Custo do torneamento CNC de peças automóveis: quais são os requisitos em termos de volume, tolerância e IATF

Duas oficinas podem apresentar orçamentos para a mesma peça automóvel torneada e chegar a valores muito diferentes, mesmo quando ambas são competentes e se baseiam no mesmo desenho. A diferença raramente se deve à competência na usinagem. Deve-se ao que cada oficina presumiu em relação ao volume, à interpretação das tolerâncias, ao âmbito da inspeção e ao conjunto de documentação que o trabalho automóvel implica.

Este guia divide o orçamento de uma peça automóvel torneada nos componentes sobre os quais o comprador pode realmente exercer influência e separa o custo da peça do custo de conformidade, que é onde a maioria dos modelos de «deveria custar» falha. Para faixas gerais de taxas horárias e preços de materiais em todos os trabalhos de torneamento, o nosso Discriminação dos custos do torneamento CNC aborda os dados subjacentes. O que se segue é a vertente automóvel que se sobrepõe a esses dados.

O que está, na verdade, dentro de uma cotação de torneamento automóvel

Um orçamento para uma peça automóvel torneada é composto por cinco componentes: barra de material, tempo de ciclo na máquina, configuração e programação, operações secundárias e inspeção, juntamente com a documentação associada. No caso dos trabalhos para o setor automóvel, o quinto componente comporta-se de forma diferente do que noutros setores, uma vez que o cliente está normalmente a adquirir um processo controlado, em vez de um lote de peças.

Por que razão a barra de material representa uma percentagem maior nas peças torneadas

O torneamento começa a partir de uma barra redonda, e tudo o que é cortado é resíduo. Numa peça com uma flange grande e um eixo longo e delgado, o diâmetro inicial é determinado pela flange, pelo que a maior parte do comprimento do eixo se transforma em aparas. As peças fresadas apresentam o mesmo problema, mas as peças torneadas para a indústria automóvel tendem a ter exatamente este perfil, razão pela qual a matéria-prima representa frequentemente uma percentagem maior do orçamento do que os compradores esperam.

Há duas medidas que resolvem esta questão diretamente. Em primeiro lugar, verifique se faz sentido, para o seu volume de produção, utilizar uma peça em bruto quase acabada, como uma peça forjada ou uma pré-forma moldada a frio, pois o ponto de transição chega mais cedo do que a maioria dos compradores supõe. Em segundo lugar, analise se a classe de qualidade mais elevada especificada é realmente necessária para cada característica, ou se foi herdada de um desenho mais antigo. Se pretender conhecer o contexto do processo antes de tomar essas decisões, consulte o nosso guia sobre Como funciona o torneamento CNC explica onde é removido material e onde não é.

Como o volume altera a resposta

A configuração e a programação são fixas por projeto e amortizadas ao longo da produção. Esse simples facto explica a maior parte da variação de preço entre um protótipo e uma encomenda de produção, e é por isso que um preço por peça cotado para uma determinada quantidade não diz praticamente nada sobre o preço para outra quantidade.

O erro prático consiste em basear-se numa cotação de uma fase e elaborar o orçamento com base noutra. Os compradores costumam pegar numa cotação de protótipo, aplicar um desconto de volume hipotético e construir um modelo de custos do programa com base nesse resultado. Em vez disso, peça um orçamento com escalões de quantidade para os volumes que realmente espera e pergunte o que muda no processo em cada escalão. Um fornecedor que transfira a mesma peça de um torno padrão para uma máquina do tipo suíço quando o volume for maior deve ser capaz de explicar essa mudança e mostrar como isso afeta o custo unitário.

Qual é o impacto da classe de tolerância no custo de componentes automóveis reais?

A tolerância é a forma mais rápida de aumentar os custos sem acrescentar funcionalidades. Nos componentes automóveis torneados, três tipos de características estão na origem da maioria das especificações rigorosas.

• Mancais e diâmetros de encaixe por pressão, em que a classe de ajuste, e não o diâmetro nominal, determina os requisitos, e em que um acabamento superficial especificado é, muitas vezes, tão importante quanto a tolerância dimensional.
• Diâmetros das juntas e superfícies de contacto das juntas, onde a circularidade, a textura da superfície e a ausência de marcas de usinagem determinam se a junta funciona, e não apenas o diâmetro.
• Formas de roscas e interfaces roscadas, em que o tipo de ajuste e o método de inspeção determinam se a oficina necessita de calibres, micrômetros de rosca ou de um sistema ótico.

A regra geral aplica-se a toda a tornearia automóvel: definir tolerâncias para as características que desempenham uma função e deixar tudo o resto sujeito a uma tolerância geral razoável. Um desenho que aplique uma tolerância geral restrita a todas as dimensões obriga a oficina a inspecionar e controlar características que não têm qualquer função, e cada uma dessas características reflete-se no preço.

A concentricidade e o desvio merecem uma menção específica. Uma peça com um munhão de rolamento em cada extremidade e uma superfície de vedação entre elas cria um requisito de relação, e não três requisitos de dimensão distintos. Manter essa relação implica, normalmente, a maquinagem das características relacionadas numa única configuração ou entre centros, o que constitui uma decisão de processo que a oficina toma com base no desenho. Se a relação não for especificada, a oficina pode dividir as operações e as peças podem ainda assim estar dentro da tolerância individualmente, enquanto a montagem falha.

O custo que os compradores de automóveis subestimam: documentação de qualidade

Esta é a linha que separa o trabalho na indústria automóvel da maquinação geral, e a que é mais frequentemente omitida num modelo de «custo previsto». Um fornecedor automóvel não se limita a fabricar peças. Demonstra, de forma documentada e auditável, que o processo continuará a fabricá-las.

