Услуга создания прототипов с ЧПУ: полное руководство для инженеров-и-по закупкам

Прототип редко выходит из строя, потому что «обработка на станке с ЧПУ неточна». Он терпит неудачу, потому что требования неясны, конструкция не может быть произведена в требуемые сроки/затраты, ожидания проверки неоднозначны или проверка поставщика и контроль процесса являются слабыми. Служба прототипирования с ЧПУ уменьшает эти виды отказов, сочетая быструю обработку с инженерным анализом, измеримым контролем качества и документацией, которая делает проблемы разрешимыми.

Инженерам нужны детали, которые проверены на соответствие, функциональность и производительность. Службе закупок необходимы предсказуемые сроки выполнения заказов, контролируемые риски и записи, которые можно проверить. Правильная услуга по прототипированию с ЧПУ поддерживает как преобразование чертежей CAD + в детали со стабильными исходными данными, определенными допусками, контролируемым материалом, так и четкими критериями приемки.

Это руководство создано для реального использования: таблицы решений, инструменты копирования и вставки, а также положения,-готовные к заказу, которые вы можете реализовать с помощью любой службы прототипирования с ЧПУ.

Образец инженерного прототипа: необработанные обработанные поверхности и следы инструментов помогают проверить форму, посадку и функциональность перед производством.

Фраза «услуга прототипирования с ЧПУ» используется широко, поэтому имеет смысл дать ей определение. Служба прототипирования с ЧПУ производит детали прототипов путем субтрактивной обработки - фрезерования с ЧПУ, токарной обработки с ЧПУ или 5-осевой обработки - непосредственно из вашей CAD-модели и чертежа. Цель — это не часть, которая просто выглядит как модель. Целью является металлическая деталь, которая ведет себя как производственная деталь: та же марка, тот же закал, те же механические характеристики, чтобы можно было проверить посадку, функциональность и отделку, прежде чем переходить к инструментам или объему.

Что обычно включает в себя услуга прототипирования с ЧПУ:

Цитирование САПР и чертежей с уточняющими вопросами и письменными предположениями

Обратная связь DFM (проектирование с учетом технологичности), которая снижает риск, время выполнения заказа и стоимость

Быстрая обработка на станке с ЧПУ отдельных деталей и небольших партий, включая опции быстрого-точения

Дополнительная обработка, такая как анодирование, пассивация и дробеструйная обработка.

Опции проверки: отчет о размерах, FAI, отчет CMM, сертификаты материалов.

Упаковка и доставка подходят для прототипов и небольших партий.

Чего быть не должно:

Черный ящик, который машина печатает без объяснения данных измерений, объема проверки или предположений.

Ценовое предложение, которое скрывает правила пересмотра, объем проверки или время завершения выполнения заказа.

Рабочий процесс, который зависит от удачи, а не от документированного контроля

В этом заключается реальная разница между обработкой прототипа и производственной обработкой. Работа прототипа оценивается по тому, насколько быстро вы учитесь и насколько четко вы можете менять направление; Производство оценивается по стоимости единицы продукции и повторяемости. Служба прототипирования с ЧПУ, которая понимает и то, и другое, также честно скажет вам, когда конструкция будет готова прекратить прототипирование и перейти к производству.

3D-печать и другие методы быстрого прототипирования выигрывают, когда целью обучения является форма и пространство - ранние проверки концепции, эргономичные модели, быстрая проверка макета. Но когда обучение зависит от поведения материала, плотных сопряжений, резьбы, отверстий или производственных-целевых отделок, механическая обработка обычно является более безопасным путем, и служба прототипирования с ЧПУ предоставляет вам детали, которые вы можете загружать, затягивать, герметизировать и измерять, как настоящий компонент.

Используйте ЧПУ, когда проверка зависит от поведения материала и точных интерфейсов; используйте 3D-печать, когда обучение — это прежде всего форма и пространство.

