机械加工不是制造行业的新概念,但是它正在逐年的工艺更新。掌握它最新的制造水平对于产品设计者至关重要。在帮助成千上万的客户完成自定义原型产品和零件的制造后,我们已经可以提供给您最有价值的设计建议,来帮助您将CNC机械加工的优势最大化。不论您需要选择铣削加工还是车削加工,需要选择正确的材料,或者试图降低成本,我们都可以向您提供服务。
首先谈节约加工成本的五种方法
机械加工在逐年变得复杂,因此,保持零件的设计准则具有挑战性。但是通过一些对零件设计和材料选型做一些简单调整,还是可以达到降低加工件成本的同时提升其功能性的目的。
在零件处于原型阶段,我们采用报价软件对零件进行报价,并强调那些设计的注意事项。这里有几条建议来帮助您设计出更具有成本效益的零件:
1、转角处增加工艺刀槽
比如一个装配PCB产品的内部加工的转角,或者一个用来安装矩形组件主体的支架,一个共同的设计疏忽点是在那些转角处设计直角边。这种设计,唯一能够加工出适应要求的直转角的工艺是电火花加工,这是一种极为缓慢和昂贵的制造工艺。
或者会采用另一种工艺,我们使用小尺寸端面铣刀的加工中心用来加工转角,例如304不锈钢,使用一个0.8mm直径的端铣刀,这会导致0.4mm的转角半径,这已经是相当小了,但是0.8的铣刀加工深度是有限制的,这个尺寸范围的切削端铣刀最大切削深度是切削直径的五倍,但这个加工深度一般不满足设计需求。像采用这种小尺寸端铣刀加工的工艺也是缓慢的,会导致您产品的成本增加。
一个更节约成本的方法是在每一个转角处加工一个工艺刀槽,这取消了小半径转角,设计U型或C型的刀槽代替,这种方法允许更大的加工深度,比如在转角处切削一个6.35mm宽的刀槽,这个工艺性的刀槽加工32mm深是可行的,如果材料换成铝合金或者塑料,加工深度两倍于钢材是可行的。最好的是,按这种方法设计可以减少零件成本,因为可以采用更大尺寸的端铣刀进行加工,切削效率响应地得到提高。
2、定型后再进行文字雕刻
文字雕刻在美学角度是一种令人赏心悦目的工艺,但同时也是一种耗时的工艺,如果可能的话,最好不加工。常规,无论是CAD模型上的字母、数字还是符号,均需要一把小直径铣刀按其轨迹加工。文字雕刻看起来很美观,如果在您的产品上是一个必需的要求,你一定要考虑到注件,这样批量生产可以分摊加工的成本。
3、注意薄壁结构和特征
我们的标准零件公差是壁厚1mm ±0.02mm,如果您有一个特征壁厚要求是0.8mm或者更小,我们报价软件将会视其为薄壁结构,但是我们仍然可以按其要求加工,任何一个0.8mm或更小的薄壁结构在加工过程中不仅容易破损,而且后续也可能发生弯曲变形,所以工时和费用都会高出不少。在零件设计允许的情况下尽可能对其进行加强。
4、保持简化设计
即使转角加工没问题或薄壁结构也没设计,CNC在切削较深材料会消耗大量的加工时间,而且在深孔或高的薄壁结构处容易出现残余应力。加强筋或其他支撑结构可以在压力的作用下支撑切削力,以防止其变形,但是这样会增加加工成本。所以对产品设计者最好的建议是简化腔体深度。
相同的原理同样适用于全部的零件几何体,不要将零件复杂化,过度利用材料的性能可能会产生工件夹持变形或加工问题,从而导致成本上升。如果设计本身很复杂,考虑将其分解为多个组件组装的形式。虽然有人不愿意接受多个零件组装的复杂性,但是这可能是处理复杂较难加工零件的最好方法。零件表面雕刻、散热片结构加工、深孔加工以及螺纹加工,这些同样会导致加工成本增加。
5、开发替代材料
假定在能满足设计要求的情况下,与预算保持一致最简单的方法是选用加工性能更优或者成本更低的材料,材料选择包括一系列金属和塑料,每种材料具有其自身的工程属性、美学特性、加工性能以及材料成本。
有很多金属和塑料材料进行筛选,可以随意找出一份完整的材料清单,并调用一种适合我们工程使用的材料。