设计提示

在至少为型腔深度 1/3 的拐角处
添加内半径 在至少为型腔深度 1/3 的拐角处添加内半径
所有 CNC 铣削工具都呈圆柱形，在切割型腔边缘时会产生半径。

通过使用直径较小的刀具，可以减少圆角半径。这意味着需要以较低的速度进行多次走刀 - 较小的刀具无法像较大的刀具那样在一次走刀中去除材料 - 增加加工时间和成本。.

为了最大限度地降低成本：
添加至少为型腔深度 1/3 的半径（越大越好）。
最好在所有内部边线中使用相同的半径。
在型腔的地板上，指定一个小半径（.5 或 1 mm）或根本不指定半径。

提示1 理想情况下，圆角半径应略大于将用于加工型腔的刀具的半径。这减少了工具上的负载，并将进一步降低您的制造成本。例如，如果您的设计有 12 mm 深的空腔，请在拐角处添加 5 mm（或更大）的半径。这将允许 ø8 mm 的刀具（即 4 mm 半径）以更快的速度切割它们。

专业提示2： 如果需要具有尖角的内部边线（例如，当具有矩形形状的零件需要适合型腔时），请使用具有底切的形状，而不是减小内部边线的半径，如下所示：

当矩形零件需要安装在型腔中时，请在型腔的拐角处添加底切

将型腔的深度限制为其长度的 4 倍

加工深腔会极大地影响 CNC 零件的成本，因为需要去除大量材料，这非常耗时。

重要的是要记住，CNC 工具的切割长度有限：通常，它们在切割深度达其直径 2-3 倍的型腔时效果最佳。例如，ø12 铣削刀具可以安全地切割深达 25 mm 的型腔。

