SHRNUTÍ

Doba výrobního cyklu při automobilovém stříhání je primárně určena způsobem tváření: Stavění v chladnu je průmyslovým standardem pro vysokorychlostní sériovou výrobu, obvykle dosahuje 20–60 zdvizhů za minutu (SPM) , což odpovídá přibližně 1–3 sekundám na díl. Naopak Horké tváření (lisovací kalení) je výrazně pomalejší kvůli potřebné době kalení ve formě a průměrně činí 10–30 sekund na cyklus , ale poskytuje vyšší mez pevnosti v tahu u bezpečnostních komponent.

Pro výrobce se ukazatel efektivity často měří na základě výkonu lídrů jako Toyota, kde jednotlivé kroky stříhání jsou dokončeny již za 3 sekundy . Zatímco studené tváření nabízí vysokou rychlost zpracování u karosářských dílů a konstrukčních prvků, horké tváření zůstává nezbytné pro klíčové sloupky a zesílení, i když je spojeno s delší dobou cyklu. Optimalizace těchto cyklů vyžaduje pokročilou technologii servolisovacích lisů a automatické přenosové systémy, které minimalizují čas nepřidávající hodnotu při manipulaci.

Studené tváření – doba cyklu: standard pro velkoobjemovou výrobu

Studené tváření zůstává základem sériové automobilové výroby, protože umožňuje vyrábět díly za pokojové teploty s výjimečnou rychlostí. Při tomto procesu jsou cívky oceli nebo hliníku podávány do mechanických nebo servolisovacích lisů, kde jsou postupně stříhány, tvarovány a prolisovány. Jelikož zde není žádné tepelné omezení (čekání na ohřev nebo ochlazení materiálu), doba cyklu je omezena pouze mechanikou lisu a rychlostí podávání materiálu.

Referenční hodnota průmyslové efektivity za studena je často uváděna na základě výrobních linek Toyoty. U jejich standardního čtyřstupňového procesu tváření (tažení, stříhání, ohyb a vrtání) trvá každý krok přibližně 3 sekundy dokončit. Moderní vysoce výkonné tandemové linky a transferové lisy mohou tyto limity posunout ještě dále. Například lisovna v Toyota Motor Manufacturing France provozuje své linky přibližně na úrovni 25 zdvihů za minutu (SPM) pro jednotlivé díly, což odpovídá pracovnímu cyklu pouhých 2,4 sekundy na zdvih. Při výrobě dvojitých dílů (dva díly na jeden zdvih) se efektivně zdvojnásobí výstup, což demonstruje obrovskou propustnost studeného tváření.

Rychlost progresivních versus transferových nástrojů

Uvnitř procesu studeného tváření má strategie nástrojů výrazný dopad na dobu cyklu:

• Progresivní výstřižek: Jedná se o nejrychlejší metodu, ideální pro menší, složité díly jako jsou konzoly a spojovací prvky. Pásek kovu je nepřetržitě podáván jedním nástrojem s více pracovními stanovišti. Rychlosti snadno překračují 60–80 SPM protože část zůstává připojená k nosnému pásu, což umožňuje rychlý a přesný pohyb bez složitých přenosových ramenných přístrojů.
• Výstřižné nástroje s přenosem: Používá se pro větší karoseriové panely a konstrukční součásti, které musí být volné od pásu, který má být vytvořen. Mechanické prsty pohybují díl mezi stanicemi. Přestože jsou pomalejší než progresivní lisování, moderní servo-přenosné převody zlepšily rychlosti 1530 SPM rozsah, vyrovnávání velikosti s výrobní rychlostí.

Níže uvedená tabulka popisuje typické parametry výkonnosti technologií studeného lisování:

Cyklus horkého tváření: kompromis za vysokou pevnost

Horké tváření, nebo také kalení za tepla, probíhá na zásadně odlišném časovém horizontu. Tento proces zahrnuje ohřev polotovarů z borové oceli na přibližně 900 °C (1 650 °F) ve peci, následně je přenáší do chlazené formy. Definující vlastností tohoto cyklu není rychlost tváření, ale časová prodleva doba potřebná pro kalení. Díl musí být udržován ve uzavřené formě pod tlakem během rychlého ochlazování, aby došlo k přeměně mikrostruktury na martenzit, čímž se dosáhne mezí pevnosti až 1 500 MPa.

Tato fáze kalení vytváří významné úzké hrdlo. Typický cyklus horkého tváření trvá mezi 10 a 30 sekundami , což je 5 až 10krát pomalejší než studené tváření. Rozdělení standardního cyklu horkého tváření obvykle vypadá takto:

1. Přeprava (pec do lisu): < 3 sekundy (kritické pro zabránění předčasnému chlazení)
2. Tváření: 1–2 sekundy
3. Kalení (pobyt): 5–15 sekund (hlavní časová náročnost)
4. Vyhazování a odstranění dílu: 2–4 sekundy

Pro zmírnění této pomalosti často výrobci používají více dutinové nástroje (vytvářejí 2, 4 nebo dokonce 8 dílů najednou), čímž zvyšují efektivní počet dílů za minutu, i když zůstává dlouhý čas cyklu na jeden zdvih. Nedávné pokroky v návrhu chladicích kanálků a nástrojových ocelí s vysokou tepelnou vodivostí postupně snižují tyto časy, přičemž některé pokročilé linky uvádějí cykly blížící se 8–10 sekundám, i když to ještě není běžným standardem.

Klíčové faktory ovlivňující rychlost výroby

Kromě základní fyziky ohřevu a studeného tváření hraje několik technologických faktorů klíčovou roli při šetření sekund v čase výroby. Přechod od mechanických zařízení k technologie servolisovacích lisů byl změnou pravidel hry. Na rozdíl od mechanického setrvačníku, který běží konstantní rychlostí, servo lis disponuje programovatelným pohybem klece. Inženýři mohou naprogramovat lis tak, aby se zpomalil pouze během kritického okamžiku tváření a během nepracující části zdvihu (přiblížení a návrat) se rychle urychlil. Tato optimalizace může snížit dobu cyklu o 30–60 % ve srovnání s tradičními mechanickými lisy.

Automatizace a efektivita výměny jsou stejně důležité. Ve výrobních prostředích s vysokou mírou směsi není „dobou cyklu“ myšleno pouze rychlost zdvihu; jde o dostupnost. Moderní lisy na tváření, jako jsou ty používané u Toyoty Yaris, využívají automatické systémy výměny nástrojů a servo-poháněné upínače, které dokážou přepnout výrobu z jedné součástky na druhou během méně než 180 sekund - Ne, ne. Tato funkce Single Minute Exchange of Die (SMED) zajišťuje, že lisovací stroj stráví více času výrobou dílů a méně času nečinným provozem.

Dosáhnout těchto optimalizovaných cyklů však vyžaduje partnera, který rozumí celému výrobnímu spektru. Shaoyi Metal Technology specializuje se na překlenutí propasti mezi rychlým prototypováním a sériovou výrobou. Díky výkonu lisů až 600 tun a přesnosti certifikované IATF 16949 pomáhají zákazníkům z automobilového průmyslu rychle ověřovat návrhy s prototypy před přechodem na velkoobjemovou výrobu. Tento integrovaný přístup umožňuje inženýrům identifikovat překážky v čase cyklu již v fázi návrhu, čímž se zajistí, že komponenty, jako jsou ovládací ramena a podsystémy, jsou optimalizovány pro rychlost a kvalitu před zahájením výroby v plném rozsahu.

Čas cyklu vs. čas předběžného řízení vs. čas taktu

Ve výrobním kontextu automobilového průmyslu může mít termín „time“ (čas) různý význam pro různé zúčastněné strany. Záměna těchto pojmů často vede k nesouladu očekávání mezi inženýrskými a nákupními týmy. Je nezbytné provést rozlišení Čas cyklu od jiných časových metrik.

