CNC apdirbimas dronų ir UAV detalėms: sienelių storis, leistini nuokrypiai, medžiagos, apdaila ir sertifikavimo nurodymai

Pirmiausia nustatykite sienelės storio ir ilgio santykio (aspect ratio) ribą

Pradėkite nuo ploniausios sienelės savo konstrukcijoje, nes tas vienas elementas nulemia, ar detalė yra normalus frezavimo darbas, ar lėtas. Sienelės žemiau 0.8 mm metalui arba 1.5 mm plastmasėms nurodomos kaip neturinčios standumo¹⁶ (tiekėjo nurodytas skaičius): pjaunančio įrankio slėgis sukelia vibraciją ar deformaciją, todėl apdirbėjas turi pereiti prie specializuotų mažo slėgio trajektorijų, sulėtinančių gamybą^16,23.

Ta pati rizika taikoma neparemtai sienelei, aukštai savo storio atžvilgiu – ilgio santykis virš 4:1 nerekomenduojamas, vietoj jo rekomenduojamas vienodas sienelių storis bent dvigubai didesnis už medžiagos storį ir aukojamosios atramos¹⁴. Plona geometrija taip pat neša riziką, kuri pasirodo po to, kai staklės sustoja.

Plonasienės detalės pažymimos kaip pažeidžiamos lenkimo, deformacijos ir plokštumos praradimo, įskaitant matmenų dreifą po valandų ar dienų, kai atsipalaiduoja vidiniai įtempiai^10,17,23. Tai jums svarbu, nes detalė, matuota pagal leistiną nuokrypį dirbtuvėje, oro rėme vis tiek gali išeiti už specifikacijos, o perdirbimas krenta ant jūsų grafiko.

Jei jūsų geometrija reikalauja sienelės žemiau nurodytos ribos, praktinis žingsnis – paklausti dirbtuvės, ar elementas gali būti apdirbtas pagal brėžinį, ar konstrukcija turėtų pereiti prie kito proceso – plonoms sienelėms alternatyva įvardijama skardos gaminių gamyba¹⁶. Prieš išleisdami brėžinį, sulyginkite ploniausią sienelę ir aukščiausią neparemtą sienelę su tais dviem skaičiais.

Jei kuris nors iš jų yra už jų ribų, tikėkitės, kad pakaina atspindės lėtesnes trajektorijas, papildomą įtvirtinimą ar proceso keitimą, o ne standartinį frezavimo tarifą.

Sulyginkite kiekvieną leistino nuokrypio nurodymą su lydiniu ir atstumu

Nedėkite vieno bendro nuokrypių bloko ant UAV detalės. Nurodomi pasiekiami nuokrypiai varijuoja pagal lydinį, elemento atstumą ir tai, ar elementas kritiškas skrydžiui, todėl nurodymas priklauso tik tiems elementams, kuriems reikalingas.

Pajėgios dirbtuvės standartinis CNC nuokrypis nurodomas ±0.25 mm (±0.010"), o griežtesnis pasiekiamas tik pažengusiomis įtvirtinimo ir įrankių strategijomis, didinančiomis ir kaštus, ir terminą¹⁵. 7075-T6 lydiniui ±0.03 mm nurodoma kaip išlaikoma per 200 mm atstumą esant geroms CNC sąlygoms²¹.

Aviacijos ir gynybos darbai kritiniuose elementuose griežtėja iki ±0.005 mm (±0.0002")³². Lydinys keičia, kaip sunku išlaikyti nuokrypį.

Minkštesnis 6061 mažina įrankių dėvėjimąsi ir deformaciją sudėtingoje geometrijoje, kas palengvina griežtus nuokrypius, o 7075-T6 yra stipresnis pasirinkimas griežto stiprio ir masės santykio detalėms²¹. Medžiagos pasirinkimas lemia pasiekiamą nuokrypį, įrankio gyvavimo trukmę ir gamybos terminą būdais, kurie nėra akivaizdūs iš specifikacijų lapo¹⁵.

