Nella lavorazione CNC, la fabbricabilità di parti complesse influisce direttamente sull'efficienza della produzione, sui costi e sulla qualità del prodotto. Oggi, Elite Mold Tech utilizzerà come esempio una tipica parte a cavità complessa in lega di alluminio per condividere soluzioni pratiche per la progettazione per la fabbricabilità nella lavorazione CNC, coprendo la progettazione strutturale, le specifiche di tolleranza, la misurazione dimensionale e la garanzia di qualità. Sfruttando il nostro team tecnico professionale e la vasta esperienza di lavorazione, forniamo servizi end-to-end dalla progettazione alla post-elaborazione, aiutando i clienti a superare le sfide di lavorazione e a ottenere una produzione efficiente.
I. Informazioni di base della parte del caso
Come mostrato nella figura sottostante, la parte analizzata è una parte a cavità grande con dimensioni di 328×272×87,5 mm, realizzata in AL6061. Da una prospettiva strutturale e funzionale, questa parte è progettata in modo intelligente:
- Il lato A presenta un dissipatore di calore, che dissipa il calore durante il funzionamento e garantisce la stabilità durante il funzionamento prolungato.
- Due fori profondi (fori arancioni) si trovano su ciascun lato della parte. Questi fori profondi fungono da canali di circolazione del refrigerante, formando un circuito completo attraverso la piccola cavità sul lato B (arancione), migliorando ulteriormente l'efficienza di dissipazione del calore.
- La restante struttura interna serve principalmente a creare spazio per l'assemblaggio di altri componenti.
- Un gran numero di fori filettati e prigionieri si trovano all'esterno e all'interno, fornendo un fissaggio cruciale quando assemblati con altri componenti, garantendo la stabilità dell'assemblaggio complessivo.
In termini di metodi di produzione, questa parte utilizza strategie differenziate in base alla fase di produzione:
- Prototipi e produzione in piccoli lotti: lavorati a CNC da materiale pieno.
- Produzione di massa: passa a pressofusione + lavorazione CNC per bilanciare l'efficienza della produzione e il controllo dei costi.
II. Analisi della progettazione strutturale: direzioni di ottimizzazione per la lavorazione CNC
Poiché questa parte utilizza la pressofusione + la lavorazione CNC per la produzione di massa, i progettisti hanno inizialmente dato la priorità alle strutture compatibili con la pressofusione. Tuttavia, durante le prime verifiche ingegneristiche e la produzione in piccoli lotti (quando viene utilizzata la lavorazione CNC completa), alcune caratteristiche strutturali sono entrate in conflitto con i requisiti CNC, richiedendo un'ottimizzazione mirata.
(I) Problemi di gioco tra prigionieri filettati e dissipatori di calore
I prigionieri filettati sul lato B si estendono fino al lato A, con un gioco progettato di diversi millimetri tra i prigionieri e il dissipatore di calore, creando numerose strutture strette e profonde. La lavorazione completa di queste aree richiederebbe utensili personalizzati, extra-lunghi e di piccolo diametro. Tuttavia:
- Tali utensili superano i limiti delle specifiche personalizzabili.
- Anche se viene utilizzato con riluttanza, la scarsa rigidità dell'utensile causerebbe rimbalzo dell'utensile, danneggiando la precisione di lavorazione e la qualità della superficie.
Dopo aver consultato i progettisti, abbiamo utilizzato utensili convenzionali estesi di piccolo diametro per la pulizia degli angoli (nessuna ulteriore lavorazione). Come mostrato nella figura, i prigionieri e i dissipatori di calore sul lato A non sono completamente collegati: questo garantisce la funzionalità di base della parte evitando i rischi di lavorazione.
(II) Problemi di gioco causati dalla profondità dei prigionieri
I prigionieri filettati nella cavità del lato B hanno una grande profondità, creando spazi vuoti con le superfici adiacenti e formando spazi ristretti. Questo problema condivide la stessa causa principale di quanto sopra: limitazioni degli utensili portano a discrepanze tra i risultati di lavorazione effettivi e il modello 3D.
Raccomandazione per i progetti futuri: considerare pienamente la compatibilità degli utensili CNC e controllare ragionevolmente la profondità dei prigionieri e le dimensioni dei giochi con le superfici adiacenti.
(III) Progettazione corretta degli angoli interni e degli angoli di sformo della cavità
La cavità del lato B ha numerosi raggi d'angolo interni (R). Per la pressofusione, piccoli valori di R in cavità profonde possono essere ottenuti con angoli di sformo. Tuttavia, per la lavorazione CNC:
- Il valore R determina direttamente il diametro dell'utensile utilizzato per la finitura/pulizia degli angoli.