Практическое правило: если испытание включает в себя резьбу, отверстия, уплотняющие поверхности, гнезда подшипников или позиционные соотношения между элементами, более безопасным решением являются услуги по созданию прототипов с ЧПУ. Если вам нужно только проверить форму и упаковку, 3D--напечатанная модель может оказаться быстрее и дешевле за одну итерацию.

Выбор процесса является одним из важнейших факторов, влияющих на стоимость прототипа, время выполнения заказа и качество. Опытная служба прототипирования с ЧПУ порекомендует процесс, который сводит к минимуму настройки, стабилизирует исходные данные и позволяет избежать ненужного повторного -зажима -, а не просто станок, который у него освободится на этой неделе.

Одна и та же справочная часть, три плана процесса: меньшее количество настроек обычно повышает стабильность опорной точки и снижает риск повторного-зажатия.

Помимо двух рабочих лошадок,5-осевая обработка с ЧПУзанимает свое место в прототипах, когда:

Элементы на нескольких гранях требуют жестких позиционных взаимосвязей.

В противном случае для угловых элементов потребовалось бы несколько повторных-зажимов.

Гладкие 3D-контуры требуют постоянного качества поверхности.

Вы хотите уменьшить количество ошибок стека-в различных операциях.

Правила процесса, которые вы можете использовать при поиске любой услуги по прототипированию с ЧПУ:

Сначала сведите к минимуму настройки; оптимизировать время цикла в секунду. Каждая настройка – это риск и промедление.

Обеспечьте стабильность критических исходных данных во время операций - спросите, как деталь будет располагаться и перемещаться-.

Выбирайте токарную обработку, когда округлость или концентричность доминируют (см. наши возможности обработки деталей с ЧПУ).

Выберите 5-ось, если она устраняет повторный зажим для более чем двух ориентаций.

Если ваш прототип представляет собой призматическую деталь с плотным соотношением гнезд и отверстий,Фрезерование с ЧПУплан с одной надежной настройкой обычно выигрывает как по цене, так и последовательности.

Выбор материала должен отражать тест, который вы собираетесь провести. Спросите, какой прототип должен доказать - прочность, коррозию, проводимость, износ или просто сборку -, а затем выберите марку, соответствующую производственной среде, не платя за характеристики, которые вы не будете использовать. Если поставщик не может указать марку и закалку, которые он планирует обрабатывать, воспринимайте это как красный флаг, прежде чем резать металл.

Алюминий 6061-Т6/7075-Т6. Отличная обрабатываемость и доступность делают их стандартными для функциональных металлических прототипов.. 6061 щадящий и экономичный; 7075 обеспечивает более высокую прочность при структурных испытаниях. Типовые детали: корпуса, кронштейны, радиаторы.

Нержавеющая сталь 303/304/316.Коррозионная стойкость и прочность. 303 обеспечивают чистоту машин для запуска прототипов; 316 – это выбор для более суровых условий, таких как работа с жидкостями и морская-смежная работа. Соответственно, ожидайте более высоких затрат и более длительного времени обработки, чем план проверки алюминия -.

Латунь. Работает чисто, устойчив к коррозии и выглядит законченным, даже если-обработан. Обычно применяется для фитингов, клапанов, клемм и прототипов, где важен электрический контакт или низкое трение.

Медь. Материал при испытании электрический или термический: шины, радиаторы, индукционные катушки, клеммы. Медь не поддается резке, поэтому хороший сервис использует острые инструменты и контролируемую обработку стружки - просит указать реалистичное время обработки, а не общую цену.

Углеродистая сталь 1018/1045.Прочность при низкой стоимости материала. 1018 для прототипов общих конструкций, 1045, где требуется повышенная прочность или износостойкость. Обычная углеродистая сталь может вызвать появление-ржавчины при транспортировке, поэтому при отправке за границу рекомендуется использовать легкое масло или бумагу с ЛИК.

