Бөлшектің құрылымын ақылды жобалау арқылы CNC өңдеу құнын төмендету

ҚЫСҚАША

Механикалық өңдеу құнын төмендету мақсатында бөлшектің құрылымын оптимизациялау Механикалық өңдеуге арналған жобалау (DFM) принциптерін қолдануға негізделеді. Бұған бөлшектің геометриясын ықшамдау, ішкі бұрыштарға жеткілікті радиустар қосу, тесіктер мен тегіндер үшін стандартты өлшемдерді қолдану және мүмкіндігінше дәлме-дәлдіктің жеңіл түрлерін көрсету жатады. Машина уақытын, күрделілікті және жалпы құнды азайту үшін экономикалық және жоғары механикалық өңделетін материалдарды таңдау да маңызды стратегия болып табылады.

Механикалық өңдеуге арналған жобалаудың (DFM) негізгі принциптері

Нақтылық дизайн өзгерістеріне кірмей тұрып, құнын төмендету мақсатындағы негізгі стратегияны түсіну маңызды: Өңдеуге лайықты дизайн (DFM). DFM — бұл компоненттерді ең тиімді және ең қарапайым жолмен шығару мүмкіндігін қамтамасыз ету мақсатында мақсатты түрде жобалау процесі. Мақсат - бөлшектің CNC-станогында өткізетін уақытын ғана емес, сонымен қатар бастапқы дайындықтан бастап соңғы өңдеуге дейінгі барлық өндірістік процестің күрделілігін азайту. Жобалау сатысында қабылданған әрбір шешім тікелей және жиі қатты әсер етеді соңғы құнына.

DFM-нің негізгі принциптері екі негізгі мақсатқа бағытталған: өңдеу уақытын қысқарту және операциялар санын азайту. Өңдеу уақыты жиі негізгі құн факторы болып табылады, сондықтан тез кесу жылдамдығы мен аз өтпелер қажет ететін дизайндар әруақытта арзан болады. Бұл жоғары өңделгіштікке ие материалдарды таңдау немесе ірі, берік құралдармен жасауға болатын элементтерді жобалау арқылы жетуге болады. Кейбір нұсқауда көрсетілгендей Protolabs Network машинаның тезірек және тиімдірек жұмыс істеуіне мүмкіндік беретін бұрыштық радиусты арттыру сияқты кішігірім өзгерістердің өзі

Сонымен қатар маңыздысы — станокты орнату санын азайту. Орнату деп бөлшектің әртүрлі жақтарына қол жеткізу үшін бөлшек қолмен қайта орналастырылатын немесе қайта бекітілетін әрбір уақытты айтады. Әрбір орнату еңбек шығындарын қосады және қате пайда болуы мүмкіндігін туғызады. Алты жағына да элементтері орналасқан күрделі бөлшек алты түрлі орнатуды талап етуі мүмкін, бұл барлық элементтерін бір бағыттан өңдеуге болатын қарапайым бөлшекпен салыстырғанда оның құнын едәуір арттырады. Сондықтан DFM-ның негізгі стратегиясы — мүмкіндігінше аз орнатумен, идеалды жағдайда тек біреуімен жасалатындай етіп бөлшектерді жобалау.

Құнын төмендету үшін негізгі геометриялық оптимизациялар

Бөлшектің геометриясы оның өңдеу құнына әсер ететін ең маңызды факторлардың бірі болып табылады. Күрделі пішіндер, терең қуыстар және сезімтал элементтер барлығы уақытты, арнайы құрал-жабдықтар мен ұқыпты жұмыс істеуді қажет етеді, бұл бағаны көтереді. Бөлшектің геометриясына стратегиялық түзетулер енгізу арқылы инженерлер функционалдылықты нашарлатпай, құнды үлкен шығындардан сақтана алады.

