Aliuminio CNC projektavimo vadovas: DFM taisyklės ir išlaidų mažinimas

Projektuojant aliuminio dalis, skirtas CNC apdirbimui, reikia suderinti mechanines funkcijas su cecho{0}}grindų pjovimo dinamika. Pagrindinės standartinės DFM taisyklės: minimalus sienelės storis turi būti didesnis0,8 mm(rekomenduojama 1,5 mm), nustatydami vidinius kampų spindulius į>1,15x įrankio spindulys, ribojant kišenės gylį4x pjaustytuvo skersmuo, ir nurodantISO 2768-mbendrosios leistinos nuokrypos rezervuojant±0,010 mmtik kritinėms poravimosi sąsajoms. Kad būtų išvengta dalių deformacijos ir sriegio įstrigimo, inžinieriai turi atsižvelgti į lydinio įtempių sumažinimą (pvz., nurodant Al6061-T651, o ne T6) ir dangos susidarymą pradiniame 3D CAD modeliavimo etape.

CAD modeliai ir parduotuvės grindų realybė: inžinerinio atotrūkio mažinimas

3D CAD modelis, sukurtas SolidWorks arba Autodesk Inventor, vaizduoja idealizuotą geometriją nulinės-gravitacijos ir nulinės{2}}trinties skaitmeninėje aplinkoje. Perkeliant į 5-ašių vertikalųjį apdirbimo centrą (VMC), ši geometrija sąveikauja su didelio greičio suklio sukimo momentu, fizinėmis suspaudimo jėgomis, pjovimo įrankio deformacija ir šilumos generavimu.

AtXiamen Dazao mašinos, įsteigtas 2000 m., turintis ISO9001:2015 ir IATF16949:2016 sertifikatus, gamybos duomenys rodo, kadbeveik 90 % pateiktų 3D CAD failų reikalauja DFM (Design for Manufacturing) modifikacijųprieš sukuriant įrankių takus. Dėl neoptimizuotų konstrukcijų pailgėja ciklo trukmė, įrankiai šniokščia, greitai susidėvi pjaustytuvas ir nereikalingas atliekų kiekis.

Sekantis struktūrizuotasaliuminio CNC apdirbimo projektavimo gairėsleidžia inžinieriams sukurti pigiau pagaminamus, greičiau apdirbamus ir stabilių matmenų{0}} komponentus atliekant tolesnį apdorojimą. Norėdami suprasti, kaip šie dizaino pasirinkimai pereina į grindų{2}}lygio gamybos operacijas, pasitarkite su mūsų pagrindaisaliuminio CNC apdirbimo vadovas.

Pagrindinės DFM aliuminio CNC apdirbimo gairės

Vykdant efektyvųaliuminio dalių dizainasreikia laikytis konkrečių geometrinių ribų, kurias diktuoja pjovimo įrankio kinematika ir medžiagos savybės.

1. Minimalus sienelės storis ir standumas

Plonos sienos, veikiamos didelėmis pjovimo jėgomis, patiria šoninį įlinkį, dėl ko atsiranda pleiskanojimas, matmenų poslinkis ir galimas sienos lūžimas.

· Rekomenduojamas minimalus sienelės storis: 1,5 mmdėl bendrų struktūrinių savybių.

· Absoliutus minimalus sienelės storis: 0,8 mmlokalizuotiems, atraminiams šonkauliams (minimalus sienelės storis CNC apdirbimui).

· Mikro{0}}ypatybės: 0,5 mmpasiekiamas tik kelių{0}}eilių apdailiniais pjūviais su mažo-skersmens galinėmis frezomis, o tai žymiai padidina ciklo laiką.

Plonos sienelės įlinkis, veikiant pjovimo slėgiui, atitinka konsolės sijos lenkimo lygtį:

δ=(F⋅L³)/(3⋅E⋅I)

Kurδyra deformacija, F yra pjovimo jėga, L yra sienos aukštis, E yra aliuminio lydinio Youngo modulis, o I yra inercijos momentas. Kadangi sienelės storis (t) tiesiogiai veikia inerciją (I=(b⋅t³)/12), sumažinus sienelės storį 50 %, deformacija padidėja 8 kartus.

2. Vidinio kampo spindulio pasirinkimas ir galo frezavimo įjungimas

Sukamieji CNC galiniai frezai negali pjauti aštrių 90 laipsnių vidinių vertikalių kampų. Kiekviena vidinė vertikali briauna natūraliai išlaiko frezos spindulį (cnc vidinio kampo spindulys).

