Какво представляват машинно обработените части и компоненти？

Какво представляват машинно обработените части?

Обработените части са компоненти, чиито форми се получават от материали като метал или пластмаса чрез машини, включително фрези, стругове и фрези. Инструментите отстраняват допълнителни материали, за да се оформи желаната форма.

Обработката може да се извършва ръчно от механици или цифрово с помощта на машини с цифрово програмно управление (ЦПУ). Бързите задачи, изискващи човешка прецизност, са най-подходящи за ръчна обработка, докато обработката с ЦПУ е подходяща за сложни и повтарящи се форми.

Следователно с техники като фрезоване и струговане обработката с ЦПУ е подобрила прецизността при производството на обработени компоненти и е повишила ефективността. Вследствие на това машинно обработените части станаха незаменими в сектори като космическия и автомобилния, където точността на надеждността на компонентите е от първостепенно значение.

Освен това някои инженерни компоненти първо се отливат или формоват и след това се обработват, за да се завършат. Тези части понякога се наричат частично обработени или след обработката, което показва гъвкавостта и значението на обработката в съвременните производствени процеси.

Приложения на машинно обработените части

Аерокосмическа индустрия:

• Приложения: Компоненти на самолетните двигатели, структурни елементи на планера, шасита и др.
• Характеристики на индустрията: Изисква се изключително висока прецизност и надеждност.
• Изисквания към частите: Трябва да издържат на екстремни температури и налягания и да имат висока устойчивост на корозия и здравина.
• Предимства: Прецизната механична обработка гарантира, че компонентите отговарят на строгите стандарти за безопасност, което повишава безопасността и ефективността на полетите.

Автомобилна индустрия:

• Приложения: Компоненти на двигателя, трансмисии, части на окачването.
• Характеристики на индустрията: Масово производство с високи разходи и изисквания за ефективност.
• Изисквания към частите: Висока издръжливост, добра механична якост и устойчивост на износване.
• Предимства: Машинно обработените части подобряват експлоатационните характеристики на автомобила, намаляват броя на повредите и удължават експлоатационния живот.

Медицинска индустрия:

• Приложения: Хирургически инструменти, имплантируеми устройства, ставни заместители и стоматологични импланти.
• Характеристики на индустрията: Изключително високи изисквания за биосъвместимост и прецизност на продуктите.
• Изисквания към частите: Нетоксичните, биосъвместими материали трябва да бъдат изключително прецизни, за да пасват на сложната човешка анатомия.
• Предимства: Прецизната обработка гарантира безопасността и функционалността на медицинските изделия, като подобрява резултатите от лечението.

Електронна индустрия:

• Приложения: Компоненти за компютърен хардуер, мобилни устройства и комуникационно оборудване.
• Характеристики на индустрията: Стремеж към миниатюризация и висока степен на интеграция на технологиите.
• Изисквания към частите: Изключително висока прецизност и сложни конструкции за миниатюризация.
• Предимства: Прецизната обработка прави електронните устройства по-компактни, ефективни и функционални.

Енергийна индустрия (например нефт и газ):

• Приложения: Сондажно оборудване, компоненти на преносни системи.
• Характеристики на индустрията: Сурови условия с високи изисквания към надеждността и издръжливостта на оборудването.
• Изисквания към частите: Трябва да издържат на високо налягане, високи температури и корозивни среди.
• Предимства: Машинно обработените части подобряват производителността и безопасността на оборудването, като намаляват разходите за поддръжка и времето за престой.

Как да проектирате машинни части по поръчка

За да се гарантира, че обработените по поръчка части са функционални и дълготрайни, е важно да се спазват някои принципи на проектиране. Ако се използват правилните спецификации, могат да се избегнат механични инциденти, а компонентите могат безпроблемно да се впишат в сглобките си, намалявайки необходимостта от скъпоструващи корекции и ремонти. Това също така подобрява качеството на крайния продукт според насоките на стандартите, което води до доверие и общо удовлетворение сред потребителите.

Дебелина на стената

При обработката на машинно обработени части е необходимо да се отбележи, че металите трябва да имат минимална дебелина на стената 0,8 mm, а пластмасите – 1,5 mm. Това ще даде възможност за инженеринг по време на изработката и използването на компонента без счупване или деформация в бъдеще. Например алуминиевите детайли с дебелини под този съвет могат да вибрират и да се огъват.

Подстригване

Без специални инструменти не се очаква дълбочината на подрезите да надхвърля приблизително 0,5 mm. Алтернативно, стандартното оборудване позволява подрязване на дълбочина от три милиметра. Въпреки това, при проектирането на такива конструкции, които изискват по-дълбоки подрези, е необходимо да се имат предвид допълнителните разходи и вероятните компромиси по отношение на структурната цялост.

