如何通过结构设计降低CNC加工件的成本

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1、加工设备

设备成本包括初始购买成本、操作成本、维护成本等，可能还存在一些其他成本，如刀具成本、CNC系统使用成本等，这些成本都会影响到每件加工件的成本，因此，购买、操作和维护一台机器的成本越高，使用该机器制造的零件也就越昂贵。

铣床通常比车床成本更高，因为它们具有更复杂的运动部件；更难设置、操作和维护；并且能够进行更复杂的加工。因此，如无必要，应把零件设计成适应车床加工的结构。

铣床有不同的类型，具有不同程度的复杂性和能力。铣床的轴越多，价格就越高。现代数控机床大多具有三轴或五轴。虽然 5 轴机器可以更准确、更快地创建非常复杂的几何形状（因此它们需要更少的加工时间），但它们通常比 3 轴机器更昂贵。

2、设计成本

设计成本为实际加工前做准备所产生的成本，主要包含CAD（结构、工程图设计）、CAE（优化分析）、CAM（制造编程）过程所涉及的成本。这里面CAD、CAE产生的成本不一定会分摊到零件成本上，这要看甲乙的合作方式，同时设计成本是固定的，如果量越大，分摊到每个零件的设计成本就越低。

3、材料成本

制造零件所涉及的材料成本是zui重要的零件成本构成之一，材料成本由原材料成本、材料的用量、材料的加工时间组成。

原材料成本：不同原材料的市场价格各不相同，同时不同市场区域的价格也不一样，在为零件件选择原材料时，应根据零件的用途和功能选择合适的材料，而不是选择过分超出性能要求的昂贵材料，比如同为不锈钢，316不锈钢的价格比304不锈钢价格就贵很多。

材料的用量：在设计零件结构和制造工艺时，应考虑材料用量尽可能少，如必要，可以通过拆件的方式使两个相对简单零件通过后续装配组合组成一件复杂的零件（需要更多材料用量和加工时间）。

材料的加工时间：零件的成本与加工它所需的时间成正比，材料的加工时间跟材料的可加工性有关，可加工性低的材料需要更多的时间来加工，同时也会消耗更多的资源，如切削液、电力和切削刀具等。

4、生产量

随着零件数量的增加，一组相同零件的单位成本显著降低。这种成本的成比例降低主要是消除重复设计成本以及机器设置调试的结果。CAD 设计、CAM 准备和机器设置都是一次性完成的，用于所有要制造的零件。（也就是说，生产一件零件，设计成本和机器设置成本都包含在这一件零件上，如果生产1000件，那么设计成本和机器设置成本就被平摊到这1000件上）

5、特殊要求

CNC加工件在加工前，需要明确公差要求、表面粗糙度要求，更严格的公差要求会导致更难加工，并增加废品率，这也会导致更高的成本；更高的表面粗糙度要求可能会导致CNC铣床加工无法做到，就可能采用磨床甚至其他方法，增加了工序，自然增加成本。

CNC加工件加工完成后，可能会要求进行一些后处理，如热处理、表面处理等，以提高零件的功能、性能和美观性，这些后处理要求在一定程度上都会增加零件的成本。

对于表面处理，另一个严重的成本驱动因素是为零件的不同区域应用不同的表面处理要求。比如局部电镀、局部阳ji氧化、双色样机氧化、一个区域氧化，在另一个区域电镀。所以，为了降低成本，如无必要应尽量保持整个零件的表面处理要求一致。

6、结构设计

零件结构越复杂，制造成本就越高，高度复杂的零件可能需要更先进的机械，它们还需要更多的加工时间、多次装拆和设备设置、更多的资源和更密切的检查。所有这些都会影响零件的成本。在 CNC 加工中，某些零件的特征和设计不可避免地会增加成本。

1）避免薄壁设计

2）避免设计无法CNC加工的特征

并非所有特征都可以CNC加工，一个典型的例子就是90°的内角，因为目前所有 CNC 铣削刀具都具有圆柱形状，在切削型腔边缘时会产生一个圆角而不是直角或者其他尖角。

3）建议设计较大的内部拐角半径

4）限制型腔的深度

加工深腔会ji大地影响CNC零件的成本，因为需要去除大量材料，这非常耗时。型腔过深会导致刀具悬垂、刀具偏斜、排屑困难和刀具断裂等问题。

5）减少使用曲面结构特征

6）限制螺纹长度

7）设计标准尺寸的孔

8）将CNC机床设置的次数保持在zui低限度

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