Преглед на процеса на автомобилно метално щамповане: От лента до компонент

Накратко

Преглед на процеса за метално щамповане в автомобилната промишленост : Тази високоскоростна производствена техника преобразува равен листов метал в прецизни компоненти за превозни средства чрез хидравлични или механични преси и специализирани матрици. Процесът разчита на екстремно налягане (често над 1600 тона), за да изрязва, формира и оформя материали като високопрочна стомана и алуминий в критични части – от скоби за шасита до панели на кузови. За инженерите по автомобили и тимовете за доставки металообработката предлага ненадмината мащабируемост, икономическа ефективност и повтаряемост, което я превръща в основа на съвременното масово производство.

Анатомия на процеса: От руло до компонент

Разбирането на пътя от суров метален руло до готов автомобилен компонент изисква поглеждане вътре в пресното отделение. Процесът представлява хронологичен работен поток, при който прецизното инженерство се съчетава с груба сила. Според големи производители като TOYOTA , единична щампова операция може да отнеме само три секунди, прилагайки вертикално налягане, еквивалентно на хиляди превозни средства, струпани едно върху друго.

1. Проектиране и създаване на матрици : Процесът започва още преди метала да докосне пресата. Инженерите използват CAD/CAM софтуер, за да проектират компонента и съответната „матрица“ (инструментът, който формира метала). На този етап се определят допуснатите отклонения на детайла, често измервани до 1/1000 мм, за да се осигури безпроблемна сглобка.
2. Подаване на материал : Големи рулони листов метал се размотават и подават към пресата. Този етап често включва изправяне и нивелиране на метала, за да се премахне всяка кривина от рулона, като се гарантира, че „заготовката“ навлиза в матрицата напълно равна.
3. Изрязване и пробиване : Докато метала навлиза в пресата, първата операция обикновено е „изрязване“, при която грубият контур на детайла се изрязва от лентата. Едновременно с това операциите по пробиване могат да направят отвори, необходими за фастони или подравняване при сглобката.
4. Формоване и дълбоко изтегляне : Тук се случва магията. Пресата принуждава равната заготовка да навлезе в кухината на матрицата, пластично я деформира и я оформя в триизмерна форма. Това може да включва огъване, фланширане или изтегляне на метала, за да се създаде дълбочина.
5. Завършване : Изстегнатата детайл се изхвърля, но все още не е завършен. Етапи след стегането, като премахване на заострените ръбове, отстраняват остри ръбове, докато могат да бъдат приложени повърхностни обработки за корозионна устойчивост.

Основни техники за стегане: прогресивно, трансферно и дълбоко изтегляне

Не всички автомобилни части са еднакви, както и методите за тяхното стегане. Изборът на правилния метод зависи от сложността, обема и размера на детайла. Лидерите в областта като ESI Engineering подчертават три доминиращи метода.

Прогресивно щамповане на матрици

Идеален за високотомашово производство на малки до средни по размер части, прогресивното клепване използва непрекъсната метална лента, която се подава през серия от станции в рамките на един и същи матриц. Всяка станция извършва различна операция (рязане, огъване, пробиване), докато лентата се придвижва напред. Той е шампионът за скорост в индустрията, способен да произвежда стотици части в минута с минимални отпадъци.

Трансферно штампиране

За по-големи компоненти като вратови панели или рамки на двигатели, стандартът е трансферно клепване. За разлика от прогресивното клепване, при което частите остават прикачени към металната лента, тук частта се изрязва свободно в началото на процеса. Механични „пръсти“ или трансферни системи преместват отделната част от една матрица към следващата. Това позволява по-сложни геометрии и по-големи размери, които непрекъсната лента не може да поддържа.

Дълбоко щанцоване

Когато дълбочината на дадена част надхвърля диаметъра ѝ — например при кутия за маслен филтър или резервоар за гориво — е необходима дълбока изтеглителна обработка. Тази техника използва пуансон, за да разтегне значително метала в полостта на матрицата. Изисква специализиран контрол на течението на материала, за да се предотврати скъсване или гънки по време на процеса на силна деформация.

Материалознание: От какви метали е изграден един автомобил?

Отдавна отминаха дните, в които автомобилите се произвеждаха изцяло от мека стомана. Съвременното автомобилно штамповане включва сложна смес от напреднали сплави, проектирани да осигурят баланс между безопасност, тегло и производителност. American Industrial подчертава прехода към материали, които подкрепят задълженията на индустрията за намаляване на теглото.