Кухини, отвори и резби

За да се улесни ефективната обработка на инструментите и да се осигури здравина на материала, стандартите за проектиране на кухини предполагат, че тези елементи трябва да са с дълбочина не по-малка от 4 mm и не по-дълбоки от 10 mm. Отворите с резба също трябва да се проектират с оглед на това; следователно резбата трябва да има дълбочина, равна на препоръчителния диаметър М6 – 9 mm, в случай че възникне ситуация на натоварване.

Стълбища

Мащабът на обработката на компонентите определя нивата на толерантност на размерите, които се допускат от конструкторите на тези компоненти, докато не достигнат неприемливи граници. Толерансът на дребномащабните компоненти (под 50 mm) обикновено е ±0,05 mm, докато при по-големите (над 100 mm) може да бъде намален до ±0,1 mm поради поведението на материала по време на процесите на обработка.

Изпъкналости

Изпъкналостите на обработваните части, като например табове или накрайници, не трябва да се простират повече от три пъти дебелината на основата си нагоре от повърхностите, към които първоначално са били предназначени да бъдат прикрепени или разположени отгоре. Обратно, човек трябва да се увери, че изпъкналост с основна дебелина 2 mm не надвишава 6 mm височина, ако не иска структурата ѝ да отслабне, предизвиквайки огъване или счупване.

Радиуси на вътрешния ъгъл

Вътрешните радиуси на ъглите са от решаващо значение за намаляване на концентрацията на напрежение в обработваните детайли. За повечето материали препоръчителният радиус е минимум 1 mm, но за по-твърдите, като например неръждаемата стомана, той може да бъде от 2 mm нагоре, за да се предотврати напукване поради използването им.

Джобове

В повечето случаи дълбочината на джобовете в обработваните детайли е максимум три пъти по-голяма от диаметъра на инструмента. Джобовете не трябва да надвишават тази стойност, ако са направени с инструмент с диаметър 4 mm, за да се осигури ефективно отстраняване на стружките и стабилност на инструмента.

Предварително пробиване на дълбочина

За да се гарантира правилното формиране на резбата, дълбочината на предварителното пробиване трябва да е поне един път и половина по-голяма от диаметъра на крана. Ако вземем стандартния метчик М8 с диаметър 6,8 mm, тогава предварителното пробиване трябва да бъде приблизително 10,2 mm, за да се осигури пълно захващане, без да се засяга здравината му.

Отвори с резба

За да изпълняват правилно функциите си, отворите с резба върху обработени повърхности трябва да имат определен минимален вътрешен диаметър. С други думи, преди да се завие резба, в отвора с резба М4 трябва да се пробие поне 3,3 mm, а всеки винт да се натовари с дължина, равна поне на 8 mm.

Текст и надписи

За да бъдат четливи след боядисване или други довършителни процеси, текстът и надписите върху обработените части трябва да са високи най-малко пет милиметра; дълбочината им обаче не трябва да пада под милиметровата граница. Таблата за управление на машините обикновено са снабдени с гравирани етикети, които трябва да останат лесно различими дори в тежките промишлени условия, в които се използват5.

Повърхностно покритие

Повърхностните покрития на обработените части се различават в зависимост от изискванията на приложението. Докато за повечето промишлени приложения може да е необходима само стойност на грапавостта (Ra) от 1,6 µm, по-фините повърхности, като тези на хидравличните клапани, могат да попаднат в диапазона, определен от ASME B46.1, който е 0,4 µm.

Материал на обработените части

Изборът на материали при проектирането и производството на механични изделия е от голямо значение за тяхното функциониране, надеждност и икономичност. Подходящите материали са необходими за поддържане на здравината на конструкцията, подобряване на производителността, намаляване на въздействието върху околната среда и намаляване на разходите, които са жизненоважни за успеха на пазара.

• Метали: Те включват основно обработени материали като стомана (например въглеродна или легирана стомана), алуминий, мед и неръждаема стомана. Тези материали имат добри механични свойства и могат лесно да се обработват.
• Пластмаси: Същевременно могат да се разработват ненатоварени компоненти от някои специфични инженерни пластмаси като найлон, поликарбонат и тефлон, при които не е необходима висока якост.
• Керамика: От друга страна, керамичните материали, като силициев карбид и алуминиев оксид, са скъпи за обработка, но могат да издържат на предизвикателни условия, като високи температури или силно абразивни условия.
• Композити: Композитите от въглеродни влакна и пластмасови композити, подсилени със стъклени влакна, се използват в специализирани приложения поради отличното им съотношение между здравина и тегло.

Предимства на машинно обработените части

Няма MOQ

Едно от значителните предимства на машинно обработените части в производството и проектирането е, че при тях няма минимално количество за поръчка. Това свойство носи гъвкавост на организациите, като им позволява да управляват ефективно разходите и запасите си.

