如何降低数控加工成本
结合这些设计和材料的考虑，以减少您的加工费用
数控加工每年都在不断改进和进步，因此，每年都变得更加复杂。因此，要跟上零件设计的注意事项是很有挑战性的。但是，通过对零件设计或材料选择进行一些相对简单的调整，可以在提高功能的同时降低加工零件的成本。
在Protolabs，我们使用自动化软件来报价零件，并根据围绕快速生产零件开发的过程来突出需要设计考虑的功能。该软件将捕捉无法预先制造的特征(或可制造，但需要额外的工具和设备)，但它也将突出不一定需要更改的区域，但可以提高设计的整体可加工性;角落口袋，雕刻文字，薄壁，深口袋和孔，和复杂的几何形状。
以下是帮助您设计更具成本效益的机械零件的技巧。
1.为角落口袋提供救济
考虑一下机械加工口袋的各个角落——可能是电子外壳的内部，或者是用于捕获矩形组件主体的支架。一个常见的设计疏忽是让这些部分的垂直墙的交叉点非常尖锐。为了说明这一点，考虑加工一个不锈钢盒子来装一副纸牌。获得适合卡片所需的完美方形垂直角的唯一方法是电火花加工(EDM)，或者将多个平板螺栓连接在一起。这两个过程都是缓慢而昂贵的。
相反，我们将为我们的一个加工中心配备最小的立铣刀来清理边角。在304不锈钢中，这意味着0.031英寸。(0.8毫米)立铣刀，这留下了0.016英寸的角半径。(0.4毫米)。很锋利，但深度有限。在这个尺寸范围内，大多数切钢立铣刀的长度最大可达刀具直径的五倍。加工与小型立铣刀，如这也是缓慢和微妙的工作，推动你的项目成本，因为增加铣削时间。
一个对预算更友好的方法是在每个口袋的角落里都刻上一笔钱。这消除了讨厌的半径，留下了一个U形或c形的间隙。通过削减0.25美分，它还允许更深的口袋。(6.35毫米)宽浮雕在每个角落，功能尖锐的角落约1-1/4英寸。(32毫米)的深度是可能的。如果换成铝甚至塑料，口袋的深度可能是钢的两倍。最重要的是，以这种方式设计口袋可以降低零件成本，因为可以使用更大的立铣刀，并且材料的去除率相应增加。
2.自己去毛刺
避免拐弯是另一项与半径相关的成本削减措施。在试图去除毛刺和打破尖锐的角落，设计师将经常平滑外部部分的交叉点与倒角或角半径。这是可以理解的，有时是非常必要的，但它也可能是昂贵的。对于金属部件，Protolabs提供了自动去毛刺选项，塑料可以根据插图进行加工或具有锋利的边缘。如果零件设计要求边缘断裂，我们必须调用一个额外的工具(一个球立铣刀)，并使用3D轮廓运动加工这些角。我们通常以高转速运行这些工具，少量材料被去除，但仍然是一个漫长的过程，来回移动，直到每个角落都是光滑的。许多顾客选择自己用锉刀、砂纸或抛光轮去毛刺，以节省一些钱。
3.在成型前避免文字
同样，文字雕刻是一种美观但耗时的操作，如果可能的话最好避免。这里再次，球立铣刀是用来跟踪任何字母，数字和符号被要求在CAD模型上。它看起来很棒，并且可能是您的机加工零件的有效要求，但可能更适合注塑零件，其中额外的加工时间摊销在更高的零件体积上。由于我们针对金属和塑料的工具集，我们的金属和塑料的最小特征尺寸分别为0.035英寸(0.90毫米)和0.020英寸(0.51毫米)。
较小的刀具直径会增加加工时间，因此考虑从加工原型中删除文本或徽标。
4.小心薄壁和特征
我们的标准零件公差是+/- 0.005英寸。(0.13毫米)。如果你有一个0.020英寸的特性。(0.51mm)或更小，我们的自动报价系统会将其突出显示为薄壁几何形状，但请记住，我们仍然允许对其进行加工，因此加工的部分可能与您的原始设计略有不同。任何0.020英寸的薄壁。或更少的不仅在加工过程中容易断裂，而且在加工后可能弯曲或翘曲。在你的零件设计允许的情况下，加强它们。
使用薄壁零件时要小心，因为它们在加工过程中容易断裂，或者在加工后可能弯曲或翘曲。在你的零件设计允许的情况下，加强它们。5.保持简单
财大气粗是不允许的，即使角落里的人得到了解脱。它不仅需要大量的加工时间来去除所有的材料，但在原材料中的任何残余应力往往会显示其丑陋的面孔，因为口袋变得更深，墙壁更高。可以使用扣板或支撑结构来支撑这些工件并防止因应力而移动，但这些往往会增加加工成本。对于任何机械零件制造商或产品设计师来说，保持简单是最好的建议。
同样的原理也适用于整体零件的几何形状。不要试图让零件做更多的事情。最大限度地使用材料可能会造成工件保持或加工问题，从而增加成本。如果设计过于复杂，可以考虑将其分解成多个组件，并使用紧固件将它们组装起来。没有人喜欢组装成本，或者多个部件的复杂性，但如果速度是您的要求之一，它可能是难以加工的部件的最佳方法。雕刻表面，洞穴槽(想想散热器)，超深孔(液压歧管)和螺纹-这些是一些常见的机械加工成本驱动因素，可以减少你的项目预算。
6.探索替代材料
保持在预算之内的最简单的方法之一，假设它符合您的要求，是通过切换到更机器友好或更便宜的材料。我们的材料选择包括一系列金属和塑料，每种都有自己的工程属性，美学，加工考虑和材料成本。以下是一些关键的材料考虑因素:
- 17-4 PH不锈钢难以切割。如果高强度和耐腐蚀性不是关键，试试316L或304。
- 铜是很好的电导体，但它比铝贵得多。虽然铝的导电性大约是铜的60%，但重量和成本的节省可能会让你重新考虑铝。
- 如果硬度是一个问题，4140可能是您的首选，但1018是非常低的成本，并采取令人钦佩的淬火。
- 让机械师微笑的一个肯定的方法是给他或她一些黄铜零件的订单，这是一种柔软的金属，易于研磨，可能只是具有您应用所需的机械，化学或导电性能。
- 在塑料方面，我们有近36种可供选择。所有这些都相对容易削减，这一因素通常(但并非总是)等同于较低成本的部件。一些塑料具有优异的耐磨性、耐腐蚀性或耐化学性，其他塑料在高温或火焰下表现良好，而还有一些塑料具有优异的强度、冲击或电气性能。通常，材料越软，铣削时尺寸稳定性和串接的风险就越大。
不确定该考虑哪种材料?请随意查看完整的材料列表或者致电我们的应用工程师寻求建议。