Накратко

Вътрешното нарязване на резби за автомобилни щанци е напреднала производствена технология, при която операциите по нарезбяване се интегрират директно в прогресивния матричен инструмент, като по този начин се премахва необходимостта от скъпи вторични процеси. Като синхронизира главите за нарязване с хода на пресата, производителите могат да достигнат скорост на производство над 200 хода в минута (SPM), запазвайки при това качеството на продукцията на ниво „нулев дефект“, изисквано от автомобилни OEM производители. Тази технология значително намалява разходите за труд, нивата на незавършено производство (WIP) и изискванията за площ на пода.

Бизнес обосновка: Защо автомобилното щанцоване се нуждае от вътрешно нарязване на резби

Неотстъпното търсене на ефективност в автомобилната индустрия превърна елиминирането на вторични операции в стратегически приоритет. Традиционно штамповани части, нуждаещи се от нарязани отвори, се преместваха към вторична станция за ръчно или полуавтоматично нарязване. Този „прекъснат процес“ въвежда множество точки на повреда: увеличени разходи за обработка, възможност за бъркане на части и по-бавна обща производителност. Интегрирането на нарязването в штамповият уред превръща този работен поток в непрекъсната, еднопасова операция.

Предимства в цена и скорост
Основният финансов фактор е намаляването на разходите за единица продукт. Като използва съществуващото движение на пресата, вътрешнодизайнерските тапициращи устройства могат да произвеждат готови части със скорост, която конкурира самата штамповъчна преса — често до 250 хода в минута (SPM) за малки диаметри. Това е значително по-бързо от отделните тапициращи машини. Освен това капитализираните разходи за многократно използвано тапициращо устройство (което може да се премества между различни форми) често са по-ниски в сравнение с закупуването на специализирана вторична тапицираща машина.

Култура на нулеви дефекти
Производителите на автомобили изискват строг контрол на качеството. Системите вътре в матрицата по принцип подобряват качеството, като гарантират точно местоположение на резбата спрямо други штампувани елементи, често запазвайки допуски в рамките на 0,001–0,002 инча. Интегрирани сензори веднага засичат счупване на тапици или грешно подаване и спират пресата, преди да бъдат произведени хиляди нестандартни части. Тази възможност е задължителна за доставчици, които спазват стандарта IATF 16949.

За производителите, които сблъскват с ограничения по капацитет или предпочитат да не управляват техническата сложност на вътрешното оснащаване, износването към установени лидери е жизнеспособна стратегия. Ускорете производството на автомобили с Shaoyi Metal Technology , чиито всеобхватни решения за штамповане премостяват пропастта от бързо прототипиране до производство с голям обем, използвайки преси до 600 тона.

Сравнение на основните технологии: Серво срещу механични системи

Изборът на подходящ механизъм за задвижване е най-важното техническо решение за инженерите. Изборът между механични и серво-задвижвани устройства зависи от обема, сложността на детайлите и бюджета.

Механично вътрешно нарязване на резба
Механичните устройства са работни коне в индустрията. Те се задвижват директно от хода на пресата, обикновено чрез механизмите зъбно-рейка или водещ винт. Тази синхронизация гарантира, че метчикът навлиза и излиза от материала точно в такт с цикъла на пресата.
Плюсове: По-ниска първоначална цена, изключителна издръжливост, проста поддръжка и липса на нужда от външни източници на енергия.
Минуси: Скоростта е строго свързана с пресата; ограничена гъвкавост при различни дълбочини на резба без преустройване.

Вдигане на резба в матрицата с серво задвижване
Серво системите използват независими мотори за задвижване на резбовите шпиндели. Това разединява действието по нарезбяване от скоростта на пресовия бутален ход, позволявайки програмируем контрол върху скоростта, въртящия момент и времето за задържане.
Плюсове: прецизен контрол за сложни части, възможност за „бързо обръщане“ за спестяване на времето за цикъл и способност за нарезбяване на големи диаметри без забавяне на основната преса.
Минуси: По-висок първоначален инвестиционен разход (2-4 пъти цената на механичната), изисква електрическа интеграция и по-сложна поддръжка.

Според IMS Buhrke-Olson , механичните системи остават идеалният избор за прости, високотонажни серийни производствени линии, докато серво системите предлагат необходимата гъвкавост за линии, произвеждащи множество варианти на части.

Техническа конфигурация: Отгоре надолу, Отдолу нагоре и Проследяване на лентата

Геометрията на штампованата част и конструкцията на прогресивния штамп определят физическата конфигурация на нарязващото устройство. Конструкторите на штампи трябва да изберат конфигурация, която отчита движението на материала, по-специално „издигане на лентата“.

Нарязване отгоре надолу

Това е стандартната конфигурация за плоски части с минимално издигане на лентата. Нарязващото устройство се монтира на горната плоча на штампа и се спуска заедно с ударника на пресата. Това е най-често срещаният и икономически най-изгоден метод, способен за високи скорости. Въпреки това, изисква лентата да остане относително неподвижна и равна по време на процеса на нарязване.