Добри прототипи

Обработените детайли предлагат и възможности за създаване на прототипи, които са важни фактори при машинната обработка. Инженерите могат бързо да създават и тестват прототипи, което дава възможност за бърза итерация и развитие. Следователно този процес намалява времето, необходимо за достигане на нов продукт до пазара.

Свобода на дизайна

Машинно обработените части имат голяма свобода на проектиране. Това е така, защото производителите могат да създават сложни форми и детайли, които не са възможни при други производствени методи. В крайна сметка тази характеристика подобрява както функционалността, така и естетиката на крайните продукти.

Качество

По отношение на качеството машинно обработените части изпреварват своите алтернативи. Те се произвеждат прецизно, поради което могат да бъдат постигнати по-тесни допуски, отколкото при отливаните или кованите аналози. Благодарение на тези аспекти се получават по-качествени компоненти, които водят до по-добра производителност и по-дълготрайни продукти за крайните потребители.

Времена за водене

Като цяло сроковете за изпълнение на машинно обработените части са по-кратки от тези за другите производствени процеси. Директният характер на машинната обработка осигурява по-кратки срокове за изпълнение, тъй като няма нужда от форми или настройки. Подобни възможности за бърза реакция помагат на компаниите да реагират своевременно, за да отговорят на изискванията на пазара.

Промени

По време на производството машинната обработка позволява лесно да се правят промени в компонентите. В случай че се налагат промени по даден детайл, те могат да бъдат извършени бързо, без да предизвикват по-дълъг престой или да са твърде скъпи. Ето защо подобна гъвкавост допринася в голяма степен за усъвършенстване на дизайна на продуктите.

Сила

Здравината на машинно обработените части е друго предимство, което не може да остане незабелязано за тези изделия. Изборът на материали, включително метали и високоякостни пластмаси, гарантира издръжливост и устойчивост на тежки условия и високи нива на напрежение, което ги прави идеални за критични приложения.

Повърхностно покритие

Finally, machined parts often provide superior surface finishes as compared with any other manufacturing processes involved in making them for good reasons. Since the tools used in machining are precise, the resulting surfaces are either ready for use or require minimal post-processing. This attribute is important to parts having high aesthetic standards or specific performance requirements.

Техниките и процесите за обработване на части

Разнообразието от производствени процеси и методи позволява на разработчиците и производителите да изберат най-подходящата техника за специфичните характеристики на продуктите и свойствата на материалите. Следователно тази адаптивност гарантира, че обработката може ефективно да променя формата от прости форми до сложни, както и материалите от меки пластмаси до твърди метали. Поради това има нужда от металообработващи машини с гъвкав капацитет и висока прецизност за масово производство или индивидуални поръчки, тъй като те са готови да отговорят на строги изисквания и променливи изисквания.

• Фрезоване: При фрезоването фрезата с ЦПУ произвежда фрезовани детайли от наличния материал. Тя изработва детайли с плоски или контурни повърхности, като използва различни машини и режещи инструменти, като челно фрезоване, челно фрезоване, CNC фрезоване и др.
• Обръщане: При струговането се произвеждат струговани детайли, тъй като заготовката се върти, а фрезата отнема материал, за да се получат цилиндрични форми. Струговането с ЦПУ улеснява изработването на резби върху обработени обекти като валове, както и на външни елементи.
• Сондиране: При този процес свредлата се завъртат, докато пробиват отвори в целите си. По този начин те създават отвори с различни размери и дълбочина в машинно обработените части в различни отрасли.
• Протягане: Тук се използват специални режещи инструменти, които се използват за прецизно изработване на шпонкови канали, шлицове и вътрешни сложни форми с подобрено качество на обработката в сравнение с други процеси, като например шлайфане или фрезоване.
• Шлайфане: Шлайфането се извършва с помощта на абразивни дискове, които отстраняват материала, което води до високопрецизно гладко завършване на обработените части.
• Електроразрядна обработка (EDM): Тази техника използва електрически разряди за отстраняване на материал от сложни или трудни за обработка форми.
• Лазерно рязане: При тази техника се използва мощен лазерен лъч за точно разтопяване, изпаряване или издухване на целевите материали, включително пластмасови или метални парчета, които се режат.
• Ултразвукова обработка: За крехки, чупливи материали, изискващи обработка на сложни елементи под микроскоп, съставките, които трябва да се използват, трябва да са на суспензионна основа, включващи абразивна суспензия, за да могат ултразвуковите вълни да ги вибрират.

Повърхностни покрития на обработени части

Повърхностните покрития се използват за подобряване на външния вид и работните характеристики на обработените компоненти. Те предотвратяват корозията чрез покритието си, подобряват износоустойчивостта и увеличават твърдостта на повърхността. В този смисъл лаковете изпълняват не само функцията на защита на частите, но и на подобряване на външния им вид за видима употреба.

