“我们必须在未来 1 年内推出一款新车型，销售团队为我们设定了成本比竞争对手低 10% 的目标，并确保性能得到改善”这是我们在 NPD 简报会上听到的非常普遍的说法。由于业务的竞争性质或客户压力，降低产品成本是组织中讨论最多的举措之一并不是什么新鲜事。传统的降低成本方式过去主要徘徊在工厂或车间层面的制造成本降低上，成本降低的更多重点是改进现有的制造工艺。

随着更智能的3D CAD平台的出现以及能够在设计早期模拟下游流程，重点已转向降低上游成本。VAVE（价值分析和价值工程）、流程六西格玛、QFD、SPC 等各种数据分析和流程改进方法已被证明对于推动制造和运营的精益方法非常有用。

然而，组织现在意识到，由于70%的成本被锁定在设计阶段，无论在制造中获得什么快速收益，这已经完成了，现在没有太大的影响，因为它只会影响30%的成本。大部分成本在设计阶段就被锁定了，因为由功能要求和零件几何形状驱动的制造过程类型是通过整体方法决定的。因此，在创建详细设计时，零件的命运几乎就决定了。因此，对诸如按成本设计、早期成本估算或成本或设计团队等举措更加严肃。对于创新组织来说，在市场上取得成功已经变得更像是差异化。

因此，对于设计工程师来说，专注于几个简单但重要的设计领域至关重要，这将有助于降低成本。

材料成本是大批量增材工艺的关键

因此，对于非常高的生产量，可以忽略模具成本和工艺是谨慎的，因为在这种情况下材料贡献最大。

但是，对于减法工艺，情况可能会有所不同。对于铣削，车削操作，如果零件由标准坯料或棒材制成，并且材料是标准MS或SS，则无需担心材料成本。更重要的是查看过程成本。然而，钛或这种贵重材料的材料成本甚至可能为零件添加每毫米的材料。

避免铣削和车削零件的过度加工

航空航天工业中经常使用的购买飞行比率是过度加工的最大指标之一。它只考虑了制造前使用的原材料以及制造后剩余的原材料。这很重要，因为在加工过程中去除的每个金属切屑都需要花费美元来实现最终形状。

对于较硬的材料，材料去除率（MRR）可能更低，这意味着需要更长的铣削周期才能装箱最终的几何形状。因此，近净形状（NNS）是制造中使用的常用术语，以确保材料的形状应为圆形或矩形（方形）以降低成本。这确保了在需要加工的材料非常低的时候，从而降低了加工成本。

此外，重要的是要注意正在处理的材料。对于直径为 10 毫米、深度为 20 毫米的孔，不锈钢可能需要几秒钟，但对于钛，可能需要几分钟！有些材料很难加工。由于热而容易变形的材料同样难以加工。铝是除金、银和铅之外的此类工程材料之一。

通常，材料的可加工性指标有助于定义可加工性，从而尽早识别此类难以加工的材料。

严格和不必要的公差增加了成本！

公差是设计中最容易被忽视的领域之一，因为设计工程师很少不知道下游制造能力。公差的挑战在于，为了达到公差，需要根据需要进行二次精加工。从设计的角度来看，很容易在一个零件上工作，公差很小，同时对装配中其余零件的公差很宽松。然而，始终如一地实现如此严格的公差可能是制造业的噩梦。

图3：DFMPro确定了公差问题并强调了降低成本的机会

上面的示例描述了直径为 12 mm 的简单孔特征。这可以通过简单的铣削钻头工艺来实现。然而，增加严格的公差意味着额外的剩余操作和实现最终公差所需的多次切割。这也意味着对额外工具和库存持有成本的投资。公差应始终由材料选择、使用的制造工艺以及特征对变化的敏感程度决定。

最后但并非最不重要的一点是，检查成本取决于所使用的公差值。与100%CMM检测相比，可以用简单的游标或螺旋规测量的尺寸更受欢迎。

总而言之，设计工程师拥有决定产品命运的巨大权力，但也意味着对降低成本负有更大的责任。鉴于有时不可能或很难在后期降低成本，因此牢记材料成本、工艺成本和公差是成功降低成本的关键。在需要铣削的部分，并且存在尖锐的内角，无论发生什么情况，它都必须经过额外的EDM工艺，这既缓慢又昂贵。发送给 3 个不同供应商的报价中始终包含此元素，供应链人员无法进一步降低成本，因为下游团队不知道特定功能的意图或功能要求是什么。通过早期成本估算和DFM审查技术，设计工程师可以更好地了解成本的组成部分，并制定设计零件的“策略”，而不仅仅是查看成本估算的结果。