PERFURAÇÃO E ESTAMPAGEM

Como comparar o custo de produção

  Um breve guia para identificar a tecnologia dentre as disponíveis, para o menor custo de produção possível, de acordo com o número e o tipo de peças a serem produzidas.

  O objetivo da engenharia de processo é identificar o ciclo de produção mais barato para produzir um produto. Um produto de chapa metálica segue um ciclo que parte da matéria-prima, passa pelo cisalhamento (puncionamento, corte ou corte a laser) seguido pela conformação (dobra, esticamento ou estampagem, formação de rolo). As tecnologias de corte por punção e estampagem (fig. 1) serão levadas em consideração nestas páginas devido às suas semelhanças. O objetivo é identificar a tecnologia dentre as disponíveis que, em uma situação específica de trabalho (número e tipo de peças a serem fabricadas), completa a produção pelo menos em custo. Analisaremos essas tecnologias para definir os custos típicos de cada uma, identificando em primeiro lugar os três fatores que somados dão o custo de produção: matéria-prima, ferramentas e custo horário da máquina, sendo o último valor multiplicado pelas horas necessárias para a produção. Para calcular o custo horário da máquina, outros quatro fatores componentes serão analisados: custo do trabalho conectado à operação da máquina, custo de manutenção, custo de energia e, por último, o custo da amortização da planta.

Por fim, os custos de produção, seja com máquinas de puncionamento de folhas ou máquinas de puncionamento de bobinas, serão comparados. Da mesma forma para os custos de produção com a máquina de perfuração de bobina e pressione com morre. Esta última parte também fornecerá fórmulas úteis, dado o tipo de produto e a quantidade necessária, para identificar a tecnologia para obter a produção ao menor custo.

AS TECNOLOGIAS

  As tecnologias analisadas para o blanking de mesa da peça de trabalho são: perfuração da bobina, perfuração da chapa e estampagem com a prensa. Perfurar com alimentação por folha é a tecnologia que permite máxima flexibilidade (fig. 2). Formas complexas podem ser obtidas dentro do espaço da folha e o sistema também é adequado para a fabricação de uma única peça. Existem máquinas com carregamento e descarregamento manuais ou automáticos; em ambos os casos, a máquina deve parar quando a folha é carregada e o produto final descarregado (fig. 3). Perfurar com capacidade de alimentação de bobina é uma tecnologia adequada para produção em pequena e média escala. A máquina carrega a tira de metal diretamente da bobina; Por isso, a máquina trabalha sempre no ciclo automático com boa flexibilidade (fig. 4). A estampagem é a tecnologia adequada para a produção em massa. Nesse caso, a velocidade é máxima, mas a flexibilidade é baixa: uma matriz é feita para cada produto e seu custo deve ser amortizado na produção (fig. 5).

CUSTO DE PRODUÇÃO: TRÊS FATORES

  O princípio orientador por trás da escolha da tecnologia a ser usada é o menor custo de produção. Isto é dado pela adição de três fatores. O primeiro é o custo da matéria-prima, que pode ser em folhas (para as máquinas de puncionamento de folha) ou bobina (para as máquinas de puncionamento e estampagem). O custo para todos os matéria-prima necessária para completar a produção é considerada.Para isso deve ser adicionado o custo das ferramentas.As ferramentas para as prensas com chapa de metal ou para as máquinas de puncionamento de bobina são punções padrão disponíveis de vários fabricantes (por exemplo, punções de torre grossa). este último produz uma forma padrão (furos redondos ou quadrados e assim por diante) ou formas especiais em todos os tempos da máquina de punção. A ferramenta para a prensa de estampagem é feita para medir o produto a ser fabricado.

  Os punções padrão, sem dúvida, têm custos mais baixos do que as ferramentas especiais de impressão. O último fator é o custo por hora da máquina, que é multiplicado pelas horas que a máquina precisará para concluir a produção. Tudo isso é resumido pela fórmula: [custo de produção] = [matéria-prima] + [ferramentas] + [custo por hora] x [horas de produção] .Fig. 6 dá o significado desta fórmula em forma gráfica.

