Изготовление алюминиевых прототипов с ЧПУ для структурных каркасов БПЛА и креплений для двигателей дронов

Быстрый ответ

Изготовление алюминиевых прототипов с ЧПУ — это эффективное производственное решение для структурных каркасов БПЛА, креплений для двигателей дронов и других функциональных компонентов аэрокосмической отрасли, которым требуется малый вес, механическая прочность, точные интерфейсы и повторяемые размеры.  Алюминий 6061 широко используется в качестве прототипов общих конструкций из-за его обрабатываемости и сбалансированных свойств, тогда как алюминий 7075 часто выбирают, когда требуется более высокая прочность.

При обработке прототипов конструкций БПЛА основными производственными задачами являются не просто вырезание геометрии САПР. Инженеры должны контролировать деформацию тонкостенных стенок, удаление материала, крепление заготовки, положение монтажных отверстий, точность поверхности и требования к контролю. Dawang Precision сочетает в себе фрезеровку с ЧПУ, 5-осевую обработку, проектирование DFM и контроль размеров для поддержки аэрокосмических стартапов от разработки прототипа до мелкосерийного производства.

 

Алюминиевые конструкции дронов с ЧПУ: от САПР к обработанным компонентам

Конструктивные каркасы БПЛА часто содержат карманы для снижения веса, ребра, монтажные отверстия, ступенчатые поверхности и тонкостенные секции. Эти особенности создают проблемы при производстве, поскольку удаление большого количества материала меняет жесткость алюминиевой заготовки во время обработки.

Рассмотрим наглядную алюминиевую конструкционную пластину БПЛА размерами примерно 180×120×18 мм . После формирования карманов толщина некоторых структурных стенок может уменьшиться примерно до 2–3 мм . В САПР деталь может выглядеть просто, но процесс обработки должен учитывать изменение жесткости компонента.

Практическая последовательность производства может включать в себя:

Обзор STEP/PDF → DFM-анализ → подготовка исходных данных → черновая обработка → получистовая обработка → чистовая обработка → сверление → удаление заусенцев → контроль размеров → обработка поверхности

Целью черновой обработки является эффективное удаление материала при сохранении контролируемого припуска для чистовой обработки. По мере того как деталь становится тоньше, необходимо более тщательно управлять силами режущего взаимодействия и механической обработки. Важные монтажные поверхности и установочные элементы обычно обрабатываются после удаления основного материала для улучшения стабильности размеров.

Вот почему обработка алюминиевого каркаса дрона на станке с ЧПУ  должна планироваться с учетом окончательной функциональной геометрии, а не просто количества материала, который необходимо удалить.

Как предотвратить деформацию тонких стенок?

Деформация тонких стенок является одним из наиболее важных факторов при обработке легких конструкций БПЛА.

Практическая стратегия может включать в себя:

·  Установление стабильных исходных данных перед глубоким карманированием

·  Поддержание достаточного количества вспомогательного материала во время черновой обработки

·  Оставление контролируемого запаса на отделку

·  Регулировка зацепления инструмента по мере того, как стенки становятся тоньше

·  Использование соответствующего рабочего оборудования

·  Обработка ответственных поверхностей в контролируемой последовательности

·  Проверка толщины стенки и точности позиционирования после обработки.

Скорость резания, скорость подачи, шаг понижения и зацепление инструмента не следует копировать из общей карты обработки. Они зависят от качества сплава, диаметра фрезы, геометрии инструмента, жесткости станка, стратегии подачи СОЖ и фактической геометрии детали.

Целью разработки прототипов аэрокосмической продукции является не просто максимальная скорость удаления материала. Целью является стабильная, повторяемая геометрия после освобождения компонента от приспособления..

Прецизионные крепления для дроновых двигателей, изготовленные на станке с ЧПУ

Крепления для двигателей дронов имеют другой набор приоритетов.

Типичная опора двигателя может включать центральное отверстие, схему расположения болтов двигателя, монтажные отверстия, установочные выступы и плоскую структурную поверхность.

Например, пример крепления двигателя из алюминия 7075 размером примерно 70 × 55 × 16 мм  может потребовать более тщательного контроля соотношения между центральным отверстием и расположением болтов, чем его общие внешние размеры.

Именно здесь становится важной функциональная толерантность.

Критические функции могут потребовать контроля над:

·  Диаметр отверстия

·  Положение отверстия

·  Плоскостность

·  Параллелизм

·  Диаметр посадочного места

·  Профильные или позиционные отношения

Не для каждого размера требуется сверхжесткий допуск. Применение излишне жестких допусков к нефункциональным элементам может увеличить время обработки, требования к проверке и общую стоимость прототипа без улучшения сборки БПЛА.

