Gia công CNC các bộ phận hàng không vũ trụ: Quyết định về vật liệu, thông số quy trình và bẫy DFM làm tăng thêm chi phí trước khi con chip đầu tiên rơi xuống

Gia công CNC các bộ phận hàng không vũ trụ: Quyết định về vật liệu, thông số quy trình và bẫy DFM làm tăng thêm chi phí trước khi con chip đầu tiên rơi xuống

Giá đỡ cấu trúc của bạn là Ti-6Al-4V, độ dày thành 1,2mm ở phần mỏng nhất, hai lỗ khoan góc ghép cần đồng tâm đến ±0,01mm. Thời gian của chương trình là 6 tuần kể từ khi phát hành bản vẽ đến bài viết đầu tiên. Đánh giá DFM của bạn vừa đưa ra ba lá cờ - và không có lá cờ nào trong số đó nói về sự nhàm chán.

Chúng liên quan đến việc cố định quyền truy cập, sắp xếp trình tự giảm căng thẳng và bán kính góc trong 0,3 mm trên túi sâu 14 mm- buộc dao phải thay đổi sang chương trình giữa-phay cuối 0,6 mm. Mỗi lá cờ thêm thời gian. Hai trong số đó cộng thêm chi phí mà bạn không thể phục hồi nếu không thay đổi bản vẽ. Đây là cái gìGia công CNC hàng không vũ trụcông việc thực sự giống như ở giai đoạn DFM - không phải là các câu hỏi về khả năng mà là các quyết định về hình học và trình tự đã được đưa ra trong quá trình thiết kế và giờ đây thuộc về người thợ máy để giải quyết.

Tại sao Gia công CNC hàng không vũ trụ bắt đầu bằng việc lựa chọn vật liệu chứ không phải lựa chọn máy

Sự lựa chọn máy phụ thuộc vào vật liệu và bộ tính năng. Điều gì thúc đẩy kế hoạch quy trình tronggia công cnc hàng không vũ trụcông việc là hành vi của vật liệu trong điều kiện cắt và liệu hình học thiết kế có tạo ra xung đột giữa những gì vật liệu cần và những gì bộ tính năng yêu cầu hay không.

Ba vật liệu chiếm ưu thế trong các thành phần cơ khí và kết cấu hàng không vũ trụ: nhôm 7075-T651 dành cho các cấu trúc trọng lượng-quan trọng, Ti-6Al-4V dành cho các ứng dụng chịu tải-và nhiệt độ cao, và Inconel 718 dành cho môi trường chịu mỏi chu kỳ cao và nóng. Mỗi cái có một logic quy trình riêng biệt.

7075-T651máy móc nhanh, có dung sai chặt chẽ và chi phí cắt giảm tương đối ít. Ký hiệu -T651 có ý nghĩa quan trọng: điều kiện kéo dài trước-có nghĩa là ứng suất dư trong phôi thấp hơn, nghĩa là chuyển động ít chiều hơn sau khi gia công thô nặng. Thay vào đó, hãy chỉ định T6 và bạn có thể có được độ bền tương tự trên giấy nhưng có độ đàn hồi-trên các tính năng tường mỏng-mỏng đáng kể hơn đáng kể - phù hợp vớigia công cnc hàng không vũ trụ nhôm tường mỏngcác cấu trúc như túi sườn và mạng lưới nơi độ dày thành có thể giảm xuống dưới 0,8mm.

Ti-6Al-4Vlà ở đâuhàng không vũ trụ gia công cnc các bộ phận titancác chương trình thường xuyên bị mất thời gian. Độ dẫn nhiệt của vật liệu xấp xỉ bằng-1/10 độ dẫn nhiệt của nhôm. Nhiệt không thoát ra khỏi chip - nó tập trung ở lưỡi cắt, làm tăng tốc độ mài mòn của dụng cụ và nếu quá trình này không được kiểm soát, sẽ tạo ra bề mặt làm việc-cứng khiến mỗi lần gia công tiếp theo khó hơn lần trước. Các thông số quy trình không phải là gợi ý; chúng là khoảng cách giữa tuổi thọ dao có thể chấp nhận được và lỗi dao sau mỗi 3–4 phút.

