Alumiiniumist CNC disainijuhend: DFM-i reeglid ja kulude vähendamine

Alumiiniumdetailide projekteerimine CNC-töötlemiseks nõuab mehaaniliste funktsionaalsuste tasakaalustamist tsehhi{0}}põranda lõikamise dünaamikaga. Peamised standardsed DFM-reeglid hõlmavad järgmist: seina minimaalse paksuse hoidmine kõrgemal0,8 mm(soovitatav 1,5 mm), seades sisenurga raadiused väärtusele>1,15x tööriista raadius, tasku sügavuste piiramine4x lõikuri läbimõõtja täpsustadesISO 2768-müldised tolerantsid reserveerimisel±0,010 mmainult kriitiliste liideste jaoks. Osade kõverdumise ja keerme kinnikiilumise vältimiseks peavad insenerid arvestama sulami pinge leevendamisega (nt Al6061-T651 määramine T6 asemel) ja plaadistuse kogunemisega 3D CAD modelleerimise algfaasis.

CAD-mudelid vs. kaupluste tegelikkus: tehniliste lünkade ületamine

SolidWorksis või Autodesk Inventoris loodud 3D CAD-mudel esindab idealiseeritud geomeetriat null-gravitatsiooni ja nullhõõrdeta{2}}digitaalses keskkonnas. Kui see geomeetria viiakse üle 5-teljelisele vertikaalsele töötlemiskeskusele (VMC), mõjutab see geomeetria suure kiirusega spindli pöördemomenti, füüsilisi kinnitusjõude, lõiketööriista läbipainde ja soojuse teket.

KellXiamen Dazao masinad, mis asutati 2000. aastal ISO9001:2015 ja IATF16949:2016 sertifikaatidega, näitavad tootmisandmed, etpeaaegu 90% esitatud 3D CAD-failidest vajavad DFM-i (Design for Manufacturing) muudatusienne tööriistaradade loomist. Optimeerimata konstruktsioonid põhjustavad ülemääraseid tsükliaegu, tööriistade lõdisemist, lõikurite kiiret kulumist ja tarbetut praagi määra.

Järgides struktureeritudalumiiniumist cnc-töötluse disaini juhisedvõimaldab inseneridel luua komponente, mida on odavam toota, kiiremini töödelda ja mille mõõtmed on kogu järeltöötluse ajal stabiilsed. Et mõista, kuidas need kujundusvalikud lähevad üle põranda{2}}tasandi tootmistoiminguteks, lugege meie sihtasutusestalumiiniumist CNC töötlemise juhend.

DFM-i põhijuhised alumiiniumi CNC-töötlemiseks

Tõhusa elluviiminealumiiniumist osa disainnõuab lõikeriista kinemaatika ja materjali omaduste poolt määratud konkreetsete geomeetriliste piiride järgimist.

1. Seina minimaalse paksuse ja jäikuse juhtelemendid

Õhukesed seinad suurte lõikejõudude mõjul kogevad külgsuunalist läbipainet, mille tagajärjeks on pragunemisjäljed, mõõtmete triivimine ja võimalik seina purunemine.

· Soovitatav minimaalne seinapaksus: 1,5 mmüldiste struktuuriomaduste jaoks.

· Absoluutne minimaalne seinapaksus: 0,8 mmlokaliseeritud, toetatud ribide jaoks (minimaalne seinapaksus cnc-töötluseks).

· Mikro{0}}funktsioonid: 0,5 mmon saavutatav ainult väikese-läbimõõduga otsfreesidega mitmel{0}}käigulisel kergel viimistluslõigetel, mis pikendab oluliselt tsükliaega.

Õhukese seina läbipaine lõikerõhu all järgib konsooltala paindevõrrandit:

δ=(F⋅L³)/(3⋅E⋅I)

Kusδon läbipaine, F on lõikejõud, L on seina kõrgus, E on alumiiniumisulami Youngi moodul ja I on pindala inertsimoment. Kuna seina paksus (t) mõjutab otseselt inertsust (I=(b⋅t³)/12), suurendab seina paksuse vähendamine 50% läbipainet 8 korda.

