Suurtilavuotoinen metallinmuokkaus autoteollisuudessa: Insinööri- ja hankintaprosessi

TL;DR

Suuren volyymisen metallin lyönti on autoteollisuuden nykyaikaisen ajoneuvuvalmistuksen perusta, joka pystyy toimittamaan miljoonia tarkkuuskomponentteja melkein virheettömästi. Hyödyntämällä edistynyt kuumapaineisto ja korkeanopeusleikkaus teknologioita valmistajat voivat saavuttaa tuotantonopeuksia yli 1 500 iskua minuutissa samalla kun säilytetään tiukat toleranssit aina tarkkuudessa +/- 0,001 tuumia. Tämä prosessi on olennainen turvallisuuskriittisten osien kuten airbag-antureiden ja uusien sähköautojen komponenttien kuten kupariväyläbarien valmistuksessa.

Autoteollisuuden insinööreille ja hankintapäälliköille menestys perustuu kumppien valintaan, jotka ovat sertifioitu IATF 16949:n mukaisiksi IATF 16949 tämä on yksi niistä tavoista, joilla voidaan ohjata materiaalien siirtymistä kehittyneisiin korkean lujuuden teräsiin (AHSS) ja kevyempiin alumiineihin. Olipa kyseessä sitten hankintakoneet, kiinnikkeet tai monimutkaiset lyijykehykset, oikea suurikokoinen leimausstrategia optimoi yksikkökustannukset mittakaavaetujen avulla ja varmistaa samalla maailmanlaajuisten autoteollisuuden laatuvaatimusten tiukan noudattamisen.

Suurivalmisteiden valmistusteknologiat

Autotalouden kysyntä miljoonista samanlaisista, virheettömästä osista edellyttää valmistusteknologioita, jotka tasapainottavat äärimmäisen nopeuden mikroskooppisella tarkkuudella. Tämä voidaan tehdä ensisijaisesti Progressiivinen muottileimaus - Mitä? Tässä prosessissa jatkuva metallinauha syötetään puristuslaitteen kautta, joka sisältää useita asemia. Jokainen asennus suorittaa erään erityisen operaation - leikkauksen, taivuttamisen, lävistyksen tai muuntamisen - samanaikaisesti jokaisen painokoneen virran kanssa. Kun nauha liikkuu eteenpäin, osa muodostuu asteittain kunnes se leikataan irti viimeisessä asemassa. Tämä menetelmä on alan standardi suurten volyymien tehokkuudesta, jonka ansiosta monimutkaisia geometrioita voidaan valmistaa ilman käsityötä vaiheiden välillä.

Täyttääksemme nousevan kysynnän sähkökomponenteista nykyaikaisissa ajoneuvoissa Korkeanopeusleikkaus on tullut välttämättömäksi. Johtavat valmistajat hyödyntävät erikoislaitteita, kuten Bruderer-painolaitteita, jotka voivat toimia jopa 1500 lyöntiä minuutissa - Mitä? Tämän mukaan Wiegel tämä kapasiteetti on kriittinen monen miljoonan kappaleen monimutkaisten osien, kuten päätelaitteiden ja liitännäisten, valmistuksessa, jossa sykliaika vaikuttaa suoraan kaupalliseen elinkelpoisuuteen. Kypärän seosten ja eksoottisten metallien leimaaminen näillä nopeuksilla takaa, että suurten tilausten määrä sähköautojen sähköjärjestelmille täytetään ajoissa.

Toinen teknologinen hyppy on Servopuristusteknologia - Mitä? Toisin kuin perinteiset mekaaniset pressit, jotka toimivat kiinteällä liikutyynypyörällä, servo-pressit käyttävät suurten vääntömomenttimoottoreiden avulla täydellistä ohjausta ramin nopeuteen ja asentoon koko lyönnin ajan. Tämä mahdollistaa "asumisen" lyönnin alaosassa vähentääkseen kelausvaurioita vaikeissa materiaaleissa tai säätämällä nopeutta halkeamuksen estämiseksi. Automaatiotyökalu ja -levy (ATD) se korostaa, että servolevyperäiset pressit, joiden paino vaihtelee 330-700 tonnia, ovat tärkeitä monimutkaisten geometrioiden ja korkean lujuuden materiaalien muodostamisessa, jotka muutoin epäonnistuisivat tavanomaisissa mekaanisissa levyperäisissä pressissa.