Легированная сталь 4140/4340.Когда прототип должен выдерживать реальную нагрузку или подвергаться термообработке-как серийная деталь. Обычно используется в шестернях, валах и кронштейнах-несущих подшипников. Если термообработка влияет на поведение, которое вы тестируете, скажите об этом в запросе предложений -, она добавляет этап процесса и изменяет время выполнения заказа.

Титан Grade 2 / Grade 5.Высокое соотношение прочности-к-весу и коррозионной стойкости; Класс 5 (6Ал-4В) является стандартом для аэрокосмических и медицинских прототипов. Титановые станки работают медленнее, а инструменты изнашиваются быстрее, поэтому запланируйте реалистичное время выполнения заказа и ожидайте более высокой цены за деталь.

Документация по запросу.Если отслеживаемость или соответствие имеют значение, перед заказом спросите, что предоставит услуга по созданию прототипов с ЧПУ: MTR/MTC, показывающий марку материала, химический состав и номер плавки или партии; Сертификат соответствия, подтверждающий, что материал и обработка соответствуют ЗП; и отслеживание партии, связывающее поставляемые детали с сертификатом. Поставщик, который не может документировать сорт, который он обрабатывает, превращает риск качества в риск коммерциализации - вы не сможете использовать данные прототипа для перехода к следующему этапу разработки.

Самая распространенная ошибка в чертежах прототипов — «везде туго». Когда к каждому размеру предъявляются жесткие допуски и ничто не отмечено как критическое, службе прототипирования с ЧПУ приходится либо завышать-цену за работу, либо делать ставку на то, что действительно важно. Многоуровневые допуски быстро исправляют эту проблему.

Уровень допусков помогает согласовать усилия по обработке и объему контроля: общие требования ISO 2768 + ориентированы на GD&T на критически важных интерфейсах.

Использование GD&T без возникновения споров:

Определите первичные, вторичные и третичные исходные данные, соответствующие тому, как деталь собирается и измеряется.

Установите истинное положение на массивах отверстий, которые фактически управляют сборкой.

Используйте плоскостность или перпендикулярность там, где это стабилизирует функциональные грани.

Избегайте чрезмерных-ограничений на все -, поскольку затраты и риск доработок быстро возрастают.

Рекомендации: укажите ISO 2768 (или предпочитаемый вами стандарт) для общих характеристик и оставьте жесткие допуски для функциональных и-критических интерфейсов сборки. Эта единственная привычка улучшает результаты больше, чем любое другое изменение рисунка, которое вы можете внести.

Обработка поверхности влияет на трение, герметичность, внешний вид и адгезию покрытия -, а также на время выполнения заказа и цену. На металлических прототипах четко определены практические возможности:

Как-обработано.Самый быстрый и дешевый. Могут оставаться видимые следы инструментов, что подходит для большинства проверок посадки и функциональности.

Бисероструйная обработка. Однородная матовая текстура, скрывающая следы инструментов; полезно, когда вам нужна однородная косметическая поверхность для обзора или нанесения покрытия.

Анодирование (Тип II/Тип III) алюминия. Тип II по коррозии и внешнему виду, Тип III по износостойкости. Помните, что покрытие добавляется на несколько микрометров и врастает в поверхность - имейте в виду критические размеры, если анодируете перед окончательной проверкой.

Пассивация нержавеющей стали.Удаляет свободное железо и повышает коррозионную стойкость; дешевая страховка для медицинских или пищевых-прототипов контактов.

Защита от ржавчины углеродистой и легированной стали.Укажите упаковку легкого масла или ЛИК, чтобы прототип не был доставлен с косметическими повреждениями.

Если Ra имеет значение, укажите целевое значение и определите зоны, к которым оно применяется. Если это не так, сделайте финальную заметку простой. Завершение-заданного срока добавляет дни и деньги, не увеличивая при этом ценность теста.

Обработка поверхности влияет на посадку, герметичность, внешний вид и адгезию покрытия.-Определите зоны отделки заранее, чтобы избежать доработок.