2. Sisenurga raadiuse valimine ja otsafreesi ühendamine

Pöörlevad CNC-otsfreesid ei saa lõigata teravaid 90-kraadiseid vertikaalseid sisenurki. Iga sisemine vertikaalne serv säilitab loomulikult freesi raadiuse (cnc sisenurga raadius).

· Standardreegel:Määrake ansisenurga raadius(Rnurk), see tähendab10% kuni 15% suuremkui standardfreesi raadius (Rtool).

· Matemaatika reegel:Rnurk Suurem või võrdne 1,15 × Rtööriist

Kui sisenurga raadius ühtib täpselt otsafreesi raadiusega, muutub tööriist 90-kraadise suunamuutuse, säilitades samal ajal 100% radiaalse haardumise. See järsk laastude koormuse järsk tõus põhjustab tööriista lõdisemist, halva pinnaviimistluse ja tööriista purunemise. Suurema raadiuse tagamine võimaldab lõikuril sujuvalt kaarega läbi nurga ilma peatumata või peatumata, vastavalt standardilecnc freesi projekteerimise reeglid.

3. Tasku sügavuse piirid ja tööriista läbipainde suhted

Sügavad kitsad taskud nõuavad pika ulatusega otsafreese. Kui tööriista üleulatus suureneb, langeb jäikus vastavalt tala läbipainde valemile (proportsionaalselt L³-ga) eksponentsiaalselt.

· Standardne tasku sügavus:Hoia sügavus väiksem või võrdne sellega4× tasku laius.

· Maksimaalne tasku sügavus:Väiksem või võrdne6× tasku laius. Üle 6-kordsete sügavuste jaoks on vaja spetsiaalseid kaelusega tööriistu, vähendatud ettenihkekiirusi või EDM-i (elektrilahendusmehaaniline töötlemine), mis suurendab kulusid.

4. Aukude kujundamise standardid ja puuritera joondamine

Aukude kujundamine nii, et need vastaksid standardsete puuritera suurustele, välistab vajaduse kohandatud hõõritsate või ümmarguse interpolatsiooni tööriistaradade järele (kuidas kujundada osi CNC-töötluseks).

· Ava sügavuse piirang:Hoidke pimeaugu sügavus väiksem või võrdne sellega8× augu läbimõõt.

· Alumine profiil:Disain pime augu põhjad standardPuurimisnurk 118 kraadi või 135 kraadipigem lameda põhjaga. Lameda-põhja augud nõuavad teisest otsafreesi.

· Sisenemis- ja väljumispinnad:Veenduge, et puuri sisend- ja väljalaskepinnad on tööriista teljega risti. Nurgasse pinda puurimine põhjustab otsaku ekslemist, painutab tööriista ja rikub augu asendi tolerantse.

Peamised DFM-i parameetrid alumiiniumi CNC-töötluseks

Kulude ületamise vältimine: tolerantsi virna{0}}ülemine ja pinnaviimistlus

Tolerantside ülemäärane-määramine on suurim tarbetute tootmiskulude põhjustajacnc töötlemine dfm.

1. CAD tolerantsi vaikelõksude kõrvaldamine

Standardsed CAD-joonistusmallid sisaldavad sageli pealkirjaploki vaiketolerantse, näiteks:

· XX=±0,5 mm

· X,XX=±0,1 mm

· X.XXX=±0,01 mm

Kui insener jätab kolme kümnendkohaga ebakriitilise funktsiooni, peab CAM-i programmeerija läbima suure-täpse, madala-söötmisega viimistlemise läbi mitte-vastavate pindade (cnc töötlemise tolerantsid).

· Üldised tolerantsid:RakendaISO 2768-m (keskmine)kõigi mitte{0}}kriitiliste dimensioonide jaoks (cnc-töötluse tolerantsi juhised).

· Täpsustolerantsid:Reserv±0,010 mm kuni ±0,025 mmrangelt laagripesade, tüüblite tihvtide asukohtade ja dünaamiliste paaritusslaidide jaoks.

