Штамповане на каркаси за автомобилни седалки: Производствени технологии и тенденции за намаляване на теглото

Накратко

Штамповката на рамки за автомобилни седалки е прецизен производствен процес, при който се използват напредъчни и трансферни штамповъчни технологии с висока тонажност (обикновено 100–1200+ тона) за изработване на структурни компоненти за превозни средства от високопрочни материали. Тъй като автомобилната индустрия преминава към електрически превозни средства (EV), основният акцент се премества към обестяване —замяна на традиционния стоманов материал с напреднали високопрочни стомани (AHSS), алуминий и магнезиеви сплави, за да се удължи пробегът на батерията без компрометиране на безопасното.

Съвременното производство на рами за седалки вече не се свежда само до формоване на метал; то изисква интеграция на гънене на жици, изработване на тръби и сложни методи за сглобяване, като лазерно заваряване. За производителите на оригинални компоненти (OEM) и доставчици от първо ниво успехът зависи от избора на правилния производствен процес – балансиране на скоростта на прогресивно клапане с материалната ефективност на трансферни системи – при спазване на строги стандарти за безопасност като FMVSS и IATF 16949.

Основни технологии: Прогресивно срещу трансферно клапане

Решението между прогресивно матрично и трансферно матрично клапане е основният инженерен избор при производството на рами за седалки. Този избор определя разходите за инструменти, скоростта на производство и сложността на детайлите.

Прогресивно щамповане на матрици е стандарт в индустрията за производство на компоненти в големи серии и по-малки размери. При този процес непрекъсната метална лента се подава през серия от станции в единичен матричен инструмент. Всеки ход на пресата извършва различна операция — рязане, огъване, калибриране — докато готовата детайл се отделя от лентата в крайната станция. Този метод е идеален за производството на компоненти като облегала за седалки, насочващи релси и свързващи скоби където скоростта е от първостепенно значение.

Трансферно штампиране , напротив, е необходим за по-големи, по-дълбоки или по-сложни детайли, които не могат да останат прикачени към носеща лента. Тук механични пръсти или роботизирани ръце прехвърлят отделни заготовки между различни матрични станции. Този метод обикновено се използва за значителни структурни елементи като дълбоко изтеглени седалки, странични рамки и масивни упори . Въпреки че е по-бавен от прогресивното щанцоване, той осигурява по-голяма свобода за сложни геометрии и намалява отпадъчния материал — критичен фактор при работа със скъпи леки сплави.

Иновация в материала: Търсене на облекчаване

Задължението да се увеличи обхватът на ЕV и да се намалят емисциите на CO2 револтуираха избора на материали за струкурите на седалките. Производителите преминават от обикновените стомани към материали, които предлагат по-високи съотношения на якост към тегло.

Високоякостни стомани с усъвършенствани характеристики (AHSS) и UHSS вече са доминиращи. Класове като двойнофазни (DP) и стомани с пластичност, индуцирана от трансформация (TRIP), позволяват на инженерите да използват по-тънки дебелини, без да жертват сигурността при сблъсък. Водещи производители като Proma Group използват патентирани процеси за пресоване в един ход, за да формират тези трудни материали в здрави конструкции за седалки и гърбови рамки.

Алуминиеви и магнезиеви сплави представляват следващия етап. Алуминиевите рамки могат да осигурят намаляване на теглото с около 28% в сравнение със стоманата, докато магнезиевите могат да доведат до спестявания до 35%. Въпреки това, тези материали водят до предизвикателства в производството, като например увеличен пружинен ефект и необходимостта от специализирани смазки. Преодоляването на тези предизвикателства често изисква серво-хидравлични преси, които могат програмно да регулират скоростта на буталото по време на фазата на изтегляне, за да се предотврати пукане.

Отвъд пресоването: сглобяване и интеграция на компоненти

Редко един таблично изработен метален компонент е крайният продукт. Съвременните автомобилни седалки изискват доставка на напълно интегрирани сборки. Доставчици като Guelph Manufacturing и Hatch Stamping са еволюирали в системни интегратори, комбиниращи таблични компоненти с формовани жични елементи и тръбни конструкции.