Високопрочна стомана (HSS) продължава да бъде стандарт в индустрията за компоненти с критично значение за безопасността, като шасито и кабината за защита на пътниците. Осигурява изключителна защита при катастрофи, но изисква значително по-голямо усилие за штамповане в сравнение с традиционната стомана. Производителите трябва да използват закалени матрици, за да издържат на абразията и напрежението при формоването на HSS.

Алуминий е предпочитаният материал за намаляване на теглото на превозното средство и удължаване на обхвата на ЕП. Използва се често за капаци, врати и задни капаци, алуминият е по-лек от стоманата, но по-труден за штамповане поради склонността си да се деформира след формоване. Изисква прецизна инженерия на матриците, за да се компенсира тази еластичност.

Мед и мед играят по-малка структурна роля, но огромна функционална. С разпространението на електрификацията на превозните средства тези метали се изработват чрез штамповане в шини, терминали и съединители, ценени за тяхната изключителна електрическа проводимост.

Автомобилни приложения: Кои части всъщност се штамповат?

Гъвкавостта на процеса на штамповане означава, че той засяга почти всяка система в превозно средство. От бляскавия външен вид до скритото механично сърце, штампаните части са навсякъде.

• Каросерия без врати и прозорци (Body-in-White) : Това се отнася за скелетния рам на превозното средство. Штампани части тук включват големи панели като крила, капаци на двигателя и покриви, както и структурни стълбове (A, B и C стълбове), които защитават пътниците. Качеството на повърхността е от решаващо значение тук; штамповане от „клас А“ осигурява безупречен външен вид.
• Шаси и Подвеска : Тези части, като например лостове за управление и напречни греди, трябва да издържат постоянно вибриране и натоварване от пътя. Штамповането осигурява необходимата издръжливост и устойчивост на умора.
• Трансмисия и двигател точността е от първостепенно значение за двигатели като маслени кarterи, капаци на разпределителни валове и предавателни кутии. Тези части често изискват тесни допуски, за да се предотвратят течове и да се осигури механична ефективност.

За производителите, които се движат в сложната област между първоначалния дизайн и пълномащабната сглобка, намирането на партньор, способен да обхване целия спектър, е от решаващо значение. Компании като Shaoyi Metal Technology предлагат комплексни решения за щамповане този мост между бързо прототипиране и серийно производство, използвайки преси до 600 тона, за доставка на компоненти, сертифицирани по IATF 16949, за всичко от шасийни системи до сложни електрически терминали.

Тенденции в индустрията: Бъдещето на штамповката

Секторът на автомобилната штамповка бързо еволюира, задвижван от прехода към електрически превозни средства (EV) и умното производство. National Material бележи, че търсенето на кутии за батерии и системи за термично управление създава нови възможности за штампьорите. Тези компоненти често изискват големи, дълбоко изтеглени геометрии и специализирани методи за свързване.

Освен това автоматизацията променя производствената зала за пресоване. Съвременните линии интегрират IoT сензори директно в матриците, за да следят износването в реално време и да предвиждат нуждите от поддръжка преди да се появи повреда. Този подход на „интелигентно стампосване“ максимизира времето на работа и гарантира, че милионният произведен компонент е точно толкова прецизен, колкото и първият.

Често задавани въпроси

1. Какви са 7-те стъпки в метода на щанцоване?

Въпреки че съществуват вариации, седемте често срещани стъпки в един задълбочен процес на стампосване включват: 1. Заготовка (изрязване на грубата форма), 2. Пробиване (избиване на отвори), 3. Изтегляне (създаване на дълбочина), 4. Огъване (формиране на ъгли), 5. Въздушно огъване (формиране без докарване до дъното), 6. Довършително огъване и класиране (нанасяне на детайли и фиксиране на окончателната форма) и 7. Отрязване с клещи (премахване на излишния материал от изтеглени части).

2. Какви са четирите вида металообработка чрез стемпинг?

Четирите основни категории са Прогресивно щанцоване (непрекъснато автоматизирано оформяне), Трансферно щанцоване (за големи части, премествани механично), Дълбоко изтегляне (за дълбоки, кухи форми) и Fourslide/Мулти-слайд щанцоване (за сложни огъвания от четири посоки едновременно).

3. Какво е щанцовъчният процес в автоматизираното производство?

В автоматизираното производство щанцовката включва свързани системи, при които роботизирани ръце или механични подаватели преместват метал през пресовата линия с минимално човешко намесване. Това включва автоматично подаване на руло, роботизиран трансфер между станциите за матрици и автоматизирани оптични инспекционни системи, които проверяват качеството с висока скорост.