Сколько стоят микрообработанные детали и почему половина цены приходится на контроль
Закупщики, впервые сталкивающиеся с микрообработкой, часто удивляются цене детали, весящей долю грамма. Удивление обычно возникает от взгляда на материал. В микродетали материал почти не важен. Стоимость заключена в наладке, машинном времени и инструменте, а также в работе, необходимой, чтобы доказать правильность детали: контроль, удаление заусенцев, очистка и документация. В этом руководстве разбирается типичное предложение на микрообработку и показано, какие решения в чертеже и RFQ его меняют. Оно продолжает руководство о том, как измеряют микродетали, потому что контроль: большая часть ответа.
Куда уходят деньги в микродетали
В таблице показано типичное распределение для микродетали с жесткими допусками при прототипных и серийных количествах. Числа представляют иллюстративные доли, а не прайс-лист.
| Статья затрат | Прототип, 20 шт. | Серия, 5,000 шт. |
|---|---|---|
| Материал, включая остаток прутка | от 2 до 5 % | от 5 до 10 % |
| Программирование и наладка | от 35 до 50 % | от 2 до 5 % |
| Машинное время | от 15 до 25 % | от 40 до 55 % |
| Инструмент и поломки | от 5 до 10 % | от 8 до 15 % |
| Контроль и протоколы | от 15 до 25 % | от 10 до 20 % |
| Удаление заусенцев, очистка, упаковка | от 5 до 10 % | от 8 до 15 % |
Иллюстративные диапазоны для детали с несколькими элементами ±0.005 mm. Фактические доли различаются по предприятию, процессу и геометрии.
Выделяются две вещи. На прототипных количествах работа в основном состоит из наладки и контроля. На серийных количествах машинное время выходит вперед, но контроль и обращение остаются существенными, потому что растут вместе с числом деталей.
Наладка и программирование
Микродетали требуют настоящей инженерной работы до первой стружки. На станке швейцарского типа может понадобиться установить и настроить от 15 до 20 инструментов, запрограммировать совмещенные операции и измерить и скорректировать первые детали. 5-осевому микрофрезерному станку нужны приспособления, удерживающие деталь 5 mm без деформации, проверка вылета инструмента и биения и процедура прогрева.
Несколько часов или целый день наладки: нормально. На 20 прототипах эти затраты делятся на очень малое число деталей. Поэтому одна и та же деталь может иметь высокую цену за штуку при 20 штуках и малую долю ее при 5,000. Запрос предложений на два-три количества и указание ожидаемого годового объема позволяет предприятиям выбрать правильный процесс.
Машинное время и износ инструмента
Микроинструмент режет с нагрузкой на зуб в несколько микрометров. Даже при 40,000 rpm и выше съем материала медленный. Более твердые или вязкие материалы, такие как титан и 316L, вынуждают снижать скорости и чаще менять инструмент, как описано в руководстве о материалах для микрообработки.
Поломка инструмента: скрытая статья затрат. Сверло 0.2 mm, сломавшееся внутри детали, обычно приводит к браку детали и остановке станка. Предприятия закладывают этот риск в цену, особенно для глубоких малых отверстий и острых элементов. Чертеж, избегающий самых рискованных элементов, окупается снижением брака.
Почему половина цены приходится на контроль
На крупных деталях несколько проверок стандартными калибрами покрывают большинство допусков. На микродеталях с жесткими допусками каждый критичный элемент требует метода, различающего около микрометра, то есть КИМ, системы технического зрения или специальных калибров в контролируемом помещении.
| Требование к контролю | Типичное время на деталь или партию | Влияние на цену |
|---|---|---|
| Визуальный контроль и калибры годен / не годен, выборка | Секунды на деталь | Низкое |
| Критичные элементы на КИМ, выборка из партии | от 10 до 30 минут на партию | Умеренное |
| Протокол по первому образцу, от 30 до 50 размеров | от 2 до 6 часов один раз | Высокое на прототипах |
| 100 % на КИМ по нескольким элементам | Минуты на деталь | Очень высокое в серии |
| Сертификаты на материал, CoC | Административное время на партию | Низкое или умеренное |
Типичные значения для ориентира, не предложение.