Inconel 718là một cuộc trò chuyện riêng biệt. Nếu bản vẽ của bạn yêu cầu Inconel, ước tính thời gian gia công cho một bộ phận bằng nhôm tương đương cần được nhân ít nhất 8 lần trước khi bạn lập ngân sách cho chương trình.

Titanium: Nơi gia công CNC hàng không vũ trụ trở nên đắt đỏ nhanh chóng

Vìhàng không vũ trụ gia công cnc các bộ phận titan, các thông số quy trình chặt chẽ hơn hầu hết các cửa hàng công bố. Các con số bên dưới phản ánh những gì chúng tôi chạy trên Ti{3}}6Al-4V trong sản xuất - không phải các giá trị cố định từ danh mục dụng cụ và cũng không phải các giá trị linh hoạt trông có vẻ phù hợp khi ước tính thời gian chu kỳ nhưng lại phá hủy mọi bộ phận khác của dụng cụ.

Chiến lược làm mát là mục thường gặp nhất-được chỉ định trong kế hoạch xử lý titan. Chất làm mát ngập nước nhắm vào thân bộ phận không làm mát vùng cắt trên titan - mà làm mát bề mặt bộ phận, đây không phải là nơi có nhiệt. Chất làm mát áp suất cao-trục chính thông qua-trục chính hướng vào giao diện phôi của dụng cụ- là thiết lập chính xác. Trên các hốc và lỗ sâu, thêm luồng khí để hỗ trợ thoát phoi; việc cắt lại chip trên titan khiến phôi gia công bị cứng cục bộ và có thể tạo ra các tính năng-vượt quá mức cho phép ngay cả khi đường chạy dao chính xác.

Một chi tiết sắp xếp thứ tự quan trọng trên các bộ phận cấu trúc bằng titan với nhiều tính năng: gia công thô toàn bộ bộ phận trước khi thực hiện bất kỳ bước hoàn thiện nào. Ứng suất titan{1}}giảm chậm hơn nhôm nhưng lại chuyển động. Một bộ phận được gia công thô đến +0.3mm rồi để qua đêm trước khi hoàn thiện sẽ mang lại cho bạn một bề mặt tham chiếu ổn định hơn so với một bộ phận được gia công thô và hoàn thiện ngay lập tức trong cùng một thiết lập. Điều này đặc biệt có liên quan trênGia công CNC hàng không vũ trụgiá đỡ và vỏ trong đó nhiều mốc chuẩn được gia công theo trình tự - mối quan hệ về chiều giữa chúng phụ thuộc vào mức độ căng thẳng được giải phóng giữa các hoạt động.

Cấu trúc tường bằng nhôm mỏng-: Quá trình cố định là một quá trình

Gia công CNC vách mỏng nhôm hàng không vũ trụcác bộ phận - xương sườn-cấu trúc túi, vỏ thiết bị điện tử, khung giá đỡ - không cố định được trước khi chúng không thể cắt được. Thành 0,8 mm trên phần nhôm 120 mm được kẹp với mô-men xoắn 15 N·m tại hai điểm sẽ lệch 0,04–0,09 mm chỉ dưới tải trọng kẹp, trước khi trục xoay khởi động. Sự lệch hướng đó không thể nhìn thấy được; bộ phận trông phẳng trong vi mô. Nó chỉ có thể đo được khi bạn nhả kẹp và bộ phận đó đàn hồi trở lại.