Поэтому хороший производитель крепления для двигателя дрона с ЧПУ  должен рассмотреть чертеж с точки зрения сборки, а не просто указывать размеры в точности так, как они поставлены.

Алюминий 6061 и 7075 для компонентов БПЛА

Выбор между 6061 и 7075 должен основываться на приложении.

Алюминий 6061  является практичным вариантом для многих каркасов БПЛА, кронштейнов, монтажных пластин и общих прототипов, где важны обрабатываемость и сбалансированные характеристики.

Алюминий 7075  можно рассматривать для компонентов, подвергающихся более высоким нагрузкам, таких как опоры двигателя, конструкционные соединители и других применений, где соотношение прочности и веса более требовательно.

В конструкциях БПЛА также могут сочетаться алюминиевые компоненты с ЧПУ и листы из углеродного волокна . Углеродное волокно может обеспечить легкий вес структурных секций, а механически обработанный алюминий обеспечивает точные монтажные поверхности, резьбовые отверстия, элементы крепления и соединения двигателя.

При DFM следует учитывать поверхность раздела между алюминием и углеродным волокном, поскольку положение отверстий, зазор крепежа, контактные поверхности и последовательность сборки могут повлиять на окончательную конструкцию.

Когда в компонентах БПЛА следует использовать 5-осевую обработку с ЧПУ?

Не каждый прототип БПЛА требует 5-осевой обработки.

Простые пластины и кронштейны можно эффективно изготавливать с помощью 3-осевой обработки с ЧПУ. Более сложные конструкционные компоненты с наклонными поверхностями, сложной геометрией или труднодоступными поверхностями могут получить преимущества от 5-осевой обработки.

Dawang Precision управляет современными 5-осевыми обрабатывающими центрами Röders и Mazak..

В зависимости от геометрии 5-осевая обработка может сократить количество наладок, улучшить доступ к инструменту и обеспечить более согласованное взаимодействие между несколькими поверхностями.

Правильный метод обработки должен определяться геометрией детали, допуском, количеством, требованиями к контролю и себестоимостью , а не выбирать 5-осевую обработку просто потому, что она технически доступна.

Процесс обработки прототипа БПЛА

Для аэрокосмических стартапов обработку прототипов следует рассматривать как часть цикла разработки продукта.

Типичный рабочий процесс:

1. Обзор CAD/STEP.
Проверьте геометрию, материал, допуски и функциональные особенности.

2. Анализ DFM.
Выявление тонких стенок, глубоких карманов, затрудненного доступа к инструменту, рисков, связанных с зажатием детали, и ненужных допусков.

3. Планирование процесса.
Выберите станки, фрезы, приспособления, последовательность обработки и методы контроля.

4. Обработка на станке с ЧПУ.
Выполните черновую, получистовую и чистовую обработку в соответствии с геометрией детали.

5. Осмотр
Проверьте важные размеры, монтажные интерфейсы и функциональные особенности.

6. Проверка сборки.
Проверьте посадку на двигатель, раму, крепежные детали или сопрягаемые компоненты.

7. Пересмотр проекта.
Используйте отзывы о прототипе для улучшения следующей итерации проектирования.

8. Мелкосерийное производство.
Оптимизируйте приспособления, оснастку и контроль для повторного производства.

Этот рабочий процесс от прототипа к производству особенно полезен для аэрокосмических стартапов, которым может потребоваться несколько итераций проектирования, прежде чем завершить разработку платформы БПЛА.

Обработка с ЧПУ против 3D-печати прототипов БПЛА

3D-печать полезна для ранних концептуальных моделей, проверки формы и быстрых итераций дизайна.

Обработка на станке с ЧПУ становится более привлекательной, когда прототип должен представлять собой функциональный алюминиевый компонент.

Ключевой вопрос заключается не просто в том, какая технология «лучше», а в том, что должен подтвердить прототип..

Бесплатный обзор DFM для вашего прототипа БПЛА

Dawang Precision имеет 26-летний опыт точного производства и более 400 современных станков , включая 5-осевые обрабатывающие центры Röders и Mazak.

Наша команда инженеров может проверить ваш компонент БПЛА на предмет:

· Выбор материала

· Риски при обработке тонкостенных материалов

· Требования толерантности

· Доступность инструментов

· Рабочий

· Требования к проверке

· Возможность создания прототипа и мелкосерийного производства

Отправьте свой чертеж в формате STEP, PDF или CAD  команде инженеров Dawang Precision для бесплатной оценки DFM..

Отправьте свой рисунок сегодня. Наша команда инженеров рассмотрит ваш проект и ответит в течение 24 часов.