Накратко

Времето за производствен цикъл при автомобилното щанцоване се определя предимно от метода на формоване: Хладно отпечатване е стандарт в индустрията за висока скорост при големи обеми, постигайки типично 20–60 хода в минута (SPM) , или приблизително 1–3 секунди на детайл. В противоположност на това, Горещо струговане (пресово закаляване) е значително по-бавно поради необходимото време за закаляване в матрицата, средно 10–30 секунди на цикъл , но осигурява по-висока якост на опън за компоненти за безопасност.

За производителите еталонът за ефективност често се измерва спрямо лидери като Тойота, където отделните стъпки за щанцоване се извършват за така малко време, колкото 3 секунди . Докато студеното штамповане осигурява бързо преминаване за панели на купето и структурни части, горещото штамповане остава задължително за ключови стойки и усилване, въпреки загубата на време. Оптимизирането на тези цикли изисква напреднала серво технология за преси и автоматизирани системи за трансфер, за да се минимизира времето за работа без добавена стойност.

Цикълно време при студено штамповане: Стандартът за висок обем

Студеното штамповане остава основата на масовото автомобилно производство, ценено за способността си да произвежда части при стайна температура с изключителна скорост. При този процес рулоци от стомана или алуминий се подават в механични или серво преси, където бързо се нарязват, оформят и пробиват един след друг. Тъй като няма термичен бутон (изчакване материалите да се нагреят или охладят), цикълното време се ограничава само от механиката на пресата и скоростта на подаване на материала.

Във всички случаи, когато се използва стандартът за производство на томографиране на студено, се използва стандартът за производство на томографиране на студено, който се използва в производствените линии на Toyota. В стандартния им процес на четвъртостепенно штамповане (чертане, подрязване, огъване и пробиване), всяка стъпка отнема приблизително 3 секунди за да завърши. Съвременните високоскоростни тандемни линии и пресовани преси могат да го увеличат още повече. Например, пресовата работилница на Toyota Motor Manufacturing France работи на около 25 удара в минута (SPM) за единични части, което се превежда в цикъл от само 2,4 секунди на удар. Когато се използват двойни части (две части на удар), изходът се удвоява, демонстрирайки огромната способност за преминаване на студено формоване.

Прогресивни скорости на матрицата срещу скорости на прехвърляне на матрицата

В рамките на студената штамповка стратегията на инструмента има значително въздействие върху времето на цикъла:

• Прогресивно штамповане с матрици: Това е най-бързият метод, идеален за по-малки, сложни части като скоби и крепежни елементи. Металовата лента се захранва непрекъснато чрез една матрица с няколко станции. Скоростта може лесно да надвиши 6080 SPM защото детайлът остава прикрепен към транспортната лента, което позволява бързо и прецизно движение без сложни прехвърлящи ръце.
• Штамповане с преносно устройство: Използва се за по-големи панели на купето и структурни компоненти, които трябва да бъдат отделени от лентата, за да бъдат оформени. Механични прехващащи пръсти преместват детайла между работните станции. Въпреки че е по-бавно от прогресивното щанцоване, съвременните сервоуправлявани системи за прехвърляне са подобрили скоростта до 15–30 SPM диапазон, като по този начин се осигурява баланс между възможностите за обработка на големи размери и производствената скорост.

В таблицата по-долу са изброени типичните показатели за производителност за технологиите за студено щанцоване:

Цикълно време за горещо штампиране: Компромисът за висока якост

Горещо штампиране, или пресовано закаляване, работи по напълно различен график. Този процес включва нагряване на заготовки от борусна стомана до приблизително 900°C (1,650°F) в пещ, преди да бъдат прехвърлени към охлаждаща матрица. Определящата характеристика на този цикъл не е скоростта на формоване, а време на задържане необходимото време за закаляване. Детайлът трябва да бъде задържан в затворена матрица под налягане, докато се охлажда бързо, за да се трансформира микроструктата в мартензит, постигайки якост на опън до 1 500 MPa.

Тази фаза на заглушаване създава значително тегло на бутилката. Типичният цикъл на топлопечатане се извършва между 10 и 30 секунди , което е 5 до 10 пъти по-бавно от студените штампи. Разбивката на стандартния цикъл на топлопечатане обикновено изглежда така:

1. Прехвърляне (от пещ до преса): < 3 секунди (Критично за предотвратяване на преждевременно охлаждане)
2. Оформяне: 1–2 секунди
3. Изгасяне (постоянно): 515 секунди (Първичната времева цена)
4. Изхвърляне и отстраняване на части: 2–4 секунди

За да се намали това забавяне, производителите често използват многокухини матрици (натискане на 2, 4 или дори 8 части наведнъж), за да увеличат ефективните части в минута, дори ако времето на цикъла на ход остава дълго. Последните постижения в проектирането на охлаждащите канали и стоманите за инструменти с висока топлопроводност бавно намаляват тези времена, като някои напреднали линии твърдят, че циклите се приближават до 810 секунди, въпреки че това все още не е широко разпространен стандарт.

Критични фактори, влияещи върху скоростта на производството

Освен основната физика на горещото и студеното формиране, няколко технологични фактора играят ключова роля в намаляването на производствения часовник с секунди. Преминаването от механични към технология за серво пресоване е променил играта. За разлика от механичното колело, което се движи с постоянна скорост, сервопресът има програмируемо плъзгане. Инженерите могат да програмират пресата да забавя само по време на критичния момент на формиране и да ускорява бързо по време на неработещата част от удара (приближаване и връщане). Тази оптимизация може да намали времето на цикъла с 30~60% в сравнение с традиционните механични преси.

