تصميم CAN CAD CNC Machining: 10 نصائح للمحترفين للدقة & القدرة على تحمل التكاليف

تقوم Machining CNC بتحويل أفكارك الرقمية إلى أجزاء مادية - لكن جودة المنتج النهائي تبدأ بـتصميم CAN CAD CNC Machining. حتى أفضل آلات CNC لا يمكنها إصلاح نموذج CAD بشكل سيئ المصمم: قد تهتز الجدران الرقيقة وتتكسر أثناء الآلات, يمكن أن تجبر الميزات التي لا يمكن التأثير عليها, وقد تضيف التحمل الضيق وقتًا غير ضروري للإنتاج. هذا الدليل ينهار 10 نصائح قابلة للتنفيذ لتحسين تصميمات CAD الخاصة بك لآلات CNC, مع أمثلة في العالم الحقيقي, بيانات, وحلول للمشاكل المشتركة. سواء كنت تقوم بتصميم جزء بدون طيار أو شريحة طبية, هذه القواعد ستساعدك على توفير المال, تجنب الأخطاء, واحصل على أجزاء تعمل بشكل مثالي.

لماذا يصنع تصميم CAD أو يكسر الآلات CNC

فكر في تصميم CAD الخاص بك كمخطط لآلة CNC. إذا كانت المخطط لها عيوب, الجزء سوف أيضا. يقوم تصميم CAD بتحديد ثلاثة أشياء حرجة:

1. يقلل من وقت التصنيع: بسيط, تتيح الميزات القابلة للآلة أن تعمل آلة CNC بشكل أسرع - فترخيل أوقات الرصاص بنسبة 20-30 ٪.
2. يقلل التكاليف: تجنب الميزات المعقدة أو التصميمات المهدرة يقطع استخدام المواد ويزيل الطبعات (توفير 50 ​​- 500 دولار لكل دفعة).
3. يحسن جودة الجزء: التسامح المناسب, سمك الجدار, وتأكد من أن نصف قطر Edge قوي, دقيق, ويناسب الغرض منه.

مثال: صممت شركة ناشئة إطار بدون طيار بلاستيكي بجدران رقيقة 0.5 مم (رقيقة جدا لآلات CNC). الأول 10 تهتز الإطارات أثناء القطع, يؤدي إلى 8 أجزاء معيبة (هدر $200 في المواد و 2 أيام الإنتاج). بعد ضبط تصميم CAD على جدران 1.5 ملم (الحد الأدنى للبلاستيك), الجميع 10 كانت الإطارات التالية مثالية.

نصيحة 1: التعامل مع التصاميم ذات الجدران الرقيقة بحذر (لا تضحي بالقوة)

الجدران الرقيقة شائعة في أجزاء خفيفة الوزن (مثل مكونات الطائرات بدون طيار أو صفارات) لكن محفوفة بالمخاطر بالنسبة للآلات CNC. تشير الدراسات إلى أن سمك الجدار يؤثر بشكل مباشر على الصلابة - الجدران الرقيقة تهتز أكثر أثناء القطع, مما يؤدي إلى أجزاء غير دقيقة أو كسر.

القواعد الرئيسية للجدران الرقيقة:

• الحد الأدنى للسماكة بالمواد: التزم بهذه المعايير لتجنب القضايا:سماكة جدار typeminimum?معدن (الألومنيوم, فُولاَذ)0.794 Mmmetals أكثر صلابة من البلاستيك ولكن لا تزال تهتز إذا كانت رقيقة جدا. البلاستيك (القيمة المطلقة, نايلون)1.5 ينحني Mmplastics بسهولة - تنكسر الجدران الرقيقة أثناء الآلات أو الاستخدام.
• بديل للأجزاء الرقيقة للغاية: إذا كنت بحاجة إلى جدران أرق من هذه الحدود, يستخدم ورقة تصنيع المعادن instead of CNC machining. تم تصميم الصفائح المعدنية للهياكل الرقيقة وغالبًا ما تكون أرخص (توفير 15-20 ٪ لكل جزء).

دراسة حالة: أرادت علامة تجارية صوتية شبكة مكبر صوت بلاستيكية رقيقة 0.8 مم. استمرت تصنيع CNC في كسر الشبكات, لذلك تحولوا إلى الصفائح المعدنية. تكلفة الشبكات المعدنية ورقة $3 كل (مقابل. $5 لقطع غيار CNC الفاشلة) وكانت جاهزة 1 يوم أسرع.

نصيحة 2: تجنب الميزات التي لا يمكن التأثير عليها (تعرف على CNC لا يمكن أن تفعلها)

لا يمكن قطع جميع ميزات CAD بواسطة آلة CNC. تصميم شيء لا يمكن للآلة صنعه (مثل ثقب منحني) سوف تجبرك على استخدام العمليات البديلة باهظة الثمن أو إعادة صياغة التصميم - وضع مشروعك.

