النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي دقيقة, وعملية دقيقة. إنه يستوعب مجموعة متنوعة من المواد مما يوفر قدرًا كبيرًا من الاختلافات. تعمل العديد من آلات CNC على تحسين هذه الخصائص مما يجعل العملية أكثر مرونة. لكن, من المهم جدًا معرفة كيفية تطبيق هذه التقنيات على النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي. من هنا, فمن الممكن معرفة أفضل عملية يمكن استخدامها لإنتاج النماذج الأولية بشكل فعال. تسمح النماذج الأولية للمصنعين بإنشاء التصاميم وتكرارها بسرعة. سيساعد هذا الدليل في إزالة الغموض عن العملية وشرح كيفية القيام بها.
ما هي النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي?
تستخدم النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي آلات CNC للتوصل إلى نماذج أولية في أقصر وقت ممكن. من الناحية المثالية, عمليات الإنتاج محدودة العدد وموجهة نحو إنشاء نماذج أولية مرئية وملموسة للمنتج النهائي. تعتبر أفضل عملية لتحقيق الإنتاج الفعلي من التصاميم المولدة بالكمبيوتر.
يمكن للمصنعين الإشارة إلى أخطاء التصميم في مرحلة مبكرة من العملية. يعد حل مثل هذه المشكلات خلال مرحلة النماذج الأولية مفيدًا في تحقيق إنتاج ميسور التكلفة.
أهمية النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي في التصنيع
الطحن باستخدام الحاسب الآلي يستخدم بشكل خاص في النماذج الأولية. أولاً, يتمتع هذا الأسلوب بمستوى لا يصدق من الدقة والإحكام بسبب التحكم التلقائي في قطعة العمل وموضع أداة القطع. تقوم هذه الأنظمة المتقدمة بفحص التصاميم من جميع الجوانب بينما يبدو النموذج الأولي المنتج قريبًا جدًا من المنتج النهائي الفعلي.
علاوة على ذلك, تعد تقنية CNC أسرع مقارنة بالعمليات الأخرى مثل القولبة بالحقن. مع النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي, الوقت اللازم لوضع اللمسات الأخيرة على التفاوتات والقوالب قصير مقارنةً بالقولبة بالحقن التي تستغرق وقتًا طويلاً نسبيًا.
تبدأ النماذج الأولية بتطوير نموذج CAD ثلاثي الأبعاد للمنتج الذي سيتم إنشاؤه. ثم تتم ترجمتها إلى ملفات CAM الخاصة بالنموذج. تحتوي ملفات CAM هذه على ملف كود جي والتي من خلالها تعمل آلة CNC أثناء صنع النماذج الأولية.
كيفية تحديد الحاجة إلى النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي
تساعد العديد من الاعتبارات في تحديد ما إذا كان جزء المنتج يحتاج إلى نماذج أولية باستخدام الحاسب الآلي.
- مقاس: يعد اختيار حجم كتلة المواد أمرًا مهمًا. كما أنه يساعد على تحديد نوع ماكينة CNC المناسبة للمشروع المحدد بعد معرفة أبعاد النموذج الأولي.
- مادة: اعتبارات التكلفة مهمة. المواد الأرخص مثل ABS في معظم الحالات تكون أقل تكلفة منها الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع ذلك, هناك مزايا إضافية لاستخدام النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي نظرًا لأنه من الممكن أيضًا استخدام مواد رخيصة مثل الألومنيوم.
- خيارات التشطيب: هناك العديد من طرق التشطيب, ولكل منها خصائص مميزة. الاختيارات هي ترك هذا الجزء كما هو آلي, انفجار حبة, بأكسيد, أو لوحة.
- تعقيد: تعقيد التصميم يؤثر بشدة زمن دورة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. المنتجات التي تحتوي على أشكال مقطعية معقدة أو غيرها من الميزات المحددة مثل الثقوب الملولبة, أو نقوش الشعارات, يستغرق وقتا أطول للآلة. وقد يتطلب ذلك آلات متطورة ذات محاور إضافية وبالتالي زيادة تكلفة الآلات.