2. Anodeeriva mõõtmete kasvu arvestamine

Freesitud alumiiniumdetailid jätavad masinale tavaliselt pinnakareduseRa 1,6 µm kuni Ra 3,2 µm. Kerge viimistlus langeb selle allaRa 0,8 µm. Siiski, taotledesalumiiniumi täppisanodeerimise teenusedvõi sekundaarne pinnaviimistlus muudab otseselt lõplikke füüsilisi mõõtmeid:

① II tüüpi anodeerimine (standardne anodeerimine):

· Kile kogupaksus:8 µm kuni 15 µm.

· Läbitung vs. ehitus: 50% kasvab alumiiniumpinna sisse, 50% koguneb välispinnale.

· Mõõtmete kasv pinna kohta:4 µm kuni 7,5 µm.

② III tüüpi kõvakatte anodeerimine:

· Kile kogupaksus:25 µm kuni 50 µm.

· Mõõtmete kasv pinna kohta:12,5 µm kuni 25 µm.

Pressi-sobita tihvtide auke või sule-tolerantsi võlli auke projekteerides, peavad anodeerimiseelcnc töötlemise dfm juhised.

Tootmismeetod vs taluvuskulude mõju

3 pimeala tootmist alumiiniumi CNC-töötluses

Kui standardjuhised keskenduvad põhiraadiustele ja seinapaksusele, siis tootmistõrked tulenevad sageli füüsikalistest nähtustest, mis ilmnevad laastude eemaldamisel. Siin on kolm Dazao Machinery põrandal tuvastatud kriitilist inseneri pimeala.

Pime punkt 1: sisemise pinge vabastamine ja asümmeetriline varude eemaldamine

Ekstrudeeritud või kuumvaltsitud{0}}alumiiniummaterjalid sisaldavad tootmisest tulenevat suurt sisemist jääkpinget. Kuna CNC-otsfrees eemaldab detaili ühelt küljelt suures koguses materjali, muutub sisemine pingeväli tasakaalustamata. Kui detail on kruustangist lahti võetud, siis komponent paindub või väändub.

Tehnilise rikke juhtum Dazaos

Klient kavandas optilise alusplaadi mõõtmetega 1200 mm × 400 mm × 25 mm, kasutades standardsetAl6061-T6plaat. Disain nõudis ühele küljele massiivse tasku freesimist, eemaldades 70% materjalist.

Kruustangu vabastamisel kummardus alusplaadi keskosa ülespoole0,35 mm, mis ei vasta tasapinna -spetsifikatsioonile Väiksem kui 0,05 mm või sellega võrdne. Kogu 50-osaline tootmispartii lammutati.

Tehniline lahendus

1. Materjali spetsifikatsioon:Lülitu 6061-T6 asemel6061-T651või7075-T6511. The51tähis näitab, et plaat vabastati pingest{0}}mehhaanilise venitamisega (1,5% kuni 3% püsiv venitus) veskis enne karastamist.

2. Töötlemise strateegia:Rakendage sümmeetrilist materjali eemaldamist. Töötlemata masina külg A, ümberpööramine ja töötlemata külg B, rakendage vahepealset pinge{1}}vaba kuumtöötlust180 kraadi juures 2 tundija seejärel sooritage viimased täpsed viimistlussöödud.

Pime punkt 2: anodeerivate lahuste kapillaaride kinnipidamine väikestes keermetes

Insenerid reguleerivad rutiinselt suuremaid keerme läbimõõtu, et võtta arvesse ühtlast anodeerimise kogunemist. Väikeste -läbimõõduga pimekeermestatud aukudes (nt M3 kuni M5) takistab kapillaarjõud anodeerimise loputamise ajal vedeliku ringlust.

Kapillaarrõhk väikeses kanalis arvutatakse järgmiselt:

Pc=(2⋅ ⋅cosθ)/r

Kus on pindpinevus, θ on kontaktnurk ja r on ava raadius. Kui r väheneb, suureneb kapillaaride peetus.

Anodeeriv vannilahus jääb väikeste pimedate keermete juurte lõksu. Happe lokaliseeritud kontsentratsioon põhjustab alumiiniumi liigset lahustumist, millele järgneb lokaalne oksiidi kogunemine, mis kahekordistab kile paksuse alumiste keermete juures.