• В състояние на обработка: финишът на повърхността на заготовката след обработката е импрегниран със следи от инструменти. Поради това този тип финишна обработка е евтин за приложения, при които не се взема предвид чисто визуалният аспект. Той осигурява възможност за плъзгане за някои механични части.
• Бластиране с перли: при тези финишни покрития се използват стъклени перли за равномерно бластиране при висока скорост и се получава матова или сатенена повърхност. Иска се да се каже, че маркирането на отражателната способност на повърхността анулира появата на следи от машинна обработка, което се прави както от визуални съображения, така и от съображения за безопасност.
• Анодиране: анодирането е процес на нанасяне на тънък керамичен слой, който е твърд и непроводящ, върху алуминиеви части. Този метод свежда до минимум образуването на ями, износването и корозията, а след това детайлът може да бъде оцветен във всеки цвят за дизайн.
• Прахово покритие: В процеса на прахово боядисване се нанася свободно движещ се сух прах. Този прах обикновено се втвърдява в топлина, за да се образува покритие. Това покритие дава много по-добра дебелина и износоустойчивост. По този начин това е идеална повърхност за използване на открито или в зони с голям трафик.
• Нанасяне на покритие: процесът на нанасяне на покритие се състои в образуването на фин слой от друг метал върху повърхността. Процесът на легиране може да повиши устойчивостта на корозия, твърдостта на камъка, визуалната привлекателност или други желани свойства в зависимост от използвания метал.
• Полиране: този процес включва физическо или химическо отстраняване на най-горния слой от материала. Това финишно покритие е идеално за декоративни приложения и за части, които са с ниско ниво на триене.

Допустимите отклонения при обработваните части

Необходимо е да се поддържат допуските на обработените части, за да се напаснат правилно. Те определят границите, в които могат да варират размерите на дадена част. Това се влошава още повече в такива прецизни ситуации като космическите и медицинските устройства.

Пример за това са реактивните двигатели, които изискват части с минимални допуски за осигуряване на ефективна работа и безопасност. Когато се появи отклонение, то може да доведе до повреда на двигателя. Това показва колко важни са точните допуски по отношение на надеждността и ефективността.

От друга страна, градинските инструменти могат да имат по-големи допуски, тъй като не са критични приложения. Това ще намали производствените разходи, но ще запази тяхната функционалност. Изборът на допустими отклонения трябва да се основава на ролята, която играе всеки компонент, и на последиците от отклоненията в размерите.

Как се възлагат на външни изпълнители машинни части？

При търсенето на доставчик за нуждите ви от механична обработка е важно да вземете предвид няколко фактора, които гарантират качеството на вашите части. Пазарът е пълен с фабрики за механична обработка, но когато избирате някоя от тях, трябва да разгледате нейния опит, технология и постижения в производството на висококачествени компоненти. Вземането на информирано решение ще ви позволи да постигнете предвидените резултати от вашия проект.

• Сертификати: Въпреки че сертификатите по ISO са добър показател за една компания за механична обработка, те не са цялата информация за това, което компанията може да направи. Такива сертификати биха помогнали при избора на ефективни партньори за механична обработка.
• Word of Mouth: Talking with other hardware companies that use machined parts manufacturers can give valuable insights into how to go about outsourcing.
• Информация за търсенето: Ако отговорите им не ви удовлетворяват, помислете два пъти, преди да се ангажирате.
• Искане за оферти (RfQ): Сравняването на оферти от различни фирми за механична обработка позволява да се открие най-рентабилната сред тях за вашия проект.
• Посещение на фабрики: Посещението в заводите на производителите ви позволява да видите нещата в тяхната цялост и оборудването, което използват. В някои случаи е полезно да наемете агент, който да организира тези посещения.

Когато организирате производството на машинни части, възложени на външни изпълнители, вземете предвид няколко основни съвета.

• Придържайте се към насоките на DfM: Уверете се, че цифровите дизайни могат да се произвеждат, като следвате стриктно насоките за проектиране за производство, така че да няма изключително дълбоки отвори или тънки стени, които могат да причинят трудности в производствения процес.
• Използвайте универсални стандарти: Предоставяйте пълни технически чертежи с цифрови файлове, за да не обърквате хората. Вместо това използвайте универсални стандарти, които могат да доведат до неразбирателство.
• NDA: При подписване на споразумения за неразкриване на информация всички проекти остават поверителни и не се споделят от никого другиго.
• Вземете предвид времето за доставка: Особено ако работите в кратки срокове, помислете за по-дълги срокове за доставка на частите, възложени на външни изпълнители.
• Подготовка за плащане: За първите поръчки производителите могат да изискват авансови плащания, а за по-късните проекти могат да бъдат предоставени кредитни условия.