• Ішкі бұрыштарға кең радиустар қосыңыз. Барлық CNC фрезерлеу құралдары дөңгелек, яғни олар кез келген ішкі бұрышта радиус қалдырады. Сүйір немесе өте кішкентай радиус жасау кіші диаметрлі құрал қажет етеді, бұл баяу қозғалады және бірнеше рет өтуі керек, нәтижесінде станокпен жұмыс істеу уақыты ұлғаяды. Қарапайым ереже — ішкі бұрыш радиустарын қуыстың тереңдігінің кем дегенде үштен біріне тең етіп жобалау. Қалай Protocase түсіндіреді , мүмкіндігінше ең үлкен радиустарды қолдану бет бетінің сапасын жақсартады және үлкен, тұрақты кесу құралдарын қолдануға мүмкіндік береді, бұл құнды төмендетеді.
• Қуыстар мен қалташалардың тереңдігін шектеңіз. Терең ұяларды өңдеу қымбатқа түседі. Стандартты кесу құралдарының кесу ұзындығы шектеулі, әдетте диаметрінің 2-3 есесіне дейінгі тереңдікте ғана тиімді болады. Тереңірек кесу мүмкін болса да, бұл үшін арнайы, ұзын құралдар қажет болады, бірақ олар қаттылығы төмен және тербелістің алдын алу үшін баяу жылдамдықпен жұмыс істеуі керек. Fictiv соңғы фрезалар үшін кесу тереңдігін фрезаның диаметрінің бес есесінде ұстауды ұсынады, бұл жақсы бет бетін қамтамасыз етеді және құнын төмендетеді.
• Жұқа қабырғалардан аулақ болыңыз. Металл үшін 0,8 мм немесе пластик үшін 1,5 мм-ден жұқа қабырғалар өңдеу кезінде тербеліске, бүгілуге және сынғыштыққа бейім. Мұндай элементтерді дәлме-дәл жасау үшін механик кесу тереңдігін төмен ұстап, бірнеше баяу өтпелер жасауы керек. Бөлшектің қызметі үшін міндетті түрде қажет болмаған жағдайда, қалыңдау, қаттырақ қабырғаларды жобалау бөлшекті тұрақты етеді және өндіру құнын едәуір төмендетеді.
• Функцияларды ықшамдаңыз және біріктіріңіз. Конструкцияның күрделілігі тікелей құнына әсер етеді. Симметриялық бөлшектерді өңдеу оңайырақ, ал ерекшеліктер санын азайту құралдарды ауыстырудың қажеттілігін азайтады. Егер бөлшек әртүрлі жақтарда ойықтар немесе тесіктер сияқты күрделі элементтерден тұрса, оны бірнеше қарапайым компоненттерге бөліп, оларды жеңіл өңдеп, содан кейін жинауға болатынын қарастырыңыз. Бұл тәсіл жиі 5 осьті станок пен арнайы приспособленияларды қажет ететін бір күрделі бөлшекті өңдеуге қарағанда тиімдірек болып шығады.

Допускалар, тегістер және тесіктер үшін ақылды стратегиялар

Үлкен геометриялық элементтердің құнға әсері айқын болса да, допускалар, тегістер және тесіктер сияқты кіші детальдар соңғы бағаға күтпеген үлкен әсер етуі мүмкін. Мұндай элементтер жиі дәлдікті, арнайы құралдарды немесе қосымша станок операцияларын қажет етеді. Осы элементтерге ақылды конструкциялық тәсілдерді қолдану — бөлшекті тиімді өндіруге оптимизациялаудың маңызды қадамы.

Төмендегі ауытқу шектері белгілі бір өлшем үшін қабылданатын ауытқуды анықтайды. Кейбір маңызды интерфейстер үшін дәлдік талап етілуі мүмкін, бірақ оларды сирек көрсету керек. Толеранттықтың неғұрлым дәл болуы — уақыт, ұқыптылық және тексеру талаптары соғұрлым көбірек болады, бұл шығындарды экспоненциалды түрде арттырады. MakerVerse түсіндіргендей, тым дәл толеранттық құрал-жабдықтың тез тозуына, цикл уақытының ұзаруына және қалдық үлесінің өсуіне әкелуі мүмкін. Маңызды емес элементтер үшін стандартты станоктық толеранттықты (әдетте ±0,125 мм) қолдану жеткілікті және анағұрлым экономды.

Сол сияқты, тесіктер мен тегершіктерді стандарттауға назар аударып жобалау керек. Стандартық емес диаметрді көрсетуге қарағанда, тесіктер үшін стандартық бұрғы өлшемдерін қолдану әлдеқайда арзан болып табылады, өйткені соңғы фрезерді пайдаланып баяу тесік жасау қажет болады. Тегершіктерге келетін болсақ, олардың ұзындығы шектеулі болуы керек. Тесіктің диаметрінен 1,5 еседен астам тегершік ұзындығы беру қосымша беріктік әкелмейді, бірақ маңызды қосымша шығындар туғызады. Жабық тесіктер үшін тапаның бөлігіне жету үшін таза бөліктің болуы маңызды, бұл тапалардың сынбауына ықпал етеді және қауіп-қатерді азайтады.

Құны тиімді материалдар мен өңдеулерді таңдау

Материалды таңдау және қажетті бетін өңдеу механикалық өңдеу шығындарын басқаруда соңғы маңызды факторлар болып табылады. Бұл шешімдер дайын материалға кететін шығындарға және бөлшекті өңдеуге кететін уақытқа әсер етеді. Сатып алуға арзан болатын, бірақ өңдеуге қиын материал нәтижесінде бағасы қымбат, бірақ өңдеуге жеңіл альтернативадан қымбатқа түсуі мүмкін.