Nurodymo griežtinimas nėra nemokamas. Mikrono lygio nuokrypiai reikalauja lėtesnių pjovimo greičių, lengvesnių pjovimų ir dažnesnės tarpinės gamybos kontrolės, kas visi pratęsia apdirbimo laiką²⁶.

Jei reikia ko nors griežčiau nei ±0.25 mm bazė, paprašykite dirbtuvės parodyti, kaip ji tą nuokrypį pasiekė ir patvirtino geometriškai panašiuose elementuose – ne tik ar ji teigia turinti pajėgumą¹⁵. Nuokrypių atlaisvinimas nekritiniams elementams yra standartinis DFM žingsnis, mažinantis apdirbimo laiką neveikiant funkcijai²⁶.

Rinkitės lydinį pagal elementą, o ne pagal detalę

Numatytoji UAV brėžinių klaida yra 7075 nurodymas visur. 7075-T6 pozicionuojamas stiprio kritinėms konstrukcinėms detalėms, tokioms kaip laikikliai, šonkauliai ir rėmai, o 6061-T6 aprašomas kaip lengviau apdirbamas ir pigesnis ten, kur stipris nekritiškas^19,21.

7075 pakeitimas 6061 ten, kur ribinis stipris nekritiškas, nurodomas kaip taupantis ir medžiagos kaštus, ir ciklo laiką nekeičiant geometrijai – brėžinyje keičiasi tik medžiagos specifikacija²⁸. Titanas nėra pakaitinis patobulinimas.

Ti-6Al-4V naudojamas itin didelio stiprio, mažo svorio ir korozijai kritinėse zonose, bet jis sunkiai apdirbamas: mažas šilumos laidumas susuka šilumą ties įrankio galiuku, vyksta deformacinis kietėjimas, jei padavimai per maži, o įrankio gyvavimo trukmė nurodoma 3–5x trumpesnė nei aliuminyje^19,21.

Ta įrankio gyvavimo rida yra tai, kas titanu nurodymą paverčia ciklo laiko ir kaštų sprendimu, todėl jį palikite tik elementams, kuriems jis iš tikrųjų reikalingas. Anglies pluošto kompozitai pasirodo kaip atskiras kelias labai lengvoms, didelio standumo kevalams ir rankenoms, apdirbamiems iš prepreg plokštės pjovimu ir graviravimu²¹.

Šaltiniai neskelbia apdirbimo parametrų ar pasiekiamų nuokrypių CFRP UAV detalėms, todėl traktuokite tai kaip atvirą klausimą dirbtuvei, o ne specifikaciją, kurią galima parašyti iš šių įrodymų.

Nustatykite apdailos nurodymą ir patvirtinkite, kad jis slypi pakainotos apimties viduje

Apfrezinta (as-milled) apdaila yra ekonomiškiausias pasirinkimas; smėliasrovis apdorojimas, III tipo kietasis anodavimas ir rankinis poliravimas yra antrinės rankinės operacijos, pridedančios kaštų ir logistikos laiko, o jų perdavimas išorėje prideda antkainį prie sąskaitos²³. Jūsų rizika yra pakaina, kuri įkainuoja apdirbtą neapdailintą detalę prieš konkurento apdirbtą apdailintą, todėl prieš lygindami skaičius, tvirtai apibrėžkite apdailos apimtį.

Nurodykite kontrolės režimą ir dokumentacijos paketą

Griežto leistino nuokrypio UAV darbams aprašoma bazė yra matmenų patikra pagal CAD nominalą, o ne suverstuvų perėjimas. Suverstuvai ir mikrometrai dengia greitus patikrinimus, o CMM ar 3D skenavimas pagal CAD nominalą naudojami griežto leistino nuokrypio ar sudėtingiems elementams, ir pirmojo gaminio apdirbimui dažnai naudojamas tarpinis zondavimas pagal pagrindinius matmenis²⁵.