可以切割更深的型腔（最大为刀具直径的 4 倍或更大），但这会增加成本，因为需要特殊工具或多轴 CNC 系统。

此外，在切割型腔时，刀具必须逐渐进入正确的切削深度。顺利的入口需要足够的空间。

要最大限度地降低成本：

将所有型腔的深度限制为其长度的 4 倍（即 XY 平面上的最大尺寸）。

增加薄壁的厚度以减少加工时间

除非重量是主要因素，否则较厚的实体截面更稳定（并且加工成本更低），因此应首选。

为避免在加工薄壁时发生变形或断裂，需要在低切深下进行多次走刀。薄特征也很容易产生振动，因此精确加工它们具有挑战性，并且会大大增加加工时间。

要最大限度地降低成本：

对于金属部件，设计壁厚大于 0.8 毫米（越厚越好）。

对于塑料部件，请将最小壁厚保持在 1.5 mm 以上。

请记住：金属的最小可实现壁厚为 0.5 mm，塑料为 1.0 mm。不过，这些特征的可加工性必须根据具体情况进行访问。

专业提示： 在非常靠近零件边缘的位置放置孔 （和螺纹） 时，通常会遇到薄壁。在设计中定位孔时，请确保也遵循上述准则。

将螺纹的最大长度限制为孔径的 3 倍

指定超过必要的螺纹会增加 CNC 零件的成本，因为可能需要特殊工具。

请记住，长度超过孔直径 0.5 倍的螺纹实际上不会增加连接的强度。

要最大限度地降低成本：

设计最大长度为孔径 3 倍的螺纹。

对于盲孔中的螺纹，最好在孔底部添加至少 1/2 直径的无螺纹长度。

设计孔时使用标准钻头尺寸

可以使用标准钻头快速、高精度地 CNC 加工孔。对于非标准尺寸，必须使用立铣刀加工孔，这可能会增加成本。

此外，将所有孔的深度限制为其直径的 4 倍。可以制造更深的孔（最大直径的 10 倍），但它们可能会增加成本，因为它们对加工有问题。

要最大限度地降低成本：

对于直径不超过 10 mm 且直径大于 0.5 mm 的孔，设计直径增量为 0.1 mm 的孔。

以英寸为单位进行设计时，请使用传统的英寸分数或参考此分数英寸钻头尺寸表。

设计长度可达其直径 4 倍的孔。

仅在必要时指定公差

定义严格的公差会增加 CNC 的成本，因为它既增加了加工时间，又需要人工检查。应谨慎定义容差，并且仅在必要时定义。

如果技术图纸上未定义特定公差，则将使用标准公差（± 0.125 毫米或更好）加工零件，这对于大多数非关键特征来说已经足够了。

在内部特征上尤其难以实现严格的公差。例如，在加工相交的孔或空腔时，由于材料的变形，边缘可能会出现小缺陷（称为毛刺）。具有此类特征的零件需要检查和去毛刺，这都是手动（且时间效率低下）的过程，从而增加了成本。

要最大限度地降低成本：

仅在必要时指定更严格的公差。

定义单个基准 （例如两条边的横截面） 作为所有具有公差的尺寸的参考。

请记住：维度中的小数点很重要。它们指定了精度级别和将用于测量的仪器。例如，两位小数表示机械师可以使用卡尺进行测量，而小数点后三位表示必须使用千分尺或等效的 CMM 工具。为了最大限度地降低成本，请避免向维度添加超出必要的额外小数点。

专业提示： 在您的技术图纸中使用几何尺寸和公差 （GD&T）（例如平面度、直线度、圆度和真实位置）可以降低 CNC 加工的成本，因为它们通常定义更宽松的公差，但需要高级设计知识才能有效应用。

需要两台机器设置的零件示例

需要两种机床设置的零件示例：旋转零件以加工侧面特征

建议设计可以在尽可能少的机器设置中加工的零件，最好只使用一次设置。例如，一个两侧都有盲孔的零件将分两种设置进行加工，因为它需要旋转才能接触到两侧。

旋转或重新定位零件会增加制造成本，因为它通常需要手动完成。此外，对于复杂的几何形状，可能需要定制夹具，从而进一步增加成本。特别复杂的几何形状可能需要多轴 CNC 系统，从而进一步提高价格。

考虑将零件拆分为几何形状，这些几何形状可以在一次设置中进行 CNC 加工，并且可以稍后用螺栓固定或焊接在一起。这也适用于型腔非常深的零件。

要最大限度地降低成本：

设计只需一次设置即可加工的零件。

如果无法做到这一点，请将几何图形分成多个零件，以便稍后进行组装。

考虑为纵横比大于 4 的小特征添加支撑支持

具有高宽高比的小特征容易受到振动的影响，因此特别难以精确加工。

为了提高它们的刚度，它们应该连接到较厚的墙壁上，或者用支撑支撑肋（最好是四个：每侧一个）加固。

要最大限度地降低成本：

宽高比小于 4 的设计特征。

添加支撑或将小特征连接到墙壁以提高其刚度。

在 CNC 零件表面添加文本会增加价格。

在 CNC 加工零件的表面添加文本会显着增加成本，因为需要额外且耗时的加工步骤。

表面处理方法，例如丝网印刷或喷漆，是在 CNC 加工零件表面添加文本的一种更具成本效益的方法。

要最大限度地降低成本：

从 CNC 加工零件上去除所有文本和字母。

如果需要文本，最好雕刻而不是浮雕字体，因为它们需要去除更多的材料。

此外，最好使用大小至少为 20 磅的 Sans-Serif 字体（如 Arial 或 Verdana）。

可加工性是指材料可以切割的难易程度。可加工性越高，材料的 CNC 加工速度就越快，从而降低了成本。

每种材料的可加工性取决于其物理特性。通常，金属合金越软（且越有延展性），就越容易加工。

黄铜 C360 是具有最高可加工性的金属，可实现高速加工。铝合金（如 Al 6061 和 Al 7075）也可以很容易地加工。

钢的可加工性比铝低 10 倍，并且至少需要 2 倍的时间来加工。请注意，不同的钢种具有不同的可加工性。例如，不锈钢 304（最常见的不锈钢合金）的可加工性指数为 45%，而不锈钢 303（一种化学成分非常相似的合金）的指数为 78%，使其更易于加工。

