DFM ou Design for Manufacturing n'est qu'un mot sophistiqué pour désigner ce qui facilite la conception pour la fabrication. Cela dépend non seulement de la conception mais aussi de la capacité de fabrication. La capacité de fabrication varie d’une entreprise à l’autre, d’une quantité à l’autre et d’un prix à l’autre.
Dans les premières générations d'iPhone, pour maintenir l'appareil photo suffisamment fermement et offrir également suffisamment de flexibilité pour la fonction anti-vibration, la conception du support de l'appareil photo nécessite 4 fils d'acier fins d'un diamètre d'environ 0.1 mm. Ceci est normalement considéré comme non fabriqué, mais Foxcom – l'OEM pour iPhone a passé 3 mois en recherche et finalement les a fabriqués, et les a fabriqués en grande quantité.
Si la quantité de production n'était pas en millions, presque tous les fabricants refuseraient cette commande car cela ne vaudrait pas l'effort de 3 mois de recherche (et quand ils ont fait la recherche, ils ne savaient pas combien de temps cela prendrait). Le point ici est que la capacité de fabrication n'est pas un point fixe, quelque chose de pas très « DFM » peut être fabriqué lorsque suffisamment d'incitations sont accordées.
Cela a été dit. Dans les sections suivantes, nous parlerons des fonctionnalités DFM communes pour la production CNC au niveau général de capacité de fabrication. Et pourquoi ils sont difficiles à fabriquer.
Undercut
Cela signifie littéralement que nous devons couper du matériau sous quelque chose. La zone bleue de l'image ci-dessous est ce qu'on appelle une contre-dépouille. Il est difficile à réaliser pour la CNC simplement parce que les outils sont droits et ne peuvent pas atteindre la zone sans interférence avec la zone supérieure. Cependant, toutes les contre-dépouilles ne sont pas madifiables. S'il y a suffisamment d'espace pour qu'un outil à barre en T puisse fonctionner, la contre-dépouille peut être fabriquée. Pour le tournage CNC, s'il y a suffisamment de place pour qu'un outil en forme de crochet puisse fonctionner, la contre-dépouille peut également être réalisée. Bien sûr, cela signifie également que vous devez connaître la taille et les spécifications de ces outils pour décider si la contre-dépouille est bonne pour la fabrication. Néanmoins, la contre-dépouille n'est pas considérée comme une bonne fonctionnalité DFM.
Coins pointus:
Les outils CNC sont ronds. Ils ne pouvaient que prendre un virage. Ainsi, un coin pointu n'est pas considéré comme un bon DFM pour la CNC. Mais cela ne signifie pas que les angles vifs ne sont absolument pas réalisables. L'EDM et la découpe au fil EDM sont souvent utilisés pour créer des angles vifs, mais bien sûr, ils coûtent beaucoup plus cher que la CNC. Par conséquent, concevez des coins arrondis aussi longtemps que possible.
Épaisseur de paroi fine
Lorsque les outils CNC retirent de la matière du stock de métal, ils repoussent le métal. La force qu'elle crée peut déformer le mur gauche si la finesse du mur n'est pas suffisante. À quel point est-on « mince » ? Cela dépend de la hauteur du mur et aussi du matériau, pour la partie lattage CNC, il faut aussi penser au diamètre de clipsage. Une épaisseur de paroi plus fine peut être obtenue pour les pièces en acier inoxydable et en acier au carbone, tandis que le cuivre, le laiton et l'aluminium sont beaucoup plus faciles à déformer. En général, nous pensons que toute épaisseur de paroi inférieure à 1 mm n’est pas un bon DFM. Mais encore une fois, cela ne veut pas dire qu’il n’est absolument pas possible de réaliser une épaisseur de paroi de 0.5 mm dans une pièce en aluminium. De manière générale, essayez d’éviter les parois très fines lors de la conception de pièces métalliques.
Trous de petit diamètre
Avec des engrenages ou des techniques spéciales, nous pouvons percer un trou de 0.5 mm de diamètre, mais c'est très difficile, il y a un risque que l'outil se brise. Tout trou d'un diamètre inférieur à 1 mm n'est pas considéré comme un bon DFM pour la CNC. Nous pouvons toujours essayer la coupe par fil EDM ou l'EDM, ou même simplement percer le trou à la main, mais en général, essayer d'éviter de concevoir des trous aussi petits est une bonne pratique.
Trous profonds
Lorsque le rapport diamètre/profondeur d'un trou est suffisamment petit, il faut tenir compte de la rigidité de l'outil de perçage (ou de l'outil de tournage dans le cas de pièces de tournage), de la gestion des copeaux (notamment pour les trous borgnes), de la dissipation thermique, de la matière première. , et la tolérance du trou. En clair, si le trou est trop profond par rapport à son diamètre, l'outil de forage va se plier, tout comme le chemin, les copeaux sont difficiles à éliminer et causent des problèmes, et la dissipation de la chaleur est également difficile, ce qui pourrait entraîner un dérapage de l'outil. être recuit ou trop trempé. Tout cela pourrait affecter les tolérances. Et les matériaux plus durs tels que l’acier inoxydable, l’acier au carbone et le titane souffrent davantage des trous profonds que les matériaux plus tendres comme le cuivre, le laiton et l’aluminium. Il existe également des problèmes de disponibilité et de coût des outils, car les trous plus profonds nécessitent un matériau d'outil plus dur et coûtent donc plus cher.