CUSTO HOURLY: QUATRO FATORES

  Quatro outros fatores devem ser somados para calcular o custo por hora de uma máquina. O primeiro fator de custo é o trabalho conectado à máquina. Quando a máquina necessita de supervisão contínua, deve ser considerado o custo de um operador dedicado à máquina (de 20 a 25.000 euros por ano a dividir por 1800 horas por ano). O segundo fator são os custos anuais de manutenção, que incluem os materiais consumíveis, o óleo hidráulico e os lubrificantes, o custo da assistência técnica e peças de reposição.O custo de manutenção incorrido pela máquina em um ano, dividido por 1.800 horas por ano, dá esse valor.O terceiro fator é o custo de a eletricidade consumida pela usina a cada hora. Na falta de dados sobre a absorção de eletricidade pela planta, um cálculo prudente poderia ser metade da potência instalada.

O quarto fator é o custo da amortização da máquina. Para calcular este custo por hora é suficiente dividir a taxa de amortização prevista para a máquina durante o ano em curso e mais uma vez dividir por 1800 horas por ano. Se a máquina tiver sido comprada por leasing, a prestação anual dividida por 1800 horas pode ser considerado em vez do custo da amortização. Desta forma, após a conclusão da amortização da máquina ou após o término do contrato de locação, haverá uma redução no custo por hora da máquina.

A VELOCIDADE DE PRODUÇÃO

  Para completar o cálculo do custo de produção, é necessário multiplicar o custo por hora pelas horas necessárias para a máquina executar o trabalho. Conhecendo o ciclo de tempo de uma peça (em horas / peça), esse número é multiplicado pelo número total de peças de trabalho N. Em uma máquina de puncionar com folha, o tempo de ciclo depende muito do tipo de máquina, da rota da ferramenta sobre a superfície da chapa e o número de trocas de ferramentas necessárias. A este tempo de punção deve ser adicionado o tempo para carregar a folha e descarregar o produto (de 30 a 50 centésimos de minuto). Na máquina de puncionamento, o tempo de produção é obtido com fórmulas empíricas como segue: [Tempo de produção] = [Número de operações por peça] x [Tempo médio por operação] + [Comprimento da peça em metros] x [Tempo por metro]. Nesse caso, o tempo da máquina de perfuração é igual ao tempo total de produção, desde o carregamento e tempos de descarga não existem. Por fim, o tempo de produção na prensa de estampagem é mínimo: cada toque de prensa produz uma peça. A produtividade, portanto, depende da velocidade de impressão (60, 80, 120 e mais traços por minuto). Em conclusão, a prensa de matriz é o sistema de produção mais rápido, seguido pela máquina de puncionamento por bobina e, por fim, pela máquina de puncionamento por folha. Foi salientado no parágrafo que descreve as tecnologias, que a máquina de puncionar por folha é o sistema mais flexível, seguido pela máquina de puncionamento por bobina e pela linha de prensa de estampagem. Neste ponto, é interessante construir um diagrama de flexibilidade de produtividade, que é dado na fig. 7

COMPARAÇÃO DE TECNOLOGIAS

  Com uma produção N a ser fabricada, é necessário encontrar a tecnologia para realizá-la com o menor custo. Nos parágrafos seguintes, o valor numérico do custo da matéria-prima ou o custo por hora não será mais calculado. Os custos serão avaliados em relação a outras tecnologias para fornecer a comparação de custos necessária. Os conceitos serão suportados por referências numéricas; deste modo, as fórmulas dadas até este ponto podem então ser aplicadas a cada situação individual de trabalho.

COMPARAÇÃO ENTRE PUNCIONAMENTO DE FOLHAS E PERFURAÇÃO DE BOBINAS

  No atual nível de conhecimento, a perfuração da bobina (fig. 8) é particularmente indicada para fazer produtos com dois lados correspondentes aos lados da bobina (figs. 9-11) e para produções médias e pequenas (de 200 a 500.000 peças por ano em um turno). Além disso, a perfuração por bobina é ideal para a produção em massa de peças “diferentes umas das outras” se pertencerem à mesma família (lote 1). Por exemplo, os caixilhos de janelas e portas são produzidos em massa como peças únicas: a perfuração é semelhante, mas os tamanhos (altura e largura da porta ou janela) diferem de um produto para outro.

  Perfurar a partir de folha é usado para fabricar peças retangulares (como a máquina de puncionamento de bobina), mas também pode produzir formas altamente complexas, aninhando-as na folha. A puncionadeira com chapa também pode produzir uma única peça que é totalmente diferente das outras obtidas da mesma folha. É, portanto, também usado para séries de produção muito pequenas (de 1 a 50 peças). As duas tecnologias serão comparadas para uma produção média de peças que podem ser feitas com ambas as máquinas. Cada um dos fatores que compõem o custo de produção será analisado e as conclusões retiradas, o que será válido em relação às hipóteses já expressas.

