Projeto de peças cnc desenho ajuste de ângulo: 305 diferença entre aço e alumínio

O papel central do ângulo de desenho no design de peças CNC com sensibilidade material

Por que há uma diferença significativa no ajuste do ângulo de desenho entre o aço 305 e o alumínio

Quantificar a influência das propriedades físicas do material na resistência à desmoldagem

Correlações de engenharia entre coeficiente de atrito e coeficiente de expansão térmica

Parâmetros de comparação de aço inoxidável 305 (AISI 305) e liga de alumínio 6061/7075

Estratégia de ajuste de ângulo de desenho sob diferentes caminhos de processo

Requisitos obrigatórios para o canto de desenho em moldagem por injeção

"Ângulo pseudo-desfilado" em fresagem CNC/torneamento com design de chanfro

Considerações de desenho para o processo de dobra e estampagem de chapas metálicas

Modo de falha típico com ajuste incorreto do ângulo de extração

Barbas de borda, geração de rebarbas e concentração de tensão

O desgaste do molde é exacerbado com arranhões na superfície das peças

Risco de deformação devido a tensões residuais no material

Verificação de projeto: como otimizar os parâmetros de extração por DFM

Cálculo da força de desmoldagem com base em simulações de elementos finitos

Laço fechado < para o teste de molde físico e a confirmação do primeiro artigo do CNC;

Faq

Por que o corte CNC não precisa de cantos de desenho no sentido tradicional?

É necessário considerar o ajuste do desenho devido ao efeito térmico ao processar o aço 305?

Quantos graus são geralmente recomendados para o ângulo de desenho por injeção de alumínio?

Como marcar o ângulo de desenho no desenho para garantir a precisão do processamento?

Quais materiais ShowyMetal suporta peças CNC para usinagem personalizada?

No campo da fabricação de precisão, Peças cnc projetadas para desenhar o ajuste de ângulo Não é apenas adequado para moldagem por injeção ou chapa metálica, tem um profundo impacto na montagem, desmoldagem e consistência do tratamento de superfície na usinagem CNC, especialmente quando envolve cavidades complexas, sulcos profundos ou estruturas de paredes finas. No entanto, muitos engenheiros confundem o corte CNC sem ângulo de desenho e ignoram as diferenças nas características do material (por exemplo, aço inoxidável 305 e liga de alumínio) no atrito microscópica, deformação térmica e interação molde/ferramenta. Este trabalho analisará as diferenças essenciais entre o aço 305 (AISI 305, aço inoxidável austenítico) e as ligas de alumínio comuns, tais como 6061-T6, 7075-T6, na configuração do ângulo de desenho, com base em dados da ciência dos materiais e práticas do processo de fabricação. Além disso, fornecerá diretrizes para o projeto de pouso.

O papel central do ângulo de desenho no design de peças CNC com sensibilidade material

No conceito tradicional, o ângulo de desenho é definido principalmente para resolver a liberação do molde. Mas no projeto de peças CNC, o papel do ângulo de desenho é traduzido em três dimensões: Operabilidade da ferramenta , & Prevenção de interferência de montagem , & Otimização da qualidade da superfície . No caso do aço 305 e do alumínio, a diferença reside nas propriedades mecânicas e térmicas do material.

Por que há uma diferença significativa no ajuste do ângulo de desenho entre o aço 305 e o alumínio

• Diferença de coeficiente de atrito : o aço inoxidável 305 pertence ao aço inoxidável austenítico. Seu coeficiente de fricção seco de superfície é alto (cerca de 0, 4-0, 6). Além disso, é fácil produzir "dumas de acumulação" devido à forte aderência do material durante o corte. Se a parede interna da peça for vertical ou invertida, o cortador precisa superar uma maior fricção lateral ao retirar a faca. É muito fácil deixar arranhões ou microfissuras na superfície do aço 305. Em comparação, a liga de alumínio tem um baixo coeficiente de atrito (cerca de 0, 2-0, 3), a ferramenta desliza suavemente e é menos sensível a pequenas mudanças de ângulo.
• Coeficiente de expansão térmica : coeficiente de expansão térmica de aço de cerca de 16 305 x 10 negativa constante / ° C, e alumínio de cerca de 23 6061 vezes 10 negativa constante / ° C. Em alta velocidade de corte ou moagem para produzir alta temperatura local, a expansão térmica do material de alumínio é mais significativa. Se a reserva de folga de acoplamento não for suficiente, pode causar estagnação devido ao estresse térmico após a montagem. Portanto, recomenda-se que as peças de alumínio no ajuste de precisão compensem a deformação térmica por um ângulo de desenho ligeiramente maior ou compensação de folga. Enquanto o aço 305 pode manter um ângulo de desenho menor devido à melhor estabilidade térmica.
• Recuperação de rigidez e elasticidade : o módulo de elasticidade de aço 305 é de cerca de 200 GPa, muito mais alto do que o material de alumínio de 69 GPa. As peças de alumínio de parede fina são suscetível a rebote após o corte e desestresse. Se o chanfro ou o desenho for muito pequeno na parede vertical, a deformação após o alívio de estresse pode estar fora da faixa de tolerância. O aço 305 tem uma grande rigidez, um efeito de rebote fraco e uma dependência relativamente baixa do ângulo de desenho.

