Накратко

The процес на штампиране на шасита за автомобили е високоточен производствен метод, от съществено значение за изграждането на структурния скелет на съвременните превозни средства. Той включва деформиране на дебелолистов метал — обикновено високоякостна стомана (HSS) или алуминий — в сложни геометрии чрез мощните хидравлични или механични преси, често надвишаващи 1600 тона усилие. Процесът включва стъпки като изрязване на заготовки, пробиване, дълбоко изтегляне и окончателно тримоване, като изисква стриктно спазване на допуски до ±0,01 mm, за да се осигури безопасност при катастрофи и структурна твърдост. За инженерите и мениджърите по снабдяване, разбирането на компромисите между горещо и студено штампиране, както и изборът на подходящата технология за матрици, е от решаващо значение за постигане на баланс между разходи, тегло и производителност.

Основи: Штампиране на шасита спрямо штампиране на кариер

Въпреки че шасито и панелите на купето използват метално теглене, техните инженерни изисквания се различават значително. Тегленето на купето се фокусира върху естетиката на повърхността "Клас А" – създавайки безупречни, аеродинамични форми за предниците и вратите, където визуалното съвършенство е от първостепенно значение. Напротив, тегленето на шасито поставя акцент върху структурна цялост и издръжливост . Компонентите на шасито, като напречници, надлъжници и лостове на окачването, трябва да издържат на огромни динамични натоварвания и сили при сблъсък, без да се повредят.

Тази функционална разлика определя избора на материали и параметрите на обработката. Детайлите на шасито обикновено се теглят от по-дебели класове на Високопрочна стомана (HSS) или Напреднала високопрочна стомана (AHSS) , които предлагат по-висока якост на опън, но са по-трудни за формоване поради намалена дуктилност. Според Neway Precision , производството на тези големи, дълбоко изтеглени компоненти често изисква специализирани методи за дълбоко теглене, при които дълбочината на детайла надвишава диаметъра му – процес, различен от стандартното плитко теглене.

Използваното оборудване отразява тези изисквания. Докато каросерните панели могат да бъдат формирани на високоскоростни трансферни линии, за шасийните компоненти често са необходими преси с по-голяма тонаж — понякога хидравлични или серво-задвижвани — за да се управляват характеристиките на усилване при работа на ВСС. Целта е да се постигне геометрична сложност, като се запази равномерната дебелина на материала, осигурявайки рамата на превозното средство да отговаря на строги стандарти за безопасност.

Щамповъчен процес: Стъпка по стъпка

Трансформацията от равна метална руло на готов шасийен компонент следва точен последователен процес. Въз основа на производствени модели, наблюдавани при основни производители като TOYOTA , процесът може да бъде разграден на четири основни етапа, всеки от които е от решаващо значение за размерната точност:

1. Бланкиране и Подготовка: Процесът започва с размотаването на металната лента. Материалът се изравнява, за да се премахнат вътрешните напрежения, и след това се нарязва на груби „заготовки“ — равнинни форми, които приблизително отговарят на контура на крайната детайл. Този етап определя степента на използване на материала; ефективното подреждане на заготовките минимизира отпадъчните загуби.
2. Формоване и дълбоко изтегляне: Заготовката се подава в пресата, където мъжкият пуансон я вкарва в женската матрица. При шасийни части това често е операция по дълбоко изтегляне, при която се създава тримерната геометрия, например U-образния канал на рамна греда. Металът се деформира пластично под тонове налягане, като по този начин се оформя структурният профил на компонента.
3. Подстригване и пиърсинг: След като е получена обща форма, вторични матрици отрязват излишния материал (литник) и пробиват необходимите отвори или процепи за закрепване. Точността тук е от съществено значение; точките за закрепване на окачвания или двигатели трябва напълно да съвпадат с други сглобяеми части.
4. Фланширане и калибриране: Последните стъпки включват огъване на ръбовете (фланцоване), за да се увеличи стивост, и „каландриране“ на определени области, за да се изравнят повърхности или отпечатат детайли. Това осигурява плътен, безвибрационен контакт на детайла, когато бъде заварен или затегнат към рамата на превозното средство.

Критично решение: Горещо пресоване срещу студено пресоване

Едно от най-важните технически решения в производството на шасита е изборът между горещо и студено пресоване. Този избор се определя предимно от изискванията за якост на материала и сложността на компонента.