- تسامح (دقة): تزيد التفاوتات الصارمة من التكاليف الإجمالية للنماذج الأولية. إن الحصول على دقة أعلى يزيد من الوقت المستغرق في المشروع والنفقات اللازمة للعمل.
- نوع آلة النماذج الأولية CNC: إجمالي, يمكن القول أن آلات الخراطة CNC أرخص من آلات الطحن باستخدام الحاسب الآلي. ومع ذلك, آلات الخراطة مقيدة إلى حد ما في استخدامها, وهذه قد لا تناسبك حسب مشروعك.
- كمية: يحدد عدد النماذج الأولية المطلوبة السعر الذي سيتم تحصيله منها. وفورات الحجم هي مفهوم تكون بموجبه تكلفة إنتاج العديد من الأجزاء أقل من تكلفة إنتاج الأجزاء الفردية. تأخذ شركة النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي في الاعتبار تكلفة إعداد الآلة في السعر الإجمالي للمشروع. إن تصنيع عدة أجزاء في وقت واحد يقلل من الوقت اللازم للإعداد ويركز على التصنيع.
مزايا التصنيع باستخدام الحاسب الآلي النموذج الأولي
النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي لها الفوائد التالية:
- التكرار والاتساق: توفر الآلات CNC منتجات عالية الجودة بمستوى عالٍ من الدقة وبشكل متكرر. ستكرر العملية نفسها لكل منتج من المنتجات النهائية مع تلك التي تم تصنيعها باستخدام نفس العملية.
- دقة عالية: ينتج عن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي تفاوتات صغيرة ومستويات عالية من الدقة. تعتبر هذه الدقة مهمة لكي تتمتع النماذج الأولية بنفس درجة الكمال التي تتمتع بها التصاميم الفعلية.
- عملية توفير الوقت: النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي لا تحتاج إلى قولبة. تعد حقيقة إمكانية تعديل ملفات CAM وCAD بسهولة بمثابة دفعة كبيرة للعملية.
- فعالة من حيث التكلفة: تعمل الآلات CNC على تقليل التكاليف على المدى الطويل. يعد القضاء على العيوب على نطاق صغير أكثر اقتصادا من الاضطرار إلى التعامل مع المضاعفات الناتجة عن الإنتاج الضخم.
- التنوع المادي: التصنيع باستخدام الحاسب الآلي يقبل مواد مختلفة. الاختيارات متوفرة في المعادن القوية و سبائك, خشب, والبلاستيك, حيث يمكن إنتاج نماذج أولية دقيقة.
المواد المتوافقة مع تصنيع النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي
تشمل المواد الشائعة المناسبة للنماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي:
- الألومنيوم
- فُولاَذ
- الفولاذ المقاوم للصدأ
- عضلات المعدة
- المغنيسيوم
- التيتانيوم
- الزنك
- نحاس
- برونزية
- نحاس
- تفلون
- البولي كربونات
- البولي بروبلين
- بولي ميثيل ميثاكريلات
- البوليسترين
- بولي أوكسي ميثيلين
- صفحة
- PCGF
- بولي إيثيلين قليل الكثافة
- بولي ايثيلين عالي الكثافة
تحديات عمليات النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي
على الرغم من مزاياها, النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي لها بعض القيود:
- عملية طرحية: التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هو عملية قطع المواد من قطعة العمل. قد يؤدي هذا إلى استخدام مواد أكثر من العمليات المضافة ولهذا السبب يفضلها.
- القيود الهندسية: لا يمكن إنتاج العديد من الأشكال الهندسية الداخلية. تعمل الآلات CNC من الخارج إلى الداخل, مما يحد من أشكال معينة.