Проверка — это область действия, метод, данные и записи -, а не флажок. Профессиональная служба прототипирования с ЧПУ прямо указывает результаты проверки, и ваш заказ на заказ должен связать приемку с этими результатами.

Прежде чем резать металл, задайте своей службе прототипирования с ЧПУ четыре вопроса: Проверяются ли критические размеры на 100% или отбираются образцы? Какой метод измерения используется для каждой критической функции - штангенциркуля, нутромера, штыревого калибра, КИМ, поверхностного тестера? Как устанавливаются исходные данные во время измерений? И откалиброваны ли инструменты измерения и имеются ли доказательства? Большинство споров о прототипах не являются спорами «вне толерантности». Они «измеряются по-разному», споры, - выборка и язык исходных данных препятствуют этому.

Сделайте приемку измеримой: привяжите критические характеристики к результатам проверки (FAI/CMM) и определите схему отбора проб и исходных данных.

Время выполнения прототипа — это не просто часы обработки. Он включает в себя расценки, оборот DFM, планирование, отделку, проверку и отгрузку. Служба прототипирования с ЧПУ должна иметь возможность разделить эти этапы -, если она не может, то обычно она также не может их контролировать.

Рассмотрение запроса цен и уточняющие вопросы: от того же дня до 1 дня

Обратная связь и предложение DFM: 1–2 дня.

Программирование, наладка, механическая обработка: 1–7 дней, в зависимости от сложности.

Окончательная обработка: 0–7 дней, в зависимости от процесса (больше всего требуется анодирование и покрытие).

Проверка и отчетность: 1–2 дня, в зависимости от объема

Доставка и таможня: 3–7 дней, в зависимости от маршрута.

Когда вы сравниваете поставщиков, попросите каждого указать одинаковую разбивку. Более быстрое общее число со скрытым этапом отделки или проверки не быстрее -, оно просто менее заметно.

Цена прототипа редко зависит только от машинного времени. Основными факторами затрат в предложении на услуги по прототипированию с ЧПУ являются настройки, сложность программирования, разброс допусков, материал, объем отделочной обработки и результаты проверки.

Основные факторы затрат:

Настройка и повторный-зажим: больше ориентаций означает больше труда и больше риска

Время цикла: сложная геометрия, мелкие шаги, частая смена инструмента.

Жесткие допуски применяются повсюду: более медленная обработка и больше метрологии

Материал: некоторые марки титана -, особенно -, требуют более медленной подачи и увеличения времени обработки.

Финишная обработка: маскировка, контроль толщины и вторичные процессы добавляют дни.

Результаты проверки: отчеты FAI и CMM требуют времени на оборудование и тщательного документирования.

Снижение затрат при сохранении качества:

Уменьшите количество наладок за счет упрощения геометрии или возможности 5-осевой обработки, исключающей повторные зажимы.

Перенесите не-критические функции в общий допуск (ISO 2768, где это возможно).

Стандартизировать размеры отверстий и характеристики резьбы

Указывайте отделку только там, где она функциональна или-ориентирована на клиента.

Определите объем проверки в запросе предложения, чтобы предложение было точным, а приемка была объективной.

Самый дешевый — это не то же самое, что самая низкая общая стоимость. Запоздалый или непригодный для использования прототип обычно является самым дорогостоящим результатом проекта.

Отправьте свой CAD и получите прямой ответ

Загрузите файл STEP или IGES, а также чертеж PDF, и вы получите в одном ответе:

Примечания DFM об областях риска и рекомендуемые исправления

Рекомендация по процессу - фрезерование, токарная обработка или 5-осевая обработка.

Разбивка-времени выполнения заказа, а не единой оптимистичной цифры.

Варианты проверки, соответствующие вашим критически важным функциям

Материалы: медь, латунь, алюминий, нержавеющая сталь, легированная сталь, углеродистая сталь и титан.

Запросить цену