Pakaina, siūlanti CMM matavimą, bet be pirmojo gaminio ataskaitos ar sekamumo, trūksta įrodymo, kad procesas gali kartoti projektinę specifikaciją.

Įkainokite sertifikavimo lygį pagal detalės tikrąją funkciją

Sertifikavimo ir dokumentacijos lygis yra kaštų sprendimas, priimamas kiekvienai daliai atskirai, o ne programai.

Tas pats aliuminio laikiklis nurodomas po $15, apdirbtas pagal komercinius nuokrypius, ir $85 ar daugiau, apdirbtas pagal aviacijos specifikaciją iš 7075-T6 su AS9100 dokumentacija, FAI ataskaitomis, medžiagų sertifikatų sekamumu ir Ra 0.8 µm apdailos nurodymais – vizualiai identiška detalė, kurios kainų skirtumas slypi proceso valdikliuose, kontrolės režime ir dokumentuose³².

Tas skirtumas yra priežastis susortuoti savo dalis prieš rašant RFQ. Baterijos padėklui ar dangčiui nereikia tos pačios dokumentacijos paketo kaip variklio laikikliui ar apkrovą nešančiam rėmo segmentui.

Aviacijos ir gynybos lygio darbams dokumentuota atitikties bazė yra AS9100/AS9100D, ISO 9001, ITAR ir, gynybai, CMMC, plus pilnas sekamumas, FAI ir Atitikties sertifikatas^32,34. AS9100D rizikos valdymo ir proceso kontrolės reikalavimai virsta aukštesne kokybe ir patikimumu, o ITAR atitiktis reikalauja griežtos duomenų saugos ir kontroluojamos prieigos¹³.

Paklauskite savęs, kurios surinkimo dalys yra kritiškos skrydžiui, o kurios ne, tada taikykite aviacijos dokumentacijos paketą tik ten, kur funkcija jį pagrindžia. Šaltiniai necituoja UAV specifinio ASTM ar MIL-SPEC standarto, todėl taikytina sistema yra aviacijos / gynybos, kurią jūs pasirenkate taikyti.

Nustatykite apimties ir ašių prielaidas prieš prašydami pakainos

Dvi prielaidos keičia kainą už detalę labiau nei bet kuris nuokrypių nurodymas: kiek vienetų užsakote ir kiek ašių detalė iš tikrųjų reikalauja.

CNC vieneto kaina krinta nelinijiškai kylant apimčiai, nes fiksuoti sąrankos ir NRE kaštai paskirstomi partijai – maždaug 50 % nuo 1 iki 5 vienetų, ir dar 40–50 % nuo 20 iki 200 vienetų^{28 14} (tiekėjo nurodytas skaičius).

Prototipų paleidimui po 5 vienetus tie fiksuoti kaštai dominuoja vieneto kainoje, o ties 5,000 vienetų tos pačios sąrankos įmokos yra amortizuotos ir atskiros detalės kaina krenta reikšmingai²³. Ašių strategija yra antras svertas.

Penkių ašių apdirbimas nurodomas 30–50 % brangesnis nei 3 ašių, ir automobilių laikiklio, pertvarkyto iš 5 ašių į 3 ašis, studijos atveju detalės kaina nukrito nuo $85 iki $52, išlaikant visus funkcinius reikalavimus¹⁴.

Jei jūsų detalė turi sudėtinius kampus, kontūrinius paviršius ar elementus, kuriems reikia įrankio prieigos iš kelių orientacijų, 5 ašys atperka priemoką; jei ji prizminė – ne¹⁵. Prieš siųsdami RFQ, nurodykite užsakymo kiekį ir paklauskite dirbtuvės, kurią ašių strategiją ji naudotų jūsų geometrijai ir kodėl.

Išsamios išskaidytos medžiagos, apdirbimo, sąrankos, apdailos ir kontrolės išlaidos prašymas padaro pakainas palyginamas ir atskleidžia išpūstas eilutes²⁸.