ميزات شائعة لا يمكن أن تكون قابلة للآلة & إصلاحات:

مثال: أضاف مصمم الأجهزة الطبية ثقبًا منحنيًا إلى أداة جراحية من الفولاذ المقاوم للصدأ. لم يستطع متجر CNC القيام بذلك, لذلك استخدموا EDM. تمت إضافة عملية EDM $15 لكل أداة ولكنها كانت تستحق ذلك - تعمل الأداة بشكل مثالي في العمليات الجراحية.

نصيحة 3: السيطرة على التحمل بحكمة (التحمل الضيق = ارتفاع التكاليف)

التسامح (مدى قرب الجزء من أبعادك CAD) أمر بالغ الأهمية - لكن التحمل ضيق للغاية يضيع الوقت والمال. آلات CNC لها معايير التسامح الافتراضية, وتجاوزهم (على سبيل المثال, يتطلب ± 0.01mm عندما يعمل ± 0.1mm) يضيف ساعات إلى الآلات.

كيفية تحسين التحمل:

• فقط استخدم التحمل الضيق عند الحاجة: على سبيل المثال, جزء يتناسب مع مكون آخر (مثل العتاد) يحتاج إلى تسامح ضيق (± 0.05mm). جزء زخرفي (مثل شعار حالة الهاتف) يمكن استخدام التحمل أكثر مرونة (± 0.1mm).
• الحفاظ على التسامح متسقة: إن خلط التحمل الضيق والفضفاض في تصميم واحد يربك آلة CNC, إضافة 10-15 ٪ إلى وقت الآلات. اختر نطاق تسامح واحد لميزات مماثلة.

تأثير التكلفة: دفعة من 50 أقواس الألومنيوم مع تكاليف التسامح 0.01 ملم $12 كل (مقابل. $8 كل من ± 0.1mm التحمل)—A. $200 الفرق في الدقة غير الضرورية.

نصيحة 4: قطع ميزات جمالية غير وظيفية (ركز على ما يهم)

الميزات الجمالية (مثل النقوش الفاخرة أو الأخاديد غير الضرورية) هذا لا يساعد الجزء في إضافة الوقت والتكلفة. قبل إضافة ميزة جمالية, بسأل:

• "هل هذه الميزة تجعل الجزء أقوى أو أكثر وظيفية?"
• "هل يمكن إضافة ذلك لاحقًا عبر المعالجة (مثل الرسم أو النقش)?"

بدائل ما بعد المعالجة:

• الصدمة الكهربائية: ينعم أسطح الأجزاء المعدنية (يكلف 2 - 5 دولارات لكل جزء) بدلاً من إضافة الأخاديد المعقدة في CAD.
• الرش: يضيف الشعارات أو الألوان (تكلف 1 - 3 دولارات لكل جزء) بدلاً من تصنيع النص في الجزء.

مثال: أرادت علامة تجارية للأثاث ساق كرسي خشبية مع نص مُصنّع. تصنيع النص المضافة 10 دقائق لكل ساق (تكلفة $2 إضافي لكل ساق). لقد تحولوا إلى رذاذ رسم النص - التوفير $100 من أجل مجموعة من 50 أرجل.

نصيحة 5: تحسين نسبة عمق التجويف إلى العرض (تجنب كسر الأدوات)

تجاويف (أجوف في الجزء, مثل مقالة الهاتف الداخلية) صعبة للآلات CNC. تسبب تجويف عميق جدًا في "أداة شنق" (الأداة تنحني), شريحة تراكم (من الصعب إزالة), أو حتى كسر الأدوات (تكلف 20 - 100 دولار لكل أداة مكسورة).

القاعدة الذهبية للتجويف:

• The cavity depth should be ليس أكثر من 4 مرات عرضها (لضمان استقرار الأداة). على سبيل المثال:
  • إذا كان تجويف عرض 15 ملم, يجب ألا يتجاوز عمقه 60 مم (15مم × 4).
• لتجويف أعمق (حتى 6 عرض مرات), استخدم أداة أطول - لكن توقع تكاليف أعلى (الأدوات الطويلة تتراوح ما بين 5 إلى 15 دولارًا أكثر تكلفة) وأبطأ الآلات.

نقطة البيانات: تجاويف مع 4:1 نسبة لديها 5% معدل العيب. تجاويف مع 7:1 نسبة لديها 30% معدل العيب (بسبب كسر الأدوات).