· Standartinė taisyklė:Nurodykite anvidinio kampo spindulys(Rkampas), tai yra10–15 % didesnisnei standartinis galinio frezavimo spindulys (Rtool).

· Matematikos taisyklė:Rkampas Didesnis arba lygus 1,15 × Rtool

Jei vidinio kampo spindulys tiksliai sutampa su galinio frezavimo spindulį, įrankio kryptis pasikeičia 90 laipsnių, išlaikant 100 % radialinį sukibimą. Dėl šio staigaus drožlių apkrovos šuolio įrankis burbuliuoja, prastai baigia paviršių ir lūžta. Didesnis spindulys leidžia pjaustytuvui sklandžiai prasiskverbti pro kampą be sustojimo ir nesustojimo, pagal standartącnc frezavimo projektavimo taisyklės.

3. Kišenės gylio ribos ir įrankio įlinkio koeficientai

Gilios, siauros kišenės reikalauja ilgo pasiekiamumo galinių frezų. Didėjant įrankio iškyšai, standumas mažėja eksponentiškai pagal sijos įlinkio formulę (proporcingai L³).

· Standartinis kišenės gylis:Laikyti gylį mažesnį arba lygų4× kišenės plotis.

· Maksimalus kišenės gylis:Mažiau nei arba lygus6× kišenės plotis. Jei gylis viršija 6 ×, reikalingi specialūs įrankiai su kakleliu, sumažintas pastūmos greitis arba EDM (elektros iškrovos apdirbimas), o tai padidina išlaidas.

4. Skylių projektavimo standartai ir grąžtų išlyginimas

Suprojektavus skyles taip, kad jos atitiktų standartinius grąžtų dydžius, nereikės pasirinktinių grąžtų ar apskrito interpoliavimo įrankių takų (kaip suprojektuoti CNC apdirbimo dalis).

· Skylės gylio riba:Laikykite aklinos skylės gylį, mažesnį arba lygų8× skylės skersmuo.

· Apatinis profilis:Suprojektuokite aklinų skylių dugnus su standartu118 laipsnių arba 135 laipsnių gręžimo taško kampaso ne plokščias dugnas. Plokščioms-apačioms skylėms reikia antrinio galinio frezavimo operacijos.

· Įėjimo ir išėjimo paviršiai:Įsitikinkite, kad gręžimo įėjimo ir išėjimo paviršiai yra statmeni įrankio ašiai. Gręžiant kampuotą paviršių, grąžtas nukrypsta, sulenkiamas įrankis ir sugadinami skylės padėties leistini nuokrypiai.

Pagrindiniai aliuminio CNC apdirbimo DFM parametrai

Išlaidų viršijimo prevencija: tolerancijos krūva{0}}aukštyn ir paviršiaus apdaila

Per{0}}nurodytas leistinas nuokrypis yra didžiausias nereikalingų gamybos sąnaudų veiksnyscnc apdirbimas dfm.

1. Numatytųjų CAD tolerancijos spąstų pašalinimas

Standartiniai CAD brėžinių šablonai dažnai apima numatytuosius pavadinimo blokų tolerancijas, pvz.:

· XX=±0,5 mm

· X,XX=±0,1 mm

· X.XXX=±0,01 mm

Kai inžinierius palieka nekritišką ypatybę trimis skaitmenimis po kablelio, CAM programuotojas turi atlikti didelio-tikslumo, mažo-tiekimo užbaigimo praėjimus per nesuderintus paviršius (cnc apdirbimo tolerancijos).

· Bendrosios tolerancijos:TaikytiISO 2768 m (vidutinis)visiems ne{0}}kritiniams aspektams (cnc apdirbimo tolerancijos gairės).

· Tikslumo tolerancijos:Rezervas±0,010 mm iki ±0,025 mmgriežtai skirtas guolių lizdams, kaiščių kaiščių vietoms ir dinamiškoms sujungimo slankstelėms.

2. Anodavimo matmenų augimo apskaita

Frezuotos aliuminio detalės paprastai palieka mašiną tokio paviršiaus šiurkštumoRa nuo 1,6 µm iki Ra 3,2 µm. Šviesi apdaila leidžia tai sumažinti ikiRa 0,8 µm. Tačiau kreipiantisprecizinio aliuminio anodavimo paslaugosarba antrinė paviršiaus apdaila tiesiogiai pakeis galutinius fizinius matmenis:

① II tipo anodavimas (standartinis anodavimas):

· Bendras plėvelės storis:nuo 8 µm iki 15 µm.

