Alumīnija CNC dizaina rokasgrāmata: DFM noteikumi un izmaksu samazināšana

Lai izstrādātu alumīnija detaļas CNC apstrādei, ir jāsabalansē mehāniskā funkcionalitāte ar ceha{0}}grīdu griešanas dinamiku. Galvenie standarta DFM noteikumi ietver: minimālā sienas biezuma saglabāšanu virs0,8 mm(ieteicams 1,5 mm), iestatot iekšējo stūra rādiusu uz>1,15x instrumenta rādiuss, aizverot kabatas dziļumus plkst4x griezēja diametrs, un norādotISO 2768 mvispārējās pielaides rezervēšanas laikā±0,010 mmtikai kritiskām pārošanās saskarnēm. Lai novērstu detaļu deformāciju un vītnes aizķeršanos, inženieriem sākotnējā 3D CAD modelēšanas posmā ir jāņem vērā sakausējuma spriedzes samazināšana (piemēram, Al6061-T651, nevis T6) un pārklājuma uzkrāšanās.

CAD modeļi salīdzinājumā ar veikala realitāti: inženiertehniskās atšķirības pārvarēšana

Programmā SolidWorks vai Autodesk Inventor ģenerēts 3D CAD modelis attēlo idealizētu ģeometriju nulles-gravitācijas un nulles{2}}berzes digitālajā vidē. Pārvietojot uz 5-ass vertikālo apstrādes centru (VMC), šī ģeometrija mijiedarbojas ar ātrgaitas vārpstas griezes momentu, fiziskajiem savilkšanas spēkiem, griezējinstrumenta novirzi un siltuma veidošanos.

PlkstXiamen Dazao mašīnas, kas izveidota 2000. gadā ar ISO9001:2015 un IATF16949:2016 sertifikātiem, ražošanas dati liecina, kagandrīz 90% no iesniegtajiem 3D CAD failiem ir nepieciešamas DFM (Design for Manufacturing) modifikācijaspirms darbarīku celiņu ģenerēšanas. Neoptimizēts dizains izraisa pārmērīgu cikla laiku, instrumentu pļāpāšanu, ātru griezēja nodilumu un nevajadzīgu metāllūžņu daudzumu.

Pēc strukturētaalumīnija cnc apstrādes dizaina vadlīnijasļauj inženieriem izveidot komponentus, kuru ražošana ir lētāka, ātrāk apstrādājama un kuru izmēri ir stabili visā pēcapstrādes laikā. Lai saprastu, kā šīs dizaina izvēles pāriet uz ražošanas darbībām grīdas līmenī, skatiet mūsu pamatinformācijualumīnija CNC apstrādes rokasgrāmata.

DFM pamatnostādnes alumīnija CNC apstrādei

Veicot efektīvualumīnija detaļu dizainsprasa ievērot noteiktas ģeometriskās robežas, ko nosaka griezējinstrumenta kinemātika un materiāla īpašības.

1. Minimālā sienas biezuma un stingrības kontrole

Plānām sienām, kas iedarbojas uz lieliem griešanas spēkiem, rodas sānu novirze, izraisot pļāpāšanas pēdas, izmēru novirzi un iespējamu sienas lūzumu.

· Ieteicamais minimālais sienas biezums: 1,5 mmvispārīgām strukturālajām iezīmēm.

· Absolūtais minimālais sienas biezums: 0,8 mmlokalizētām, atbalstītām ribām (minimālais sienu biezums cnc apstrādei).

· Mikro{0}}funkcijas: 0,5 mmir sasniedzams tikai ar daudzkārtēju-apstrādes vieglu apdari ar maza- diametra gala frēzēm, kas ievērojami palielina cikla laiku.

Plānas sienas novirze zem griešanas spiediena atbilst konsoles sijas lieces vienādojumam:

δ=(F⋅L³)/(3⋅E⋅I)

Kurδir novirze, F ir griešanas spēks, L ir sienas augstums, E ir alumīnija sakausējuma Janga modulis, un I ir laukuma inerces moments. Tā kā sienas biezums (t) tieši ietekmē inerci (I=(b⋅t³)/12), sienas biezuma samazināšana par 50% palielina novirzi par 8 reizēm.

2. Iekšējā stūra rādiusa izvēle un gala frēzes iesaistīšanās

Rotācijas CNC gala frēzes nevar griezt asus 90 grādu iekšējos vertikālos stūrus. Katra iekšējā vertikālā mala dabiski saglabā frēzes rādiusu (cnc iekšējā stūra rādiuss).