نصيحة 6: إضافة نصف قطر معقول إلى الحواف الداخلية (العمل مع شكل الأداة)

أدوات قطع CNC أسطوانية - لا يمكنها قطع حواف داخلية حادة مثالية. إن محاولة إجبار الحافة الحادة سوف تلحق الضرر بالأداة, إبطاء الآلات, أو اترك إنهاءًا تقريبيًا.

كيفية تصميم الحواف الداخلية:

• حافة دائرة نصف قطرها = 130% من دائرة نصف قطر الأداة: هذا يضمن أن الأداة تناسب بسلاسة. على سبيل المثال:
  • إذا كنت تستخدم أداة طحن دائرة نصف قطرها 5 مم, اضبط نصف قطر الحافة الداخلية على 6.5 ملم (5مم × 1.3).
• ل 90 درجة حواف (إذا لزم الأمر): Add an Undercut (درجة صغيرة) بدلاً من محاولة جعل ميزة حادة. Undercuts دع الأداة تصل إلى الزاوية دون أضرار.

مثال: استخدم مصمم جزء من السيارات أداة دائرة نصف قطرها 4 مم ولكنها مصمم حواف داخلية حادة 0 مم. خدش الأداة الجزء 3 مرات (هدر $60 في المواد). بعد ضبط نصف قطر الحافة إلى 5.2 مم (4مم × 1.3), التالي 20 كانت الأجزاء خالية من العيوب.

نصيحة 7: طول الموضوع (أطول ليس أفضل دائمًا)

الثقوب الملولبة شائعة في الأجزاء التي تحتاج إلى ثباتها معًا-لكن الخيوط الطويلة غير ضرورية. يقول هندسة المنطق السليم إن الخيوط 3-4 الأولى تقوم بمعظم العمل; الخيوط الأطول فقط أضف المواد ووقت الآلات.

قواعد طول الموضوع:

• الحد الأقصى لطول الخيط: 3 أضعاف قطر الفتحة. لثقب قطر 10 ملم, الحفاظ على المواضيع إلى 30 مم أو أقل.
• ثقوب أعمى (لا خروج): أضف قسمًا غير متخلف في الأسفل (2-3 مم). هذا يتيح أداة ترابط CNC إنهاء مؤشر الترابط دون أن تتعثر (تقليل الأدوات المكسورة 40%).

وفورات التكلفة: تقصير الخيوط على حفرة 50 مم من 50 مم إلى 30 مم (3قطر × 10 مم) أنقذ $1.50 لكل جزء للحصول على مجموعة من 100 (المجموع $150 أنقذ).

نصيحة 8: تجنب الميزات الصغيرة جدا (إنها عنق الزجاجة)

ميزات أصغر من الحد الأدنى لحجم آلة CNC تسبب مشاكل كبيرة. تستخدم معظم آلات CNC أدوات لا تصغر من 2.5 مم - حيث تتطلب هذه الميزات أصغر من هذا (غالي) الأدوات وإبطاء الآلات.

ماذا تفعل بدلا من ذلك:

• تكبير الميزات الصغيرة: إذا كان ذلك ممكنا, ميزات التصميم لتكون 2.5 مم أو أكبر. على سبيل المثال, يمكن توسيع فتحة 1 مم إلى 2.5 ملم (لا تزال وظيفية لمعظم الاستخدامات).
• أدوات خاصة فقط إذا لزم الأمر: إذا كنت بحاجة إلى ميزة أصغر (مثل ثقب 1mm لمسمار صغير), نتوقع أن تدفع من 5 إلى 10 دولارات إضافية لكل جزء (للأدوات الخاصة) وانتظر 1-2 أيام إضافية.

مثال: أراد صانع الساعات فتحات 1.5 ملم في علبة مراقبة معدنية. استخدم متجر CNC أداة سعة 1.5 مم, الذي أضاف $8 لكل حالة (مقابل. $3 لثقوب 2.5mm). ل 50 حالات, هذا $250 إضافي - من الممكن أن ينقذوا عن طريق توسيع الثقوب قليلاً.

نصيحة 9: تصميم ثقوب للأحجام القياسية (وفر الوقت & مال)

يعد استخدام أحجام بتات الحفر القياسية للثقوب أحد أسهل الطرق لتحسين تصميم CAD الخاص بك. الأحجام القياسية أسرع في الجهاز (متاجر CNC لديها هذه البتات في متناول اليد) وأرخص (لا حاجة إلى أدوات مخصصة).

القواعد الرئيسية للثقوب:

• استخدام الأحجام القياسية: تشمل الأحجام القياسية الشائعة 2mm, 3مم, 4مم, 5مم, 6مم (للمقياس) و 1/8 ", 1/4", 3/8" (للإمبراطورية).
• الثقوب غير القياسية: إذا لم تتمكن من تجنب الحجم غير القياسي (على سبيل المثال, 2.7مم), اتبع قاعدة عمق التجويف: العمق ≤ 4 × القطر. يجب ألا يكون ثقب 2.7 مم أعمق من 10.8 ملم.