Auton avainkomponentit ja sähköautojen siirtymävaihe

Sähköajoneuvojen käyttöönoton siirtyminen polttomoottoreista on muuttanut perusteellisesti etuoikeutettujen ja alkuperäisten valmistajien (OEM) ostajien vaatimia leimautuvia komponentteja. Vaikka perinteiset ICE-ajoneuvot vaativat suuria määriä polttoaineen ruiskutusklippejä, pakokaasupurkauksia ja vaihteistojen kiinnikkeitä, EV-maasto asettaa etusijalle sähkönjohtavuuden ja lämpöhallinnan. Busbaarit , akkujen päätteet ja suojat ovat nyt suurimpia leimattuja osia. Näiden komponenttien käsittelyyn tarvitaan usein erikoistuneita työkaluja, jotta ne voivat käsitellä kuparia ja kupariseoksia vahingoittamatta niiden pintaa, mikä on kriittistä sähkötehon kannalta.

Turvallisuuden kannalta kriittiset komponentit ovat edelleen kaikkien ajoneuvotyyppien vakio- ja volyymijohtaja. Osat, kuten turvavyön kotelo , turvatyynyjen kiinnityslaitteiden ja jarrujen valmistuskomponenttien on kestettävä suuria iskuvoimia ja tiukkoja väsymistestiä. Xometry toteaa, että täsmällinen leimaus on näiden sovellusten kannalta elintärkeää, koska se tarjoaa toistettavuutta, jota valmistaa tai käsitellä ei voi mitata. Esimerkiksi leimatun turvatyynyn kannusten on oltava suunnitellun mukaisesti leikattuja millisekunnissa; viisi miljoonan yksikön tuotannossa ei ole mahdollisuutta vaihdella mittoja.

Kevyttelee on toinen komponentti- suunnittelussa vallitseva suuntaus. Jotta ICE-autojen polttoainetehokkuus ja sähköautojen ajomatka parantuisivat, insinöörit korvaavat raskaat teräskokoonpanot leimatulla alumiinilla tai ohuemmilla, vahvemmilla teräskasteilla. Tämä muutos aiheuttaa valmistusongelmia, koska alumiini on alttiimpi halkeamalle ja raivostumiselle leimausprosessin aikana. Kokeneet ruostimet lieventävät tätä käyttämällä kehittyneitä voiteluaineita ja erittäin kiillotettuja kuituja materiaalin sujuvan virtauksen varmistamiseksi säilyttäen samalla alusvaunun ja korin valkoisessa sovelluksessa vaaditun rakenteellisen eheyden.

Materiaalitiede autojen leimauksessa

Materiaalivalinta suurten tilavuuksien leimauksessa ei rajoitu enää pehmeään teräseen. Turvallisuuden ja tehokkuuden edistäminen on yleistynyt Edistetyt korkean lujuuden teräkset (AHSS) - Mitä? Nämä materiaalit ovat poikkeuksellisen vetovoimallisia, joten insinöörit voivat käyttää ohuempia mittauslaitteita painon säästämiseksi vaarantamatta turvallisuutta. AHSS-laitteet edellyttävät kuitenkin huomattavasti suurempia painolastimia ja vankkoja työkaluja, kuten karbiidia, jotta ne kestäisivät tuotannon aikana syntyvää äärimmäistä kulumista. "Springback" -efekti, jossa metalli yrittää palata alkuperäiseen muotoonsa taivutuksen jälkeen, on AHSS: ssä voimakkaampi, mikä vaatii hienostunutta kuitu-tekniikkaa materiaalin ylitaivuttamiseksi tarkasti.

Voimansiirron sähköistämiseen Muut, joissa on vähintään 50 painoprosenttia se on välttämätöntä, koska se on ylivoimainen. Nämä pehmeät metallien haasteet ovat erilaiset: ne ovat hyvin taittomia, mutta helposti naarmuisia tai muodonmuutoksia aiheuttavia. Kuparipäällystöjen nopean leimauksen yhteydessä käytetään usein kuoren sisäisiä seurantajärjestelmiä, joilla havaitaan romuja tai jätteitä, jotka voivat vahingoittaa herkkiä kosketuspintoja. Lisäksi monet sähköautojen komponentit edellyttävät esipeitetyt materiaalit (kuten tinat tai hopeapölytty kuparit) johdonmukaisuuden ja korroosionkestävyyden parantamiseksi. Tammutusprosessin on oltava riittävän hellävaraista, jotta osa muodostuu ilman, että nämä tärkeät pinnoituskerrat poistetaan.

