаба

Объём производства оказывает значительное влияние на стоимость литья под давлением. Большие партии обычно приводят к снижению себестоимости одной детали благодаря экономии от масштаба. Производители могут распределить затраты на оснастку и подготовку на большее количество деталей, получая экономию средств.

Факторы стоимости оснастки и пресс-формы

Стоимость оснастки и форм — важный аспект при литье под давлением. На общую стоимость влияют такие факторы, как сложность конструкции формы, размеры и выбор материалов. Также необходимо учитывать срок службы и стоимость обслуживания инструмента для обеспечения долгосрочной экономичности.

Расчёт стоимости детали, полученной литьём под давлением

Для точной оценки стоимости детали, изготовленной литьём под давлением, важно учитывать различные составляющие: стоимость материалов, оснастки, машины для литья под давлением, трудозатраты, накладные расходы и любые необходимые вторичные операции. Процесс литья можно анализировать с помощью формул расчёта и примеров. Включение потерь материала и коэффициентов брака повышает точность расчётов.

Стоимость материалов

Чтобы изготовить 1 кг изделия из алюминиевого сплава, необходимо использовать больше материала, учитывая потери при плавке, добавки легирующих компонентов и материал литников. Обычно коэффициент использования материала при литье под давлением составляет около 90–95%. Материальные затраты можно рассчитать по следующей формуле:

Стоимость материала для 1 кг литья под давлением = (масса изделия 1 кг × цена материала 4 USD/кг) / (1–8% потерь) = 4,3 USD

Стоимость машины для литья под давлением

Стоимость машины для литья под давлением амортизируется за весь срок службы исходя из стоимости приобретения и обслуживания. Например, машина стоит 50 000 долларов США, срок службы — 5 лет: 50 000/5/365 = 27 USD/день. Стоимость машины на одно изделие — 0,027 USD/штука.

Как выбрать необходимое усилие машины? По нашему опыту Neway предлагает следующую ориентировочную таблицу рыночных цен:

Для литья деталей массой 1 кг можно выбрать машину для литья под давлением 500 или 600 тонн. Стоимость машины составляет примерно 1 USD.

Стоимость труда и постобработки

Затраты на труд, включая удаление литников, контроль качества, упаковку и др., составляют около 1,5% от стоимости литого заготовки.

Стоимость труда для 1 кг детали = стоимость заготовки (материал 4,3 USD + машина 1 USD) × 1,5% = 0,08 USD

К затратам на постобработку относятся сверление, нарезание резьбы, мехобработка на станках с ЧПУ, анодирование и другие виды обработки поверхности. Эти затраты необходимо рассчитывать для каждого процесса отдельно.

В итоге, стоимость изготовления литой алюминиевой детали весом 1 кг можно приблизительно рассчитать так:

Стоимость заготовки 1 кг = стоимость материала 4,3 USD + стоимость машины 1 USD + труд 0,08 USD = 5,38 USD

Обратите внимание: вышеуказанные затраты не включают стоимость последующей обработки и обработки поверхности.

Определение стоимости пресс-формы для литья под давлением

Пресс-форма играет ключевую роль в процессе литья под давлением, и её стоимость необходимо тщательно рассчитывать. Такие параметры, как количество гнёзд, сложность, требования к чистоте поверхности, влияют на общую стоимость. Оценка включает затраты на материалы, обработку, финишинг, а также ожидаемый срок службы и обслуживание.

Стоимость пресс-формы состоит из следующих компонентов:

Стоимость проектирования

Проектирование формы обычно включает в себя создание CAD-моделей и 2D-чертежей, CAE-анализ литниковых потоков, программирование CAM. В расчёте стоимости чаще учитывают только CAD и CAE. Стоимость зависит от размера и сложности формы. В регионе Neway крупные формы — 2% от стоимости, небольшие — 2,5–3%.

