Giải pháp kẹp được tối ưu cho sản xuất hàng loạt: Không cần đồ gá tùy chỉnh và có thể tái sử dụng

Lựa chọn quy trình và đồ gá phù hợp là chìa khóa để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu suất sản xuất. Bài viết này nói về một nghiên cứu điển hình về đồ gá gia công CNC cho một chi tiết kết cấu nhỏ, phức tạp, chia sẻ cách các vấn đề hiệu suất trong gia công và kẹp đã được giải quyết hiệu quả. Nó cũng đưa ra phân tích toàn diện về ưu điểm, nhược điểm và khả năng áp dụng của các tuyến gia công khác nhau.

Bối cảnh sản phẩm

Sản phẩm là một linh kiện drone trong ngành nông nghiệp và lâm nghiệp. Vật liệu được sử dụng là nhôm cấp hàng không AL7075, có độ cứng và độ bền cao hơn các hợp kim nhôm thông thường. Xử lý bề mặt là phun cát và anod hóa. Lô sản xuất cho đơn hàng này là 2.000 chiếc, đặt ra yêu cầu cao hơn về sự ổn định và hiệu suất của gia công CNC.

Phân tích cấu trúc sản phẩm

Kích thước sản phẩm là 32×29×4,6mm, khiến nó trở thành một chi tiết nhỏ với các đặc điểm sau:

• Dung sai kích thước: Dung sai nghiêm ngặt nhất là ±0,05mm, với yêu cầu độ song song 0,05mm.
• Yêu cầu ren: Ba dưỡng ren M2 có thể hoạt động chính xác, cho phép đi qua khi phù hợp và dừng lại khi cần thiết.
• Đặc điểm kết cấu: Sản phẩm có cấu trúc bán hở với vùng mỏng nhất chỉ 2,84mm. Nếu xảy ra biến dạng, nó có thể vượt quá yêu cầu dung sai độ song song.
• Yêu cầu gia công: Đối với lô 2.000 chiếc, cần phát triển một tuyến gia công và đồ gá ổn định, hiệu quả và dễ vận hành.

So sánh các tuyến quy trình khác nhau

Trong phần này, chúng tôi phân tích ba tuyến gia công và so sánh ưu nhược điểm của chúng.

Tuyến quy trình thông thường 1

Một phôi đơn được kẹp riêng biệt ở cả mặt trước và mặt sau và được gia công trong hai nguyên công.

Ưu điểm

Quy trình đơn giản và dễ vận hành.

Nhược điểm

• Lãng phí vật liệu: Độ dày của sản phẩm là 4,6mm, cộng thêm 2 mm độ dày kẹp. Tính đến các quy cách độ dày sẵn có của vật liệu thô, độ dày phù hợp gần nhất được chọn. Độ dày phôi cuối cùng là 8 mm, dẫn đến một lượng lớn vật liệu bị lãng phí.
• Chi phí nhân công cao: Do kích thước sản phẩm nhỏ, thời gian máy cho mỗi lần gia công ngắn (lần kẹp đầu ước tính 4,5 phút, lần kẹp thứ hai ước tính 0,6 phút), đòi hỏi thay chi tiết thường xuyên bởi người vận hành, dẫn đến cường độ lao động cao và hệ số sử dụng máy thấp.
• Nguy cơ biến dạng: Nguyên công kẹp thứ hai bao gồm việc loại bỏ các phần vật liệu liên kết, gia công cạnh, và vát lỗ. Thông thường, đồ gá kiểu ngàm kẹp thông thường tác dụng lực kẹp tương đối lớn, có thể gây biến dạng sản phẩm. Ngoài ra, bề mặt đáy của sản phẩm và bề mặt lắp ghép của đồ gá có thể bị nhấc lên do lực kẹp, dẫn đến sự không ổn định về độ song song và kích thước độ dày.

Tuyến quy trình thông thường 2

Sử dụng quy trình hút chân không và áp dụng cùng bước gia công như Tuyến 1 cho cả mặt trước và mặt sau, nhưng áp dụng bố trí song song nhiều sản phẩm để sản xuất.