Cách khắc phục là không kẹp nhẹ hơn - gây ra tiếng kêu. Cách khắc phục là hỗ trợ bộ phận ở nhiều điểm hơn với lực kẹp riêng lẻ thấp hơn hoặc sử dụng cố định chân không trên mặt chuẩn đầu tiên trước khi gia công các tính năng tạo ra thành mỏng. Trình tự quan trọng: trước tiên gia công các mặt chuẩn và lỗ tham chiếu, với bộ phận còn đầy đủ, sau đó thực hiện các thao tác bỏ túi lũy tiến từ phần dày nhất còn lại đến phần mỏng nhất.

Vìgia công cnc hàng không vũ trụcác bộ phận bằng nhôm trong đó độ phẳng sau khi gia công là đầu ra quan trọng - cấu trúc lắp quang, mặt bịt kín, đế chính xác - chúng tôi xây dựng theo quy trình hai-giai đoạn: thô đến +0.4mm, giảm ứng suất ở 150–180 độ trong 2–4 giờ (đối với 7075; 130 độ đối với 6061), sau đó hoàn thiện. Chu kỳ nhiệt đủ ngắn để phù hợp với một ngày sản xuất tiêu chuẩn và luôn mang lại độ phẳng cuối cùng trong phạm vi 0,01mm trên các bề mặt có khoảng cách lên tới 200mm. Nếu không có nó, trên một bộ phận có hình dạng túi phức tạp, độ phẳng có thể thay đổi 0,03–0,08mm tùy thuộc vào trạng thái ứng suất ban đầu của phôi.

Hợp kim nhiệt độ cao và Inconel-: Logic quá trình

Nếu bạngia công cnc hàng không vũ trụchương trình bao gồm Inconel 718 hoặc các siêu hợp kim niken tương tự, đánh giá DFM phục vụ một chức năng khác với nhôm hoặc titan. Với nhôm, DFM hướng tới việc tối ưu hóa hình học. Với Inconel, DFM quyết định những tính năng nào có thể được gia công trên thực tế và những tính năng nào nên được chuyển sang EDM hoặc mài.

Inconel 718 ở độ cứng tối đa (39–46 HRC sau khi lão hóa) không phải là vật liệu nghiền theo nghĩa thông thường để có các đặc tính tốt. Bán kính bên trong dưới 1,5mm trên các túi sâu, ren xuyên qua-các lỗ có đường kính sâu hơn 1,5× và lỗ khoan có yêu cầu Ra dưới 0,8μm mà không cần mài - tất cả các bước leo thang quy trình kích hoạt này cần được xác định trước khi chương trình được trích dẫn, không phải sau khi công cụ đầu tiên bị hỏng.

Đối với các bộ phận-nóng cần có Inconel, kế hoạch xử lý hầu như luôn bao gồm dụng cụ gốm để gia công thô, CBN cho lỗ hoàn thiện và cắt dây EDM cho bất kỳ tính năng nào yêu cầu góc sắc nét bên trong về mặt chức năng. Việc đưa các hoạt động này vào chương trình ngay từ đầu sẽ tạo ra chi phí có thể dự đoán được. Việc phát hiện chúng sau khi báo giá-công cụ tiêu chuẩn được đưa ra sẽ gây ra sự chậm trễ cho chương trình.

Tài liệu và truy xuất nguồn gốc cho chuỗi cung ứng hàng không vũ trụ

Tài liệu gia công cnc hàng không vũ trụ as9100yêu cầu là nơi các tuyên bố về năng lực của nhà cung cấp đáp ứng được việc giao hàng thực tế. AS9100D yêu cầu truy xuất nguồn gốc sản phẩm và quy trình, kiểm soát cấu hình và kiểm tra sản phẩm đầu tiên đối với AS9102 đối với cấu hình bộ phận mới hoặc đã thay đổi. Điều đó có nghĩa là gì về mặt vận hành: mỗi quá trình sản xuất cần có một liên kết có thể truy nguyên từ chứng nhận của nhà máy nguyên liệu thô đến số sê-ri thành phẩm và hồ sơ kiểm tra cần hiển thị các giá trị đo được chứ không phải tem.

