Накратко

Използване на материали за автомобилни щампи е ключовият коефициент между теглото на готовата част и общото количество суров метал, използвано за производството ѝ, като определя до 70% от крайния производствен разход на компонента. Максимизирането на този добив изисква преминаване от стандартни подредби към напреднали стратегии като Two-Pair гнездене, които могат да подобрят ефективността на материала с над 11% в сравнение с обичайните One-Up методи. Това ръководство описва инженерните формули, техниките за гнездене и процесните оптимизации, необходими за минимизиране на отпадъците и защита на печалбите при производство в големи серии.

Икономиката на използването на материали

Във високорисковата среда на автомобилното производство суровите материали не са просто един ред в бюджета — те са доминиращият фактор за разходите. Данни от индустрията показват, че за повечето штампувани компоненти суровите материали представляват 60% до 70% от общата себестойност на детайла този процент значително надвишава разходите за труд, енергия и дори амортизацията на сложните форми.

Финансовото значение на този коефициент е сериозно, защото разходите за материали се повтарят. Докато матрицата за штамповане е еднократна инвестиция, стоманената или алуминиева лента се изразходва непрекъснато. Степен на използване на материала от 60% означава, че за всеки долар, похарчен за листов метал, 40 цента веднага се превръщат в отпадък (падащи парчета). При производствени серии с голям обем в автомобилната индустрия, където количествата често надвишават 300 000 единици годишно, дори дробно подобрение в процента на добива може да се превърне в стотици хиляди долари спестявания.

Напротив, пренебрегването на използването на материали по време на проектния етап създава „пропуск в добива“ — постоянна ценова такса, която продължава през целия живот на автомобилната програма. Решаващите лица трябва да възприемат материалната ефективност не просто като показател за намаляване на отпадъците, а като основен инструмент за конкурентно ценообразуване и печалба.

Изчисляване на степента на използване на материали

За да контролират разходите за материали, инженерите първо трябва точно да измерят степента на използване. Стандартното в индустрията определение за използване на материал е процентът от лентата или листа, който се превръща в крайния продукт.

Основната формула

Изчислението е просто, но изисква прецизни данни относно подредбата на заготовките:

Степен на използване на материал % = (Тегло на детайла / Общо тегло на изразходвания материал) × 100

• Нетто тегло: Крайното тегло на готовата штампосана част след всички операции по рязане и пробиване.
• Брутто тегло: Общото тегло на материала, необходим за производството на тази част, изчислено чрез използване на Предложение (разстоянието между частиците на лентата) и Ширина на лентата .

Например, ако готовата скоба тежи 0,679 кг, но правоъгълното пространство, което заема на лентата (разстояние × ширина × дебелина × плътност) тежи 1,165 кг, използването е само 58,2%. Останалите 0,486 кг са инженерни отпадъци. Повишаването на този показател до 68% значително намалява необходимото сурово тегло на детайл, директно понижавайки „закупеното тегло“ на лентата.

Напреднали стратегии за разполагане за максимален добив

Най-ефективният метод за подобряване използване на материали за автомобилни щампи е разполагането на заготовките — оптимизиране на ориентацията и подредбата на детайлите по лентата. Изборът на неподходяща стратегия за разполагане е най-честата причина за нисък добив.

По-долу е представен сравнителен анализ на типични схеми за разполагане за типична L-образна автомобилна скоба. Данните, получени от симулации в индустрията, показват как изборът на схема рязко променя ефективността на добива.

Сравнение на стратегиите за разполагане

Както е показано, преминаването от базов Едно детайл процес към оптимизиран Двойка двойки подредба може да подобри добива с повече от 11 процентни пункта. При производствена серия от 300 000 части тази промяна намалява общото потребление на стомана с тонове, премахвайки „ценовата такса“, свързана с неефективно изсичане.

Инженерни и процесни техники за оптимизация

Освен оптимизиране на подреждането, напреднали инженерни мерки могат да осигурят още по-голяма ефективност в процеса на щанцоване. Тези техники често изискват сътрудничество между конструктори на продукти и производствени инженери още в ранните етапи на разработването на автомобила.

Оптимизация на добавката и хваналката

При процесите на дълбоко изтегляне е необходимо допълнително количество материал (добавка), за да се задържи листовият метал в щанц-предпазниците, за да се контролира потокът от материал и да се предотврати набръчкването. Въпреки това, този материал в крайна сметка се отрязва като отпадък. Използването на софтуер за симулация, като AutoForm или Dynaform, позволява на инженерите да минимизират повърхнината на добавката, без да компрометират качеството на формоването. Намаляването на размера на заготовката само с няколко милиметра по ръба на предпазника може да доведе до значителна икономия на материал при милиони ходове.

