Накратко

Отрязването на штамповани автомобилни части е критична вторична операция, при която излишният материал — известен като дОПЪЛНЕНИЕ oR падаваши — се премахва от оформена компонента, за да се постигне окончателният ѝ размерен профил. Провежда се обикновено след фазата на дълбоко изтегляне и превръща груба форма, задържана от уловителя, в прецизна част, готова за монтаж. Производителите използват предимно два метода: механични рязане-форми за висока производителност (с използване на кулисно задвижване или стискащи действия) и рязане с 5-ос лазер за прототипи, серии с нисък обем или за закалени борни стомани. Оптимизирането на този етап е от съществено значение за предотвратяване на дефекти като заравания и желязна стружка, както и за контрол на разходите за отпадъци.

Ролята на отрязването в процеса на штамповане в автомобилната индустрия

В йерархията на металното штамповане в автомобилната индустрия, отрязването служи като окончателен мост между създаването на формата и окончателното оформяне. За да се разбере функцията му, първо трябва да се разпознаят механиката на чертаене процес. Когато плосък лист (заготовка) се изтегля в триизмерна форма — например панел на врата или крило — е необходимо допълнително количество материал по периметъра. Този материал, задържан от притискания пръстен, контролира потока от метал в полостта на матрицата, за да се предотвратят гънки и скъсвания. След като изтеглянето приключи, този допълнителен материал става известен като дОПЪЛНЕНИЕ oR падаваши и няма повече функционално предназначение.

Рязането премахва този излишен материал, за да разкрие крайната форма на детайла. Това рядко е самостоятелен процес; вместо това се интегрира в по-широк трансферен шанец oR прогресивна форма цикъл. Обикновено работният поток е следният:

1. Изрязване: Рязане на началния контур на листа.
2. Теглене: Формоване на сложната триизмерна геометрия (създаване на допълнителния материал).
3. Отрязване: Прецизно премахване на допълнителния материал.
4. Гънене/Пробиване: Изгъване на фланци или пробиване на отвори за сглобяване.

Точността на рязането е от първостепенно значение. Отклонение дори от няколко микрона може да повлияе на последващи операции като фланширане или хемиране , при което ръбът се огъва, за да се получи безопасна, гладка повърхност на части като капаци и врати. За инженерите изборът на метод за рязане определя не само допуснатата отклонение на детайла, но и бюджета за инструменти и мащабирането на производството.

Метод 1: Механично рязане с матрици (Стандарт за големи серии)

За масово производство — серии над 100 000 единици годишно — механичното рязане е стандарт в индустрията. Този метод използва твърди инструменти от закалена инструментална стомана или карбид, за да отреже метала с единичен ход на пресата. Механизмът включва действие на отрязване, при което движещ се пробивник задвижва метала покрай неподвижен матричен бутон, като разрушава материала в контролирана зона на междинно пространство.

Инженерите обикновено избират между два механични подхода, базирани на геометрията на детайла и изискванията за качеството на ръба:

• Рязане чрез стискане: Този метод често се използва за изтеглени черупки или формовани части. Рязането се извършва чрез „стискане“ на материала към вертикална стена. Въпреки че е икономичен и по-лесен за поддръжка, рязането чрез стискане може да остави лек стъп или отслабване по линията на рязане, което може да не е допустимо за външни повърхности от клас А.
• Рязане с трептене (кам) – Shimmy (Cam) Trimming: За високоточни автомобилни компоненти се предпочита рязане, задвижвано от ками. Тук задвижващите блокове преобразуват вертикалното движение на пресата в хоризонтални или наклонени режещи ходове. Това позволява матрицата да отрязва сложни, контурни ръбове, перпендикулярни на металната повърхност, като се получава по-чист ръб с минимални заострености. Според Производителят , постигането на правилния режещ зазор — обикновено 10% от дебелината на материала — е от решаващо значение за предотвратяване на преждевременно износване на инструмента.

Плюсове: Ненадминати цикли (секунди на детайл); изключително последователни размери; по-ниска променлива цена на единица.
Минуси: Високи капиталистически разходи (CapEx) за оснастяване; скъпо и бавно при промяна на конструкцията.

Метод 2: 5-осово лазерно рязане (Гъвкавост и прототипиране)

Докато автомобилните конструкции се насочват към високопрочни, леки материали, механичното рязане достига до ограничения. Ултрависокопрочната стомана (UHSS) и горещо оформените борни стоманени части често са твърде твърди, за да бъдат икономически отрязани с традиционни матрици, тъй като това би довело до бързо повредяване на инструментите. Навлиза 5-осово лазерно рязане .

Лазерното рязане използва фокусиран лъч светлина, за да разтопи и пререже материала. Многоосово роботизирано рамо насочва режещата глава около сложни 3D контури без физически контакт. Този метод премахва нуждата от твърди инструменти, позволявайки незабавно внедряване на инженерни промени (ECO), просто чрез актуализиране на CNC програмата.

Тази технология е от решаващо значение за два конкретни сценария:

1. Бързо проектиране на прототипи: Преди да се инвестира в скъпи твърди матрици, инженерите използват лазерно рязане, за да проверят геометрията на детайлите и тяхното сглобяване.
2. Топко тиснене: За критични за безопасността части като B-стойки, които се оформят при високи температури, материала се затвърдява незабавно. Рязането с лазер е единственият жизнеспособен вариант за рязане на тези затвърдени компоненти, без да се разрушават конвенционалните форми за рязане.