· Prasiskverbimas ir susikaupimas: 50 % įauga į aliuminio paviršių, 50 % susikaupia išorėje.

· Matmenų augimas vienam paviršiui:nuo 4 µm iki 7,5 µm.

② III tipo kieto sluoksnio anodavimas:

· Bendras plėvelės storis:nuo 25 µm iki 50 µm.

· Matmenų augimas vienam paviršiui:nuo 12,5 µm iki 25 µm.

Projektuojant presu{0}}pritvirtinti kaiščio skylutes arba uždaryti-tolerancijos veleno angas, išankstiniai anodavimo CAD matmenys turi atsižvelgti į šį sluoksnio susidarymą pagalcnc apdirbimo dfm gairės.

Gamybos metodas ir tolerancijos išlaidų poveikis

3 gamybos aklosios dėmės aliuminio CNC apdirbimo srityje

Nors standartiniuose vadovuose pagrindinis dėmesys skiriamas pagrindiniams spinduliams ir sienelių storiui, gamybos gedimai dažnai kyla dėl fizinių reiškinių, atsirandančių pašalinant drožles. Štai trys kritinės inžinerinės aklosios dėmės, nustatytos „Dazao Machinery“ aukšte.

1 akloji vieta: vidinio streso pašalinimas ir asimetrinis atsargų pašalinimas

Ekstruzinio arba karštai valcuoto{0}}aliuminio žaliavos turi didelį gamybos vidinį liekamąjį įtempį. Kadangi CNC galinis frezas pašalina didelius medžiagos kiekius iš vienos detalės pusės, vidinis įtempių laukas tampa nesubalansuotas. Kai dalis atsegama nuo spaustuko, komponentas pasilenkia arba pasisuka.

Inžinerinio gedimo atvejis Dazao

Klientas suprojektavo optinę pagrindo plokštę, kurios matmenys 1200 mm × 400 mm × 25 mm, naudodamas standartąAl6061-T6plokštelė. Projektuojant reikėjo frezuoti masyvią kišenę vienoje pusėje, pašalinant 70% medžiagos.

Atleidus spaustukus, pagrindo plokštės centras pasilenkė aukštyn0,35 mm, neatitinkantis plokščios -plokštumos specifikacijos Mažesnis nei 0,05 mm arba lygus jai. Visa 50 vienetų gamybos partija buvo išbraukta.

Inžinerinis sprendimas

1. Medžiagos specifikacija:Perjungti iš 6061-T6 į6061-T651arba7075-T6511. The51žymėjimas rodo, kad plokštė buvo pašalinta mechaniniu tempimu{0}} (nuo 1,5 % iki 3 % nuolatinio tempimo) malūne prieš grūdinant senėjimą.

2. Apdirbimo strategija:Įgyvendinkite simetrišką medžiagos pašalinimą. Neapdorotos mašinos A pusėje, apversti ir grubioje B pusėje, taikykite tarpinį įtempį{1}}apdorokite termiškai180 laipsnių 2 valandas, tada atlikite galutinius tikslius apdailos praėjimus.

2 akloji vieta: anoduojančių tirpalų kapiliarinis sulaikymas mažuose siūluose

Inžinieriai reguliariai koreguoja pagrindinius sriegio skersmenis, kad atitiktų vienodą anodavimo susidarymą. Tačiau mažose-skersmens srieginėse skylėse (pvz., nuo M3 iki M5) kapiliarinė jėga neleidžia skysčiui cirkuliuoti anodavimo skalavimo etapo metu.

Kapiliarinis slėgis mažame kanale apskaičiuojamas taip:

Pc=(2⋅ ⋅cosθ)/r

Kur yra paviršiaus įtempis, θ yra kontaktinis kampas, o r yra skylės spindulys. Kai r mažėja, kapiliarų susilaikymas didėja.

Anoduojamas vonios tirpalas lieka įstrigęs mažų žaliuzių siūlų šaknyse. Lokali rūgšties koncentracija sukelia pernelyg didelį aliuminio tirpimą, o po to vietinį oksido kaupimąsi, efektyviai padvigubinant plėvelės storį prie apatinių sriegių.