Khoảng cách giữa một cửa hàng có ISO 9001 và một cửa hàng thực sự tuân thủ AS9100D-xuất hiện trong-hồ sơ kiểm tra trong quy trình và hệ thống NCR. ISO 9001 yêu cầu hệ thống quản lý chất lượng; AS9100D yêu cầu hệ thống phải được áp dụng cho cấu hình sản phẩm và các bản ghi đó hỗ trợ quá trình kiểm tra cũng như điều tra-nguyên nhân gốc rễ. Nếu hồ sơ chất lượng của nhà cung cấp không thể trả lời "máy nào đã cắt tính năng này, vào ngày nào và giá trị đo được khi kiểm tra" đối với một số sê-ri cụ thể thì họ không có khả năng AS9100D{10}}bất kể chứng chỉ của họ là gì.

Khả năng xử lý của MID phù hợp ở đâu

Bàn DFM của chúng tôi xem xét các tệp STEP hàng ngày trênGia công CNC hàng không vũ trụchương trình - các bộ phận cấu trúc titan, vỏ nhôm, phụ kiện Inconel và các thành phần giao diện-tổng hợp cần các tính năng được gia công ở các mốc chính xác. Quá trình xem xét gắn cờ xung đột hình học, rủi ro chồng chéo dung sai-và sắp xếp các quyết định trước khi chương trình được trích dẫn chứ không phải sau khi phần đầu tiên bị loại bỏ.

gia công CNCtại MID bao gồm 5-trục đồng thời, tiện Thụy Sĩ cho trục thanh mảnh và chốt chính xác, tổ hợp máy phay tiện cho các bộ phận cần cả tính năng quay và lăng trụ trong một thiết lập và cắt dây EDM cho các tính năng cứng và biên dạng bên trong không thể phay được. Của chúng tôigia công CNC hàng không vũ trụcông việc chạy theo quản lý chất lượng tuân thủ ISO 13485-với chứng chỉ vật liệu - truy xuất nguồn gốc kỹ thuật số đối với hồ sơ vận chuyển - trên mỗi số bộ phận.

Đối với các bài viết đầu tiên về các chương trình mới, chúng tôi cung cấp định dạng FAIR đến AS9102 đầy đủ, báo cáo CMM với các giá trị đo được trên tất cả các kích thước quan trọng và gói truy xuất nguồn gốc vật liệu. Nếu khách hàng hoặc chương trình của bạn yêu cầu tài liệu PPAP hoặc ISIR, chúng tôi sẽ đưa tài liệu đó vào kế hoạch chương trình khi báo giá.

Gửi tệp STEP của bạn tới chúng tôiđội kỹ thuật xử lýđối với bản đánh giá DFM bằng văn bản - được trả lại trong vòng 24 giờ, không cần cam kết. Nếu bạn tham gia chương trình sớm hơn và cần thảo luận về ngân sách dung sai hoặc thay thế vật liệu trên một cấu trúc-quan trọng có trọng lượng thì chính nhóm đó sẽ xử lý vấn đề đó. Bắt đầu tại bishenprecision.com.

Câu hỏi thường gặp

Tôi nên chỉ định bán kính góc bên trong nào trên các hốc sâu trong Ti-6Al-4V để tránh gãy dụng cụ và trì hoãn chương trình?

Đối với độ sâu túi D, bán kính góc bên trong thực tế tối thiểu là D/4 - nhưng cụ thể là trên titan, hãy chuyển đến D/3 ở bất kỳ nơi nào thiết kế cho phép. Lực cắt của titan cao hơn đáng kể so với nhôm, có nghĩa là một-máy phay ngón có đường kính nhỏ hoạt động với bán kính hẹp sẽ chịu nhiều tải hơn trên mỗi đơn vị mặt cắt-. Túi sâu 12 mm-trong Ti-6Al-4V có góc R2 yêu cầu máy nghiền ngón 4mm chạy ở tốc độ và bước tiến giảm; việc chỉ định R4 trên cùng một túi cho phép bạn chạy một công cụ lớn hơn, cứng nhắc hơn với các thông số hiệu quả. Nếu hình dạng góc không có ràng buộc về chức năng, việc thay đổi bán kính sẽ không tốn chi phí gì trên bản vẽ và tiết kiệm 20–35% thời gian chu trình cho tính năng đó.