Alumiini tammutus on yhä laajempi rakenteellisiin ja kosmeettisiin sovelluksiin. Vaikka alumiini on vahva ja painava, se käyttäytyy eri tavalla kuin teräs. Se on alhaisempi muotoilukelpoisuusrajoilla ja vaatii erityisiä taivutusradiuksia murtumisen välttämiseksi. Stamperit valvovat huolellisesti läpimurron ja kuoren välistä vapautta - yleensä tiukempaa kuin teräksellä - jotta voidaan tuottaa puhtaita, hajoamattomia reunoja lämpösuojauksissa, kiinnikkeissä ja koriste-arvostuksissa käytettävissä alumiinisivuissa.

Laadunvaatimukset ja pakollinen puutteettomuus

Autokentillä laatutodistukset eivät ole valinnaisia lisävarusteita vaan ne ovat toimilupaa. IATF 16949 on maailmanlaajuinen tekninen eritelmä ja laadunhallintastandardit autoteollisuudelle. Se ylittää paljon ISO 9001:n yleiset vaatimukset, jotka edellyttävät tiukkaa riskienhallintaa, vikojen ehkäisemistä ja toimitusketjun johdonmukaisuutta. Tämä ei kuitenkaan estä sitä, että se voi käyttää sähköistä sähköä. Tämä standardi vaatii "nolla-vika" -asennetta, jossa tavoitteena ei ole vain havaita vikoja vaan estää niiden koskaan valmistamista.

Tämän saavuttamiseksi suurikokoiset tulpineet käyttävät Tuotteen hyväksymisprosessi (PPAP) ja Edistynyt tuotelaatujen suunnittelu (APQP) - Mitä? PPAP vahvistaa, että valmistusprosessissa on mahdollisuus tuottaa tuotetta, joka täyttää kaikki vaatimukset jatkuvasti todellisen tuotannon aikana esitettyyn tuotantokertoon. Tämä edellyttää tiukkaa mittausta ja dokumentointia ensimmäisistä muutamasta sadan osan osalta, ja analyysi Cpk:stä (prosessivalmius) on usein käytetty vakauden tilastolliseen todistamiseen.

Tehtaalla teknologia valvoo näitä standardeja. Yhteisyritys se selittää, että automaattiset näkemysjärjestelmät ja kuorman sisäiset anturit ovat ratkaisevan tärkeitä korkean nopeuden laadun ylläpitämiseksi. Nämä anturit tarkkailevat painon tonnitehoa, osan purkamista ja mittasarvoa reaaliajassa. Jos osa poikkeaa edes millimetrin murto-osalla tai jos luoti ei heitetä pois oikein, järjestelmä pysäyttää painokoneen välittömästi välttääkseen työkalun vaurioitumisen ja erottamaan epäilyttävän osan. Tämä 100%:n tarkastusmahdollisuus on ainoa tapa taata autoteollisuuden kokoonpanolinjoilla vaaditut osat miljoonassa (PPM) -laatuvaatimukset.

Kustannusten tekijät ja strateginen hankintamenettely

Suurivolyymilevyn talouden kannalta tärkeimmät tekijät ovat mittakaavaedut - Mitä? Vaikka etukäteen tehty investointi progressiivisiin kuormituksiin (kovaa työkalua) voi vaihdella kymmenien tuhannien ja satojen tuhansien dollareiden välillä, tämä kustannukset ammorttuvat ohjelman elinkaaren aikana. Vuosittain 5 miljoonaa tuotetta tuottavan osan 50 000 dollarin kuori lisää vain sentin yksikkökustannuksiin. Toisaalta prototyyppien valmistukseen soveltuvan edullisen "pehmeän työkalun" käyttö aiheuttaisi kohtuuttoman korkean osan hinnan ja hitaan toimituksen. Hankintaryhmien on tasapainotettava nämä tekijät ja usein luotava pitkän aikavälin sopimukset työkaluihin tehtävien pääomamarkkinoiden perusteluksi.

