Процесен поток при щамповане на автомобилни капаци: Техническо ръководство за производство

Накратко

The технологичен процес за штамповане на автомобилен капак е прецизна производствена последователност, която превръща плоски заготовки от листови метали — обикновено алуминий или стомана — в готови затварящи агрегати за „Тяло в бяло“ (BIW). Работният процес използва две паралелни пресови линии за отделно оформяне на Вътрешна панел на капака (структурен скелет) и Hood Outer Panel (естетична повърхност клас А) поотделно. Основните етапи включват Изсичане , Дълбоко теглене , Рязане , Проколване , и Фланширане . Процесът завършва с етапа Зашиване , при който външният панел се огъва над вътрешния панел с използване на мастични уплътнители, за да се получи единна, здрава конструкция. Това ръководство разглежда инженерната механика, последователността на формите и стратегиите за контрол на качеството, необходими за съвременното производство на превозни средства.

Анатомия на автомобилен капак: вътрешен срещу външен панел

Преди да се анализира производствената линия, е важно да се различават двата основни компонента, които съставят капака на автомобила (капак на мотора). Въпреки че те минават през подобни процеси на пресоване, техните инженерни изисквания — а съответно и конструкцията на матриците — се различават значително.

Външна плоча на капака (обвивка)

The Hood Outer Panel е видимата повърхност на автомобила и изисква безупречно „Клас А“ покритие. Основната ѝ функция е аеродинамична производителност и естетическа непрекъснатост с фендери и решетка. Тъй като тази плоча е видима за клиента, повърхностни дефекти като пукнатини или гънки са недопустими. Производителите често използват алуминиеви сплави (като серия 6000) за външната плоча, за да намалят теглото, запазвайки устойчивост към вдлъбнатини, въпреки че това води до предизвикателства с отскока.

Вътрешна плоча на капака (структурна)

Скрита под обвивката, Вътрешна панел на капака служи като структурен скелет. Има сложна геометрия, включваща ребра, тиснени елементи и отвори, проектирани за управление на енергията при сблъсък (зони за деформация) и намаляване на шума, вибрациите и неприятните усещания (NVH). Вътрешният панел също съдържа монтажни точки за панти, заключващи механизми и подпорния прът на капака. За разлика от гладкия външен панел, вътрешният панел поставя акцент върху геометричната огъваемост вместо върху качеството на повърхността и често използва високопрочна стомана (HSS) или специализирани алуминиеви сплави.

Стъпка 1: Операции на пресовата линия (последователност на щанцоване)

Основата на технологичен процес за штамповане на автомобилен капак се извършва на «матричната линия», обикновено тандемна пресова линия (серия отделни преси) или трансфер преса (единична голяма преса с вътрешни трансферни релси). Последователността обикновено включва пет до шест операции за оформяне на плоския заготовък в готов панел.

1. Изрязване на заготовки

Процесът започва с бобина от суров листов метал. Бобината се подава в прес за изрязване, която нарязва материала на определени двуизмерни форми (заготовки), оптимизирани така, че да се минимизира отпадъкът. След това заготовките се почистват и смазват, за да се предотвратят дефекти от триене по време на последващите етапи на формоване.

2. Дълбоко изтегляне (формоване)

Това е най-критичната операция. Плоската заготовка се фиксира от пръстен за закрепване, а пробивник натиска метала в кухината на матрицата, за да се създаде триизмерната форма на капака. Контролът на потока от материал тук е от съществено значение; недостатъчно налягане причинява гънки, докато прекомерно налягане води до пукнатини. Матрици за дълбоко изтегляне определят основната геометрия и огъваемост на панела.

3. Рязане и пробиване

След като формата е създадена, панелът преминава към станцията за тримване. Тук се отрязва отпадъчен метал от областта на пръстена за закрепване, за да се получи окончателния контур. Едновременно или на следваща станция, пробивни матрици пробиват необходимите отвори — вентилационни отвори за вътрешния панел или точки за монтиране на емблеми за външния панел.

4. Фланширане и повторно изтегляне

Фланширането включва огъване на ръбовете на панела надолу (за вътрешния) или нагоре (за външния), за да се подготвят повърхнините за съединение. При външния панел тези фланци се огъват под 90 градуса, за да се осигури подготовка за последващия процес на хеминг. Често в края на производствената линия се извършва операция „рестайкинг“, за да се направи калибриране на детайла, засилият контурните линии и компенсира връщане след извиване .

Постигането на прецизност през тези етапи изисква здрава машинна база. Производителите често разчитат на специализирани партньори за изработване на инструменти и компоненти; например компании като Shaoyi Metal Technology използват пресови възможности до 600 тона, за да покрият обхвата от бързо прототипиране до производство в големи серии, като по този начин гарантират спазването на строги размерни допуски.

Стъпка 2: Процесът на съединение (Хеминг и монтаж)

Определящият етап при производството на капака е "съединяването" на вътрешния и външния панел. Тъй като заварката би повредила повърхността клас А на външния капак, в индустрията се използва механичен метод за съединяване, наречен зашиване .