· Standarta noteikums:Norādiet aniekšējā stūra rādiuss(Stūris), tas ir10% līdz 15% lielāksnekā standarta gala frēzes rādiuss (Rtool).

· Matemātikas noteikums:Stūris ir lielāks vai vienāds ar 1,15 × Rtool

Ja iekšējā stūra rādiuss precīzi atbilst gala frēzes rādiusam, instruments piedzīvo virziena izmaiņas par 90 grādiem, vienlaikus saglabājot 100% radiālo saķeri. Šis pēkšņais skaidu slodzes pieaugums izraisa instrumentu pļāpāšanu, sliktu virsmas apdari un instrumenta lūzumu. Lielāka rādiusa nodrošināšana ļauj griezējam vienmērīgi izgriezt loku caur stūri, neapstājoties vai neapstājoties, saskaņā ar standartucnc frēzēšanas projektēšanas noteikumi.

3. Kabatas dziļuma robežas un instrumenta novirzes attiecības

Dziļām, šaurām kabatām ir nepieciešamas garas frēzes. Palielinoties instrumenta pārkarei, stingrība samazinās eksponenciāli saskaņā ar staru kūļa novirzes formulu (proporcionāli L³).

· Standarta kabatas dziļums:Saglabājiet dziļumu mazāku vai vienādu ar4× kabatas platums.

· Maksimālais kabatas dziļums:Mazāks par vai vienāds ar6× kabatas platums. Ja dziļums pārsniedz 6 reizes, ir nepieciešami specializēti instrumenti ar kaklu, samazināti padeves ātrumi vai EDM (elektriskā izlādes apstrāde), kas palielina izmaksas.

4. Caurumu projektēšanas standarti un urbja uzgaļu izlīdzināšana

Caurumu projektēšana, lai tie atbilstu standarta urbja izmēriem, novērš nepieciešamību pēc pielāgotām rīvripām vai apļveida interpolācijas instrumentu ceļiem (kā izstrādāt detaļas CNC apstrādei).

· Cauruma dziļuma ierobežojums:Saglabājiet aklo caurumu dziļumu mazāku vai vienādu ar8× cauruma diametrs.

· Apakšējais profils:Dizaina aklo caurumu dibeni ar standartu118 grādu vai 135 grādu urbšanas punkta leņķisnevis plakanu dibenu. Plakaniem-apakšējiem caurumiem nepieciešama sekundāra gala frēzēšana.

· Ieejas un izejas virsmas:Pārliecinieties, vai urbja ieejas un izejas virsmas ir perpendikulāras instrumenta asij. Urbšana leņķiskā virsmā izraisa uzgaļa pārvietošanos, saliekot instrumentu un sabojājot cauruma pozīcijas pielaides.

Galvenie DFM parametri alumīnija CNC apstrādei

Izmaksu pārsniegšanas novēršana: tolerances kaudze{0}}augšup un virsmas apdare

Pārmērīga-pielaides norādīšana ir vienīgais lielākais nevajadzīgo ražošanas izmaksu izraisītājscnc apstrādes dfm.

1. Noklusējuma CAD pielaides slazdu likvidēšana

Standarta CAD rasējumu veidnēs bieži ir iekļautas noklusējuma virsrakstu bloku pielaides, piemēram:

· XX=±0,5 mm

· X,XX=±0,1 mm

· X,XXX=±0,01 mm

Ja inženieris atstāj nekritisku līdzekli ar trim zīmēm aiz komata, CAM programmētājam ir jāveic augstas-precizitātes, zemas-padeves apdares gājieni pāri virsmām, kas nesakrīt (cnc apstrādes pielaides).

· Vispārējās pielaides:PieteiktiesISO 2768 m (vidējs)visām ne{0}}kritiskajām dimensijām (cnc apstrādes pielaides vadlīnijas).

· Precizitātes pielaides:Rezerve±0,010 mm līdz ±0,025 mmtikai gultņu ligzdām, dībeļu tapu vietām un dinamiskām pārošanās slīdēm.

2. Anodēšanas dimensiju pieauguma uzskaite

Frēzētas alumīnija daļas parasti atstāj mašīnu ar virsmas raupjumuRa no 1,6 µm līdz Ra 3,2 µm. Vieglā apdare to samazina līdzRa 0,8 µm. Tomēr piesakotiesprecīzas alumīnija anodēšanas pakalpojumivai sekundārā virsmas apdare tieši mainīs galīgos fiziskos izmērus:

① II tipa anodēšana (standarta anodēšana):

· Kopējais plēves biezums:8 µm līdz 15 µm.