Тапиране отдолу нагоре

Когато прогресивната матрица изисква значително вдигане на лентата (за заобикаляне на форми или избутвания), материала се движи вертикално между станциите. В тези случаи единицата за тапиране отдолу нагоре се монтира на долното основание на матрицата. Лентата се натиска надолу към тапиращия инструмент или самият тап се издига, за да посрещне лентата. Производителят отбелязва, че тапирането отдолу нагоре ефективно компенсира движението на материала, като използва хода на пресата за позициониране на детайла, а не за задвижване на въртенето, което е полезно, когато вдигането на лентата надхвърля стандартните граници.

Технология с проследяване на лентата

За приложения, при които ходът на пресата е кратък или вдигането на лентата е прекомерно (над 2,5 инча), решението са единици с проследяване на лентата. Тези единици „се движат“ заедно с лентата в част от хода, ефективно удължавайки времевия прозорец за тапиране. Това позволява на тапа да завърши циклите си за нарязване на резба дори при високоскоростни преси с кратък ход, където неподвижна единица няма да има достатъчно време да влезе и излезе от отвора.

Оперативно съвършенство: Смазване, защита и поддръжка

Внедряването на вътрешен процес за нарязване на резби изисква дисциплиниран подход към поддръжката и защитата на матриците, за да се предотврати фатално повреждане на инструмента.

Смазване и охлаждане
Нарязването на резби генерира значително топлина и триене. Съвременните вътрешни устройства често разполагат с възможност за „Смазване през инструмента“, което осигурява високонапрегнато масло директно до режещия ръб. Това не само смазва резбата, но също така отвежда стружките, които биха могли да заклинат инструмента или да повредят повърхността на детайла.

Сензори за защита на матрицата
За работа „без наблюдение“ или с минимален надзор е задължително прилагането на надеждни сензори. Те трябва да следят:
1. Наличие на метчик: Потвърждаване, че метчикът е неповреден след всеки цикъл.
2. Позиция на лентата: Осигуряване на перфектна подравненост на отвора, преди метчикът да навлезе.
3. Ограничения на въртящия момент: Серво системите могат да засичат скокове във въртящия момент (което сочи затъпен метчик или прекалено малък отвор) и незабавно да спрат пресата.

Бързо поддържане
Прекъсването убива печалбата. Водещи производители като Автоматизирани системи за извличане на информация използват сглобяеми свинцови конзоли с завъртане, което позволява на операторите да сменят износения кран за секунди, без да изваждат устройството от пресата. Редовните графици за поддръжка трябва да се съсредоточат върху почистването на редукторите и проверката на синхронизацията на времето, за да се предотврати отстраняване на нишки.

Стратегическа стойност на интеграцията в процес на развитие

Преходът към налягане на изкуствени стъпки представлява еталон в развитието на автомобилните операции по отпечатване. Той превръща производителя от прост доставчик на празни части в доставчик на готови компоненти с добавена стойност. Въпреки че съществува инженерна учебна крива, особено по отношение на времето на удар и управлението на лифтовите ленти, възвръщаемостта на инвестициите от премахването на вторичната логистика и постигането на нулеви дефекти е неоспорима.

За мениджърите на производствени цехове решението в крайна сметка се базира на баланса между първоначалните инженерни разходи и дългосрочната икономия на труд и производствено пространство. Независимо дали се избира здраво механично устройство за серийно производство с висок обем, или гъвкава серво система за серия от части, нарязването в матрицата е основен елемент на модерното конкурентно автомобилно производство.

Често задавани въпроси

1. Каква е максималната скорост при нарязване в матрицата?

Скоростите на производството зависят силно от размера на метиза, материала и дълбочината на резбата. При малки диаметри (напр. М3 до М5) в цветни метали скоростите могат да надхвърлят 200 хода в минута. По-големи диаметри или по-твърди материали като високопрочна стомана обикновено работят по-бавно, често между 60 и 100 хода в минута, за да се контролира топлината и животът на инструмента.

2. Може ли нарязването в матрицата да бъде добавено към съществуващи матрици?

Да, но изисква достатъчно място в матрицата. Нарезните устройства са компактни, но матрицата трябва да има отворена станция или достатъчно пространство между съществуващите станции, за да се побере устройството и необходимото пътуване на изхвърлящия елемент. Консултация с проектант на матрици е задължителна, за да се определи дали е възможна модернизация или е необходимо изграждане на нова матрица.

3. Как предотвратявате стърготините да повредят матрицата?

Управлението на стърготини е от решаващо значение. Повечето системи в матрицата използват специализирани метчици (като ролкови метчици), които оформят резба без образуване на стърготини. Ако се използват рязащи метчици, прилагат се високонапорни охлаждащи течности през инструмента и вакуумни системи, за да се измие и отведе незабавно стърготините, предотвратявайки замърсяването на матрицата или повреди по детайлите.