Для малой партии прототипов с полным протоколом по первому образцу и несколькими элементами ±0.005 mm время КИМ может равняться времени обработки или превышать его. Отсюда название этого руководства. Это не накладные расходы. Это то, что делает допуск ±0.005 mm реальным.
Удаление заусенцев, очистка и упаковка
Заусенцы на микродеталях напильником не снять. Предприятия применяют ручное удаление под микроскопом, абразивные или вибрационные методы с мелкой средой, электрохимическое или термическое удаление заусенцев. Каждый метод добавляет время или операцию на стороне. Затем детали требуют ультразвуковой очистки и аккуратной сушки, а многие упаковывают по одной в лотки или трубки, чтобы они не спутывались, не гнулись и не терялись.
Если в чертеже не указано состояние кромок, предприятия либо рассчитывают самый бережный метод ради безопасности, либо самый дешевый с риском возврата. Ни то ни другое не помогает Вам сравнивать предложения.
Как количество меняет цену за штуку
Форма кривой затрат зависит от процесса.
| Количество | Типичный лучший процесс | Тенденция цены за штуку |
|---|---|---|
| от 1 до 10 | Микрофрезерный или токарный станок с ЧПУ | Самая высокая, доминирует наладка |
| от 10 до 500 | Микрофрезерный станок или станок швейцарского типа | Быстро падает |
| от 500 до 5,000 | Станок швейцарского типа или специальная наладка фрезерного станка | Низкая, доминирует время цикла |
| 5,000 + | Станок швейцарского типа, многодетальные приспособления | Самая низкая, важны инструмент и обращение |
Типичные закономерности, не правила.
Гипотетический пример: титановая стоматологическая деталь ⌀3 x 7 mm с внутренней резьбой и двумя диаметрами ±0.005 mm. При 10 штуках предприятие в основном закладывает наладку и протокол по первому образцу. При 1,000 штук цена за штуку может быть малой долей прототипной, потому что та же наладка и тот же протокол распределяются на в сто раз больше деталей. Если бы заказчик спросил только про 10, серийная цена так и осталась бы невидимой.
Изменения в чертеже, снижающие цену
Большая часть экономии идет от чертежа, а не от торга.
- Ослабьте нефункциональные допуски. Применяйте ±0.005 mm только к посадкам и базам. Для остального используйте ISO 2768 или блок общих допусков.
- Добавьте радиусы во внутренние углы. Острые внутренние углы вынуждают использовать более мелкий инструмент или электроэрозию.
- Ограничьте глубину малых элементов. Держите карманы около 3 диаметров инструмента, а отверстия около 10 диаметров сверла.
- Выбирайте автоматную марку, где это допустимо. 303 вместо 316L, C36000 вместо меди, если позволяет функция.
- Определите состояние кромок и способ контроля. Например, “заусенцы не видны при 10x”.
- Соразмеряйте документацию с риском. Полный протокол по первому образцу на каждую ревизию некритичного прототипа дорог.
Руководство о размерах элементов и допусках при микрофрезеровании и точении подробнее перечисляет правила проектирования.
Затраты, о которых закупщики часто забывают
Некоторые затраты не отображаются отдельной строкой предложения, но попадают в полную стоимость детали. Их стоит проверить до сравнения цен.
- Инженерные изменения. Ревизия после наладки означает перепрограммирование, новый инструмент и часто новый протокол по первому образцу. На микродеталях небольшое изменение чертежа может стоить столько же, сколько исходная наладка.
- Вторичные процессы. Пассивация, анодирование, электрополирование, термообработка и покрытия часто отдаются на сторону. Каждый добавляет срок, транспорт и риск при обращении с очень малыми деталями.
- Специальная упаковка. Отдельные лотки, пакеты для чистых помещений или трубки для штифтов стоят денег и места. Упаковка навалом дешевле, но может повредить детали.