· Iespiešanās pret nodilumu: 50% ieaug alumīnija virsmā, 50% uzkrājas ārpusē.

· Izmēru pieaugums uz virsmu:4 µm līdz 7,5 µm.

② III tipa cietā pārklājuma anodēšana:

· Kopējais plēves biezums:25 µm līdz 50 µm.

· Izmēru pieaugums uz virsmu:12,5 µm līdz 25 µm.

Izstrādājot nospiežot-piestipriniet tapas caurumus vai aizveriet-pielaides vārpstas urbumus, pirms-anodēšanas CAD izmēriem ir jāņem vērā šī slāņa veidošanās saskaņā arcnc apstrādes dfm vadlīnijas.

Ražošanas metode pret tolerances izmaksu ietekmi

3 Aklās zonas alumīnija CNC apstrādē

Lai gan standarta ceļveži koncentrējas uz pamata rādiusiem un sienu biezumu, ražošanas kļūmes bieži rodas fizikālu parādību dēļ, kas rodas skaidu noņemšanas laikā. Šeit ir trīs Dazao Machinery stāvā identificētas kritiskās inženiertehniskās aklās zonas.

1. aklā vieta: iekšējā spriedzes atbrīvošana un asimetriska akciju noņemšana

Ekstrudētais vai karsti velmētais{0}}alumīnijs satur augstu ražošanas procesā radušos iekšējo atlikušo spriegumu. Tā kā CNC gala frēze no vienas detaļas malas noņem lielu daudzumu materiāla, iekšējais sprieguma lauks kļūst nelīdzsvarots. Kad detaļa ir atsprādzēta no skrūvspīlēm, sastāvdaļa noliecas vai pagriežas.

Inženierijas kļūmes gadījums Dazao

Klients izstrādāja optisko pamatplāksni ar izmēriem 1200 mm × 400 mm × 25 mm, izmantojot standartaAl6061-T6plāksne. Dizains prasīja vienā pusē izfrēzēt masīvu kabatu, noņemot 70% materiāla.

Atlaižot skrūvspīles, pamatplāksnes centrs noliecās uz augšu0,35 mm, neatbilstot plakanās -plaknes specifikācijai, kas ir mazāka par vai vienāda ar 0,05 mm. Visa 50 gabalu ražošanas partija tika nodota metāllūžņos.

Inženiertehniskais risinājums

1. Materiāla specifikācija:Pārslēgties no 6061-T6 uz6061-T651vai7075-T6511. The51apzīmējums norāda, ka plāksne tika noņemta no spriedzes{0}}ar mehānisku stiepšanu (no 1,5% līdz 3% pastāvīga stiepšanās) dzirnavās pirms rūdīšanas.

2. Apstrādes stratēģija:Īstenojiet simetrisku materiāla noņemšanu. Neapstrādātā mašīna A pusē, apvērstā un neapstrādātā B pusē, veiciet starpsprieguma-atslodzes termisko apstrādi pie180 grādos 2 stundas, un pēc tam izpildiet pēdējās precīzās apdares piespēles.

2. aklā vieta: anodēšanas šķīdumu kapilāra aizture mazos pavedienos

Inženieri regulāri pielāgo galvenos vītnes diametrus, lai ņemtu vērā vienmērīgu anodējuma uzkrāšanos. Tomēr mazos -diametra vītņotos caurumos (piemēram, no M3 līdz M5) kapilārais spēks anodēšanas skalošanas posmā novērš šķidruma cirkulāciju.

Kapilāro spiedienu mazā kanālā aprēķina šādi:

Pc=(2⋅ ⋅cosθ)/r

Kur ir virsmas spraigums, θ ir saskares leņķis un r ir cauruma rādiuss. Samazinoties r, palielinās kapilāru aizture.

Anodēšanas vannas šķīdums paliek iesprostots mazo žalūziju pavedienu saknēs. Lokalizētā skābes koncentrācija izraisa pārmērīgu alumīnija izšķīšanu, kam seko lokāla oksīda uzkrāšanās, efektīvi dubultojot plēves biezumu apakšējos pavedienos.

Inženierijas kļūmes gadījums Dazao

Medicīnas korpusa daļā ir norādīti M3 akli vītņoti caurumi ar standartu6H klases vītnes pielaide. Pirms-anodēšanas vītņu spraudņu mērinstrumenti bez problēmām izturējuši pārbaudi.