مدخرات الوقت: ثقب 4 مم قياسي يأخذ 2 دقائق إلى الآلة. ثقب 4.2 مم غير قياسي يأخذ 5 دقائق (لأن المتجر يحتاج إلى العثور على أو طلب جزء مخصص)-توفير 3 دقائق لكل ثقب للحصول على مجموعة من 100 (5 إجمالي ساعات).

نصيحة 10: تبسيط النص & تصميم الرسالة (أضفها لاحقًا)

قد تبدو النص أو الشعارات في تصميم CAD جيدًا, لكنهم يضيفون وقت تصنيع غير ضروري. يجب على آلات CNC قطع كل حرف بشكل فردي, والتي يمكن أن تستغرق 5-15 دقيقة لكل جزء (اعتمادًا على حجم النص).

بديل أفضل:

• إضافة نص ما بعد المعالجة: الرش الطلاء, نقش الليزر, أو الملصقات أرخص وأسرع. على سبيل المثال:
  • تمت إضافة شعار عبر تكاليف الطلاء بالرش $1 لكل جزء (مقابل. $3 لتصنيع الشعار في تصميم CAD).
  • نقش الليزر أكثر دقة من الآلات (رائع للنص الصغير) ويكلف 2 - 4 دولارات لكل جزء.

مثال: ماركة ترويجية مطلوبة "اسم الشركة" تشكلها 100 سلاسل مفاتيح الألومنيوم. تصنيع النص المضافة $3 لكل سلسلة مفاتيح ($300 المجموع). التحول إلى نقش الليزر خفض التكلفة إلى $2 لكل سلسلة مفاتيح ($200 المجموع) وكان جاهزًا 1 يوم أسرع.

منظور Yigu Technology حول تصميم CAD CNC Machining CAD

في Yigu Technology, نعلم أن أجزاء CNC رائعة تبدأ بتصميمات CAD رائعة. نحن نعمل مع العملاء لتحسين تصميماتهم - إسناد الجدران الرقيقة, ضبط التحمل, وتبسيط الميزات - قبل بدء التشغيل. يوفر هذا النهج الاستباقي عملائنا 15-30 ٪ على التكاليف ويتخفيض الأوقات في 2-5 أيام. نشارك أيضًا قائمة التحقق من تصميم CAD (بناء على 10 نصائح أعلاه) لمساعدة العملاء على تجنب الأخطاء الشائعة. بالنسبة لنا, لا يتعلق تصميم CAD فقط بالرسم - إنه يتعلق بالتأكد من أن الجزء قابل للآلة, بسعر معقول, ويناسب الغرض منه. سواء كنت تقوم بتصميم نموذج أولي أو تشغيل إنتاج, نحن هنا لتحويل نموذج CAD الخاص بك إلى جزء مثالي.

الأسئلة الشائعة حول تصميم CAD CNC Machining CAD

1. ما هو أكبر خطأ يرتكب المصممون الجدد في تصميم CAD CNC Machining CAD?

الخطأ الأكثر شيوعًا هو تصميم الجدران الرقيقة جدًا (أقل من 0.794 ملم للمعادن أو 1.5 ملم للبلاستيك). هذا يؤدي إلى الاهتزازات, الكسر, وتضيع المواد. تحقق دائمًا من الحد الأدنى لسمك الجدار لمادةك قبل الانتهاء من التصميم.

2. هل يمكنني استخدام نفس تصميم CAD لآلات CNC والطباعة ثلاثية الأبعاد?

لا - الآلات CNC والطباعة ثلاثية الأبعاد لها متطلبات مختلفة. قد يحتوي تصميم CAD للطباعة ثلاثية الأبعاد على جدران رقيقة أو تجاويف داخلية معقدة لا تستطيع CNC التعامل معها. على سبيل المثال, جزء ثلاثي الأبعاد مطبوع مع جدران 0.8 مم يعمل, لكن نفس التصميم سيفشل في تصنيع CNC. ستحتاج إلى ضبط تصميم CAD لكل عملية.

3. كم من الوقت يحسن تصميم CAD في الآلات?

تحسين تصميم CAD الخاص بك (تبسيط الميزات, باستخدام الأحجام القياسية, إصلاح التحمل) يوفر 20-30 ٪ في وقت الآلات. على سبيل المثال, دفعة من 50 الأجزاء التي تأخذ 10 تستغرق الساعات غير المنقولة عن الجهاز غير المحسنة من 7 إلى 8 ساعات ، مما يؤدي إلى تحرير آلة CNC لمشاريع أخرى.