Макар че рязането с лазер избягва разходи за инструменти, то има значително по-високи оперативни разходи (OpEx) поради по-бавните цикли. Механическа преса може да отреже фендер за 4 секунди; лазерът може да отнеме 90 секунди. Въпреки това, за производители, преминаващи през прехода между прототип и производство, тази гъвкавост е безценна. Партньори като Shaoyi Metal Technology използват тази двойственост, предлагайки решения, които мащабират от прототипни серии от 50 броя (с гъвкаво рязане) до милиони серийни части, сертифицирани по IATF 16949, изработени с преси от 600 тона.

Чести дефекти при рязане и отстраняване на неизправности

Контролът на качеството при рязането се доминира от борбата с дефекти по ръба. Дори и най-малките несъвършенства могат да доведат до повреди при монтажа или опасности за работниците на линията. Отстраняването на неизправностите обикновено се фокусира върху три основни причини: накъсвания, желязна стружка и деформации.

1. Накъсвания и завиване

A бур е остър, издаден ръб, докато завиване на ръба е закръгленият ръб от противоположната страна. Те са естествени странични продукти на процеса на отрязване, но трябва да се поддържат в допустимите граници. Твърде голяма височина на накъсването почти винаги се причинява от неправилно разстояние при рязане . Ако зазорът между пробойника и матрицата е твърде голям, метала се разкъсва вместо да се отрязва, което води до образуването на големи накъсвания. Ако зазорът е твърде малък, инструментите износват преждевременно. Редовното заточване и коригиране с шайби са стандартното решение.

2. Желязна стружка (парченца)

Отделени частици от метал, или "парченца", могат да се отделят по време на рязане и да паднат в матрицата. Ако тези стружки попаднат върху следващата детайл по време на формоване, те създават възвишения или вдлъбнатини по повърхността — катастрофа за външния вид Панели от клас А . Решенията включват вграждане на вакуумни устройства за отстраняване на отпадъци в конструкцията на матрицата и осигуряване острието на режещите стомани да е остро, за да се предотврати раздробяване на материала.

3. Деформация и връщане след огъване

Освобождаването на напрежението в изтеглен детайл по време на рязане може да причини металът да се върне назад или да се усуче, губейки размерната си точност. Това е особено често при високопрочни стомани. За компенсиране на този ефект инженерите използват налягане Падове за здраво фиксиране на детайла по време на рязането и могат да проектират линията на рязане нарочно "извън" с изчислена стойност, за да се отчете ефектът от връщането след огъване.

Управление на отпадъците и процесна икономика

Икономическата страна на рязането се върти около управление на отпадъците . Тъй като отрязаният материал е отпадък, той представлява загуба на стойност. Въпреки това, интелигентното процесно инженерство може да минимизира тази загуба. Оптимизация на разположението софтуерът се използва по време на фазата на изрязване, за да подреди детайлите върху лентата от руло по начин, който минимизира необходимото добавено пространство, ефективно намалявайки количеството материал, който по-късно трябва да бъде отрязан.

Физическото премахване на отпадъците също представлява логистично предизвикателство. При високоскоростни стъпкови матрици, отводници за отпадъци и тресачки трябва ефективно да отстраняват отпадъците, за да се предотвратят "двойни удари" — при които отпадъците блокират матрицата, причинявайки фатални повреди на инструмента. За шамаросани автомобилни части, цената на матрицата за рязане често се оправдава не само от качеството на детайла, но и от надеждността на системата за отхвърляне на отпадъци, която осигурява непрекъснат режим на работа.

Заключение

Рязането е нещо повече от просто операция по рязане; това е определящият момент, в който лист от метал се превръща в прецизен автомобилен компонент с точни размери. Независимо дали се използва грубата сила и скорост на механични режещи матрици за панели на кариерите при високи обеми производство, или хирургичната прецизност на 5-осни лазери за затвърдени конструкции за безопасност, целта остава една и съща: чист, без заострен ръб в строги допуски. Докато автомобилните материали еволюират към по-твърди и по-леки сплави, технологиите за рязане продължават да напредват, като комбинират традиционни механични принципи с модерна цифрова гъвкавост.

Често задавани въпроси

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

Въпреки че съществуват вариации, стандартният процес на формоване в 7 стъпки обикновено включва: Изсичане (рязване на първоначалната форма), Проколване (пробива дупки), Чертаене (формиране на 3D формата) Изкривяване (създаване на ъгли), Въздушен изкачване (формират се без дъно), Дъно/монетарно штамповане (формоване за прецизност и якост) и накрая Странично тримване (премахване на излишния материал от оформения детайл).

2. Каква е разликата между отрязване и рязане?

Стригане е общ термин за рязане на метал по права линия, често използван за създаване на първоначалната заготовка от руло. Рязане е специфичен тип рязане, извършван върху 3D формирана част, за да се премахнат неравните ръбове (добавката) и да се получи окончателният контурен профил. Рязането обикновено изисква сложни, оформени матрици вместо прави ножове.

3. Защо е необходим материалът "добавка", ако просто се отрязва?

The дОПЪЛНЕНИЕ служи като дръжка, която притискателният пръстен може да хване по време на процеса на изтегляне. Без този допълнителен материал метала би се разпределил неконтролируемо в полостта на матрицата, което води до сериозни гънки, скъсвания и отслабване. Добавката осигурява равномерно разпъване на метала над пуансона, пожертвайки себе си, за да гарантира качеството на крайната детайл.