Inžinerinio gedimo atvejis Dazao

Medicinos korpuso dalyje nurodytos M3 aklinos srieginės skylės su standartu6H klasės sriegio tolerancija. Išankstinio-anodavimo sriegio kaiščio matuokliai buvo patikrinti be problemų.

Po III tipo Hardcoat anodavimo nerūdijančio plieno tvirtinimo varžtai pusiaukelėje įstrigo į aklinas angas, nukirpdami varžtų galvutes.

Inžinerinis sprendimas

1. Per didelis bakstelėjimas:Naudokite per didelius čiaupus (GH3 arba GH4 bakstelėjimo ribos).

2. Aiški CAD / brėžinio specifikacija:Aiškiai atskiri gijų išnašas inžineriniuose spaudiniuose:

· Išankstinio-anodavimo siūlų klasė: per didelis specialus

· Paskelbti-anodavimo siūlų klasė: ISO 6H

3. Keičiant-skylę:Jei įmanoma, paverskite aklinas sriegines skyles į per{0}}angas, kad būtų galima laisvai tekėti skysčiui plovimo metu.

3 akloji zona: sienos rezonansas ir asimetrinis anti{1}}dažnio struktūrinis dizainas

Greitai{0}}frezuojant plonasienes-aliuminines kišenes, pjovimo griovelių sąveika su plonomis aliuminio konstrukcijomis sukelia stiprų plepėjimą, jeiAšmenų perdavimo dažnis (fbp) atitinkaNatūralaus rezonanso dažnis (fn) nuo kišenės sienos.

Ašmenų perdavimo dažnis apibrėžiamas taip:

fbp=(RPM × fleitos skaičius) / 60

Jei 4 griovelių galinis frezas dirba 12 000 aps./min., fbp=(12 000 × 4) / 60=800 Hz. Jei kišenės sienelės natūralusis dažnis taip pat yra 800 Hz, susidaro stovinčios akustinės bangos, sukuriančios gilias pleškėjimo žymes ir sugadinančios paviršiaus apdailą, nepaisant pastūmos reguliavimo.

Inžinerinis sprendimas

· Pertraukos simetrija:Užuot suprojektavę keturias vienodas 2,0 mm storio kišenių sieneles, šiek tiek keiskite sienelių storį (pvz., sienelė A=2.0 mm, sienelė B=2.4 mm). Keičiant skerspjūvio-mases poslinkiai fn per gretimas sienas, slopindami stovinčios bangos rezonansą.

· Mikro{0}} grimzlės kampai:Įtraukti a0,5–1,0 laipsnio grimzlės kampasant vidinių kišenių sienelių. Smailėjančios sienos skerspjūvis išilgai aukščio-nepertraukiamai kintamas, o tai neleidžia sustiprėti vienam rezonansiniam dažniui frezavimo eigos metu.

Tvirtinimo, nustatymų strategijos ir sąrankos mažinimo metodai

Kiekvieną kartą, kai mašinos operatorius atjungia dalį, pasuka ir vėl pritvirtina į naują padėtį ("sąranka"), padėties paklaida didėja, o mašinos tuščiosios eigos laikas padidina vieneto kainą.

1. 3 ašių ir . 5-ašių VMC ekonomikos įvertinimas

· 3 ašių apdirbimas:Idealiai tinka dalims, kurių ypatybės yra viename paviršiuje arba paprastos viršuje / apačioje. Reikia rankinio apvertimo arba kelių tvirtinimo detalių. Mažas mašinos valandinis įkainis (45 - USD 65 per valandą).

· Svertas pažangus5 ašių CNC apdirbimo galimybėsidealiai tinka sudėtingiems organiniams kontūrams, kampuotoms skersinėms{0}}angoms, sparnuotės geometrijoms arba sparnuotės geometrijoms. Pašalina keletą sąrankų, bet taikomas didesnis mašinos valandinis tarifas (140 USD per valandą).

Kad sumažintumėte išlaidas, suprojektuokite dalis taip, kad visos svarbios funkcijos (kišenės, skylės, lizdai) būtų pasiekiamos iš vieno vektoriaus, o tai leidžia atlikti vieną sąranką 3 ašių VMC (aliuminio cnc dizainas).

2. Funkcijų konsolidavimas ir taško angos išdėstymas

· Nustatyti pirminį tašką (duomenis A):Suprojektuokite didelį, plokščią atskaitos paviršių suRa 0,8µm apdaila ir0,02 mmlygumo specifikacija.