Pēc III tipa Hardcoat anodēšanas nerūsējošā tērauda stiprinājuma skrūves līdz pusei iesaldēja aklos caurumos, nogriežot skrūvju galviņas.

Inženiertehniskais risinājums

1. Lielgabarīta pieskāriens:Izmantojiet liela izmēra krānus (GH3 vai GH4 pieskārienu ierobežojumi) visām mazajām iekšējām vītnēm, kas paredzētas cietā pārklājuma anodēšanai, lai radītu papildu soļa diametra klīrensu.

2. precīza CAD/zīmēšanas specifikācija:Skaidri atdalītas pavedienu norādes inženiertehniskajās izdrukās:

· Iepriekš-anodēšanas vītnes klase: īpaši liela izmēra

· Izlikt-anodēšanas vītnes klase: ISO 6H

3. Pārveidojot-caurumu:Kad vien iespējams, pārveidojiet aklos vītņotos caurumus par{0}}caurumiem, lai nodrošinātu brīvu šķidruma plūsmu pārklājuma mazgāšanas laikā.

Aklā zona 3: sienas rezonanse un asimetrisks pret{1}}frekvences strukturālais dizains

Frēzējot ātrgaitas-plānas sienas-alumīnija kabatas, griešanas rievu mijiedarbība pret plānām alumīnija konstrukcijām izraisa spēcīgu pļāpāšanu, jaAsmens caurlaides frekvence (fbp) atbilstDabiskās rezonanses frekvence (fn) no kabatas sienas.

Asmens caurlaides biežums ir definēts kā:

fbp=(RPM × flautu skaits)/60

Ja 4 viļņu gala frēze darbojas ar 12 000 apgr./min., fbp=(12 000 × 4)/60=800 Hz. Ja kabatas sienas dabiskā frekvence ir arī 800 Hz, veidojas stāvoši akustiski viļņi, kas rada dziļas pļāpāšanas pēdas un sabojā virsmas apdari neatkarīgi no padeves regulēšanas.

Inženiertehniskais risinājums

· Pārrāvuma simetrija:Tā vietā, lai projektētu četras identiskas 2,0 mm biezas kabatas sienas, nedaudz mainiet sienu biezumu (piemēram, siena A=2.0 mm, siena B=2.4 mm). Mainot šķērsgriezuma-masas nobīdi fn pāri blakus esošajām sienām, nomācot stāvviļņu rezonansi.

· Mikro{0}}iegrimes leņķi:Iekļauts aIegrimes leņķis no 0,5 grādiem līdz 1,0 grādiemuz iekšējām kabatas sienām. Konusveida sienai ir nepārtraukti mainīgs šķērsgriezums-pie tās augstuma, kas neļauj pastiprināties nevienai atsevišķai rezonanses frekvencei frēzēšanas laikā.

Fiksācijas, datuma stratēģijas un iestatīšanas samazināšanas metodes

Katru reizi, kad mašīnas operators atvieno daļu, pagriež to un nostiprina to jaunā orientācijā (“iestatījums”), palielinās pozicionēšanas kļūda, un mašīnas dīkstāves laiks palielina vienības izmaksas.

1. 3 ass salīdzinājumā ar . 5-ass VMC ekonomiku

· 3 asu apstrāde:Ideāli piemērots detaļām ar iezīmēm vienā virsmā vai vienkāršu orientāciju augšā/apakšā. Nepieciešama manuāla apvēršana vai vairāki ķermeņi. Zema mašīnas stundas likme ($45 - USD 65/h).

· Uzlabota piesaiste5 asu CNC apstrādes iespējasir ideāli piemērots sarežģītām organiskām kontūrām, leņķveida šķērs{0}}caurumiem vai lāpstiņriteņa ģeometrijām vai lāpstiņriteņa ģeometrijām. Novērš vairākus iestatījumus, bet nodrošina augstāku mašīnas stundu likmi ($90 - USD 140/h).

Lai samazinātu izmaksas, projektējiet detaļas tā, lai visas kritiskās funkcijas (kabatas, caurumi, sloti) būtu pieejamas no viena vektora, ļaujot pabeigt vienā iestatījumā 3 asu VMC (alumīnija cnc dizains).

2. Funkciju konsolidācija un datuma caurumu izvietošana

· Izveidot primāro datumu (datums A):Izveidojiet lielu, plakanu atskaites virsmu arRa 0,8µm apdare un0,02 mmlīdzenuma specifikācija.