D’une manière générale, lorsque le rapport diamètre/profondeur d’un trou est supérieur à ⅕, il n’y a aucun problème pour presque tous les matériaux. ⅕~⅛, nous commençons à voir quelques problèmes de tolérance pour certains matériaux durs, mais toujours gérables. ⅛ ~ 1/12, une tolérance élevée est très difficile à obtenir et nous commençons à voir de sérieux problèmes comme un outil cassé, des trous pliés, des trous en forme de cône, etc. En dessous de 1/12, des outils et des machines spéciaux sont suggérés.
Encore une fois, les trous profonds sont considérés comme un mauvais DFM, mais pas totalement impossible à réaliser, cela dépend du coût, de l'équipement et du temps dans lequel on aime investir.
Fente étroite
Tout comme les trous de petit diamètre, une fente trop étroite nécessite des outils de fraisage de trop petit diamètre et est facile à casser. Tout comme les trous profonds, les fentes hautes et étroites nécessitent de longs outils de fraisage et souffrent du même problème que les trous profonds. Lors de la conception de pièces, essayez d'éviter toute fente inférieure à 0.8 mm ou tout rapport largeur/profondeur inférieur à ⅛.
tolérance:
Une tolérance à +/-0.05 mm pour un diamètre de 50 mm est beaucoup plus facile à réaliser que pour un diamètre de 500 mm. Toute tolérance doit être discutée par rapport à sa taille de base. Evidemment, pour une même exigence de tolérance, plus la taille de base est grande, plus difficile à réaliser. Pour le service d'usinage CNC, pour les pièces métalliques, nous appliquons le support ISO2768 comme norme pour toutes les tailles sans exigence de tolérance spécifique, et l'ISO2768 grossier pour les pièces en plastique.
Pour des tolérances plus strictes, la quantité et la qualité sont importantes, la qualité signifie ici la taille réduite de la plage de tolérance, et la quantité indique le nombre d'endroits où des tolérances plus strictes sont appliquées. L'exigence de deux tolérances à +/- 0.02 mm dans une pièce est beaucoup plus difficile qu'une. Une tolérance de 0.01 mm est évidemment plus difficile à obtenir qu'une tolérance de 0.02 mm.
D'une manière générale, une tolérance de +/-0.01 mm ou équivalent pour une pièce de taille moyenne (disons environ 100 mm ou moins) correspond à la limite d'un fabricant de CNC raisonnablement bon.
Pour une bonne conception DFM, essayez d'appliquer le moins possible une tolérance plus stricte que la norme ISO 2768. Et si possible, essayez de ne pas utiliser de tolérance supérieure à +/-0.01 mm.
Encore une fois, une tolérance tigre supérieure à +/-0.01 n’est absolument pas réalisable. Nous avons fabriqué des pièces en aluminium avec une plage de tolérance de 0 ~ 0.015 mm pour des blocs de roulements à grande vitesse dans un petit volume. Et une tolérance de 0.006 mm pour un arbre précis dans un volume massif. Mais cela nécessitera plus de soins, de techniques, des processus compliqués et parfois un bon contrôle de l’environnement de travail.
Surfaces courbes complexes
Une surface est découpée en 2 courbes par 2 sections normales. Si aucune de ces 2 courbes n’est une ligne droite ou un arc alors la surface est une surface courbe complexe. L'absence de ligne droite signifie que la machine CNC ne peut pas appliquer un outil de fraisage normal à extrémité plate, l'absence d'arc signifie qu'un processus de tournage CNC est hors de question. Cela signifie que nous devons utiliser un coupe-boule pour former la surface micron par micron. Cela prend beaucoup de temps et coûte donc beaucoup plus cher. Par conséquent, pour un bon DFM, n’utilisez des surfaces courbes complexes que lorsque cela est absolument nécessaire.
Déformation sous contrainte interne
La « contrainte » est une sorte de force, imaginez un morceau de métal ou de plastique formé de petites sections, la contrainte interne désigne littéralement les forces entre ces sections. Lorsque l'on supprime certaines sections pour réaliser une pièce, une partie de cette contrainte interne disparaît et le matériau se déforme. Ce ne serait pas un problème notable si la contrainte n'était pas forte ou si trop de matière n'était pas enlevée. Mais pour un stock de matière assez important et une proportion relativement importante de matière enlevée, il y aura une déformation notable dans les pièces finales. Il existe des méthodes pour résoudre ces problèmes lors de la fabrication. Nous pourrions recuire le matériau pour libérer certaines contraintes avant l'usinage, ou nous pourrions effectuer un processus de vieillissement entre les processus, ou nous pourrions couper moins de matériau puis procéder au vieillissement, puis couper les matériaux restants. Toutes ces méthodes prennent du temps et coûtent cher.
Une astuce de conception pour réduire l'effet de la déformation par contrainte interne est la « rotation », au lieu de retirer tous les matériaux dans une certaine zone, laissez quelques « rotations », cela pourrait réduire le risque de déformation. La conception de gauche est une meilleure conception DFM que celle de droite.