Tehnilise rikke juhtum Dazaos

Meditsiinikorpuse osa on ette nähtud M3 pimedate keermestatud avade jaoksKlass 6H keerme taluvus. Eel-anodeeritud keermepistiku mõõturid läbisid probleemideta kontrolli.

Pärast III tüüpi kõvakatte anodeerimist külmusid roostevabast terasest kinnituskruvid poolenisti pimedatesse aukudesse, lõigates kruvipead maha.

Tehniline lahendus

1. Liiga suur koputamine:Kasutage liiga suuri kraane (GH3 või GH4 kraanipiirangud) kõikidele väikestele sisekeermetele, mis on ette nähtud kõvakatte anodeerimiseks, et luua täiendavat sammu läbimõõtu.

2. Selge CAD/joonise spetsifikatsioon:Tehnikaprintidel selgelt eraldatud lõime viiktekstid:

· Eel-keerme anodeerimise klass: ülemõõduline spetsiaalne

· Postitus-keerme anodeerimise klass: ISO 6H

3. Läbi-Aukude muutmise:Kui võimalik, muutke pimedad keermestatud augud{0}}läbiavadeks, et võimaldada plaadistuse pesemise ajal vedeliku vaba voolamist.

Pime punkt 3: seina resonants ja asümmeetriline sagedusevastane-konstruktsioonikujundus

Õhukeseseinaliste-alumiiniumtaskute suurel-freesimisel põhjustab lõiketorude ja õhukeste alumiiniumkonstruktsioonide vastastikune mõju tugevale lõksule, kuiTera läbimise sagedus (fbp) vastabLoodusliku resonantsi sagedus (fn) tasku seinast.

Tera läbimise sagedus on määratletud järgmiselt:

fbp=(RPM × flöötide arv)/60

Kui 4-flöödiline otsfrees töötab 12 000 p/min, fbp=(12 000 × 4)/60=800 Hz. Kui taskuseina loomulik sagedus on samuti 800 Hz, tekivad seisvad akustilised lained, mis tekitavad sügavaid värinajälgi ja rikuvad pinnaviimistlust sõltumata etteande reguleerimisest.

Tehniline lahendus

· Katkestuse sümmeetria:Selle asemel, et kujundada neli identset 2,0 mm paksust taskuseina, muutke seina paksust veidi (nt sein A=2.0 mm, sein B=2.4 mm). Ristlõike massi-muutmine nihkub fn üle külgnevate seinte, surudes maha seisulaine resonantsi.

· Mikro{0}}tõmbenurgad:Kaasata aSüvisenurk 0,5 kraadi kuni 1,0 kraaditasku siseseintel. Kitseneva seina ristlõige on piki selle kõrgust pidevalt muutuv-, mis takistab ühegi resonantssageduse võimendust freesimise ajal.

Kinnitus-, nullpunktistrateegia ja seadistuste vähendamise tehnikad

Iga kord, kui masina operaator võtab osa lahti, pöörab seda ja kinnitab uuesti uude suunda ("seadistus"), suureneb asukohaviga ja masina tühikäiguaeg suurendab ühikukulu.

1. 3-Axis vs. 5-Axis VMC Economics hindamine

· 3-teljeline töötlemine:Ideaalne osade jaoks, mille omadused on ühel küljel või millel on lihtne ülemine/alumine orientatsioon. Nõuab käsitsi ümberpööramist või mitut kinnitust. Madal masina tunnitasu (45 - $ 65/h).

· Täiustatud võimendamine5-teljelise CNC-töötluse võimalusedsobib ideaalselt keeruliste orgaaniliste kontuuride, nurga all olevate rist{0}}aukude või tiiviku või tiiviku geomeetria jaoks. Välistab mitu seadistust, kuid sellel on kõrgem masina tunnitasu (90 - $ 140/h).

Kulude minimeerimiseks projekteerige osad nii, et kõik kriitilised funktsioonid (taskud, augud, pilud) oleksid juurdepääsetavad ühest vektorist, mis võimaldab 3-teljelises VMC-s ühe seadistuse lõpuleviimist (alumiiniumist cnc disain).

2. Funktsioonide konsolideerimine ja nullpunkti augu paigutus

· Määrake esmane punkt (A)Kujundage suur tasane võrdluspind, millel onRa 0,8µm viimistlus ja0,02 mmtasasuse spetsifikatsioon.