Matéria-prima

  A máquina de puncionamento de chapa trabalha a partir de folhas de metal comerciais de tamanho padrão ou cortadas ao tamanho. No primeiro caso, de 10% a 20%, os resíduos devem ser considerados devido à impossibilidade de se utilizar totalmente a superfície da chapa. Trabalhando com espaços em branco cortados ao tamanho, o percentual de desperdício é mínimo, mas o custo dos blanks cortados é maior do que o tamanho padrão. Em vez disso, a máquina de puncionamento de bobinas trabalha com tiras de bobinas que vêm de centros de serviço com a largura correta. A porcentagem de resíduos em uma bobina é de no máximo 1%. Enquanto a máquina de puncionar bobina usa basicamente todo o material da bobina, a máquina de puncionar por laminação gera um custo mais alto de matéria-prima devido ao maior desperdício ou ao maior custo de peças cortadas ao tamanho.

Ferramentas

  Em relação ao custo da ferramenta, estima-se que ambas as máquinas de punção, utilizando punções padrão (por exemplo, ferramentas padrão de torre de revólver), incorrem na mesma despesa para ferramentas.

Custo por hora

  O último fator a ser avaliado é o custo por hora, que será multiplicado pelo tempo de produção. Para fins de cálculo, os custos de manutenção e eletricidade são considerados iguais nos dois tipos de máquinas.

  O custo de mão-de-obra depende do tipo de sistema. A máquina de puncionamento de chapa requer a presença constante de pelo menos um operador para as operações de carregamento da folha e descarga da peça. Este custo pode ser eliminado pela introdução de um sistema robotizado de carregamento e descarregamento na máquina de puncionamento de folha; neste caso, o sistema obviamente requer um investimento maior, com consequente aumento no custo de amortização da máquina de puncionamento, como será analisado. Em vez disso, uma máquina de puncionamento simples produz automaticamente sem a presença constante de um operador, que apenas carrega bobinas

  e descarrega paletes. O custo de amortização das máquinas de puncionamento e das linhas de puncionamento depende do tipo de sistema adquirido. Nesta análise, estamos considerando o custo de amortização de ummáquina de perfuração com carga e descarga manual a um custo equivalente deamortização de uma máquina de perfuração de bobina. Se a prensa de puncionadeira de alimentação por folha tem carga e descarga automáticas, o custo de mão de obra por hora será reduzido, mas o custo de amortização da máquina será maior. Também há perfuração de bobina compactamáquinas disponíveis que permitem ainda menos investimento (figura 8) e, portanto, ummenor custo de amortização por hora. Pelas razões acima, nas várias condições operacionais, a máquina de puncionamento de bobina mostrou de 20% a 30% menos custos por hora em comparação com o sistema de alimentação por folha.

Tempo de produção

  O valor do custo por hora deve ser multiplicado pelas horas de produção. Na máquina de puncionamento com folha, conforme descrito no parágrafo sobre velocidade de produção, o tempo necessário para carregar a folhae o descarregamento da peça deve ser adicionado ao tempo de punção. O tempo passa de 30 para 50 centésimos deminuto, quer a operação seja realizada manual ou automaticamente. Na máquina de puncionamento, no entanto, o tempo da máquina é igual ao tempo de ciclo do produto, o que significa que a perfuração da bobinaa máquina é normalmente mais rápida do que a máquina alimentada por folha e, portanto, requer menos horas paracompletar a produção. De um modo geral, quanto mais simples a peça, mais produtiva é a bobinamáquina de perfuração em comparação com a máquina de perfuração de folha.

Conclusão

  A matéria-prima e os custos horários são, portanto, menores para a máquina de puncionamento, que também leva menos tempo para completar a produção. O primeiro e terceiro valor soma [matéria prima] + [ferramentas] + [custo por hora] x [horas deprodução] = [custo de produção] são menores na bobina em comparação com a máquina de puncionamento de folha. Por conseguinte, pode concluir-se que para produções médias e pequenas e com peças de trabalho adequadas para a produção a partir da bobina, esta últimaa tecnologia que realiza a produção com o menor custo.