Nustatykite gamybos termino lūkestį ir pagreitinto užsakymo klausimą

Bazinis apyvarta mažos serijos aliuminio ar plastikinėms detalėms nurodoma 3 iki 7 dienų kai kuriuose internetiniuose aptarnavimuose, o gamybos paleidimams, medžiagų paruošimui, apdailai ir kontrolei pridedant laiko virš to³¹. Traktuokite tai kaip paprastos detalės apačią, o ne skaičių, pagal kurį planuojate apdirbtai, kontroliuotai UAV komponentei.

Kas stumia datą tolyn, yra tas pats sąrašas, kas stumia kaštus aukštyn. Griežti nuokrypiai reikalauja lėtesnių pjovimo greičių, lengvesnių pjovimų ir dažnesnės tarpinės kontrolės, kas pratęsia grafiką²⁶.

Detalės sudėtingumas, medžiagų savybės ir dirbtuvės pajėgumas visi maitina gamybos terminą, o sudėtinga geometrija su plonomis sienelėmis reikalauja išralesnių trajektorijų ir dažnai kelių sąrankų²⁶. Nurodykite bet kokį griežtą terminą RFQ, nes daugelis dirotuvių siūlo standartinius ir pagreitintus variantus³¹.

Šaltiniai neskaido termino į medžiagų pirkimo, apdirbimo, apdailos ir kontrolės trukmes, todėl paprašykite dirbtuvės to išskaidymo konkrečiai jūsų daliai, o ne manykite padalijimą.

Kur šaltiniai nesutaria dėl leistino nuokrypio

Keturi šaltiniai nurodo skirtingus pasiekiamus nuokrypius tai, kas skamba kaip tas pats teiginys. Nesutarimas išsprendžiamas tik per nurodytas sąlygas – lydinį, atstumą ir tai, ar elementas aviacijai kritiškas – todėl savo specifikaciją rašykite kaip sąlygų priklausomą reikalavimą ir patikrinkite dirbtuvės įrodymus konkrečiam elementui.

What the sources do not establish

• Nė vienas šaltinis nesusieja konkretaus minimalaus sienelės storio su įvardytu lydiniu plus įvardyta ašių strategija su išmatuotu standumu ar lenkimo kontrole.
• Nė vienas šaltinis neteigia, kurie konkrečios UAV charakteristikos išlaikomos tarpinės kontrolės metu, o kurios reikalauja antrinių operacijų.
• Nė vienas šaltinis nepateikia skaitinių stiprio ir masės santykio verčių 7075-T6, 6061-T6, 2024, Ti-6Al-4V, CFRP ar magnio lydiniams.
• Nė vienas šaltinis nekvantifikuoja paviršiaus apdailos (Ra) poveikio nuovargio trukmei ar aerodinaminei pasipriešinimui.
• Nė vienas šaltinis neišvardija optinio komparatoriaus, rentgeno ar dažų prasiskverbimo kontrolės pajėgumo, taip pat neteigia, ar FAI ir tarpinė kontrolė yra standartinės kurioje nors įvardytoje dirbtuvėje.
• Nė vienas šaltinis neteigia mažiausio užsakymo kiekio (MOQ) CNC UAV detalėms.
• Nė vienas šaltinis neskaido gamybos termino į medžiagų pirkimo, apdirbimo, apdailos ir kontrolės trukmes, taip pat neteigia pajėgumo apribojimų.
• Nė vienas šaltinis necituoja UAV specifinio ASTM ar MIL-SPEC standarto.
• Nė vienas šaltinis neaptaria magnio kaip UAV konstrukcinės medžiagos, išskyrus įrankių medžiagų grupės sąrašą.
• Nė vienas šaltinis neaptaria CFRP apdirbimo parametrų ar pasiekiamų nuokrypių CFRP UAV detalėms.