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MIM与降本设计 | 如何利用MIM降本?

 降本设计 2023-02-20 发布于上海

作为一门金属零件制造工艺,MIM由于其工序复杂性,其成本显然不可能低。

如果针对同一个金属零件,使用MIM工艺,其成本通常会比钣金冲压、压铸或粉末冶金等更高。

那么,MIM与降本设计有什么关系呢?如何使用MIM来降本呢?

本文将从MIM自身的工艺特点出发,介绍三种使用MIM进行降本的思路:

  • 利用MIM可成型复杂三维形状的特点,把多个原本多个由钣金冲压、粉末冶金或机加工等成型的零件合并为1个零件,从而简化产品设计、减少零部件数量,降低产品装配成本及库存成本等。

  • 利用MIM近净成型的特点,机加工等原材料浪费严重、机加工工序成本高的工序。

  • 利用MIM成型尺寸精度高、表面质量好的特点,压铸等需二次机加工来提高尺寸精度或表面质量的的工序。





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降本思路一:使用MIM合并多个零部件

相对于钣金冲压、机加工、压铸和粉末冶金等,MIM可以成型具有复杂三维形状的零件,可以具备外部切槽、外螺纹、锥形外表面、交叉通孔、盲孔、凹台、键销、加强筋板和表面滚花等特征。
因此,原本多个由钣金冲压、机加工、压铸和粉末冶金等工艺成型的零部件,可以通过MIM成型--合并为1个零件,从而简化产品结构,去除产品装配工序,最终降低产品成本。

案例1,4个通过机加工、钣金冲压等工艺加工的零件,被合并为1个MIM零件。


案例2,4个通过机加工、钣金冲压等工艺加工的零件,被合并为1个MIM零件。


案例3,5个零件被合并为1个MIM零件。


案例4,如图所示为应用于医疗领域的相机固定支架,其具有复杂的三维结构。原本是两个机加工件焊接而成,现通过MIM合并为1个零件,不但成本降低,同时避免了原本焊接处锋利毛边带来的潜在质量问题。






 2 
降本思路二:使用MIM减少材料浪费

MIM是近净成型的工艺。
利用MIM近净成型、材料浪费少的特点,可代替机加工等工艺,通过减少材料浪费,来降低成本。这一点对于一些贵重的金属,显得特别重要。
近净成型,near net shape,是指零件的最终成品形态与最初形态很接近;换句话说就是材料的利用率高,材料浪费少。
MIM、压铸、注塑成型和3D打印等,都是近净成型。
而机加工则不是近净成型,机加工存在着太多的材料浪费。

案例1,使用MIM代替机加工,可把材料用量从130g减少到40g,从而降低产品成本


案例2,用于医疗器械中的泵闩锁,原本使用机加工,从毛坯到最后的产品,机加工浪费了一半的原材料。
采用MIM一次成型,仅需少量的机加工工序,材料浪费少;相对于机加工,成本降低了30%。

案例3(同案例2类似),用于电子设备的把手原本使用机加工,从毛坯到最后的产品,机加工浪费了一半以上原材料。
采用MIM一次成型,仅需少量的机加工工序,材料浪费少;同时生产效率高;相对于机加工,成本降低了60%以上。






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降本思路三:使用MIM减少甚至避免二次机加工

相对于压铸或其它铸造工艺,MIM工艺的尺寸精度和表面质量更高;在满足相同的尺寸精度和表面质量要求下,MIM工艺一次成型或者仅需少量二次机加工,就有可能满足要求,而压铸或其它铸造工艺,则可能需要经过多次机加工工序。
因此,在尺寸精度或表面质量要求较高的场合,使用MIM代替压铸或其它铸造工艺,从而减少甚至避免二次机加工工序,有机会降低产品成本。

案例1,滑雪鞋中的左右两侧的固定支架,原本通过铸造工艺成型,需要通过多次机加工才能达到所需结构及尺寸精度。
现通过MIM工艺一次成型即可达到所需尺寸精度要求,避免了机加工,从而降低了成本。

案例2,门铰链中的支架和坡道,原本是通过压铸工艺生产,需要大量机加工工序才能达到所需的尺寸精度。

现改为MIM,一次成型即可达到所需尺寸精度。




最后的话

MIM是一个相对全新的工艺,仅仅是在最近10年之内才开始流行。
对于很多行业来说,特别是一些传统行业,可能对于MIM并不熟知,因此存在着MIM应用的极大空间和机会。
我们可以在降本设计理论的指导下,充分利用MIM去合并零部件、去代替当前机加工或压铸等工艺,实现产品的降本。
(注:仅仅针对小部分产品,并非所有产品均可行)
这种降本思路,是站在一个更高的维度。
当竞争对手还在吭哧吭哧地去千方百计地去降机加工成本、去降压铸成本时,我们已经把机加工、把压铸工艺淘汰掉。
这就是三体中说的“升维思考,降维打击”。

----END---

作者简介:钟元,著有书籍《面向制造和装配的产品设计指南》和《面向成本的产品设计:降本设计之道》


推行降本设计,

助力工程师成长,

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