Soluciones de amarre optimizadas para la producción por lotes: sin amarre personalizado y reciclable

Elegir el proceso y el amarre adecuados es clave para garantizar la calidad del producto y la eficiencia de la producción. Este artículo trata de un caso de estudio de amarres de mecanizado CNC para una pieza estructural pequeña y compleja, y comparte cómo se resolvieron eficazmente los problemas de eficiencia en el mecanizado y el amarre. También ofrece un análisis exhaustivo de las ventajas, desventajas y aplicabilidad de las distintas rutas de mecanizado.

Antecedentes del producto

El producto es un componente de dron del sector agrícola y forestal. El material utilizado es aluminio de grado aeroespacial AL7075, que ofrece mayor dureza y resistencia que las aleaciones de aluminio comunes. El tratamiento superficial es chorreado con arena y anodizado. El lote de producción de este pedido es de 2.000 piezas, lo que presenta mayores exigencias para la estabilidad y la eficiencia del mecanizado CNC.

Análisis de la estructura del producto

Las dimensiones del producto son 32×29×4,6 mm, lo que lo convierte en una pieza pequeña con las siguientes características:

• Tolerancias dimensionales: la tolerancia más estricta es ±0,05 mm, con un requisito de paralelismo de 0,05 mm.
• Requisitos de roscado: tres calibres de rosca M2 pueden funcionar correctamente, permitiendo el paso cuando corresponde y deteniéndose cuando es necesario.
• Características estructurales: el producto tiene una estructura semiabierta con una zona más delgada de solo 2,84 mm. Si se produce deformación, puede superar los requisitos de tolerancia de paralelismo.
• Requisitos de procesamiento: para el lote de 2.000 piezas, debe desarrollarse una ruta de procesamiento y un amarre estables, eficientes y fáciles de operar.

Comparación de diferentes rutas de proceso

En esta sección, analizamos tres rutas de procesamiento y comparamos sus pros y contras.

Ruta de proceso general 1

La pieza única se amarra por separado en su cara frontal y su cara inversa y se procesa en dos operaciones.

Ventajas

Proceso sencillo y fácil de operar.

Desventajas

• Desperdicio de material: el espesor del producto es de 4,6 mm, con un espesor de amarre adicional de 2 mm. Teniendo en cuenta las especificaciones de espesor disponibles de la materia prima, se selecciona el espesor adecuado más cercano. El espesor final del material del tocho es de 8 mm, lo que genera una gran cantidad de material de desecho.
• Alto coste de mano de obra: debido al pequeño tamaño del producto, el tiempo de máquina por mecanizado es corto (primer amarre estimado en 4,5 minutos, segundo amarre estimado en 0,6 minutos), lo que requiere cambios frecuentes de pieza por parte del operario, resultando en una alta intensidad de mano de obra y una baja utilización de la máquina.
• Riesgo de deformación: la segunda operación de amarre implica retirar las secciones de material de conexión, mecanizar el borde y achaflanar el agujero. Normalmente, el amarre de tipo mordaza convencional ejerce una fuerza de amarre relativamente alta, que puede causar deformación en el producto. Además, la superficie inferior del producto y la superficie de contacto del amarre pueden levantarse debido a la fuerza de amarre, dando lugar a inestabilidad en las dimensiones de paralelismo y espesor.

Ruta de proceso general 2

Utilizar el proceso de succión por vacío y emplear el mismo paso de procesamiento que la Ruta 1 tanto para la cara frontal como para la posterior, pero adoptar una disposición en paralelo de múltiples productos para producir.

Ventajas

Sin problemas con la primera operación de amarre, la eficiencia del mecanizado mejora y se reduce el material de desecho.

Desventajas

Al utilizar la succión por vacío en el segundo proceso de amarre, debido al pequeño tamaño de los productos, puede producirse fuga de aire al fresar completamente a través de los productos. Para evitar la fuga de aire, se puede aplicar una película en la superficie inferior.

Sin embargo, tras colocar los productos en la placa, los huecos vaciados creados por el fresado son demasiado grandes, lo que hace que la película se arrugue, lo que afecta a la planitud de las piezas. Además, durante la retirada del material de conexión de las piezas, puede producirse desplazamiento, haciendo que el proceso de succión por vacío no sea adecuado.

Ruta de proceso optimizada 3: adoptada en este caso

• Tamaño del tocho: 200×200×25 mm
• Primer amarre: utiliza una hoja de sierra para estratificar y cortar el material. Con un amarre, se pueden procesar 27 capas (135 piezas en total). Se procesan cinco piezas una al lado de la otra. La estructura principal de la cara frontal podría mecanizarse en este paso.
• Segundo amarre: utilizando un amarre elástico autocentrante multiposición con posicionamiento de contorno invertido para el mecanizado de acabado en la cara inversa, incluidos el cepillado y el achaflanado de los productos.

Puntos destacados del primer amarre

• Elimina la necesidad de diseño y fabricación de amarres, acelerando el calendario del proyecto.
• Utilizar una hoja de sierra para cortar capas y separar los materiales permite el procesamiento de múltiples piezas con un solo amarre, reduciendo significativamente la frecuencia de cambio de pieza y mejorando la eficiencia de producción.
• El procesamiento en paralelo acorta el tiempo de procesamiento de una sola capa de la máquina, mejorando la utilización de la máquina.

Puntos destacados del segundo amarre

• Fuerza de amarre moderada: el dispositivo de bloqueo autocentrante de contorno invertido aplica una fuerza de amarre moderada, mucho menor que la de las mordazas tradicionales. Puede evitar daños de amarre o deformación del producto.
• Estabilidad verificada: medido y verificado por el equipo de ingeniería de Sendot Technology, el paralelismo del producto está entre 0,02-0,03 mm, y la variación de espesor es inferior a 0,03 mm, cumpliendo los requisitos de estabilidad para la producción por lotes.
• Procesamiento continuo: para el mecanizado de gran volumen, el amarre puede actualizarse a un sistema de amarre intercambiable A/B, permitiendo que el amarre A se procese en la máquina mientras el amarre B se carga/descarga en el exterior, posibilitando el procesamiento continuo.
• Amarre reutilizable: el amarre del segundo apriete puede reutilizarse para productos similares simplemente sustituyendo los componentes autocentrantes.

Conclusión

Tras varias discusiones, análisis teóricos y evaluaciones de pros y contras de las distintas rutas de proceso en Sendot Technology, finalmente se eligió esta solución eficaz. Se procesaron un total de 2.000 piezas con una máquina en funcionamiento. Esta solución de proceso de amarre ha proporcionado una referencia valiosa para futuros productos similares y ha acumulado una experiencia valiosa. También esperamos que nuestra experiencia pueda ofrecerle información útil. Si tiene alguna pregunta o necesidad relacionada con el mecanizado, no dude en contactarnos.