· Įtraukite įrankių skyles:Pridėkite du ne{0}}kritinius4,0 mm arba 6,0 mm iškaltos kaiščių skylėsant pirminio veido. Šios skylės tarnauja kaip fizinės CNC armatūros vietos taškai, pagreitinantys sąrankos derinimą visose gamybos serijose.

· Pateikite tvirtinimo flanšus:Didelėms, plonoms lėkštėms pridėkite suspaudimo ąselius arba pakopinius išorinius pečius. Tai leidžia spaustukams sukibti lygiagrečiais paviršiais nenulenkiant gatavos detalės geometrijos.

Aliuminio lydinio pasirinkimo matrica CNC apdirbimui

Tinkamo lydinio temperatūrų pasirinkimas tiesiogiai įtakoja pjovimo greitį, krašto kokybę ir įrankių sąnaudas. Norėdami gauti platesnį techninį terminio apdorojimo ir atsparumo korozijai aprašymą, žiūrėkite mūsų išplėstinįaliuminio lydinio pasirinkimo vadovas CNC apdirbimui. krašto kokybę ir bendrąaliuminio CNC apdirbimo procesas.

1. Al6061-T6 / Al6061-T651

· Savybės:Puikus suvirinamumas, didelis atsparumas korozijai, geras konstrukcijos stiprumas (aliuminio dalių projektavimo gairės).

· Apdirbamumas:Skiedros formuojasi švariai su atitinkamais drožlių laužikliais; minimalus įrankių klijų nusidėvėjimas.

· Geriausias naudojimas:Konstrukciniai rėmai, mašinų komponentai, tvirtinimo kronšteinai, optinės plokštės.

2. Al7075-T6 / Al7075-T6511

· Savybės:Cinko -legiruota didelio-stiprumo medžiaga, kurios mechaninis takumo stiprumas atitinka konstrukcinį plieną (~500 MPa).

· Apdirbamumas:Išskirtinis. Gaminamos trumpos, trapios drožlės, kurios lengvai išvalo kišenes, leidžia agresyviai tiekti ir padidinti greitį.

· Geriausias naudojimas:Orlaivių erdvės konstrukciniai laikikliai, didelės{0}}apkrovos robotų rankos, našūs automobilių komponentai.

3. Al5052-H32 / Al5083-H111

· Savybės:Didelis magnio kiekis užtikrina puikų atsparumą sūraus vandens korozijai. Labai plastiškas.

· Apdirbamumas:Prastai tiksliam frezavimui. Minkštas aliuminis linkęs suglamžyti galines frezavimo rieves, sudarydamas įmontuotą{1}}kraštą (BUE) ir palikdamas įbrėžimus išilgai nupjautų kraštų.

· Geriausias naudojimas:Jūriniai gaubtai, suvirintos skardos/mechaniškai apdorotos hibridinės konstrukcijos.

CNC aliuminio lydinių mechaninių savybių ir apdirbamumo indeksas

Ankstyvųjų DFM darbo eigų įgyvendinimas naudojant „Dazao Machinery“.

Taikant šiuosaliuminio cnc projektavimo gairėspradinio produkto kūrimo metu pašalinami brangūs inžinerinių pakeitimų užsakymai (ECO), kai tik pradedami statyti įrankiai.

AtXiamen Dazao mašinos, mūsų inžinierių komanda palaiko pirkėjus ir dizainerius80% CAD užbaigimo etapas. Vykdydamas automatinius CAM įrankių trasos modeliavimus ir tolerancijos{1}}analizes prieš išpjaunant atsargas, „Dazao“ padeda klientams pasiekti:

1. Ciklo laiko sumažinimas:Optimizavus vidinius spindulius ir kišenių gylius, apdirbimo laikas sutrumpėja 20–35%.

2. Kokybės užtikrinimas:MūsųIATF16949 tikslios kokybės tikrinimo procedūrosužtikrinti visišką žaliavos šilumos sertifikatą, CMM matmenų patikrinimą ir optinio kaiščio matuoklio bandymą visoms srieginėms savybėms ir optinio kaiščio matuoklio bandymus visoms srieginėms savybėms.

3. Skaidri kaina:Nustačius per{0}}toleruojamas funkcijas, inžinieriai gali panaikinti ne-kritines specifikacijas prieš pradedant gamybą.