· Lisage tööriistaavad:Lisage kaks mitte{0}}kriitilist4,0 mm või 6,0 mm tüübliaugudesmasel näol. Need augud toimivad CNC-kinnitusseadmete füüsiliste asukohapunktidena, kiirendades seadistuse joondamist tootmistsüklite lõikes.

· Pakkuge kinnitusäärikud:Suurte õhukeste plaatide jaoks lisage kinnitusklambrid või astmelised välimised õlad. See annab kruustangidele paralleelsed pinnad haardumiseks ilma viimistletud detaili geomeetriat.

Alumiiniumsulamite valikumaatriks CNC-töötluseks

Õige sulami temperamendi valimine mõjutab otseselt lõikekiirust, serva kvaliteeti ja tööriistakulusid. Kuumtöötluse ja korrosioonikindluse laiema tehnilise jaotuse saamiseks vaadake meie laiendatud artiklitalumiiniumisulami valiku juhend CNC-töötluseks. serva kvaliteet ja üldinealumiiniumist CNC töötlemisprotsess.

1. Al6061-T6 / Al6061-T651

· Omadused:Suurepärane keevitatavus, kõrge korrosioonikindlus, hea konstruktsioonitugevus (alumiiniumist osade disainijuhised).

· Töödeldav:Laastud moodustuvad sobivate laastumurdjatega puhtalt; minimaalne tööriistade liimikulu.

· Parim kasutus:Konstruktsiooniraamid, masinaosad, kinnitusklambrid, optilised plaadid.

2. Al7075-T6 / Al7075-T6511

· Omadused:Tsingist-legeeritud ülitugev{1}}materjal mehaanilise voolavuspiiriga, mis vastab konstruktsiooniterastele (~500 MPa).

· Töödeldav:Erakordne. Toodab lühikesi hapraid laaste, mis puhastavad taskud kergesti, võimaldades agressiivset söötmist ja kiirust.

· Parim kasutus:Lennundusruumi konstruktsiooniklambrid,{0}}suure koormusega robotkäed, jõudluslikud autokomponendid.

3. Al5052-H32 / Al5083-H111

· Omadused:Kõrge magneesiumisisaldus tagab parema soolase vee korrosioonikindluse. Väga plastiline.

· Töödeldav:Täppisfreesimiseks kehv. Pehme alumiinium kipub kumisema otsafreesi flööte, moodustades Built{1}}Up Edge'i (BUE) ja jättes lõikeservadele purske.

· Parim kasutus:Merekarbid, keevitatud lehtmetall/töödeldud hübriidkonstruktsioonid.

CNC-alumiiniumisulamite mehaaniliste omaduste ja töödeldavuse indeks

Varasemate DFM-i töövoogude juurutamine Dazao Machineryga

Nende rakendaminealumiiniumist cnc disainijuhisedesialgse tootearenduse käigus välistab kallite tehniliste muudatuste tellimused (ECO-d), kui tööriistade väljatöötamine on pooleli.

KellXiamen Dazao masinad, meie insenerimeeskond toetab ostjaid ja disainereid80% CAD valmimise faas. Käitades automaatseid CAM-i tööraja simulatsioone ja tolerantsi virna{1}}analüüse enne varude kärpimist, aitab Dazao klientidel saavutada:

1. Tsükliaja vähendamine:Sisemiste raadiuste ja tasku sügavuste optimeerimine vähendab töötlemisaega 20% kuni 35%.

2. Kvaliteedi tagamine:MeieIATF16949 täppiskvaliteedi kontrolli protseduuridtagage täielikud toormaterjali kuumuse sertifikaadid, CMM-i mõõtmete kontrollimine ja optilise tihvti mõõturi testimine kõigi keermestatud funktsioonide puhul ning optilise tihvti mõõturi testimine kõigi keermestatud funktsioonide puhul.

3. Läbipaistev kuluarvestus:Üle{0}}tolerantsitud funktsioonide tuvastamine võimaldab inseneridel lõdvendada mitte-kriitilisi spetsifikatsioone enne tootmise alustamist.