الزامات طراحی در پردازش فلزات دقیق چیست؟

فرآوری دقیق فلز، که معمولاً در مراکز فرز و تراشکاری CNC انجام می‌شود، تنها در صورتی می‌تواند کیفیت ثابتی را ارائه دهد که خود طرح قابل ساخت و کاملاً مشخص باشد. شش گروه الزامات طراحی تعیین می کنند که آیا یک قطعه از نظر اقتصادی ماشین کاری شده، به درستی مونتاژ شده است و به طور قابل اعتماد در سرویس کار می کند. این مقاله به جزئیات هر یک می پردازد و توضیح می دهد که چگونه تصمیمات طراحی به نتایج ماشینکاری تبدیل می شوند.

عملکرد و عملکرد قطعه

طراحی ابتدا باید نقش عملکردی قطعه را تعریف کند: محیط عملیاتی آن، بارهایی که حمل می کند، سایش و خوردگی که باید تحمل کند و پایداری مورد نیاز در طول عمر مفید آن. پارامترهای عملکردی مانند استحکام، سختی، چقرمگی و مقاومت در برابر خستگی باید با وظیفه مطابقت داشته باشند. برای مثال، یک مهر و موم شفت که در آب دریا کار می‌کند، به مواد مقاوم در برابر خوردگی و روکش سطحی نیاز دارد که در طول میلیون‌ها چرخه آب‌بندی را حفظ کند، در حالی که یک براکت ساختاری ممکن است کاملاً توسط استحکام و وزن ساکن کنترل شود.

ابعاد، تحمل ها و GD&T

هر بعد بحرانی باید با تحمل آن بیان شود. ماشین‌کاری دقیق به‌طور معمول در درجه‌های IT در محدوده IT6 تا IT9 برای ویژگی‌های عمومی و محکم‌تر برای سطوح جفت‌گیری کار می‌کند. تلورانس ها در محدوده میکرون قابل دستیابی هستند اما هزینه و تلاش بازرسی را افزایش می دهند. طراحان باید ابعاد هندسی و تلرانس (GD&T) بر اساس ISO 1101 یا ASME Y14.5 را برای کنترل فرم، جهت گیری و موقعیت اعمال کنند، داده ها را برای اندازه گیری تعریف کنند و از انباشتن تلورانس های مبهم اجتناب کنند. قانون سرانگشتی: تلورانس‌های محدود را فقط در جایی که عملکرد می‌خواهد مشخص کنید، و اجازه دهید ویژگی‌های غیر مهم- برای اقتصادی بودن قطعه باز شوند.

مواد و تصفیه سطح

انتخاب مواد خواص مکانیکی، ماشین‌کاری، مقاومت در برابر خوردگی و هزینه را متعادل می‌کند. نمرات ماشینکاری رایگان-و کیفیت ثابت بیلت، سایش ابزار و زمان چرخه را کاهش می‌دهد. طراحی همچنین باید عملیات سطح را مشخص کند، زیرا پوشش‌ها و پرداخت‌ها می‌توانند مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش یا زیبایی را افزایش دهند: آنودایز کردن برای آلومینیوم، غیرفعال کردن و نیکل الکترولس برای فولادهای زنگ نزن و آلیاژی، آبکاری، اکسید سیاه و پوشش پودری انتخاب‌های رایج هستند. ضخامت پوشش را در محاسبه تلورانس درمان کنید، زیرا ابعاد نهایی را تغییر می دهد.

فرآیند پذیری و طراحی برای تولید

قطعه ای که نمی تواند به طور موثر ماشین کاری شود، قطعه گران قیمتی است. قوانین طراحی برای قابلیت ساخت (DFM) برای پردازش CNC عبارتند از: از حفره‌ها و شکاف‌های باریک عمیق که به ابزارهای طولانی با استحکام ضعیف نیاز دارند، اجتناب کنید. شعاع گوشه‌های داخلی، بنابراین می‌توان از آسیاب‌های انتهایی با اندازه استاندارد- استفاده کرد. از دیوارهای نازکی که تحت نیروهای برش منحرف می شوند، اجتناب کنید. با حفظ ویژگی های حیاتی در یک محور، تعداد تنظیمات را به حداقل برسانید. و اجازه دسترسی به ابزار و تخلیه تراشه را می دهد. در حفاری باید از اندازه سوراخ های استاندارد استفاده شود و سوراخ های ضربه ای باید کلاس و عمق رزوه را مشخص کنند تا شیرها بیش از حد بارگذاری نشوند.