Партньорство за прецизност

Осъществяването на тези оптимизации изисква възможности, които преодоляват пропастта между теоретичния дизайн и физическата реалност. За производителите, които целят да валидират тези стратегии, Shaoyi Metal Technology предоставя комплексни решения за штамповане. Като използва прецизност, сертифицирана по IATF 16949, и преси с възможности до 600 тона, те помагат на клиенти от автомобилната индустрия да преминат от бързо прототипиране към производство в големи обеми. Независимо дали трябва да проверите стратегия за подреждане чрез 50 прототипа за пет дни или да мащабирате проект с оптимизиран добив до милиони части, техните инженерни услуги гарантират стриктно спазване на глобалните стандарти на OEM производители.

Спецификация на рулона и TWB

Друга възможност за оптимизация е самият формат на суровините. Стандартните ширини на рулони могат да принудят производителя да приеме по-широки отпадъчни полета. Поръчването на персонализирани разрязани ширини, адаптирани към конкретния размер на подреждане, може да елиминира отпадъците по ръба. Освен това, Лазерно заварени заготовки (TWB) позволява на инженерите да заваряват листове с различна дебелина или класове заедно преди тъпането. Това поставя по-дебел и по-силен метал само където е необходим (например, зони за сблъсък) и по-тънък метал навсякъде другаде, намалявайки общото тегло на заготовката и подобрявайки коефициента на употреба на материала за превозното средство.

Управление на отпадъците и устойчивост

Въпреки най-добрите стратегии за оптимизиране, някои отпадъци са неизбежни. Тези "инженерни отпадъци" обикновено се състоят от изрязаните прозорци (отвори вътре в детайла) и носещата мрежа. Въпреки това, съвременните стандарти за ефективност третират този страничен продукт като потенциален ресурс, а не като чисти отпадъци.

• Производство с отпадъци в отпадъците: За по-големи панели на купето като врати или фенери, големите изрязани прозорци понякога могат да са достатъчно големи, за да се тъпнат по-малки скоби или шайби. Тази техника "оптимизиране в отпадъците" по същество означава безплатен материал за по-малките компоненти.
• Екологичен ефект: Максимизирането на използването на материали е директно свързано с отговорното отношение към околната среда. Като намалят общото тегло на стоманата, необходима за превозно средство, производителите намаляват въглеродния си отпечатък, свързан с производството и логистиката на стомана. Процесите за штамповане с висока отдача подкрепят целите по ISO 14001 и задълженията на OEM за устойчивост, като минимизират енергията, изразходвана на всеки полезен килограм метал.

Заключение: Печалбата е в оптимизацията

Използването на материали за автомобилни штамповки е определящ показател за производствената ефективност. Тъй като разходите за материали съставляват по-голямата част от разходите за детайли, разликата между добив от 58% и такъв от 69% определя рентабилността на дадена програма. Като приложат базирани на данни стратегии за подреждане, използват симулации за намаляване на добавките и си сътрудничат с компетентни производители за реализацията, автомобилните инженери могат значително да намалят отпадъците. В индустрия, където печалбите се измерват в стотинки, максимизирането на всеки милиметър от лентата не е просто добро инженерство – това е задължителна бизнес стратегия.

Често задавани въпроси (FAQ)

1. Какъв е процентът на използване на суровини при штамповане?

Процентът на използване на суровини е отношението между теглото на готовия, пригоден за употреба компонент и общото тегло на суровината (лента или лист), изразходвана за неговото производство. Изразява се в процент: (Net Weight / Gross Weight) * 100. По-висок процент означава по-малко отпадъци и по-ниски разходи за материали.

2. Защо използването на материали е от съществено значение в автомобилната индустрия?

Суровините обикновено представляват 60-70% от общата стойност на компонент за автомобили, произвеждан чрез штамповане. Тъй като обемите на производството на превозни средства са високи, дори и малки подобрения в използването (намаляване на отпадъците) водят до значителни натрупани спестявания и намалено въздействие върху околната среда.

3. В какво се състои разликата между еднопозиционно (One-Up) и двупозиционно (Two-Up) разполагане?

Еднопозиционното разполагане (One-Up) произвежда по един компонент с всеки ход на пресата, което често води до по-нисък добив на материал (напр. ~58%) поради неефективно разстояние между детайлите. Двупозиционното разполагане (Two-Up) произвежда два компонента на ход, което позволява по-добро сцепление на геометриите (разполагане) и може значително да увеличи процента на добива (често >60%) и скоростта на производството.

4. Кои материали често се използват за штамповане в автомобилната индустрия?

Въглеродната стомана е най-широко използваната материя поради нейната якост и достъпност, налична в различни класове като мека стомана и високояка стомана (HSS). Алуминиевите сплави също се използват все по-често за приложения с намалена маса, за да се подобри икономичността на горивото, въпреки че формоването им е по-трудно.