Материалдың өңдеу оңайлығының бағасы оны қаншалықты оңай кесуге болатынын сипаттайды. Алюминий 6061 немесе POM (Delrin) сияқты жұмсақ материалдар өте жақсы өңделеді, бұл жоғары жылдамдықпен кесуді және цикл уақытын қысқартуды мүмкіндік береді. Алайда, табиғи болат немесе титан сияқты қатты материалдарды кесу қиын, бұл жай кесу жылдамдығын талап етеді және құралдың тез тозуына әкеп соғады, нәтижесінде өңдеу уақыты екі немесе үш есе артады. Сондықтан, жоғары беріктікке ие қорытпаның нақты қасиеттері қажет болмаған жағдайда, өңдеуге оңай материал таңдау - шығындарды төмендетудің өте тиімді стратегиясы.

Тағы бір оптимизациялау саласы — материалдың өзінің өндіру процесін ескеру. Мысалы, шаблондау арқылы жасалған таза-жеткілікті пішінді болатты қолдану механикалық өңдеу кезінде алынып тасталатын материал мөлшерін едәуір азайтып, уақыт үнемдеуге және қалдықтарды азайтуға мүмкіндік береді. Мысалы, автомобиль саласындағы мамандар үшін осы саладағы мамандардың шешімдерін зерттеу пайдалы болуы мүмкін. Күшті және сенімді автомобиль компоненттері үшін сіз shaoyi Metal Technology компаниясының дайындамалы пышақтау қызметтері , ол өнеркәсіп үшін жоғары сапалы ыстық шаблондауды мамандандырады.

Соңында, бетінің өңдеу сапасына арналған талаптарды мұқият қарастыру керек. Стандартты «өңделгендей» өңдеу ең тиімді нұсқа болып табылады. Тегісірек беттерді талап ету үшін қосымша өңдеу жүрістері немесе шариктік тазалау немесе параттау сияқты қосымша операциялар қажет, олардың әрқайсысы құнын арттырады. Бір бөлшектің әртүрлі беттеріне әртүрлі өңдеулерді көрсету одан да қымбатқа түседі, себебі бұл үдерісте маскировка мен бірнеше процестер қолданылады. Функционалды тұрғыдан қажет болатын жерлерге ғана белгілі бір өңдеуді қолдану — құнын төмендетудің қарапайым, бірақ тиімді тәсілі.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. CNC өңдеу құнын қалай төмендетуге болады?

CNC өңдеу құнын төмендету геометрияны оптимизациялау, материалды таңдау және үдерісті ықшамдаудың жинақталуын қажет етеді. Негізгі стратегияларға мыналар жатады:

• Геометрияны ықшамдау: Күрделі қисықтардан, терең ұялардан және жұқа қабырғалардан қашу.
• Бұрыш радиустарын қосу: Ішкі бұрыштарда мүмкіндігінше ең үлкен радиустарды қолданыңыз, бұл жылдам өңдеуге мүмкіндік береді.
• Стандартты элементтерді қолдану: Тесіктер мен тістіктерді стандартты өлшемдерге сай қылып жобалаңыз, бұл арнайы құрал-жабдықтардың қажетін болдырмайды.
• Төзімділік шектерін жеңілдету: Функционалдық мүмкіндіктерге тәуелді болатын маңызды элементтерде ғана қатаң төзімділік шектерін көрсетіңіз.
• Механикалық өңдеуге ыңғайлы материалдарды таңдаңыз: Алюминий 6061 сияқты материалдарды таңдаңыз, оларды тез кесуге болады.
• Орнатуларды азайтыңыз: Барлық элементтерді мүмкіндігінше аз машинаның орындарынан қолжетімді етіп өңдеуге болатындай етіп бөлшектерді жобалаңыз.

2. Механикалық өңделетін бөлшектерді жобалаудың негізгі ескерілетін факторлары қандай?

Механикалық өңдеу бөлшектерін жобалаудың негізгі ерекшеліктері оларды шығару мен өндірудің тиімділігін қамтамасыз етуге бағытталған. Бұған өңдеу құралдарының қол жеткізуі мен қарапайымдылығы тұрғысынан бөлшектің геометриясын бағалау кіреді. Жобалаушылар механикалық өңдеу процесінің шектеулерін, мысалы, ішкі бұрыштарда абсолютті сүйір бұрыш жасау мүмкіндігінің болмауын ескеруі тиіс. Басқа да маңызды ерекшеліктерге функционалдық талаптар мен өңделгіштікке сәйкес материалды таңдау, дәлдік шектерін дұрыс қолдану, сондай-ақ тесіктер мен тістің стандарттық спецификацияларына сәйкес жобалау жатады. Соңында, жобалаушылар бөлшекті дайындау үшін қажетті станокта орнатулар санын азайтуға тырысуы керек.