Хладно отпечатване е традиционният метод, предпочитан поради скоростта и по-ниските разходи за енергия. Той е идеален за части от ковки стоманени класове, където изключителната якост не е ограничаващ фактор. Въпреки това, с напредването на производителите към намаляване на теглото, все повече те преминават към Топка маркиране .

Горещото оформяне включва загряване на сурови парчета борна стомана, докато станат пластични, оформянето им в матрицата и след това бързо охлаждане (закаляване) в самия инструмент. Този процес произвежда части с изключително високо съотношение между якост и тегло, което е от съществено значение за модерните каросерии за безопасност. Въпреки че е по-скъп поради консумацията на енергия и времето за цикъл, той премахва проблема с "еластичното връщане", осигурявайки прецизни геометрични допуски за високопробивни части.

Избор на матрица: Прогресивни срещу трансферни матрици

Изборът на правилната стратегия за инструменти е баланс между обема на производството, размера на детайлите и капиталовите инвестиции. Две основни конфигурации на матрици доминират в сектора на автомобилните шасита:

Прогресивни матрици

При стъпковата щанцоване лентата от метал се подава през единична матрица с няколко работни станции. Всеки ход на пресата извършва различна операция (рязане, огъване, формоване), докато лентата напредва. Този метод е изключително ефективен за по-малки компоненти на шасито, като скоби и усилватели, и може да произвежда стотици части в минута. Въпреки това, той е ограничен от размера на лентата и е по-малко подходящ за големи структурни релси.

Трансферни матрици

За големи части на шасита, като напречни греди и подрамници, стандарт са трансферните матрици. Тук отделните заготовки се преместват механично от една станция на матрицата до следващата чрез "трансферни ръце" или роботизирани системи. Според American Industrial този метод позволява по-сложни формообразуващи операции на по-големи части, които не биха се поместили в непрекъсната лента. Преносните линии предлагат по-голяма гъвкавост и материална ефективност за тежки компоненти, тъй като заготовките могат да бъдат по-ефективно групирани преди влизане в пресата.

Предизвикателства и контрол на качеството

Щамповането на шасита сблъсква с уникални предизвикателства поради използването на високопрочни материали. Връщане след извиване —склонността на метала да се върне към първоначалната си форма след формоване—е постоянен проблем при студено щампувани високопрочни стомаси. Ако не бъде коректно изчислена, това води до части, които са извън допуснатите отклонения, причинявайки проблеми при сглобяването.

За да се предотврати това, инженерите използват напреднали симулации чрез Метод на крайни елементи (МКЕ), за да предвидят поведението на материала и да проектират матрици с компенсация чрез „превишено огъване“. Eigen Engineering отбелязва, че съвременното щамповане също интегрира технологии като електромагнитно подпомагано формоване, за да контролира разпределението на деформация и да намали гънки или отчъпване в сложни зони.

Осигуряването на тези прецизни допуски обикновено изисква партньор със специализирани възможности. За производителите, преминаващи от валидиране на прототип до масово производство, компании като Shaoyi Metal Technology предлагат прецизно штамповане, сертифицирано по IATF 16949. Възможността им да управляват пресове с тонаж до 600 тона позволява производството на критични контролни рамени и подрамки, отговарящи на глобалните стандарти на OEM производители, осигурявайки преход от проект към производство в големи серии с непрекъснат висок качествен контрол.

Бъдещи тенденции: Намаляване на теглото и автоматизация

Бъдещето на процеса за штамповане на автомобилни шасита се формира от стремежа към повишена икономия на гориво и електрификация. Обестяване намаляването на теглото е доминиращата тенденция, която насочва индустрията към по-тънки и по-здрави стомани и увеличено използване на алуминиеви сплави. Штамповането на алуминий води до собствени предизвикателства, като например по-висока склонност към пукане, изискващо прецизна смазване и контрол на силата.

Едновременно с това, Интелигентно штамповане революционизира производствената зала. Серво пресите, които позволяват програмиране на движението на плъзгача, заместват традиционните маховици, предлагайки безкрайен контрол върху скоростта на буталото и времето за задържане. Тази гъвкавост позволява формоването на трудни материали, които биха се напукали при постоянна скорост. Както посочва Automation Tool & Die , тези напреднали техники са от решаващо значение за производството на скоби за намаляване на шума, вибрации и друсане (NVH) и шасийни конструкции от следващо поколение, които са едновременно по-леки и по-здрави.