Linee guida chiave: si consiglia di controllare il rapporto tra R massimo e profondità entro 10:1. Per questa parte, il rapporto ha raggiunto ~40:1 nel suo punto più profondo, superando di gran lunga l'intervallo ragionevole, quindi abbiamo dovuto aumentare il valore R durante la lavorazione.
Se sono richiesti progetti con rapporti estremi (a causa della funzionalità del prodotto):
- Aggiungere un angolo di sformo di ≥3° per la lavorazione CNC. Questo crea una struttura "a cielo aperto, a fondo stretto", che:
- Facilita l'evacuazione dei trucioli per gli utensili CNC.
- Consente l'uso di utensili a codolo conico (migliora la rigidità dell'utensile e la stabilità di lavorazione).
(IV) Impatto della progettazione del raggio della scanalatura sull'efficienza di lavorazione
Alcune scanalature nella cavità hanno raggi alla tacca o al fondo. Per la pressofusione, questo design non aggiunge difficoltà, ma per la lavorazione CNC:
- I raggi richiedono lavorazione 3D (aumenta la difficoltà e il tempo).
Nota sui costi e sull'efficienza: il tempo di lavorazione è un fattore chiave nella contabilità dei costi CNC. Le strutture regolari (senza raggi) possono utilizzare percorsi utensili 2D, che sono molto più efficienti dei percorsi utensili 3D.
Dopo aver consultato i progettisti, abbiamo regolato queste strutture raggiate in forme regolari: questo ha migliorato significativamente l'efficienza di lavorazione e ridotto i costi senza influire sulla funzionalità della parte.
III. Definizione delle specifiche di tolleranza: bilanciare qualità ed economia
Per le nuove categorie di parti (senza prodotti di riferimento maturi), i progettisti spesso specificano eccessivamente i controlli di tolleranza. Per questa parte:
- Il disegno 2D ha contrassegnato 267 dimensioni controllate (che si estendono su 5 pagine).
Sebbene l'ispezione dimensionale/tolleranza 2D sia essenziale per le parti lavorate, il controllo eccessivo aumenta il carico di lavoro di ispezione e i costi di produzione. Per affrontare questo problema:
- Il team Elite Mold Tech ha condotto una comunicazione approfondita con il cliente.
- Abbiamo mantenuto dimensioni relative all'assemblaggio e funzionali come elementi di ispezione obbligatori.
- Convertito ~2/3 delle dimensioni in dimensioni di riferimento.
Questo adeguamento garantisce le prestazioni principali e la precisione dell'assemblaggio, semplificando al contempo i processi di produzione/ispezione e riducendo i costi complessivi.
IV. Misurazione dimensionale e garanzia di qualità: controllo preciso della qualità del prodotto
Dopo aver semplificato il numero di dimensioni ispezionate, abbiamo stabilito un sistema completo di garanzia della qualità per controllare la qualità dalla pre- alla post-lavorazione.
(I) Sviluppo di specifiche di ispezione dettagliate
Abbiamo creato una tabella delle operazioni di ispezione chiara, definendo:
- Strumenti di ispezione corrispondenti per ogni dimensione.
- Metodi di ispezione standardizzati.
Questo evita errori da processi di ispezione incoerenti e garantisce risultati accurati e coerenti.
(II) Selezione flessibile di strumenti di misurazione professionali
Per le parti in piccoli lotti, Macchine di misura a coordinate (CMM) sono lo strumento principale. Le CMM offrono capacità di misurazione complete, rendendole ideali per parti con piccole quantità e dimensioni multiple.
(III) Doppia verifica della qualità (pre- e post-lavorazione)
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Fase
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Metodo di verifica
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Pre-lavorazione
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Utilizzare software CAM professionale per simulazioni dettagliate: controllare i percorsi di lavorazione per sovraccaricare o perdere strutture (evita errori alla fonte).
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Post-lavorazione
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1. Confrontare i prodotti fisici con i modelli 3D (verificare l'integrità strutturale).
2. Controllare a campione le dimensioni di riferimento (confermare l'accuratezza dimensionale).
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V. Riepilogo del caso: soluzioni professionali per un rapporto costo-qualità vantaggioso
La parte a cavità in questo caso ha:
- Un tasso di rimozione del materiale del 92% (lungo tempo di lavorazione, costo elevato).
- Numerose dimensioni controllate (valore unitario più elevato rispetto alle parti lavorate convenzionali).
Di fronte a queste sfide, Elite Mold Tech:
- Ha sfruttato le capacità CNC professionali e l'esperienza del settore.
- Ha collaborato a stretto contatto con il cliente per ottimizzare le strutture incompatibili con CNC.
- Ha semplificato i controlli di tolleranza e costruito un sistema di ispezione della qualità efficiente.
Il risultato: abbiamo soddisfatto i requisiti di qualità del cliente riducendo al contempo i costi di produzione, ottenendo un vantaggio per l'efficacia dei costi e la qualità.
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