Top 18 des Règles de Conception pour les Prototypes et Pièces Usinés CNC

Le processus d'usinage CNC est un procédé de fabrication soustractive. Il obtient le modèle conçu en enlevant de la matière première avec des outils coupants de haute précision. Le service de prototypage par usinage CNC est adapté au prototypage et à la production en petites séries. Mais au stade de la conception, nous devons considérer les points suivants pour éviter les défauts et une faible faisabilité :

Épaisseur de Paroi

Évitez les sections de paroi minces de moins de 0,04 pouce (1 mm) d'épaisseur. Les parois minces peuvent fléchir pendant l'usinage et être fragiles à la manipulation. Une paroi minimale de 0,08 pouce (2 mm) ou plus est recommandée. Les parois plus épaisses de plus de 0,25 pouce (6 mm) peuvent nécessiter des passes d'ébauche pour éviter la déflexion de l'outil.

Coins Intérieurs

Les coins intérieurs vifs ne peuvent souvent pas être usinés physiquement. Spécifiez un rayon de coin minimal d'au moins 0,04 pouce (1 mm). Des congés intérieurs plus grands seront plus résistants. Prévoyez un dégagement pour le diamètre de l'outil coupant. Les coins très serrés peuvent nécessiter de l'électroérosion ou un meulage secondaire.

Coins Extérieurs

Les coins extérieurs vifs sont possibles mais sont des points de concentration de contraintes élevées. Des coins arrondis de 0,02 pouce (0,5 mm) ou plus améliorent significativement la résistance. Éliminez les coins extérieurs pointus. Les chanfreins aident à l'éjection de la pièce des moules.

Nervures et Étrésillons

Ajoutez des nervures et des étrésillons pour renforcer les sections minces sujettes aux vibrations ou à la déflexion pendant l'usinage. Placez les nervures près des zones de bridage. Les nervures aident à dissiper la chaleur et améliorent la stabilité de la pièce. Gardez les extrémités des nervures arrondies.

Hauteurs des Bossages et des Semelles

Une épaisseur minimale de 0,02 pouce (0,5 mm) est recommandée pour les petits bossages et semelles. Évitez les poteaux et saillies longs et fins qui peuvent facilement fléchir. Prévoyez un dégagement sous les surplombs pour les diamètres des fraises.

Tailles des Trous

Limitez les diamètres de trou à pas moins de 1/8 de pouce (3 mm). Les trous en dessous de 0,04 pouce (1 mm) sont difficiles à usiner et cassent facilement les petites mèches. Prévoyez un dégagement pour les angles de pointe de foret.

Évitez les Détails Minuscules

Les détails fins de moins de 0,010 pouce (0,25 mm) et les formes délicates ne seront pas bien fabriqués. Les petits textes et logos deviennent des taches illisibles. La hauteur de texte lisible minimale est de 0,12 pouce (3 mm).

Tolérances

Spécifiez des tolérances raisonnables qui permettent une variation normale du processus. Autorisez +/- 0,005 pouce (0,127 mm) pour le prototypage général. Des tolérances plus serrées entraînent plus de temps d'usinage et de coût.

Finition de Surface

Des finitions de surface plus fines nécessitent des pas de recouvrement plus progressifs et des vitesses/avances plus lentes. Les valeurs de rugosité couramment spécifiées vont de 125 à 250 micro-pouces Ra. Des finitions jusqu'à 32 Ra sont possibles.

Poids de la Pièce

Les composants lourds plus importants nécessitent un bridage plus important et sont sujets aux vibrations à haute vitesse. Envisagez de diviser les grandes pièces en segments pour maintenir un poids inférieur à 25 livres (11 kg) chacun. Réduisez la masse lorsque c'est possible.

Sélection du Matériau

Utilisez des matériaux homogènes, stables et dimensionnés de manière appropriée pour les dimensions de la pièce. Évitez les matériaux avec de grandes tailles de grains par rapport aux caractéristiques. Les métaux durs ont une rigidité plus élevée mais sont plus difficiles à usiner.

Réduction du Temps de Préparation

Concevez pour minimiser le bridage complexe et l'indexation afin de faciliter l'usinabilité. Combinez plusieurs pièces en une si c'est approprié. Les points de localisation de bridage standard accélèrent le chargement.

Accessibilité de l'Outil

Prévoyez un accès approprié pour que les fraises puissent atteindre tous les coins intérieurs et caractéristiques. Limitez les poches aveugles profondes, les bossages à l'intérieur des parois et les géométries internes complexes. L'usinage 5 axes améliore l'accessibilité.

Conception pour la Fabricabilité

Utilisez des principes de conception éprouvés adaptés aux processus d'usinage. Évitez les opérations inutiles. Standardisez les caractéristiques utilisées de manière répétée sur et entre les pièces. Conçoivez en gardant la production à l'esprit.

Modifications de Conception

Prévoyez des révisions et des améliorations de conception. Rendez les modèles paramétriques avec des dimensions clés facilement modifiables. L'usinage CNC permet un retour rapide pour les itérations de conception. Gardez un historique des modifications et un contrôle de version.

Angles de Dépouille

Incorporez des angles de dépouille de 1 à 2 degrés sur toutes les faces verticales pour permettre l'éjection de la pièce des moules ou des bridages. L'angle de dépouille aide à tirer les outils coupants le long de la surface de travail.

Évitez les Assemblages

Combiner plusieurs composants en une seule pièce usinée lorsque c'est possible simplifie le prototypage. Les assemblages nécessitent l'interfaçage des composants et du matériel.

Composants Standard

Utilisez du matériel standard de catalogue et des articles achetés lorsque c'est possible au lieu de composants usinés sur mesure. Les fixations, poignées, charnières, engrenages et accessoires standard réduisent les coûts.

Prendre en compte ces lignes directrices de conception aidera à créer des prototypes usinés CNC qui s'usinent efficacement, évitent les problèmes d'outillage, respectent les tolérances, ont des finitions appropriées et peuvent être manipulés et assemblés. Le résultat est un délai d'exécution plus rapide et des coûts de prototypage réduits.

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