Quantificar a influência das propriedades físicas do material na resistência à desmoldagem

No contexto da usinagem CNC, a "resistência à desmoldagem" é refletida na força lateral da ferramenta ao cortar paredes verticais ou inclinadas. A força lateral $F_s$pode ser aproximada por:

$F_s = \mu \cdot N \cdot (1 + \tan\alpha)$

Onde $\mu$é o coeficiente de atrito, $N$é a força normal e $\alpha$é o ângulo de desenho. Quando $\alpha$aumenta de 0° para 2°, $\tan\alpha$aumenta de 0 para cerca de 0.035. Para o aço 305 ($\mu \approx 0, 5$), o incremento de força lateral é mais destrutivo em relação à sua alta resistência; Para o alumínio ($\mu \approx 0, 3$), os incrementos são pequenos e fáceis de controlar.

Correlações de engenharia entre coeficiente de atrito e coeficiente de expansão térmica

Os efeitos de acoplamento calor-força são frequentemente ignorados pelos engenheiros. Na produção em massa contínua, as peças de aço 305 tendem a ser fortes devido ao endurecimento. O desgaste da ferramenta na parede vertical faz com que a rugosidade da superfície Ra aumente rapidamente de 0, 4μm para mais de 0, 8μm e, em seguida, aumente o atrito da montagem. Apesar da baixa dureza, o alumínio é altamente sensível ao calor. Se a temperatura do ambiente de processamento flutuar muito, não definir o ângulo de desenho adequado levará a uma diminuição na consistência dimensional entre lotes. Portanto, o design de alumínio deve priorizar a compensação ambiental, enquanto o aço 305 deve priorizar o controle do estado da ferramenta.

Parâmetros de comparação de aço inoxidável 305 (AISI 305) e liga de alumínio 6061/7075

Os dados mostram que o coeficiente de atrito do aço 305 é quase duas vezes maior do que o do alumínio. Isto significa que, sob a mesma força normal, as peças de aço 305 têm uma força de atrito maior quando montadas na parede vertical. Se o ângulo de desenho for muito pequeno (por exemplo, menos de 1°), a montagem pode ficar presa ou a superfície esticada. E o material de alumínio devido ao baixo coeficiente de atrito, mesmo que o ângulo de desenho seja um pouco menor, ainda tem melhores propriedades de deslizamento, mas é necessário ter cuidado com a mudança de folga causada pela expansão térmica.

Estratégia de ajuste de ângulo de desenho sob diferentes caminhos de processo

As peças CNC não são feitas de um único processo e muitas vezes envolvem fresagem, torneamento, moagem e posterior tratamento de superfície. O ajuste do ângulo de desenho precisa ser feito durante todo o processo.

Requisitos obrigatórios para o canto de desenho em moldagem por injeção

Se as peças CNC são usadas como inserções de moldes ou combinadas com peças de moldagem por injeção, seu ângulo de extração deve corresponder ao processo de moldagem por injeção. Devido à alta condutividade térmica (cerca de 200 W/m·K), a inserção de molde de alumínio causará resfriamento rápido da peça moldada e concentração de estresse de contração durante a desmoldagem. Neste momento, a parede interna da inserção de alumínio é recomendada para definir o ângulo de desenho 2-3° para aliviar o estresse de contração e tração. E a inserção de aço 305 tem baixa condutividade térmica (cerca de 15 W/m·K), resfriamento lento, fácil de causar molde pegagoso. Recomenda-se que o ângulo de desenho seja aumentado para 3-5°. Este é o ponto de co-design entre materiais que muitos engenheiros ignoram.

"Ângulo pseudo-desfilado" em fresagem CNC/torneamento com design de chanfro

No corte CNC puro, o ângulo de desenho macroscópico não é geralmente projetado, mas passa por Micro chanfradura (Chamfer) Ou o & Pequeno raio arredondado (Fillet) Implementa funções semelhantes. Para o aço 305, recomenda-se que todas as bordas verticais da parede interna sejam usinadas com chanfro de 45° de 0, 2 a 0, 5mm para eliminar a interferência da ferramenta e reduzir a concentração de estresse na borda. Para ligas de alumínio, o chanfro pode ser relaxado a 0, 5-1, 0mm. O objetivo principal é evitar o acúmulo de cantos excessivamente grossos durante a pulverização ou chapeamento subsequente. ShowyMetal encontrado na produção em massa, 305 peças de aço, se o chanfro é omitido, a borda é propensa ao fenômeno de "borda de avalanche" após o polimento da superfície, enquanto o material de alumínio é menos frequentemente este problema.

