Milton Florest 2011-10-17

Projektowanie części, które mogą być obrabiane

Projektowanie części, które mogą być obrabiane

Minęło już kilka dekad, kiedy to koszt oprogramowania CAD 3D znacznie się obniżył, a ich złożoność znacznie zwiększyła. Stało się ono dla większości inżynierów projektów codziennym narzędziem. Obecnie rzadko jakakolwiek część wykonywana jest bez projektu lub wykorzystania specjalistycznego oprogramowania. Jest tego jedna minus: inżynierowie są tak przyzwyczajeni do projektowania w programach CAD, że czasem zapominają o konieczności analizy, czy projektowany element ma fizyczną możliwość obróbki. Znajomość fizyczna posiadanych mocy obróbczych pozwala uniknąć sytuacji, gdy obróbka staje się niepotrzebnie skomplikowana, droga lub niemożliwa.

Niektórzy czytelnicy mogą twierdzić, że ich projekty mają być formowane a nie obrabiane, więc ten artykuł ich nie dotyczy. Jakkolwiek często przed podjęciem produkcji wielkoskalowej wymagane jest wykonanie stabilnego prototypu. Nie wszystkie modele mogą być zadowalająco duplikowane używając metod stereolitograficznych lub innych tego typu metod. Na krótkie serie elementów odlewnictwo nie jest opcją.

Poniżej wskazane zostały niektóre problemy, które napotykają mechaników, aby projekty były bardziej ekonomiczne w produkcji.

Bardzo często w trakcie analizy dostępności wybranych materiałów, np. w sklepie internetowym okazuje się, że elementy są dostępne, ale tylko na zamówienie. W miarę możliwości należy przewidywać zastosowanie standardowych dostępnych elementów, ponieważ większość zakładów albo wogóle nie składuje innych, albo wymagają uruchomienia produkcji. Przykładowo, gdy projekt zakłada stosowanie elementów metrycznych, w magazynach w Stanach Zjednoczonych tego typu elementy są czasem bardzo trudne do uzyskania.

W miarę możliwości należy projektować elementy o niewielkich rozmiarach aby uniknąć lub zminimalizować obróbkę dużych powierzchni. Często usuwanie materiału z jednej strony na dużej powierzchni powoduje, że materiał nie jest obrobiony prostoliniowo co zmusza producenta do poprawek. W wielu przypadkach taka obróbka jest wykonywana metodą prób i błędów, jako że wyniki mogą być nieprzewidywalne.

Opracowanie technologi produkcji projektowanych elementów polega na określeniu minimalnej liczby zmian ustawień maszyn obróbczych. Jest to poważne zagadnienie. Jeśli jest to możliwe projektowany element winien mieć co najmniej dwie przeciwstawne równoległe płaskie lub prawdziwie cylindryczne powierzchnie. Dzięki temu element może być zamocowany do standardowych imadeł i oprzyżądowania. W przeciwnym razie, niestandardowe mocowania oraz materiały dodatkowe stanowić będą dodatkowe utrudnienie i znaczny wzrost kosztów produkcji.

Zagadnienia dotyczące projektowania
Wiele projektów ewaluuje w swoich funkcjach, zwłaszcza w jaki sposób komponent będzie współpracował z innymi częściami. Projektanci, którzy posiadają szeroką wiedzę o obróbce mogą wizualizować element jako podstawowy surowiec, a następnie redukować go do żądanych konturów. Istnieją setki sposobów na modelowanie części, ale traktowanie projektu tak jakby projektant faktycznie sam go wykonywał to najlepszy sposób aby uniknąć kosztownych pułapek.

Warszataty mechaniczne często otrzymują rysunki, które wymagają głębokich kieszeni o małych promieniach wewnętrznych narożników, albo co gorsza promienia nie ma wogóle. Nalezy pamiętać, że tego typu obróbka odbywa się przy pomocy frezów. narzędzia te pracują w większości na płaszczyźnie prostopadłej do powierzchni pracy. Zasadą jest, że im głębsza kieszeń tym potrzebna jest większa średnica frezu. Mniejsze promienie owszem mogą być wykonywane, ale wymagają one dłuższego czasu obróbki lub innych jej form, np. przeciąganie.

Istnieje wiele przecinarek kątowych na rynku, ale ważne jest, aby rozważać kąty zbiezności. Jeśli to możliwe należy projektować kąty możliwe do wykonania przy pomocy standardowych noży. Jeśli projekt zakłada innych, zazwyczaj potrzebna okazuje się kosztowna obróbka 3D.

Należy unikać podcięć pod dowolnym kątem, których kieszenie lub gniazda z otworem są większe u dołu niż od góry. Takie sytuacje zwiększają koszty produkcji ze względu na "ślepe kieszenie". W wielu przypadkach takie sytuacje wymagają odlewania. Nie dotyczy to przelotowych szczelin typu jaskółczy ogon.

Każda możliwość dodana jako część także podnosi koszty zwłaszcza tam gdzie dwie płaszczynzy zawierają kontury lub nie są prostopadłe. W przypadku otworów przecinających się często krawędzie niemal się pokrywają, gdzie konieczna jest specjalna obróbka wykończeniowa. Nalezy je projektować tylko tam, gdzie jest to absolutnie konieczne.

Należy również pamiętać, że każdy otwór wpływa na wysokość kosztów. Głębokie otwory o małych średnicach, ekstremalne wymagania prostoliniowości, krzyżowanie z innymi otworami to główne czynniki podwyższające koszt. Wiele też zależy od materiału.

Bardzo często solidni projektanci umieszczają na projektach fazy, podczas gdy w wielu przypadkach ich znaczenie jest znacznie mniejsze niż wymóg przerwy krawędzi. Zdecydowanie obniży wówczas koszty zwykły opis typu "nie ma ostrych krawędzi" co na warsztacie zostanie zinterpretowane jako "stępić". W tego typu przypadkach warto pominąć część funkcji i zamiast tego wykonać prosty opis.

Należy pamiętać, że oprogramowanie CAD to wspomaganie projektowania. Żaden program nie zastąpi głowy inżyniera. Dobry inżynier traktuje swoje projekty jak ojciec dziecko - od narodzin pomysłu, do osiągnięcia 18 roku życia. Potrafi zaplanować cykl życia projektu od pomysłu do wykonania wyobrażając sobie wszystko krok po kroku. W przypadku wątpliwości warto zapytać pracownika warsztatu, bowiem większość chetnie doradzi i przekaże sugestie w kwestiach praktycznych. Czasem kilka prostych sugestii drastycznie może obniżyć stopień trudności i koszty.



Milton Florest
Na podstawie: machinedesign.com

Zapraszamy do skomentowania artykułu

Treść opini 
Popis 

Pozostałe artykuły z tej kategorii