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从几何视角来判断,什么是复杂零件?

2023-05-22 17:48:21

复杂的CNC零件具有错综复杂的几何形状特征,通常,复杂的CNC零件可能需要加工一系列的轮廓、孔和凹槽,以达到所需的形状和尺寸。继续阅读以了解更多关于CNC加工零件几何形状的复杂性以及我们降低设计复杂性的一些最佳技巧。

为什么要关心复杂性? 

设计一个不必要的复杂部件,除了让你的老板感到不安之外,还有什么理由关心零件的复杂性呢?虽然无法消除所有零件的复杂性,但每次设计新零件时都考虑复杂性。因为它会影响: 

  • 交付周期——通常,零件越复杂,加工时间就越长。

  • 成本——高度复杂零件的成本比低复杂度的零件高出2到10倍。

  • 质量——当您增加设计的复杂性时,更有可能出现质量问题,而质量问题会增加成本和交付周期。此外,实现更密集的质量要求的成本也更高。 

  • 可制造性——如果零件更复杂,通常不容易制造,降低复杂性都意味着提高可制造性。 

为了更好的明白,我们将零件分为高复杂性、中等复杂性或低复杂性。如果建立的所有复杂度级别都是中等复杂度和低复杂度的混合,则零件为中等复杂度。如果建立了任何一个高复杂度级别,那么零件就是高复杂度。低复杂度部分没有建立任何中等或高复杂度级别。以下是一些零件的复杂度示例,以便进行比较:

低复杂度:

中等复杂度:

高复杂度:

零件尺寸

随着零件尺寸越来越大,搬运会变得越来越困难,超大尺寸的零件需要特殊的运输设备和特殊的机械。更大尺寸可能也意味着重量。更大的零件通常也意味着材料的特殊订购、更多的加工时间和更多的材料成本。

如何降低这种复杂性?将大零件分解成更小的组装零件,可以的话,选择密度较低的材料。对密度较低的材料进行表面处理可以达到所需要的材料特性。

加工深孔、型腔或丝锥也需要专业的工具、经验丰富的机械师和谨慎的加工设置。这些深层特征也更有可能导致刀具破损。

直径≥10:1深孔、空腔或丝锥;或者是超过15个单独的孔,就属于高复杂度的孔。降低深径比和减少孔的数量,可降低这种复杂性。

螺纹

生产螺纹最简单的方法就是通过CNC机床使用预设的螺纹铣削程序。该程序引导CNC机床将螺纹轮廓切割或攻丝到材料中,通常是在钻孔之后。螺纹铣削程序还考虑螺纹的直径、螺距、螺纹角度和螺纹长度。标准化螺纹有现成的工具,符合UNC、UNF、M、MF和ACME标准。非标准化螺纹需要特殊工具和自定义螺纹铣削程序。

定制的、专有的、过时的或行业特定等非标准化的,属于高复杂度螺纹。只选择标准化线程可以降低这种复杂性。

曲面曲率

曲面更难检查,加工也更难。曲线被定义为没有任何直线段的连续线。例如,圆、椭圆、抛物线和双曲线。

复合曲线或大量斜角加工属于高复杂度曲面曲率;不到30%的表面积成角,属于中等复杂度曲面曲率;完全垂直和水平的壁,且表面积尺寸<10%具有倾斜,没有复合曲线,属于低复杂度曲面曲率。减少带角度的表面数量可以降低这种复杂性。

壁厚

薄后≤0.5mm(金属)或≤1mm(塑料)的,属于高复杂性壁厚。增加组件的壁厚,以及减少配合部件的壁厚,可以降低这种复杂性。

公差

公差对零件复杂性的影响最大。精密公差意味着更精确的加工、更严格的质量控制措施、更复杂的测量设备,通常还有更多的检查。

任何公差均<0.002mm,属于高复杂性公差;所有公差均>0.002mm,属于中等复杂度公差;所有公差值均>0.06mm,属于低复杂度公差。速加建议,仅在绝对必要时使用严格的公差。

设置数量

零件设置的数量增加了复杂性,因为每个设置不仅涉及劳动力,还涉及固定设备的成本。设置的数量取决于零件的复杂性、夹具以及您选择的机器和工具。这涉及到许多变量,因此很难找到合适的平衡点,并且取决于设备的可用性。最佳做法是从典型的加工设置开始,并考虑可加工的表面数量,尤其是彼此相对的表面。

零件需要4个以上的CNC加工设置,属于高复杂性设置数量。尽量限制零件上需要加工的面(表面)的数量,以及限制生产零件所需的加工类型,可以降低这种复杂性。

精加工 

通常,材料选项并不适合您的应用。也许您的零件必须承受腐蚀性环境、高磨损、极端温度或只是水。精加工包括零件的所有表面改性,以为它们提供额外的好处或改变的性能。精加工包括:钝化、阳极氧化、喷漆、电镀、喷砂、热处理等等。 

也许你的零件必须要承受腐蚀性环境、高磨损、极端温度或仅仅是水。精加工包括零件的所有表面改性,以改变材料性能,更好的符合零件的使用要求。表面处理包括:钝化、阳极氧化、涂漆、电镀、喷丸、热处理等。

有表面处理要求的零件都需要额外的精加工处理。了解材料的特性,选择符合零件使用要求的材料,就不需要额外的精加工了。

确定CNC零件的复杂性

复杂性是CNC零件制造中的一个关键考虑因素,因为它是最大的成本和交货周期驱动因素之一。毕竟,复杂的零件需要更多的技能和时间。

零件尺寸、重量、非标准特征、公差、壁厚、表面曲率和零件精加工都会影响复杂性。速加的工程师不仅可以为你提供DFM可制造性分析,还能根据产品的最终使用意图,提供工艺工序优化建议,帮你节省产品打样次数,缩短产品上市时间。

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