دقت و کیفیت سطح

در طرح باید درجه دقت مورد نیاز و زبری سطح برای هر سطح کاربردی ذکر شود. زبری سطح به طور معمول به عنوان Ra در میکرومتر مشخص می شود. مقادیر متداول CNC از Ra 3.2 میکرومتر برای ماشینکاری عمومی تا Ra 0.4-0.8 میکرومتر برای اتصالات دقیق و درزگیری سطوح، با سنگ زنی یا ساییدن زیر آن متغیر است. کیفیت سطح بر عمر خستگی، آب بندی، اصطکاک و ظاهر تأثیر می گذارد، بنابراین باید عمدا مشخص شود نه اینکه به شانس بسنده شود. شرایط لبه، سوراخ‌زدایی و لبه‌های شکست نیز باید تعریف شوند.

ایمنی و انطباق با محیط زیست

طراحی باید حمل و استفاده ایمن از قسمت تمام شده را در نظر بگیرد: لبه های تیز و ویژگی های بیرون زده را که می تواند به اپراتور آسیب برساند یا به تجهیزات مجاور آسیب برساند حذف کنید. مواد و تیمارهای سطحی باید با مقررات زیست محیطی قابل اجرا، از جمله RoHS برای الکترونیک و REACH برای مواد شیمیایی، مطابقت داشته باشند و مواد محدود شده مانند روکش کروم شش ظرفیتی باید در صورت امکان با جایگزین های سازگار جایگزین شوند. اسناد گواهی مواد و انطباق با پوشش بخشی از تحویل برای صنایع تحت نظارت است.

چک لیست برای انتشار یک قطعه دقیق برای تولید

الزامات عملکردی در برابر بار، دما و شرایط رسانه نوشته و بررسی شده است.

تمام ابعاد بحرانی تحمل شده است. GD&T برای کنترل‌های هندسی اعمال می‌شود. داده های تعریف شده

درجه مواد، شرایط، و استاندارد مربوطه ذکر شده، با الزامات گواهی.

درمان سطح مشخص شده، از جمله اثر ضخامت بر تحمل.

بررسی DFM با ماشین‌فروشی تکمیل شد. دسترسی به ابزار و اندازه های استاندارد تأیید شد.

زبری، شرایط لبه و روش بازرسی برای سطوح بحرانی تعریف شده است.

الزامات انطباق، ایمنی و اسناد ذکر شده است.

سوالات متداول

چرا مشخصات تلورانس در ماشینکاری دقیق بسیار مهم است؟

تلورانس ها تنوع قابل قبولی را تعریف می کنند که هنوز مونتاژ و عملکرد را تضمین می کند. تعیین تلرانس های سخت تر از حد مورد نیاز، زمان ماشینکاری، هزینه بازرسی و نرخ ضایعات را بدون افزودن ارزش افزایش می دهد.

طراحی برای قابلیت تولید (DFM) چیست؟

DFM عمل شکل دادن به یک طرح است تا بتوان آن را به صرفه تولید کرد: اندازه ابزار استاندارد، ویژگی‌های قابل دسترس، شعاع کافی و حداقل تنظیمات، همگی هزینه و زمان تولید را کاهش می‌دهند.

ماشینکاری CNC به چه زبری سطحی می تواند دست یابد؟

فرز و تراشکاری استاندارد CNC معمولاً 0.8-3.2 میکرومتر Ra تولید می کند. پرداخت دقیق می تواند به Ra 0.4 میکرومتر برسد و سنگ زنی یا لپ زدن در زیر آن برای آب بندی و سطوح یاتاقان استفاده می شود.

چگونه مواد بر هزینه ماشینکاری تأثیر می گذارد؟

سختی و رفتار سخت کاری{0}}عمر ابزار و سرعت برش را تعیین می کند. هزینه ماشین آلات فولادهای زنگ نزن و آلیاژهای تیتانیوم بیشتر از آلومینیوم یا فولاد نرم است، بنابراین انتخاب مواد مستقیماً بر زمان چرخه و هزینه ابزارآلات تأثیر می گذارد.

آیا در طراحی تلرانس باید پوشش ها را در نظر گرفت؟

بله. آبکاری و آنودایز کردن ضخامت سطوح را افزایش می دهد، بنابراین مقدار پوشش باید در محاسبه تحمل گنجانده شود، به ویژه برای اتصالات و ویژگی های رزوه ای.

چه الزامات انطباق بر انتخاب مواد تأثیر می گذارد؟

RoHS مواد خطرناک در الکترونیک را محدود می کند و REACH مواد شیمیایی را در بازار اتحادیه اروپا تنظیم می کند. درمان‌های سطحی مانند آبکاری کروم شش ظرفیتی محدود هستند و باید با جایگزین‌های سازگار جایگزین شوند.