塑料的可加工性主要取决于其刚度和热性能。在 CNC 加工过程中，塑料容易熔化和翘曲。

POM （Delrin） 是最容易加工的塑料，而 ABS 紧随其后。PEEK 和尼龙是其他常见的工程塑料，加工难度稍大。

如果您在选择材料时需要帮助，我们编写了这份材料选择指南，其中我们比较了 CNC 加工中最常用的 25 种材料。

要最大限度地降低成本：

如果您可以在材料之间进行选择，请选择具有更好切削加工性的材料（尤其是对于大批量订单）。

散装材料的成本是另一个可以极大地影响 CNC 加工零件价格的因素。

下表总结了 CNC 中常用的金属合金和塑料材料的价格，用于尺寸为 6 英寸 x 6 英寸 x 1 英寸（或大约 150 x 150 x 25 毫米）的板材。

材料散装成本

铝 6061 $ 25

铝 7075 $ 80

不锈钢 304 $ 90

不锈钢 303 $ 150

黄铜 C360 $ 148

ABS 17 美元

尼龙 6 $ 30

POM （Delrin） 27 美元

PEEK $ 300Source:麦克马斯特

铝 6061 显然是创建金属原型的最具成本效益的方法，因为它结合了低成本和非常好的可加工性。

请注意，具有更高可加工性的金属，如不锈钢 303 和黄铜 C360，成本更高，因此更适合大批量生产，因为利用规模经济，更短的加工时间会掩盖较大的材料成本。

在塑料方面，ABS、尼龙和乙缩醛 （Delrin） 的价格与铝 6061 大致相同。不过，它们更难加工，因此预计价格会更高。PEEK 是一种非常昂贵的材料，应仅在必要时使用。

要最大限度地降低成本：

选择散装成本较低的材料（尤其是对于小批量订单）。

表面光洁度改善了 CNC 加工零件的外观和对恶劣环境的抵抗力，但也增加了它们的成本。

要求对同一零件进行多个不同的表面表面处理会进一步提高价格，因为需要额外的步骤（例如，遮罩表面）。

可以在此处找到一篇总结了 CNC 零件每种表面光洁度优势的文章。

要最大限度地降低成本：

选择机加工表面粗糙度。

仅在绝对必要时要求多次表面处理。

坯料的尺寸必须比零件大约 3 毫米 （.125 英寸）

毛坯（库存材料）的尺寸可能会影响总成本：为了确保良好的精度，必须从零件的所有边缘去除一些材料。这可能会对材料成本产生重大影响（尤其是对于大批量订单）。

根据经验，坯料必须至少比端部大 3 毫米 （.125''）。让我们通过一个例子来看看坯料的大小如何影响 CNC 中的定价：

如果您设计的零件的包络线为 30 x 30 x 30 mm，则将使用下一个较大的坯料，在这种情况下，该坯料通常是从 35 mm 厚的板材上切割下来的。如果零件的包络为 27 x 27 x 27 毫米，则可以使用 30 毫米厚的板材，从而节省大量材料。

要最大限度地降低成本：

设计尺寸比标准坯料尺寸小 3 mm 的零件。

请参阅常见的毛坯尺寸表或大型材料供应商目录以供参考。

利用规模经济（额外提示）

在CNC加工中，数量对单价影响很大。这是因为启动成本相对较高，当数量较少时，它们占成本的很大一部分。但是，对于大批量，它们几乎被消除了，因为这些成本被分摊到许多零件上。

在下图中，我们总结了用不锈钢 304 加工的 12 个不同零件的平均单价。

CNC 加工中的单价与数量

单价的下降几乎是指数级的：即使数量略有增加，单价也会大幅下降。请注意，订购非常大的数量 （> 100 个部件） 会将单价降低 5 到 10 倍。规模经济的影响对于小批量来说也很明显。

实际上：

数量从 1 增加到 5 可以降低单价 50% 以上！

要最大限度地降低成本：

通过订购更多数量或重复下订单来利用规模经济。