Tehokkaan hankintastrategian kannalta on myös otettava huomioon toimittajan skaalautumiskyky. Monet autoteollisuuden ohjelmat alkavat prototyyppivaiheesta, jossa tarvitaan nopea käännös ennen massantuotantoon siirtymistä. Ohjelmien osalta, jotka edellyttävät saumattoman siirtymisen alkuperäisestä validoinnista massatuotantoon, toimittajat kuten Shaoyi Metal Technology tarjota integroituja ratkaisuja, joissa käytetään jopa 600 tonnia suurempia painamoita ja IATF 16949-sertifioitua tarkkuutta 50 prototyypistä miljooniin kriittisiin komponentteihin. Toimittajan koko valikoiman autotyyppiä koskevat valmiudet varmistetaan, että ne pystyvät käsittelemään sekä kehityksen edellyttämää ketteryyttä että laukaisua varten vaadittua vahvaa kapasiteettia.

Lopullisiin kustannuksiin kuuluvat materiaalin käyttö ja syklin kesto. Hyvällä suunnittelulla valmistettu progressiivinen kuori maksimoi osien määrän nauha-ainetta kohti (materiaalituotanto) ja vähentää romua. "Lähes nettomuodon" leimaaminen vähentää toissijaisten toimintojen, kuten koneiden valmistuksen, tarvetta ja vähentää kustannuksia entisestään. Tarvittaessa tarjousta täydelliset CAD-tiedot, vuotuiset volyymiennusteet ja tiettyjen seosluokkien antaminen mahdollistavat tulostinvalmistajan suunnitella kustannustehokkain nauhan asennus, mikä vaikuttaa suoraan osatekijän alhaiseen hintaan.

Liikkumisen tulevaisuuden suunnittelu

Kun autoalan kehitys siirtyy sähköistymiseen ja autonomisiin järjestelmiin, suurten metallien leimaamisen merkitys on yhä kriittisempi. Teollisuus siirtyy yksinkertaisen metallimuodostuksen ulkopuolelle monimutkaiseen, integroituun valmistukseen, jossa tarkkuus, materiaalitiede ja nopeus kohtaavat toisiaan. Toimittajat, jotka yhdistävät IATF 16949:n tarkkuuden kehittyneisiin servo- ja nopeateknologioihin, tukevat menestyksekkäästi seuraavan sukupolven ajoneuvorakenteita. Ostajien ja insinöörien on edelleen kiinnitettävä huomiota teknisen syvyyden vahvistamiseen, jotta varmistetaan, että valitulla toimittajalla ei ole vain kapasiteettia vaan myös kykyä tuottaa miljoonia kertoja virheettömiä suorituskykyä.

Usein kysytyt kysymykset

1. Mikä on ero edistysvaiheisen vaivutuksen ja siirtovaivutuksen välillä?

Progressiivinen vaatimuslyönti syöttää jatkuvaa metallinauhaa useiden asemien läpi yhden vaatimuksen sisällä, mikä tekee siitä nopeampaa ja kustannustehokkaampaa pienille, suurtilavuisten osille. Siirtovaatimuslyönti sisältää osan leikkaamisen irti nauhasta varhain ja sen mekaanisen siirron erillisten vaatimusasemien välillä. Siirtovaatimuksia käytetään yleensä suuremmille osille (kuten kehyt tai kuoret), jotka vaativat monimutkaisempia muovausoperaatioita, joita ei voida tehdä kiinnitettynä nauhaan.

2. Miksi IATF 16949 -sertifioinnilla on merkitystä metallin vaatimuslyönnissä?

IATF 16949 on tarkka laatujärjestelmä autoteollisuudelle, joka painottaa vian ehkäisemistä, toimitusketjun johdonmukaisuutta ja jatkuvaa parantamista. Metallin vaatimuslyöntiyritykselle tämän sertifikaatin omaaminen osoittaa, että heillä on tarvittavat tiukat prosessikontrollit, dokumentointi (PPAP) ja riskienhallintajärjestelmät välttämään epäonnistumisia turvallisuuskriittisissä autonosissa.

3. Mitkä materiaalit ovat yleisimpiä sähköautojen leikkauksessa?

Sähköajoneuvon (EV) leikkaustyössä käytetään runsaasti hopea ja hopealeikit (kuten C11000 tai beryllium-kupari) väylille, napaisiin ja liittimiin niiden korkean sähkönjohtavuuden vuoksi. Alumiini on myös laajalti käytössä akkukoteloissa, lämpösuojissa ja rakenteellisissa kiinnikkeissä, jotta ajoneuvon kokonaispainoa voidaan vähentää ja kompensoida raskaiden akkupakettien massaa. Edistyneitä korkean lujuuden teräksiä (AHSS) käytetään edelleen yleisesti rakenteellisissa törmäyssuojakomponenteissa.