- الخبرة الفنية المطلوبة: لا يمكن تشغيل آلات CNC إلا بالمهارات المناسبة. تعد المعرفة بإنشاء ملفات CAD أمرًا بالغ الأهمية للوظيفة.
- تكاليف أعلى من الطباعة ثلاثية الأبعاد: تتميز عملية تصنيع النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي عادةً بارتفاع تكاليف المواد. لكنها أكثر دقة وتستوعب مجموعة واسعة من المواد. تستخدم معظم العمليات المضافة مواد بلاستيكية مثل PLA فقط, ومع ذلك فإن هذه العملية لها العديد من المزايا. لكن, قد يكون جيش التحرير الشعبى الصينى مكلفًا بعض الشيء وقد لا يقدم النماذج الأولية المطلوبة لجميع العملاء.
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي النموذجي مقابل. 3د الطباعة
كثيرًا ما يقارن المحترفون بين التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والطباعة ثلاثية الأبعاد كطرق للنماذج الأولية. كلاهما لهما مزايا وتطبيقات فريدة, مما يجعل من الضروري فهم خلافاتهم.
| عامل | التصنيع باستخدام الحاسب الآلي النموذج الأولي | 3د الطباعة |
| مبدأ العمل | طريقة الطرح لإزالة المواد من قطعة العمل. | طريقة مضافة لإضافة مادة طبقة بعد طبقة. |
| المواد المدعومة | تشمل الخيارات المتنوعة المعادن, البلاستيك, والخشب. | يقتصر على اللدائن الحرارية. |
| الهندسة الممكنة | يقتصر على الأشكال الخارجية, الهندسة الداخلية المعقدة ليست ممكنة. | قادر على إنشاء أشكال هندسية داخلية معقدة. |
| الهدر | ارتفاع الهدر المادي, لكن النفايات القابلة لإعادة التدوير يمكن أن تعوض التكاليف. | الحد الأدنى من النفايات بسبب طبيعتها المضافة. |
| وقت التصنيع | عموما أسرع, قادرة على إنتاج أجزاء متعددة بسرعة. | أبطأ, أخذ ساعات لأجزاء واحدة. |
كيفية إنشاء نماذج CAD عالية الجودة لتصنيع النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي
يعد النموذج الأولي المصنوع باستخدام الحاسب الآلي جيدًا مثل ملف CAD المستخدم في تطويره. أنها تحتوي على الخصائص والقياسات البصرية الهامة اللازمة لتصنيع الأجزاء. ومن ثم فمن المفهوم أن النماذج الأولية عالية الجودة تتطلب نماذج CAD جيدة التصميم. فيما يلي بعض الإرشادات التي يجب مراعاتها عند إعداد هذه النماذج:
أهمية قائمة المراجعة في النماذج الأولية
تعد قائمة المراجعة أداة مفيدة جدًا للتطوير والاستخدام العملي. يبدأ بجرد جميع سمات ووظائف التصميم التي ترغب في رؤيتها في النماذج الأولية الخاصة بك. من الأفضل إضافة الميزات أثناء تصميم الملف للمرة الأولى مقارنةً بإنشائه بالفعل.
وضع اللمسات النهائية على سمك الجدار
ومن المفيد أيضًا الاهتمام بسمك الجدار المناسب أثناء رسم الجدران. يؤدي تقليل سمك جدران جزء CNC المخصص إلى الإضرار بالثبات الميكانيكي للجزء وبالتالي تقليل قوته. من المعتاد تعيين حد أدنى يبلغ 0.8 مم لسمك الجدار المعدني و1.5 مم كحد أدنى للجدار البلاستيكي لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.
تحسين عناصر التصميم
في حالة التجاويف والثقوب, هناك جانب آخر مهم يجب أخذه في الاعتبار – وهو إمكانية تصنيعها باستخدام CNC. على سبيل المثال, في عمليات الطحن النهائية, يقتصر عمق القطع الذي يتم إجراؤه بشكل عام على ثلاثة أضعاف قطر الأداة. وبالتالي من الضروري تحديد وتقييد قطر هذه الميزات بالقياسات المناسبة.
