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三維降本之制造工藝選擇 | 使用鑄造工藝降本案例

 降本設計 2023-07-04 發(fā)布于上海

零部件的制造工藝選擇,是三維降本理論中十大降本方法(簡稱降本十法)之九。

本文將分享一些國外降本案例,通過使用鑄造工藝替代機加工、激光切割、沖壓、鍛造和焊接等工藝,來實現(xiàn)降本。

學習這些案例,有助于打開降本思維、開拓降本視野和提供降本思路。



案例1,
一個用于農(nóng)用機械上轉(zhuǎn)軸樞桿,原本是通過6個零件焊接而成。每一個零件的加工、以及最終的焊接,耗費了大量時間和人力。

原始的設計:6個零件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代焊接,把6個零件合并為1個鑄件。零件的生產(chǎn)時間大幅度縮短,成本降低60%以上。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例2,
C型柄,原本是5個金屬件通過激光切割后焊接而成。

原始的設計:5個零件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代焊接,把5個零件合并為1個鑄件。零件的生產(chǎn)時間大幅度縮短。
鑄造的另一個好處是,可以在受載荷區(qū)域增加材料,從而確保零件的強度符合要求;同時,可以在非載荷區(qū)域減少材料,從而減重和減少材料浪費。
這一點,如果通過原本的激光切割+焊接,比較難以實現(xiàn)。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例3,
一個用于油氣鉆井設備上的金屬件,原本是通過2個零件焊接而成。其主要問題點是焊接處無法承受較大的扭矩,而造成其使用壽命縮短。

原始的設計:2個零件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代焊接,把2個零件合并為1個鑄件 (尺寸20.3 x 10.7 x 16.5 cm),可以承受較大扭矩,使用壽命增加5倍以上,同時成本降低38%。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例4,
一個用于小型拖拉機上的擺動架,原本是通過11個零件焊接而成。每一個零件的加工、以及最終的焊接,耗費了大量時間和人力。

原始的設計:11個零件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代焊接,把11個零件合并為1個鑄件;尺寸:30.48 x 20.32 x 16.51 cm 材料:球墨鑄鐵

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例5,
一個用于農(nóng)用機械上的金屬件,原本是通過6個激光切割金屬件和2個螺柱通過焊接而成。

原始的設計:8個零件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代焊接,把6個零件合并為1個鑄件。成本降低30%以上,同時產(chǎn)品外觀、強度和尺寸穩(wěn)定性等均勻較大提升。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例6,
一個雷達外殼,原本設計是通過多個零件焊接或者使用桁架結構。

原始的設計:多個零件焊接或者使用桁架結構

現(xiàn)通過鑄造工藝,僅需兩個鑄件(焊接成一體)就可以滿足設計要求,成本相對于多個零件焊接或者桁架結構,會節(jié)省60%的成本。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例7,
一個用于重卡上的一個支架,原本是通過4個零件焊接而成。


原始的設計:4個零件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代焊接,把4個零件合并為1個鑄件(20.3 x 10.7 x 16.5 cm,球墨鑄鐵),成本降低37%。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例8,
一個用于碼垛車上的轉(zhuǎn)向傳動機構,原本是由10個激光切割件、通過19條焊縫焊接而成。

原始的設計:6個零件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代焊接,把10個激光切割件合并為1個鑄件,去除了焊接工序。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例9,
一個用于小型拖拉機上的掛鉤,原本是5個零件(不包括彈簧等)通過激光切割、沖壓和機加工等,并最終焊接而成。

原始的設計:5個零件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代焊接,把5個零件合并為1個鑄件。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例10,
一個用于采摘機械上的抓臂,原本是通過8個激光切割件焊接而成。

原始的設計:8個激光切割件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代焊接,把8激光切割合并為1個鑄件。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例11,
如圖所示的機構件,原本由5個鋁擠壓件、通過16個螺栓固定。

原始的設計:5個鋁擠壓螺栓固定

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代鋁擠壓,把5個鋁擠壓件合并為1個鑄件。合并后的結構件重量減輕了30%、約6公斤,成本降低了10%。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例12,
如圖所示為播種機部件,原本通過30個鈑金件焊接而成。

原始的設計:30個鈑金件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代鈑金沖壓和焊接,把30鈑金件個零件合并7個鑄件。零件數(shù)量大幅度減少,相應的庫存和裝配成本也減少。

優(yōu)化的設計:7個鑄件

案例13,
如圖所示的柱塞頭,原本是通過機加工工藝,從一個實體的毛坯中加工而成。
現(xiàn)通過鑄造,可以降低20%的成本。

優(yōu)化的設計:鑄造代替機加工


案例14,
如圖所示為農(nóng)耕機部件,原本通過8個零件通過激光切割、折彎、機加工,最后再焊接而成。

原始的設計:30個鈑金件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代激光切割、折彎、機加工和焊接,把8個零件合并1個鑄件(55.88 x 30.48 x 25.4 cm,25kg),產(chǎn)品成本降低25%。

優(yōu)化的設計:7個鑄件

案例14,
如圖所示用于玻璃成型爐的電刷導軌,原本通過35個零件通過激光切割、折彎、機加工等,最后再通過鉚釘、螺栓緊固成一體。

原始的設計:35個零件

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代激光切割、折彎、機加工和焊接,把35個零件合并3個鑄件+2個彈簧,單個產(chǎn)品成本降低100$。

優(yōu)化的設計:3個鑄件+2個彈簧,

案例15,
如圖所示的支架,原本通過6個零件通過激光切割、折彎、機加工,最后再焊接而成。

原始的設計:8個鈑金件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代激光切割、折彎、機加工和焊接,把8個零件合并1個鑄件。
優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例16,
如圖所示為用于農(nóng)業(yè)灌溉設備的支架,原本通過3個零件通過激光切割、折彎、最后再焊接而成。

原始的設計:3個鈑金件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代激光切割、折彎、和焊接,把3個零件合并1個鑄件,成本降低60%。

優(yōu)化的設計:1個鑄件

案例17,
如圖所示商用割草機部件,通過3個零件焊接而成。

原始的設計:3個零件焊接

現(xiàn)通過鑄造工藝來替代激光切割、折彎和焊接,把3個零件合并1個鑄件,成本降低60%。

優(yōu)化的設計:1個鑄件




最后的話

沒有完美的制造工藝,只有合的制造工藝。
鑄造工藝是一個古老的工藝,然而在有些場景合理運用,就可以實現(xiàn)降本,本文就展示了諸多這樣的案例。
要把降本十法中制造工藝替代用好、從而實現(xiàn)降本,我們需要主動去了解和熟悉常見制造工藝,繼而可以根據(jù)應用場景,選擇出成本上最合適的制造工藝。
這也是為什么我在公眾號推出工程師需要了解的工藝這一系列文章的主要原因。
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隆重推出 | 降本設計實戰(zhàn)(三維降本)企業(yè)內(nèi)訓


作者簡介:鐘元,著有書籍《面向制造和裝配的產(chǎn)品設計指南》和《面向成本的產(chǎn)品設計:降本設計之道》


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