Considerações de desenho para o processo de dobra e estampagem de chapas metálicas

Se a peça CNC contém uma estrutura de chapa metálica (por exemplo, suporte de dissipador de calor), o ângulo de desenho do perfurador no lugar da dobra é geralmente 2-5°. 305 ductilidade de aço inoxidável é melhor, o raio de dobra precisa ser maior (≥1t, t é a espessura), caso contrário, é fácil de rachar; O raio de dobra do alumínio pode ser menor (≥0.5t), mas é fácil produzir rebote. Portanto, o ângulo de desenho precisa ser combinado com a compensação de rebote quando as peças de chapa metálica de alumínio são aparadas no CNC. Recomenda-se reservar 1-2° ângulo adicional na fase de projeto.

Modo de falha típico com ajuste incorreto do ângulo de extração

A configuração inadequada do ângulo de extração pode desencadear várias falhas que precisam ser evitadas antecipadamente através de uma revisão de projeto.

Barbas de borda, geração de rebarbas e concentração de tensão

305 aço devido ao endurecimento de usinagem forte, se o ângulo de desenho é insuficiente, a ferramenta é fácil de raspar pequenas rebarbas na parte inferior da parede vertical ao retirar a faca, essas rebarbas se tornam a fonte de trincas de fadiga, sob carga dinâmica, resultando em uma queda abrupta da vida útil das peças. As rebarbas de alumínio têm baixa dureza e podem ser facilmente removidas através da moagem subsequente, com menor risco. Recomenda-se que as peças de aço 305 adicionem 0, 3°-0, 5° ângulo de desenho na zona de tensão crítica para levantar e desfazer a suavidade da faca.

O desgaste do molde é exacerbado com arranhões na superfície das peças

Para peças CNC que precisam de montagem posterior ou contato deslizante (por exemplo, buchas para juntas de robôs), o alto coeficiente de atrito do aço 305 significa que, se o ângulo de desenho for muito pequeno, o desgaste inicial após a montagem será intenso. Os dados medidos mostram que o ângulo de desenho de 1° para 2° pode reduzir a taxa de desgaste inicial em cerca de 15% a 20%. O material de alumínio devido ao baixo coeficiente de atrito, a taxa de desgaste em si é menor, mas precisa prestar atenção ao encaixe de cavaco de alumínio (Fouling) quando combinado com peças de aço. O aumento adequado do ângulo de desenho de alumínio ajuda a reduzir a deformação de extrusão da superfície de contato.

Risco de deformação devido a tensões residuais no material

As peças de aço de parede fina 305 acumulam tensões residuais de tração durante o corte. Se o design inadequado do ângulo de desenho levar ao processo de destensão desigual, as peças podem deformar após o recozimento de destensão. O alumínio é sensível às tensões residuais devido ao seu baixo módulo de elasticidade. O empenamento é até 3-4 vezes maior que o do aço 305. Portanto, quando as peças de parede fina de alumínio são projetadas, o ângulo de extração não é apenas usado para desmoldagem, mas também deve ser usado como uma referência de "sulco de liberação de estresse". Recomenda-se cooperar com o layout simétrico.

Verificação de projeto: como otimizar os parâmetros de extração por DFM

Os cálculos teóricos devem ser combinados com a verificação física. O processo DFM (manufacturing ability design) da ShowyMetal contém as seguintes etapas-chave:

Cálculo da força de desmoldagem com base em simulações de elementos finitos

Foram realizadas simulações estáticas de tensões em peças CNC utilizando ANSYS ou Abaqus, aplicando forças de corte versus forças de montagem, analisando o ponto máximo de tensão na parede vertical. Para o aço 305, focar se o pico de tensão na borda excede 80% do limite de fadiga do material; Para o alumínio, é importante se a pressão da superfície de contato causa deformação plástica. Se a simulação mostrar a concentração de tensão, o ângulo de desenho ou o tamanho do chanfro deve ser ajustado no modelo CAD até que a tensão seja distribuída uniformemente.

Laço fechado < para o teste de molde físico e a confirmação do primeiro artigo do CNC;

Antes da produção em massa, ShowyMetal fará a primeira parte do CNC e executará Inspeção em escala completa (máquina de medição coordenada, CMM). O foco é verificar a área de chanfro correspondente ao ângulo de desenho: use o rugosímetro para medir o valor de Ra, o alvo de aço 305 Ra≤0, 8μm, o alvo de alumínio Ra≤0, 4μm. Ao mesmo tempo, o teste de interferência de montagem é realizado para confirmar que as peças não estão presas na faixa de temperatura especificada. Se o primeiro item encontrar arranhões, você precisa voltar o caminho da ferramenta e o ajuste do ângulo de desenho, reconfirmar o primeiro item após a otimização. Este circuito fechado garante que a intenção do projeto esteja alinhada com os resultados de fabricação.