PPAP, estudos de capacidade e calibração

A aprovação de peças de produção requer um dossiê de submissão cujo conteúdo e nível são definidos pelo cliente, e não pela oficina. Dependendo do nível de submissão, esse dossiê pode incluir o fluxo do processo, uma análise dos modos de falha do processo, um plano de controlo, um relatório de resultados dimensionais, resultados de ensaios de materiais e de desempenho, uma análise do sistema de medição e estudos iniciais de capacidade do processo relativos a características especiais designadas.

Cada um desses elementos consome horas reais. Os estudos de capacidade exigem um teste de amostra controlado e uma análise estatística. A análise do sistema de medição requer operadores, medições repetidas e tempo dedicado aos instrumentos de medição. As características especiais podem exigir instrumentos de medição específicos, que têm de ser concebidos, construídos e correlacionados antes do início da produção. Nada disto constitui tempo de maquinagem, e tudo isto representa um custo legítimo.

1. Decida atempadamente o nível de submissão e indique-o no pedido de orçamento, pois o nível 1 e o nível 3 implicam volumes de trabalho muito diferentes.
2. Identifique as características especiais no desenho, em vez de o fazer por e-mail, uma vez que estas determinam o conteúdo do plano de controlo e os requisitos de capacidade.
3. Indique quem fornece e quem paga pelos medidores dedicados, e se se prevê uma correlação entre os medidores da vossa instalação e os do fornecedor.
4. Confirme a quantidade de amostras necessária para a série de aprovação, uma vez que isso afeta tanto o custo do material como o tempo de máquina.
5. Concordo com o critério de reenvio, uma vez que as alterações de engenharia e as alterações de processo após a aprovação obrigam a reiniciar partes deste trabalho.

Um fornecedor certificado segundo a norma IATF 16949 já tem estes sistemas em funcionamento, e é precisamente por isso que a certificação é mais importante do que uma simples declaração genérica de qualidade. A certificação não torna as peças mais precisas. Significa que o processo documentado, a disciplina do plano de controlo e o sistema de ações corretivas já existem antes da sua primeira encomenda, em vez de serem criados durante a mesma. A Yicen Precision possui as certificações ISO 9001 e IATF 16949 e gere esta documentação como parte do seu processo de garantia de qualidade.

Torneamento de tipo suíço ou padrão para componentes automóveis

A escolha da máquina é uma decisão em termos de custos tomada pela oficina, e vale a pena compreendê-la, pois altera a rentabilidade em termos de volume.

Se a sua peça tiver elementos de acionamento, orifícios transversais ou superfícies planas fresadas, a alternativa a uma segunda operação é uma máquina com ferramentas motorizadas e um subfuso. O nosso guia sobre torneamento CNC multieixos aborda os casos em que essa consolidação se justifica e aqueles em que um percurso simples de duas operações é mais económico.

Oito alterações de projeto que reduzem o orçamento de uma peça automóvel torneada

• Defina o diâmetro inicial com base na característica torneada de maior dimensão e analise cuidadosamente qualquer flange que exija uma barra significativamente maior do que o restante da peça necessita.
• Utilize tamanhos de rosca padrão e raios de ponta de ferramenta padrão, para que o conjunto de ferramentas de série funcione com parâmetros ótimos.
• Aplique tolerâncias rigorosas apenas às características funcionais e mantenha as restantes em termos gerais.
• Indique as relações, tais como o desvio radial e a concentricidade, sempre que a montagem depender delas, para que a oficina planeie a configuração corretamente.
• Especifique o acabamento da superfície apenas quando uma vedação, um rolamento ou um revestimento assim o exigir, uma vez que um acabamento mais fino implica passagens de acabamento mais lentas.
• Evite furos profundos de pequeno diâmetro e elementos longos e delgados, nos casos em que uma geometria mais curta e rígida seja mais adequada.
• Agrupe os furos transversais e as superfícies planas, para que possam ser produzidos com ferramentas motorizadas no mesmo ciclo, em vez de numa operação separada.
• Deve garantir uma folga adequada para a ferramenta e o corte em contra-ângulo nos ombros, de modo a que uma única ferramenta possa completar o perfil sem necessidade de uma pastilha especial.

Pois, individualmente, são pequenas. Juntas, numa peça cuja produção ascende a dezenas de milhares de unidades por ano, têm um impacto maior nas despesas anuais do que qualquer negociação sobre a tarifa horária.

Obter um orçamento que se possa realmente comparar

Envie a todos os fornecedores o mesmo pacote: o modelo 3D, um desenho cotado com tolerâncias e características especiais identificadas, a especificação do material, os requisitos de acabamento e tratamento térmico, o volume anual com o padrão de lançamento previsto, o nível de submissão do PPAP e as expectativas em termos de embalagem e entrega. Solicite que o preço seja discriminado nas cinco categorias acima, com cotações para cada intervalo de quantidade.

Um fornecedor que apresente essa discriminação está a mostrar-lhe onde o custo se situa realmente, o que lhe dá uma base sobre a qual trabalhar. Um único número sem estrutura não lhe dá nada além de uma comparação entre duas estimativas. A Yicen Precision fabrica componentes torneados para aplicações no setor automóvel através da sua Serviços de torneamento CNC, incluindo ferramentas motorizadas e trabalho no subfuso para peças que, de outra forma, necessitariam de uma segunda operação. Envie um modelo e um desenho para Precisão Yicen para obter a repartição e a estrutura de quantidades descritas acima.

Perguntas frequentes