- Фрахт и пошлины. Микродетали легкие, поэтому авиафрахт доступен, но пошлины и брокерские услуги действуют на каждую отправку. Объединение поставок часто экономит больше, чем меньшая цена за штуку.
- Входной контроль у Вас. Если приходится заново измерять каждую партию, потому что протоколам поставщика нельзя верить, эти затраты относятся к выбору поставщика.
- Брак и повторная квалификация. Более дешевое предприятие, провалившее партию, стоит Вам времени, нового пробного заказа и иногда сдвига запуска изделия.
| Скрытые затраты | Типичный триггер | Как ограничить |
|---|---|---|
| Повторная наладка и новый протокол по первому образцу | Ревизия чертежа после заказа | Зафиксируйте критичные элементы до заказа объема |
| Задержки вторичной отделки на стороне | Покрытие или пассивация вне предприятия | Спросите, кто это делает, и добавьте к сроку |
| Входной контроль | Слабые или отсутствующие протоколы поставщика | Согласуйте методы и формат протокола заранее |
| Повторная квалификация | Смена поставщика после проблем | Сделайте пробный заказ до закупки объема |
Типичные закономерности для ориентира, не полный перечень.
Когда два предложения различаются, проверьте, включены ли эти пункты, исключены или просто не упомянуты. Самая низкая цена за штуку не всегда означает самую низкую стоимость годной поставленной детали.
Сведения в RFQ, делающие предложения сопоставимыми
Когда предложения на одну деталь отличаются в три раза, обычно причина в том, что предприятия исходили из разных допущений. Укажите в RFQ следующее:
- Модель STEP и чертеж в PDF.
- Марку материала и стандарт.
- Количества на двух-трех уровнях и годовой объем.
- Самый жесткий допуск и метод контроля, который Вы ожидаете.
- Требуемую документацию: протокол по первому образцу, CoC, сертификаты на материал.
- Состояние кромок, шероховатость поверхности и любое покрытие.
- Условия поставки, например EXW с предприятия или DDP.
Micropartz: сервис подбора. Мы отправляем один полный RFQ не более чем 3 предприятиям, подходящим по процессу, материалу и допускам, и отвечаем в течение 24 рабочих часов. Закупщики ничего не платят и заказывают напрямую у предприятия. Когда чертеж будет готов, отправьте RFQ. Типичные допуски для планирования приведены в справочнике по допускам и материалам.
Часто задаваемые вопросы
Почему крошечная деталь так дорога, если почти не расходует материал?
Потому что цену определяют машинное время, наладка, малый инструмент, который изнашивается и ломается, и время на измерение, удаление заусенцев, очистку и упаковку деталей, которые едва видны. Материал обычно составляет малую долю от общей суммы.
Какая часть стоимости микродетали приходится на контроль?
Это зависит от допусков и документации. Для деталей с несколькими элементами ±0.005 mm и полным протоколом по первому образцу время контроля на первых партиях может равняться времени обработки. Для деталей со свободными допусками это малая доля.
Как быстрее всего снизить цену на микрообработку?
Пересмотреть, какие допуски действительно важны. Ослабление нефункциональных элементов до ±0.02 mm или общего класса допусков, радиусы во внутренних углах и реалистичные количества обычно экономят больше, чем смена поставщика.
Почему предложения на одну и ту же микродеталь так сильно различаются?
Предприятия выбирают разные процессы (станок швейцарского типа, токарный станок с ЧПУ, микрофрезерный станок), закладывают разный объем контроля и по-разному оценивают риск, когда RFQ неполный. Полный RFQ сужает разброс.
Проверено по
- ISO 2768-1:1989, General tolerances for linear and angular dimensions
- ISO 286-1:2010, ISO code system for tolerances on linear sizes
- Wikipedia: Engineering tolerance
Числа в этом руководстве являются типичными значениями для ориентира. Реальные определяют чертеж, сертификат на материал и подобранное предприятие.
Получите подбор предприятия микрообработки
Отправьте чертеж один раз. Мы передадим его до 3 предприятиям, подходящим для детали, и ответим в течение 24 рабочих часов. Бесплатно для закупщиков.
Отправить RFQ