Bạn có thể giữ độ đồng tâm ± 0,005mm trên lỗ titan so với mốc OD mà không cần mài không?

Trên đường kính lỗ trên 8 mm, có - với đường doa hoàn thiện chuyên dụng trên trục chính cứng, xuyên qua{2}}chất làm mát trục chính và thay đổi dao sang hạt dao mới trước chu kỳ gia công tinh. Ràng buộc không phải là máy móc; đó là sự ổn định nhiệt. Độ dẫn điện thấp của titan có nghĩa là nhiệt độ bộ phận ở cuối quá trình gia công thô cao hơn đáng kể so với lúc bắt đầu. Chúng tôi để bộ phận ổn định trong phạm vi 2 độ so với môi trường xung quanh trước khi thực hiện quá trình khoan hoàn thiện. Nếu không có sự ổn định đó, đường kính lỗ khoan có thể lớn hơn 0,003–0,008 mm ngay sau khi cắt so với khi đo ở nhiệt độ phòng. Đối với các lỗ khoan có đường kính dưới 6 mm hoặc yêu cầu độ đồng tâm chặt chẽ hơn ± 0,003mm, mài là phương pháp đáng tin cậy.

Yêu cầu về tài liệu AS9100D thay đổi như thế nào giữa nguyên mẫu và đơn đặt hàng sản xuất?

Trên nguyên mẫu, tài liệu hữu ích tối thiểu là báo cáo kích thước với các giá trị đo thực tế và chứng nhận vật liệu. Thế là đủ để xác nhận thiết kế. Trên đơn đặt hàng sản xuất - hoặc trên bất kỳ bộ phận nào thuộc loại-lắp ráp được chứng nhận -, bạn cần có báo cáo kiểm tra bài viết đầu tiên đầy đủ gửi tới AS9102 về cấu hình sản xuất đầu tiên, trong-các bản ghi quy trình có thể truy nguyên theo số sê-ri và CoC trên mỗi lô hàng. Yếu tố kích hoạt FAIR mới là bản sửa đổi bản vẽ, thay đổi quy trình hoặc thay đổi nhà cung cấp - chứ không chỉ là đơn đặt hàng mới. Nếu chương trình của bạn thay đổi bất kỳ điều nào trong ba điều đó giữa nguyên mẫu và sản xuất, hãy lập ngân sách cho chu kỳ bài viết đầu tiên mới.

Khi nào bộ phận hàng không vũ trụ bằng nhôm có thành mỏng- cần cố định chân không so với kẹp vise tiêu chuẩn?

Khi độ dày thành giảm xuống dưới 1,5 mm trên nhịp không được hỗ trợ dài hơn 60 mm, kẹp vise tiêu chuẩn sẽ tạo ra độ lệch đủ để ảnh hưởng đến kích thước đầu ra -, đặc biệt là độ phẳng và độ song song. Thí nghiệm thực tế: tính toán độ võng kẹp tại tiết diện mỏng nhất bằng mô hình dầm đơn giản (δ=FL³/3EI đối với tường đúc hẫng). Nếu kết quả vượt quá 30% dung sai độ phẳng của bạn thì chiến lược kẹp là rủi ro chính trong quy trình của bạn chứ không phải đường chạy dao. Cố định chân không phân phối lực giữ trên toàn bộ mặt chuẩn và loại bỏ độ lệch cục bộ. Nó bổ sung thêm thời gian thiết lập nhưng loại bỏ việc làm lại độ phẳng mà việc kẹp tiêu chuẩn tạo ra trên các bộ phận trong lớp hình học này.