Стоимость материалов

К материалам пресс-формы относятся стоимость рамки и сердечника. Основание формы может быть изготовлено самостоятельно или стандартным способом. При увеличении массы увеличиваются требования к оборудованию, чаще приобретаются стандартные рамы. Чем больше основание, тем дешевле единичная стоимость. Цена рассчитывается по массе, не включая отходы. Обычно используются стали 45#, 50#, 55#; стоимость 50# — примерно 2 USD/кг. Выбор зависит от желаемого срока службы. Для алюминиевых форм срок службы обычно 80 000–100 000 циклов, основание может использоваться повторно (до 300 000–400 000 циклов). Neway разработал около 2 000 стандартных рам и приспособлений за 30 лет, что существенно сокращает сроки и расходы клиентов.

Стоимость сердечника определяется классом прочности и объёмом производства. Материал подбирается под количество производимых изделий: для 10 000 циклов достаточно обычной стали, для 100 000 — стали более высокого качества и, соответственно, стоимости.

Производственные затраты

Включают затраты на обработку с ЧПУ, электроэрозионную обработку, резку проволокой, а также трудозатраты на сборку и полировку. Обычно эти затраты не превышают 20% стоимости всей формы.

Стоимость контроля

Включает технологический и приёмочный контроль критических размеров формы, электродов и сердечников. Обычно это 1–2% от общей стоимости.

Стоимость испытаний и транспортировки

В Neway стандарт — два пробных запуска формы; для форм до 800T — 1–1,5%, свыше 800T — 2%. Испытания форм для алюминия стоят дёшево, для магния — дороже из-за требований по безопасности, стоимости материала и различий в печах. Количество испытаний не должно превышать трёх; при большем количестве лишние расходы оплачивает производитель формы. Важно точно настроить параметры оборудования для успешного испытания. Стоимость доставки зависит от расстояния (обычно 0,5–1,5%). Пресс-формы тяжелы, зачастую в одну машину помещается только одна форма, поэтому стоимость перевозки высока.

Расходы на сервис и налоги

Расходы на сервис обычно составляют 5% (за исключением специальных форм). Налоги, за вычетом стоимости материалов, оплачиваются компанией и составляют примерно 9%.

Стратегии оптимизации затрат

Принципы проектирования с учётом технологичности

Учитывая технологичность на этапе проектирования, инженеры могут оптимизировать геометрию, снизить сложность и минимизировать вторичные операции. Это помогает упростить процесс литья под давлением, повысить эффективность и снизить расходы.

Выбор материалов для экономии

Тщательный выбор материалов может обеспечить значительную экономию. Инженеры должны учитывать свойства, стоимость, доступность и возможность переработки материалов. Важно найти баланс между характеристиками и стоимостью.

Оптимизация производственных процессов

Анализ и оптимизация этапов литья позволяют выявить неэффективность и «узкие места». Внедрение современных технологий, автоматизация, принципы бережливого производства и постоянное совершенствование могут снизить затраты и повысить производительность.

Практические примеры и кейсы

Изучение реальных кейсов даёт ценные знания по анализу и оптимизации стоимости литья под давлением. Примеры анализа и оптимизации стоимости в производстве металлических деталей показывают преимущества и конкурентоспособность этого метода по сравнению с другими технологиями. Сравнивая пресс-формы с альтернативами, инженеры получают всестороннее представление о затратах и выгодах.

Заключение

Понимание стоимости литья под давлением имеет решающее значение для инженеров по закупкам и проектировщиков, стремящихся оптимизировать производство индивидуальных металлических деталей. Производители могут точно рассчитать стоимость, учитывая выбор материалов, сложность деталей, объём производства и стоимость оснастки. Применение стратегий оптимизации, таких как проектирование с учётом технологичности и оптимизация процессов, позволяет сэкономить без ущерба для качества. Сотрудничество между отделами закупок и проектирования на всех этапах — ключ к успешному анализу и эффективному производству.

В этом блоге мы рассмотрели детали процесса литья под давлением, анализа и оптимизации стоимости, предоставив ценную информацию для покупателей и проектировщиков, ищущих индивидуальные детали или услуги литья под давлением. Понимая факторы, влияющие на стоимость, и реализуя стратегии оптимизации, производители могут достичь эффективного и экономичного производства, соответствующего ожиданиям и потребностям клиентов.