Ưu điểm

Không có vấn đề với nguyên công kẹp đầu tiên, hiệu suất gia công được cải thiện, và vật liệu lãng phí được giảm bớt.

Nhược điểm

Khi sử dụng hút chân không trong quá trình kẹp thứ hai, do kích thước sản phẩm nhỏ, có thể xảy ra rò rỉ khí khi phay xuyên qua hoàn toàn sản phẩm. Để ngăn rò rỉ khí, có thể dán một lớp màng lên bề mặt đáy.

Tuy nhiên, sau khi đặt sản phẩm lên bàn, các khe hở rỗng được tạo ra bởi phay quá lớn, khiến lớp màng bị nhăn, ảnh hưởng đến độ phẳng của các chi tiết. Ngoài ra, trong quá trình loại bỏ vật liệu liên kết của các chi tiết, có thể xảy ra dịch chuyển, khiến quy trình hút chân không không phù hợp.

Tuyến quy trình được tối ưu 3: Được áp dụng trong trường hợp này

• Kích thước phôi: 200×200×25mm
• Kẹp đầu tiên: Sử dụng lưỡi cưa để phân lớp và cắt vật liệu. Với một lần kẹp, có thể gia công 27 lớp (tổng cộng 135 chiếc). Năm chiếc được gia công song song. Cấu trúc chính ở mặt trước có thể được gia công trong bước này.
• Kẹp thứ hai: Sử dụng đồ gá đàn hồi tự định tâm nhiều vị trí với định vị đảo biên dạng để gia công tinh mặt sau, bao gồm bào và vát cạnh các sản phẩm.

Điểm nổi bật của kẹp đầu tiên

• Loại bỏ nhu cầu thiết kế và chế tạo đồ gá, đẩy nhanh tiến độ dự án.
• Sử dụng lưỡi cưa để cắt lớp và tách vật liệu cho phép gia công nhiều chi tiết với một lần kẹp, giảm đáng kể tần suất thay chi tiết và nâng cao hiệu suất sản xuất.
• Gia công song song rút ngắn thời gian gia công một lớp của máy, cải thiện hệ số sử dụng máy.

Điểm nổi bật của kẹp thứ hai

• Lực kẹp vừa phải: Thiết bị khóa đảo biên dạng tự định tâm tác dụng lực kẹp vừa phải, nhỏ hơn nhiều so với ngàm kẹp truyền thống. Nó có thể ngăn ngừa tổn hại do kẹp hoặc biến dạng sản phẩm.
• Độ ổn định đã được xác minh: Được đo lường và xác minh bởi đội ngũ kỹ thuật của Sendot Technology, độ song song của sản phẩm nằm trong khoảng 0,02-0,03mm, và biến thiên độ dày nhỏ hơn 0,03mm, đáp ứng yêu cầu ổn định cho sản xuất hàng loạt.
• Gia công liên tục: Đối với gia công số lượng lớn, đồ gá có thể được nâng cấp thành hệ thống đồ gá A/B hoán đổi, cho phép đồ gá A được gia công trong máy trong khi đồ gá B đang được nạp/tháo bên ngoài, cho phép gia công liên tục.
• Đồ gá có thể tái sử dụng: Đồ gá kẹp thứ hai có thể được tái sử dụng cho các sản phẩm tương tự bằng cách chỉ thay các bộ phận tự định tâm.

Kết luận

Sau nhiều lần thảo luận, phân tích lý thuyết và đánh giá ưu/nhược điểm của các tuyến quy trình khác nhau tại Sendot Technology, giải pháp hiệu quả này cuối cùng đã được chọn. Tổng cộng 2.000 chiếc đã được gia công với một máy vận hành. Giải pháp quy trình kẹp này đã cung cấp một tham chiếu giá trị cho các sản phẩm tương tự trong tương lai và tích lũy được kinh nghiệm quý báu. Chúng tôi cũng hy vọng rằng kinh nghiệm của mình có thể mang lại cho bạn những hiểu biết hữu ích. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc nhu cầu nào về gia công, xin đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi.