Přehled procesu tváření plechových automobilových dílů: Od cívky ke komponentu

SHRNUTÍ

Přehled procesu tváření automobilových kovů : Tato vysokorychlostní výrobní technika přeměňuje ploché plechy kovu na přesné součásti vozidel pomocí hydraulických nebo mechanických lisech a speciálních střihacích nástrojů. Proces využívá extrémní tlak (často přesahující 1 600 tun), aby stříhal, tvaroval a formoval materiály jako vysokopevnostní ocel a hliník na kritické součásti od rámových konzol až po karosové díly. Pro automobilové inženýry a nákupní týmy nabízí kovová tvárna nevyrovnatelnou škálovatelnost, nákladovou efektivitu a opakovatelnost, čímž se stává základním kamenem moderní sériové výroby.

Anatomie procesu: Od cívky k součástce

Porozumění cestě od surové kovové cívky po hotovou automobilovou součásti vyžaduje pohled do lisovny. Proces představuje chronologický pracovní postup, kde se přesné inženýrství setkává s masivní silou. Podle hlavních výrobců jako Toyota , jeden krok tváření může trvat pouhých tři sekundy při aplikaci svislého tlaku ekvivalentního tisícům aut naskládaných na sebe.

1. Návrh a výroba nástroje : Proces začíná dlouho předtím, než kov dorazí do lisu. Inženýři používají CAD/CAM software k navržení součásti a odpovídajícího „nástroje“ (nástroje, který kov tvaruje). Tato fáze určuje tolerance dílu, často měřené s přesností na 1/1000 milimetru, aby byla zajištěna bezproblémová montáž.
2. Dávkování materiálu : Obrovské cívky plechu jsou odvinovány a vedeny do lisu. Tato fáze často zahrnuje vyrovnání a zarovnání kovu, aby se odstranila jakákoli zakřivenost z cívky a zajistil se dokonale rovný „polotovar“ vstupující do nástroje.
3. Stříhání a vrtání : Jakmile kov vstoupí do lisu, první operací je obvykle „stříhání“, při kterém je hrubý obrys dílu vyřezán z pásu. Současně mohou operace vrtání vyrazit otvory potřebné pro spojovací prvky nebo pro zarovnání při montáži.
4. Tváření a tažení tady se děje kouzlo. Tisk nutí ploché prázdné místo do dutiny, čímž se plasticky deformuje do 3D tvaru. To může zahrnovat ohnutí, přitáčení nebo tahání kovu, aby se vytvořila hloubka.
5. Končící : Stampovaná část je vyvrácena, ale není hotová. Postup po zpracování, jako je odkroucení, odstraní ostré hrany, zatímco povrchové ošetření může být použito pro odolnost vůči korozi.

Základní techniky lisování: progresivní vs. přenos vs. hluboké lisování

Ne všechny díly jsou vytvořeny stejné, stejně jako metody lisování, které se používají k jejich výrobě. Výběr správné techniky závisí na složitosti, objemu a velikosti dílu. Lídři v oboru jako ESI Engineering zdůraznit tři dominantní metody.

Progresivní razení

Vhodné pro vysokorychlostní výrobu malých až středních dílů, postupné tváření využívá nepřetržitý proužek kovu, který se posouvá skrz řadu stanic uvnitř jediného nástroje. Každá stanice provádí jinou operaci (řezání, ohýbání, děrování), zatímco pás postupuje vpřed. Je to rychlostní král odvětví, schopný vyrobit stovky dílů za minutu s minimálními zbytky.

Přenosové razítko

Pro větší součásti, jako jsou dveřní panely nebo rám motora, je standardem přenosové tváření. Na rozdíl od postupného tváření, kde zůstávají díly připojené k kovovému pásku, je zde díl již na začátku procesu oddělen. Mechanické „prsty“ nebo přenosové systémy přesouvají jednotlivé díly z jedné nástrojové stanice na další. To umožňuje složitější geometrie a větší rozměry, které nepřetržitý pás nemůže podporovat.

Hluboké tažení

Když je hloubka součásti větší než její průměr – například skříň olejového filtru nebo palivová nádrž – je vyžadován hluboký tažný proces. Tato technika využívá razník k extrémnímu protažení kovu do dutiny razníku. Vyžaduje specializovanou kontrolu toku materiálu, aby se předešlo trhání nebo vrásnění během extrémního tvarování.

Věda o materiálech: Z jakých kovů se staví automobil?

Dny, kdy byly automobily vyrobeny výhradně z měkké oceli, jsou již dávno pryč. Moderní automobilové tváření zahrnuje složitou směs pokročilých slitin, které jsou navrženy tak, aby vyvažovaly bezpečnost, hmotnost a výkon. American Industrial zdvihuje změnu směrem k materiálům, které podporují průmyslové požadavky na lehčení konstrukce.

Vysoce pevná ocel (HSS) zůstává průmyslovým standardem pro bezpečnostně kritické komponenty, jako je rám a ochranná klec pro pasažéry. Nabízí vynikající ochranu při nárazu, ale ve srovnání s tradiční ocelí vyžaduje podstatně vyšší lisovací sílu. Výrobci musí používat kalené nástroje, aby odolaly opotřebení a namáhání při tváření HSS.

Hliník je materiálem volby pro snižování hmotnosti vozidla a prodlužování dojezdu elektromobilů (EV). Hliník se často používá u kapot, dveří a zadních vík, je lehčí než ocel, ale je obtížnější do tvářet kvůli sklonu k pružnému návratu po tváření. Vyžaduje přesné inženýrství nástrojů, aby kompenzoval tuto pružnost.

Z mědi a mosazu hrají menší strukturální roli, ale mají obrovský význam z funkčního hlediska. Se vzrůstem elektrifikace vozidel jsou tyto kovy lisovány do sběračů, svorek a konektorů, které jsou ceněny pro svou vynikající elektrickou vodivost.

Automobilové aplikace: Které součásti se ve skutečnosti lisují?

Univerzálnost lisovacího procesu znamená, že se dotýká téměř každého systému vozu. Od lesklého exteriéru po skryté mechanické jádro – lisované díly jsou všudypřítomné.

• Karoserie na bílo : Označuje kostru vozidla. Sem patří velké panelové díly, jako jsou blatníky, kapoty a střechy, stejně jako nosné sloupky (A, B a C sloupky), které chrání osoby uvnitř vozidla. Zde je rozhodující povrchová úprava; lisování „třídy A“ zajišťuje dokonalý vzhled exteriéru.
• Nosný rámus a zavěšení : Tyto součásti, jako jsou řídicí ramena a příčné nosníky, musí odolávat trvalým vibracím a namáhání od vozovky. Lisování zajišťuje potřebnou odolnost a odolnost proti únavě materiálu.
• Pohon a motor přesnost je rozhodující u součástí motoru, jako jsou olejové vany, víka rozvaděčů a převodová kola. Tyto díly často vyžadují úzké tolerance, aby se předešlo únikům a zajistila mechanická účinnost.

Pro výrobce, kteří se pohybují v komplikovaném prostředí mezi počátečním návrhem a kompletní montáží, je klíčové najít partnera schopného pokrýt celé spektrum procesů. Společnosti jako Shaoyi Metal Technology nabízejí komplexní tvářecí řešení most mezi rychlým prototypováním a sériovou výrobou, přičemž využívají lisy o tlaku až 600 tun pro dodávku součástek certifikovaných podle IATF 16949 pro všechno, od systémů podvozku po složité elektrické svorky.

Odvětvové trendy: Budoucnost tváření

Odívá se, že přechod k elektrickým vozidlům (EV) a chytrá výroba rychle mění odvětví automobilového tváření. National Material uvádí, že poptávka po pouzdrech baterií a systémech tepelného managementu vytváří nové příležitosti pro tvářečky. Tyto součástky často vyžadují velké, hlubokotažené geometrie a specializované techniky spojování.

Navíc automatizace mění provoz lisovny. Moderní linky integrují senzory IoT přímo do nástrojů, aby sledovaly opotřebení v reálném čase a předpovídaly potřebu údržby ještě před výpadkem. Tento „chytrý“ postup kování maximalizuje dostupnost strojů a zajišťuje, že miliontý vyrobený díl je stejně přesný jako ten první.

Nejčastější dotazy

1. Jakých 7 kroků zahrnuje metoda plochého kování?

Ačkoli existují různé varianty, sedm běžných kroků komplexního procesu tváření zahrnuje: 1. Stříhání (vyřezání hrubého tvaru), 2. Vyrážení (vyrazování otvorů), 3. Tažení (tváření hloubky), 4. Ohyb (tvary úhlů), 5. Volný ohyb (tváření bez dosednutí), 6. Dosazení a kalení (vtlačování detailů a nastavení konečného tvaru) a 7. Přisoustružení (odstraňování přebytečného materiálu z tažených dílů).

2. Jaké jsou čtyři typy kovového stříhání?

Čtyři hlavní kategorie jsou tváření postupným razníkem (kontinuální automatizované tvarování), tváření přenosným razníkem (pro velké díly přenášené mechanicky), hluboké tažení (pro hluboké duté tvary) a tváření čtyřsměrným/vícesměrným razníkem (pro složité ohyby ze čtyř směrů současně).

3. Co je proces tváření v automatizované výrobě?

V automatizované výrobě zahrnuje tváření propojené systémy, ve kterých robotické paže nebo mechanické podavače posunují kov lisovací linkou s minimálním zásahem člověka. Zahrnuje to automatické podávání cívek, robotický přenos mezi stanicemi razníků a automatické optické inspekční systémy, které ověřují kvalitu vysokou rychlostí.