Автоматизация и ефективност на преминаването са също толкова критични. В производствените среди с висока смесица, "времето на цикъла" не е само скорост на удара; това е за наличност. Съвременните линии за штампиране, като тези, използвани за Toyota Yaris, използват автоматизирани системи за промяна на стъклата и сервоприводени хвачвания, които могат да превключват производството от една част в друга в рамките на няколко минути. 180 секунди. - Не, не, не. Тази възможност за едноминутно размяна на матрица (SMED) гарантира, че пресата прекарва повече време в изработване на части и по-малко време в безработица.

Въпреки това, за постигане на тези оптимизирани периоди на цикъл е необходим партньор, който разбира целия спектър на производството. Shaoyi Metal Technology специализира в преодоляването на разликата между бързото създаване на прототипи и масовото производство. Чрез използване на възможности за преси до 600 тона и IATF 16949 сертифицирана прецизност, те помагат на клиентите от автомобилната индустрия да валидират дизайните бързо с прототипи, преди да се разширят до производство с голям обем. Този интегриран подход позволява на инженерите да идентифицират затрудненията в времето на цикъла в началото на етапа на проектиране, като се гарантира, че компоненти като контролни ръце и подрамки са оптимизирани за скорост и качество, преди да започне пълномащабното производство.

Времето на цикъла срещу времето на предварителното изпълнение срещу времето на такта

В контекста на производството на автомобили "времето" може да означава различни неща за различни заинтересовани страни. Замешанието между тези термини често води до несъответстващи очаквания между екипите по инженерство и закупуване. Необходимо е да се направи разлика между Времето на цикъла от други времеви показатели.

• Времето на цикъла (стимулацията на машината): Това е времето, необходимо за завършване на една операция на една единица. При щамповане, ако пресата работи с 20 SPM, времето на цикъла е 3 секунди. Тази метрика е основното притеснение на ръководителите на инсталации и инженерите по процесите, фокусирани върху незабавната ефективност на линията.
• Времето за изпълнение (чакане на клиента): Това е общото време от подаването на поръчката до доставката. За нов проект за штамповане, времето за изпълнение включва проектиране на инструменти, изработка на матрицата и изпитване, което обикновено обхваща 8–14 седмици за прогресивни щампи. Дори за съществуващите части времето за доставка включва планирането на суровините и логистиката, измерено в дни или седмици, а не в секунди.
• Времето на цикъла (пулсът на търсенето): Времето за тактиране се изчислява чрез делене на наличното време за производство на търсенето от страна на клиента. Ако на клиента са необходими 1000 части на ден и инсталацията работи 1000 минути, тактовото време е 1 минута. Времето на цикъла трябва винаги да бъде по-бързо от времето на такта, за да се избегне недостиг.
• Времето на преминаване на превозното средство: Това е цялото време, необходимо за сглобяване на цялостна кола. За контекст, докато отпечатването на вратата отнема само секунди, общото време за производство на превозно средство като Toyota Yaris е приблизително 15 часа , като рисуването често е половината от тази продължителност.

Заключение

Разбирането на времето на производствения цикъл на автомобилното штампиране изисква да се погледне отвъд хронометража и да се анализират изискванията на процеса. Докато студената штамповка предлага скоростта на пухкане от 2060 SPM, необходима за външни панели с голям обем, горещата штамповка приема по-бавен цикъл от 1030 секунди, за да осигури жизнено-спасяващата сила, необходима за предпазни клетки. Изборът рядко е само за скоростта, а за баланса на свойствата на материала, геометрията и обема.

За автомобилните инженери пътят към оптимизация се крие в използването на технологии като серво преси и автоматизирани системи за трансфер, за да се сведе до минимум времето, което не добавя стойност. Чрез ясно определяне на разликите между времето на цикъла и времето за изпитване и избора на подходящия метод за штамповане за приложението, производителите могат да постигнат синхронизираната ефективност, която определя съвременното автомобилно производство.

Често задавани въпроси

1. Не съм. Колко време отнема целия процес на печат за кузов на кола?

Докато отделните части се щамповат за секунди (обикновено 1 3 секунди на стъпка), цялостното кузов на колата се състои от стотици щамповани части. Съвременната преса произвежда тези части на партиди. Реалното време, което отделен метален лист прекарва в пресовата линия, е много кратко - често по-малко от 15 секунди за цялостен 4-степенен процес на тандемна линия - но логистичната координация за запечатване на всички необходими части за превозно средство обикновено обхваща няколко смени или дни на натруп

2. Не се притеснявай. Какви са типичните стъпки в автомобилен цикъл на штамповане?

Стандартната автомобилна линия за штамповане обикновено включва четири отделни стъпки: Чертаене (формиращи първоначалната 3D форма), Рязане (отрязване на излишния метал), Сгъване/флангиране (създаване на точни ръбове и скованост), и Проникване/ограничаване (пробиване на дупки и изчистване на крайната геометрия). В тандемната линия те се случват в отделни преси; при прехвърляне или прогресивна преса те се случват последователно в рамките на една пресова система.

3. Да се съобразяваме. Защо горещото отпечатване е толкова по-бавно от студената?

Топлинното штампиране изисква метала да бъде загрят до ~ 900 °C и след това охладен (изгасен), докато се държи вътре в матрицата, за да се заключи в мартензитната стоманна структура. Тази фаза на охлаждане или "времето на престой" обикновено продължава 515 секунди, през които пресата не може да се отвори. Студено штампиране не изисква този термочасов период, което позволява на пресата да се движи непрекъснато толкова бързо, колкото позволява механизмът.