· Iekļaut instrumentu caurumus:Pievienojiet divus ne{0}}kritiskus4,0 mm vai 6,0 mm rīvētu dībeļu caurumiuz primārās sejas. Šie caurumi kalpo kā fiziski CNC ķermeņu atrašanās vietas punkti, paātrinot iestatīšanas izlīdzināšanu visos ražošanas procesos.

· Nodrošiniet iespīlēšanas atlokus:Lielām, plānām plāksnēm pievienojiet stiprinājuma cilpas vai pakāpju ārējos plecus. Tādējādi skrūvspīles satver paralēlas virsmas, nesaliekot gatavās daļas ģeometriju.

Alumīnija sakausējuma atlases matrica CNC apstrādei

Pareiza sakausējuma rūdījuma izvēle tieši ietekmē griešanas ātrumu, malu kvalitāti un instrumentu izmaksas. Plašāku tehnisko sadalījumu par termisko apstrādi un izturību pret koroziju skatiet mūsu paplašinātajāalumīnija sakausējuma izvēles rokasgrāmata CNC apstrādei. malu kvalitāte un kopumāalumīnija CNC apstrādes process.

1. Al6061-T6 / Al6061-T651

· Īpašības:Lieliska metināmība, augsta izturība pret koroziju, laba konstrukcijas izturība (alumīnija detaļu projektēšanas vadlīnijas).

· Apstrādājamība:Šķeldas veidojas tīri ar atbilstošiem skaidu lauzējiem; minimāls instrumentu līmes nodilums.

· Labākais lietojums:Strukturālie rāmji, mašīnu sastāvdaļas, montāžas kronšteini, optiskās plāksnes.

2. Al7075-T6 / Al7075-T6511

· Īpašības:Cinka{0}}leģēts augstas-izturības materiāls ar mehānisko tecēšanas robežu, kas atbilst konstrukciju tēraudiem (~500 MPa).

· Apstrādājamība:Izņēmuma. Izgatavo īsas, trauslas skaidas, kas viegli iztīra kabatas, nodrošinot agresīvu padevi un ātrumu.

· Labākais lietojums:Aviācijas un kosmosa strukturālie kronšteini,{0}}augstas slodzes roboti, augstas veiktspējas automobiļu sastāvdaļas.

3. Al5052-H32 / Al5083-H111

· Īpašības:Augsts magnija saturs nodrošina izcilu sālsūdens izturību pret koroziju. Ļoti elastīgs.

· Apstrādājamība:Slikts precīzai frēzēšanai. Mīkstais alumīnijs mēdz saberzt gala frēzēšanas rievas, veidojot Built{1}}Up Edge (BUE) un atstājot šķembas gar grieztajām malām.

· Labākais lietojums:Jūras korpusi, metinātas lokšņu metāla/mehāniski apstrādātas hibrīda konstrukcijas.

CNC alumīnija sakausējumu mehāniskās īpašības un apstrādājamības indekss

Agrīnas DFM darbplūsmu ieviešana ar Dazao Machinery

Piemērojot šosalumīnija cnc dizaina vadlīnijasSākotnējās produktu izstrādes laikā tiek novērsti dārgi inženiertehnisko izmaiņu pasūtījumi (ECO) pēc instrumentu izstrādes.

PlkstXiamen Dazao mašīnas, mūsu inženieru komanda atbalsta pircējus un dizainerus80% CAD pabeigšanas fāze. Veicot automatizētas CAM rīkceļa simulācijas un pielaides{1}}grupas analīzes pirms krājumu samazināšanas, Dazao palīdz klientiem sasniegt:

1. Cikla laika samazināšana:Iekšējo rādiusu un iedobumu dziļuma optimizēšana samazina apstrādes laiku par 20% līdz 35%.

2. Kvalitātes nodrošināšana:MūsuIATF16949 precizitātes kvalitātes pārbaudes procedūrasnodrošināt pilnu izejmateriālu siltuma sertifikāciju, CMM izmēru pārbaudi un optiskā tapu mērierīces testēšanu visiem vītņotajiem elementiem un optiskā tapu mērierīces testēšanu visiem vītņotajiem elementiem.

3. Pārredzamas izmaksas:Pārāk{0}}pieļaujamo funkciju noteikšana ļauj inženieriem pirms ražošanas uzsākšanas atbrīvot ne-kritiskās specifikācijas.