• Čas cyklu (tempo stroje): Jedná se o dobu potřebnou k dokončení jedné operace na jednotce. U tváření, pokud lis pracuje rychlostí 20 SPM, činí čas cyklu 3 sekundy. Tato metrika je hlavním zájmem provozních manažerů a procesních inženýrů zaměřených na okamžitou efektivitu linky.
• Doba dodání (čekání zákazníka): Tento údaj představuje celkovou dobu od zadání objednávky po dodání. U nového projektu tváření zahrnuje doba dodání návrh nástrojů, výrobu raznic a jejich testování, což obvykle trvá 8–14 týdnů u postupných raznic. I u již existujících dílů zahrnuje doba dodání plánování surovin a logistiku, měřenou v dnech nebo týdnech, nikoli v sekundách.
• Takt Time (pulz poptávky): Takt time se vypočítá tak, že se dostupný čas výroby vydělí požadavkem zákazníka. Pokud zákazník potřebuje 1 000 dílů denně a provoz pracuje 1 000 minut, takt time je 1 minuta. Čas cyklu musí být vždy kratší než takt time, aby se předešlo nedostatku.
• Čas průchodu vozidla: Jedná se o celkový čas sestavení kompletního automobilu. Pro srovnání: zatímco vystřižení dveřního panelu trvá pouze několik sekund, celkový čas výroby vozidla jako Toyota Yaris je přibližně 15 hodin , přičemž natírání často zabere polovinu tohoto času.

Závěr

Porozumění výrobnímu času cyklu při tváření automobilových dílů vyžaduje pohled mimo měření stopkami a analýzu požadavků procesu. Zatímco studené tváření nabízí ohromující rychlost 20–60 SPM, nezbytnou pro vysokoprodukční vnější panely, horké tváření přijímá pomalejší cyklus 10–30 sekund, aby poskytlo životně důležitou pevnost nutnou pro bezpečnostní kostry. Volba jde zřídka jen o rychlost, ale spíše o rovnováhu mezi vlastnostmi materiálu, geometrií a objemem výroby.

Pro automobilové inženýry spočívá cesta k optimalizaci ve využití technologií jako jsou servolisy a automatické přenosové systémy, které minimalizují dobu bez přidané hodnoty. Jasným vymezením rozdílů mezi dobou cyklu a dobou dodávky a výběrem vhodné stříhací metody pro danou aplikaci mohou výrobci dosáhnout synchronizované efektivity, která charakterizuje moderní automobilovou výrobu.

Nejčastější dotazy

1. Jak dlouho trvá celý proces stříhání karoserie automobilu?

Zatímco jednotlivé díly jsou stříhány během několika sekund (obvykle 1–3 sekundy na krok), kompletní karoserie automobilu se skládá ze stovek stříhaných dílů. Moderní lisy vyrábí tyto díly v dávkách. Skutečná doba, po kterou určitý plech pobývá v lise, je velmi krátká – často méně než 15 sekund pro kompletní čtyřkrokový proces tandemové linky – ale logistická koordinace potřebná ke stříhání všech nutných dílů pro vozidlo obvykle zahrnuje několik směn nebo dní tvorby zásob.

2. Jaké jsou typické kroky při tvářecím cyklu v automobilovém průmyslu?

Standardní lakovací linka v automobilovém průmyslu obvykle zahrnuje čtyři různé kroky: Črtání (tvorba počáteční trojrozměrného tvaru), Ořezávání (odstranění přebytečného kovu), Ohýbání/Flangování (vytvoření přesných hran a tuhosti) a Děrování/Předrážení (vyrážení otvorů a upřesnění finální geometrie). V tandémové lince k tomu dochází v samostatných lisech; u transferové nebo postupné matrice probíhají tyto kroky postupně v rámci jednoho lisovacího systému.

3. Proč je horké tváření mnohem pomalejší než studené tváření?

Horké tváření vyžaduje, aby byl kov ohřát na přibližně 900 °C a poté ochlazen (kalením) za současného držení uvnitř nástroje, aby se uzamkla martenzitická struktura oceli. Tato fáze chlazení, tzv. "doba setrvání", trvá obvykle 5–15 sekund, během nichž lis nemůže být otevřen. Studené tváření nevyžaduje tento tepelný odstávací čas, což umožňuje lisu pracovat nepřetržitě tak rychle, jak to jeho mechanismus dovoluje.