حدد برنامج CAD المناسب
بسبب انتشار CAD في الصناعة التحويلية, تتوفر العديد من خيارات البرامج في السوق لإنشاء نماذج أولية عبر مختلف الصناعات. على الرغم من أن بعض البرامج يمكن أن تكون مفيدة للغاية. يمكن أن تكون هناك أيضًا برامج معقدة للغاية أو مقيدة. حدد تطبيق CAD المناسب الذي يلبي مواصفات مجال عملك. على سبيل المثال, التطبيقات المستخدمة في الهندسة الميكانيكية وخاصة في تشكيل الصفائح المعدنية قد لا تكون مناسبة للرسومات المعمارية. لذلك, يجب أن تحصل على برنامج CAD المناسب الذي يناسب احتياجات النموذج الأولي الخاص بك.
تبسيط الرسومات
يسهل CAD إمكانية تصميم النماذج الأولية بتكوينات مختلفة. لتقليل عمليات التشغيل غير الضرورية, يجب أن تكون رسوماتك بسيطة. للأجزاء المعقدة, من الممكن تقسيم الرسم إلى جزأين يمكن ضمهما معًا بمجرد تشكيله لتعزيز وضوح الرسم.
الأفكار النهائية
تعد نماذج CNC الأولية أدوات مهمة في التصنيع المعاصر. إنها توفر المال وتزيل التعقيدات قبل بدء التصميم النهائي. لمرحلة النماذج الأولية, تعتبر النماذج الأولية المُشكَّلة باستخدام الحاسب الآلي أكثر ملاءمة. تقدم هذه نماذج سريعة ودقيقة لعدة استخدامات.
من خلال تطبيق المعلومات الواردة في هذه المقالة, يمكنك تصميم نماذج أولية عالية الجودة. تتضمن إحدى الخطوات استخدام النصائح لتحسين تصميم CAD. وهذا ينطبق على, التصنيع السريع, آلات CNC البسيطة, وتكنولوجيا CNC المتقدمة.
هل تبحث عن نماذج أولية دقيقة بتكلفة منخفضة؟? توفر شركة Tops Precision نماذج أولية مُشكَّلة باستخدام الحاسب الآلي حتى باب منزلك.
الأسئلة الشائعة
س1: ما هو التصنيع باستخدام الحاسب الآلي النموذجي?
إن تصنيع النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي هو شكل من أشكال التصنيع الطرحي حيث يتم تصنيع الأجزاء عن طريق إزالة المواد من قطعة واحدة من المخزون باستخدام آلات يتم التحكم فيها رقميًا بواسطة الكمبيوتر, والتي توفر دقة عالية واتساق الأبعاد.
Q2: ما نوع المواد التي يمكن تطبيقها على نماذج CNC الأولية؟?
يمكن أن تعمل الآلات CNC مع العديد من أنواع المواد المختلفة. على سبيل المثال; المعادن (الألومنيوم والصلب) والبلاستيك (ABS والبولي كربونات), صنع ليس فقط الجماليات ولكن أيضًا الوظائف في النماذج الأولية.
س3: كيف تمكنها الآلات CNC من الحصول على دقة عالية?
تتميز المعالجة باستخدام الحاسب الآلي بحركات دقيقة للأدوات حول قطعة العمل, والتي يتم تعريفها من خلال التصميم بمساعدة الكمبيوتر ويمكن أن تسمح بتفاوتات صغيرة.
س 4: لماذا يعد تصنيع النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي أفضل من الطباعة ثلاثية الأبعاد في تصنيع النماذج الأولية?
مقارنة بالطباعة ثلاثية الأبعاد, التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أسرع في الإنتاج ويوفر اختيارًا أفضل للمواد. علاوة على ذلك, إنه أكثر دقة بالنسبة لأجزاء النموذج الأولي الوظيفية والموثوقة.
