Проектирование приспособлений и фикстур с помощью ЧПУ-обработки и 3D-печати

Приспособления (jigs) и фикстуры (fixtures) часто служат ключевыми производственными инструментами на цехе, помогая оптимизировать сборку деталей, создавать эффективные рабочие процессы, улучшать общее качество производства, снижать затраты и автоматизировать работу.

Этот пост рассматривает разницу между приспособлениями и фикстурами. Хотя они чаще всего производятся ЧПУ-обработкой, этот пост также исследует, как промышленная 3D-печать (аддитивное производство) может быть отличной альтернативой или вариантом к механической обработке, когда нужны неправильные, сложные или меньшие приспособления и фикстуры.

Приспособления помогают ручным процессам

Производители могут использовать различные типы приспособлений для множества задач внутри производственного оборудования, но по сути приспособление удерживает и направляет положение инструмента для выполнения производственной задачи. Направляющие для сверления — хороший пример, помогающие вести сверло через заготовку для поддержания точного позиционирования и угла. Направляющая для сверления может привести к более качественной работе и также увеличить скорость производства.

Фикстуры помогают автоматизированным процессам

Вместо направления производственного инструмента, фикстуры удерживают заготовку в безопасном положении, ориентации или местоположении. Общий пример механической обработки — фикстура, в которой блок сырья зажимается внутри ЧПУ-станка. Фикстуры — ключевые производственные инструменты, позволяющие автоматизацию. Автомобильная сборочная линия, например, становится возможной благодаря фикстурам, которые фиксируют и перемещают автомобили через сварку и сборку. Кроме того, они часто используются для удержания продукта на месте для оптического и лазерного сканирования для оценки качества производства. Действительно, трудно найти автоматизированный промышленный процесс, не задействующий фикстуры.

Комбинирование приспособлений и фикстур

Использование приспособлений и фикстур вместе помогает достичь производственной точности для правильного функционирования продуктов. Примеры? Двери, шкафы, полки. Отверстия для ручки двери, защелки и петли требуют точного размещения и направления для сверления. То же самое с шкафами с ласточкиным хвостом или отверстиями для полок на боках шкафа. Без приспособлений и фикстур книги соскальзывали бы с полок, ящики были бы хлипкими, двери не закрывались бы правильно… ну, вы поняли идею.

Как упоминалось, механическая обработка — самый частый производственный процесс для создания приспособлений и фикстур. Для проектных соображений и руководств Protolabs способен поддерживать допуски ±0,005 дюйма (0,127 мм).

Наконец, не все приспособления и фикстуры должны быть металлическими. Во многих случаях пластик может снизить затраты и соответствовать вашим требованиям по производительности.

Варианты 3D-печати для приспособлений, фикстур

Помимо механической обработки, промышленная 3D-печать также может быть жизнеспособным вариантом для приспособлений и фикстур, и снова — как в металле, так и в пластике. Это особенно верно, когда геометрия слишком сложная или дорогая для механической обработки. Ключ — выбор технологии, лучше подходящей для конкретного приложения.

Общее правило: если это можно обработать 3-осевым ЧПУ, это должно быть обработано. Механические фикстуры обычно имеют превосходные поверхностные отделки, более прочные материалы и большую точность. Также для малых серий затраты и сроки примерно те же, что и для 3D-печати.

Как упоминалось, 3D-печать вступает в игру, когда приспособления и фикстуры имеют неправильные или сложные формы или меньше обычных. Кроме того, при производстве множества приспособлений и фикстур 3D-печать может быть хорошим способом снизить затраты.

Один из недавних советов по дизайну описывает, какой из наших процессов 3D-печати лучше подходит для конкретных приложений приспособлений/фикстур.

Для пластиковых приспособлений и фикстур стереолитография (SL) — популярный вариант для построения меньших, сложных приспособлений и фикстур благодаря отличной поверхностной отделке конечных компонентов. Селективная лазерная спекция (SLS) используется чаще для более крупных приспособлений и фикстур, производя долговечные и точные детали, более прочные, чем SL. SLS также предлагает больший объем построения, но детали будут иметь шершавую отделку и не хватать мелких деталей. Multi Jet Fusion также становится все популярнее для производства приспособлений и фикстур — производя функциональные нейлоновые прототипы и конечные серийные детали за один день.

Для 3D-печати металлических приспособлений и фикстур прямая лазерная спекция металла (DMLS) может производить экстремально долговечные изделия. Поверхности DMLS, однако, склонны быть шершавыми, а сроки исполнения длиннее из-за требований пост-обработки.

Как всегда, с любыми нашими техническими советами, не стесняйтесь связаться с одним из наших инженеров по приложениям по телефону 877-479-3680 или ADMIN@MFGROBOTS.COM с вопросами или для обсуждения вариантов или получения совета. Чтобы начать следующий проект сегодня, просто загрузите 3D CAD-модель для интерактивного котирования за несколько часов.