Faq

Por que o corte CNC não precisa de cantos de desenho no sentido tradicional?

O ângulo de desenho tradicional é usado principalmente para a liberação do molde, enquanto a ferramenta CNC pode se aproximar do corte de qualquer direção, teoricamente pode processar a parede vertical. Mas no projeto real, o ângulo de desenho (ou o equivalente chanfro/arredondamento) ainda é usado para Levante a confiabilidade da montagem , & Redução da interferência da ferramenta E & Qualidade de superfície otimizada . Para materiais de alta fricção, como o aço 305, mesmo para peças CNC, é aconselhável definir o micro chanfro para simular o efeito de desenho e evitar a quebra da borda com arranhões de montagem.

É necessário considerar o ajuste do desenho devido ao efeito térmico ao processar o aço 305?

O aço 305 tem um coeficiente mais baixo da expansão térmica e menos efeito térmico. Contudo, o corte de alta velocidade ainda produzirá aumentos locais da temperatura. No projeto da superfície de acoplamento da precisão (gap <0.05mm), recomenda-se compensar a diferença dimensional entre o estado quente e o estado frio aumentando o ângulo de desenho de 0, 1°-0, 2° ou ajustando a faixa de tolerância. Para ajustes não precisos convencionais, normalmente não são necessários ajustes especiais.

Quantos graus são geralmente recomendados para o ângulo de desenho por injeção de alumínio?

Quando o material de alumínio é usado como inserções de molde, devido à alta condutividade térmica, as peças injetadas resfriam rapidamente e o estresse de encolhimento é grande. O ângulo de extração recomendado é 2°-3° . Se as peças de alumínio em si são peças CNC e precisam ser combinadas com peças de injeção, o ângulo de desenho da parede interna das peças de alumínio deve corresponder à taxa de encolhimento das peças de injeção, geralmente reservado 1.5- 2.5 ° ° & , e com folga de montagem de 0.2mm-0.5mm.

Como marcar o ângulo de desenho no desenho para garantir a precisão do processamento?

No desenho CAD, < deve ser claramente marcado; strong> Valor do ângulo do desenho (por exemplo, "1.5° TAPER") ou Tamanho do chanfro (por exemplo, C0. 5 ") e especificar o nível de referência. Para usinagem CNC, recomenda-se o uso de GD& T (dimensão geométrica e tolerância) marcado, requisitos de tolerância de posição de forma clara. ShowyMetal recomenda confirmar a acessibilidade da ferramenta correspondente a todos os ângulos de extração durante a fase DFM para evitar o tremor causado pela extensão de suspensão da ferramenta excessiva.

Quais materiais ShowyMetal suporta peças CNC para usinagem personalizada?

ShowyMetal apoio Alumínio, aço, aço inoxidável, latão E vários Plásticos de engenharia Usinagem CNC personalizada. Para 305 de aço inoxidável, podemos fornecer serviços de usinagem com precisão de ±0.01mm e acabamento superficial de Ra0.4μm; Para a liga de alumínio, bom na superfície brilhante alta e no pré-tratamento anodizado. Equipado com 72 conjuntos de equipamentos CNC, incluindo 3/4/5 eixos centro de usinagem, suporte de entrega rápida 15-25 dias para pedidos em massa.

Conclusões e propostas de ação

305 aço e alumínio no projeto de peças CNC, a diferença no ajuste do ângulo de desenho decorre essencialmente de diferentes características de coeficiente de atrito, coeficiente de expansão térmica e rigidez. 305 aço precisa se concentrar Interferência da ferramenta com arranhões de superfície , 0.2-0.5mm chanfro ou 1-2° micro desenho morre é recomendado; Alumínio precisa se concentrar Deformação térmica com folga de montagem , o chanfro de 0.5-1.0mm ou o desenho de 2-4° são recomendados. O risco de falha pode ser efetivamente evitado e a consistência do lote pode ser promovida através da simulação DFM e da verificação do primeiro item.

Se o seu projeto envolve o design de peças CNC de precisão em aço 305 ou liga de alumínio, é aconselhável colocar a análise DFM na frente para garantir que o ajuste do ângulo de desenho corresponda ao processo de fabricação. ShowyMetal fornece engenharia docking com serviço de sugestão DFM, suporte para desenho personalizado, bem-vindo ao enviar desenho para obter cotação em massa com avaliação de viabilidade do processo.