Нанасяне на мастичен уплътнител

Преди съединяването, робот нанася лента от структурен адхезив (мастика) по периметъра на вътрешната повърхност на външния панел. Допълнителни капки анти-вибрационен адхезив се поставят в центъра, за да се залепят ребрата на вътрешния панел към външната обвивка и да се предотвратят шумове от вибрации при високи скорости.

Последователност на хемфирането

Вътрешният панел се поставя вътре във външния панел. След това 90-градусовите фланши на външния панел се огъват над ръба на вътрешния панел в два етапа:

• Предварително хемфиране: Фланшът се огъва от 90 градуса до около 45 градуса.
• Финално хемфиране: Фланшът се притиска плътно (въжен или равен хем) към вътрешния панел, като заключва двете конструкции заедно.

Хемфиране с матрица срещу хемфиране с валчек

Има два основни метода за тази операция. Конвенционално хемфиране с матрица използва специална матрица, за да огъне цялата фланца на една удара. Той е изключително бърз и точен, което го прави идеален за високотомашово производство. Въпреки това, инструментът е скъп. В противоподход, Роботизирано ролково завиване използва роботизирана ръка с ролкова инструда, за да огъва постепенно ръба. Този метод е по-гибък и икономически ефективен за по-ниски обеми или сложни контури, но има по-дълго време на цикъл.

Контрол на качеството и стратегия за предотвратяване на дефекти

Осигуряването, че крайната сглобка отговаря на автомобилните стандарти, изисква строг контрол на качеството. Предотвратяването на дефекти започва със софтуер за симулация по време на фазата на проектиране на матрицата, за да се прогнозира поведението на материала.

Чести повърхностни дефекти

• Възстановяване на формата: Тенденцията на метала (особено алуминий) да се върне към първоначалната си форма след формоване. Инженерите компенсират това чрез допълнително огъване на метала в матрицата.
• Пореста кора: Груба, текстурирана повърхност, причинена от прекомерно разтегляне на зърната, което разваля повърхността за боядисване.
• Следи от плъзгане: Драскани, причинени от листовия метал, който се плъзга по радиуса на матрицата по време на фазата на изтегляне.

Проверката обикновено включва Сканиране със синя светлина за генериране на цифрова топлинна карта на отклоненията на детайла от CAD модела, както и традиционни "проверяващи приспособления", при които операторите ръчно проверяват допуснатите стойности за междини и равнинност. Задържането на тези стандарти е от решаващо значение, тъй като капакът на двигателя е основен визуален фокус на автомобила.

Инженерство на перфектното затваряне

The технологичен процес за штамповане на автомобилен капак е синергия между мощната индустриална сила и прецизност на ниво микрони. От първоначалното изрязване на лентата до деликатното роботизирано завиване, при което вътрешната и външната плоча се съединяват, всеки етап трябва да бъде синхронизиран, за да се осигури структурна безопасност и естетическа перфектност. Докато индустрията преминава към по-леки материали като алуминий и композити за подобряване на горивната ефективност, сложността на тези методи за формоване и сглобяване продължава да еволюира, като изисква все по-високи стандарти от производствените инженери и проектирането на форми.

Често задавани въпроси

1. Какви са основните стъпки в процеса на формоване на капак на автомобил?

Процесът обикновено включва пет до шест ключови стъпки за всяка плоча: Бланкиране (изрязване на формата), Дълбоко изтегляне (формиране на 3D профила), Рязане (премахване на излишния метал), Пробиване (създаване на отвори), Фланширане (огъване на ръбовете) и накрая Валцовка (съединяване на вътрешната и външната плочи).

2. Защо се използва валцовка вместо заваряване за капаци на коли?

Валцовката се използва, защото точковото заваряване би причинило видими изгаряния, вдлъбнатини или деформации по външната повърхност „Клас А“ на капака. Валцовката механично огъва външната плоча над вътрешната, създавайки здраво съединение, без да повреди видимата естетична повърхност.

4. Каква е разликата между вътрешната и външната плоча на капака?

The Hood Outer Panel е предназначена за естетика (гладки извивки, аеродинамична форма) и трябва да е свободна от повърхностни дефекти. Вътрешната Вътрешна панел на капака е предназначена за структурна якост, абсорбиране на удари (зони за смачкване) и монтиране на компоненти, като има сложни ребра и изрязвания, а не гладка повърхност.

7. От какви материали често се произвеждат капаци на коли чрез щамповане?

Съвременните капаци на коли обикновено се изработват чрез штампиране от мека стомана, високоякостна стомана (HSS) или алуминиеви сплави. Алуминият е възможно най-популярни за капаци, тъй като значително намалява теглото в сравнение със стоманата, което подобрява икономията на гориво и управляемостта, макар че е по-предизвикателно да се штампира поради по-голямото остатъчно разтегляне.

5. Какво е остатъчно разтегляне при штампиране на ламарина?

Остатъчно разтегляне е еластичното възстановяване на метала след премахване на формиращото натоварване. Металът се опитва да се върне към първоначалната си равна форма, което може да причини крайната детайл да отклони от предвидените размери. Инженерите по форми използват симулации и техники на "прекомерно изпъкване", за да компенсират този ефект.