• Гъвкане на тръби и формоване на жици: Конструкциите на седалките често разчитат на гънати тръбни рамки за облегалките и формовани жични елементи за мрежести подложки. Тези процеси трябва да бъдат синхронизирани с операциите по таблична обработка, за да се осигури правилното сглобяване.
• Технологии за свързване: Преходът към смесени материали (например свързване на стоманени релси с алуминиеви паници) е направил традиционната точкова заварка недостатъчна при някои приложения. Производителите все по-често прибягват до MIG заваряване, лазерно заваряване и механично фиксиране за осигуряване на структурна цялостност между различни метали.
• Интеграция на механизми: Рамката трябва да побира сложни електромеханични системи, включително спирачки на лифта, ръчни и електрически релси за седалки и механизми за накланяне . Прецизното штамповане е от решаващо значение тук; дори отклонения на ниво микрони в седалката могат да доведат до проблеми с шум, вибрации и рязко усещане (NVH) в крайния автомобил.

Контрол на качеството и оптимизация на процеса

В приложения с критично значение за безопасността, като автомобилните седалки, предотвратяването на дефекти е задължително. Качеството започва още преди пресата да достигне метала. Прецизни размотаващи машини, като тези, описани от Henli Machine, изпълняват жизненоважна роля. Характеристики като пневматични лостове за налягане и системи за насочващи лостове предотвратяват разширяване на материала и защитават повърхността на бобината от драскотини — дефекти, които биха могли да доведат до отхвърляне поради визуални несъответствия или структурна умора.

Анализ чрез крайни елементи (FEA) е друго необходимо средство, използвано от доставчици от висока класа, за симулиране на процеса на штамповане преди изработването на инструментите. Методът на крайните елементи (FEA) помага на инженерите да предвидят изтъняване, набръчкване и еластично възвръщане, позволявайки компенсация на матриците по време на фазата на проектиране, вместо скъпостоен подбор чрез проби и грешки на производствената площадка.

При избора на производствен партньор сертифицирането е минималното изискване. Търсете доставчици, притежаващи IATF 16949 сертификация, която гарантира спазване на строги стандарти за управление на качеството в автомобилната индустрия. Освен това, способността да преодолее разликата между разработване и производство е от решаващо значение. За производителите на автомобили, нуждаещи се от гъвкавост, Shaoyi Metal Technology предлага комплексни решения за щамповане които обхващат бързо прототипиране (доставяне на 50+ части в рамките на пет дни) до високотомнос производство на преси от 600 тона, осигурявайки, че изпълнимостта на дизайна се валидира рано в програмата.

Инженеринг на бъдещето на седалките

Пазарът на рамки за автомобилни седалки се променя от простото огъване на метал към високотехнологично структурно инженерство. Като превозните средства стават автономни и електрически, седалката става центърът на пасажерското изживяване, което изисква по-леко тегло, по-висока безопасност и по-голяма функционалност. За инженерите и ръководителите на доставане, целта е да се партнират с производители, които предлагат не само пресова мощност, но и холистично разбиране на науката за материали, технологии за съединяване и прецизен контрол на качеството.

Често задавани въпроси

1. В какво се състои разликата между прогресивното и трансферното щанцоване за рамки на седалки?

Прогресивното щанцоване подава непрекъснат метален лента през множество станции, което го прави по-бързо и подходящо за по-малки части като скоби и съединители. Трансферното щанцоване премества отделни изрязани заготовки между станциите, което е по-подходящо за големи, дълбоко изтеглени части като седалки и странични рамки, изискващи сложни формообразуващи операции.

2. Защо се използва магнезий в рамките на автомобилни седалки?

Магнезият се използва предимно поради изключителното си съотношение между якост и тегло. Той е приблизително с 33% по-лек от алуминия и с 75% по-лек от стоманата, което го прави идеален за увеличаване на обхвата на електрическите превозни средства. Въпреки това, поради своите уникални материални свойства, изисква специализирани процеси за преципитно леене или щанцоване.

3. Кои са основните световни производители на конструкции за автомобилни седалки?

Големите играчи в индустрията за автомобилни седалки включват Lear Corporation, Adient, Faurecia (Forvia), Toyota Boshoku, Tachi-S и Magna International. Тези компании обикновено функционират като доставчици от първо ниво, осигуряващи цели системи за седалки на производителите на оригинални продукти (OEM).