Pagrindiniai automobilių mirkų projektavimo proceso etapai

TRUMPAI

Automobilių formos projektavimo procesas yra sistemingas inžinerinis darbo procesas, kuris paverčia detalės koncepciją patikimu gamybos įrankiu. Jis prasideda išsamia detalės realizuojamumo analize (DFM), po to atliekamas strateginis proceso planavimas, siekiant sukurti juostos išdėstymą, kuris optimaliai panaudoja medžiagą. Toliau einama prie išsamių formos konstrukcijos ir komponentų projektavimo naudojant CAD, virtualaus modeliavimo patvirtinimui ir atsitraukimo kompensavimui, o baigiamasi tiksliais gamybos brėžiniais ir medžiagų ir detalių sąrašu (BOM) įrankių gamintojui.

1 fazė: Detalės realizuojamumas ir proceso planavimas

Bet kurio sėkmingo automobilių štampavimo proceso pagrindas dedamas ilgai iki prieš pradedant pjaustyti plieną. Šis pradinis etapas, kuris koncentruojasi į detalių realizuotinumo analizę ir technologinio proceso planavimą, yra svarbiausias etapas brangioms klaidoms prevencijai ir efektyvaus gamybos ciklo užtikrinimui. Jame atliekamas išsamus detalės konstrukcijos tyrimas, siekiant nustatyti jos tinkamumą štampavimui – praktika, vadinama konstravimu gaminamumui (DFM). Ši analizė tikrina tokias savybes kaip aštrūs kampai, gilūs ištraukimai ir medžiagos savybės, kad nustatytų galimus gedimus, tokius kaip įtrūkimai ar raukšlėjimasis, dar iki jie tampa brangiais fiziniais problemomis.

Kai detalė laikoma gaminama, kitas žingsnis – sukurti technologinio proceso planą, vaizdiškai pateikiamą juostos išdėstymo schema. Tai strateginis planas, kaip plokščias metalinis ritinys palaipsniui bus transformuojamas į galutinį komponentą. Kaip išsamiai aprašyta vadove, parašytame Jeelix , juostos išdėstymas kruopščiai atvaizduoja kiekvieną operaciją – nuo skylu pradūrimo ir išpjovimų iki lenkimo ir formavimo – loginia seka. Pagrindiniai tikslai yra maksimaliai efektyviai panaudoti medžiagą ir užtikrinti, kad juosta liktų stabilus, judėdama per įrankį. Optimalus išdėstymas gali turėti didelę ekonominę įtaką; net 1 % medžiagos panaudojimo pagerinimas gali reikšti didžiules sutaupymo sumas didelės apimties automobilių gamyboje.

Šio planavimo etape projektuotojai mintyse išardytų galutinį detalės elementą į seriją štampavimo veiksmų. Pavyzdžiui, sudėtingas laikiklis suskirstomas į pagrindines operacijas: gręžti vedamąsias skyles, išpjauti kraštus, atlikti lenkimus ir galiausiai iškirpti baigtą detalę iš juostos. Šis struktūruotas požiūris užtikrina, kad operacijos būtų atliekamos tinkama tvarka – pavyzdžiui, iš anksto išgręžiamos skylės prieš lenkiant, kad nebūtų iškraipyta.

Pagrindinių DFM apibrėžimo patikrinimo sąrašas:

• Medžiagos savybės: Ar pasirinkto metalo storis, kietumas ir grūdelių kryptis tinka reikiamoms formavimo operacijoms?
• Lenkimo spinduliai: Ar visi lenkimo spinduliai pakankamai dideli, kad būtų išvengta įtrūkimų? Vidinis spindulys, mažesnis nei 1,5 karto už medžiagos storį, dažnai yra raudonas vėliavėlės požymis.
• Skylių artumas: Ar skylių vieta yra saugi atstumu nuo lenkimų ir kraštų, kad nebūtų ištempta arba perplėšta?
• Sudėtinga geometrija: Ar kurios nors detalės, tokios kaip grioveliai ar šoninės skylės, reikalauja sudėtingų ir potencialiai klaidų linkių mechanizmų, pvz., šoninių kamerų?
• Tolerancijos: Ar nurodytos tolerancijos pasiekiamos su presavimo procesu, neperdidinant papildomai sąnaudų?

2 etapas: įrankio konstrukcijos ir pagrindinių komponentų projektavimas

Turint patvirtintą proceso planą, dėmesys nukreipiamas į fizinio išspaudimo formos projektavimą – tai tikslus prietaisas, sudarytas iš kelių tarpusavyje susijusių sistemų. Formos struktūra tarnauja kaip tvirtas rėmas arba karkasas, kuris laiko visus aktyvius komponentus idealiai išlygintus esant didžiulei jėgai. Ši pagrindinė konstrukcija, dažnai vadinama formos komplektu, susideda iš viršutinių ir apatinių plokščių (batų), kurios tiksliai išlygintos naudojant orientacinius kaištus ir įvorę. Ši išlyginimo sistema yra būtina užtikrinant mikronų tikslumą, reikalingą pastoviai detalės kokybei, taip pat svarbi, kad būtų išvengta katastrofiškų formų susidūrimų aukšto greičio veikimo metu.

Formos širdis yra jos formavimo ir pjaustymo sistema, kuri susideda iš stūmiklių ir formos ertmių (arba mygtukų), tiesiogiai formuojančių metalą. Šių komponentų projektavimas reikalauja itin didelio tikslumo. Svarbus parametras yra tarpelis – mažas tarpas tarp stūmiklio ir formos. Pagal Mekalite , šis tarpas paprastai sudaro 5–10 % medžiagos storio. Per mažas tarpas padidina pjaunamąją jėgą ir dilimą, o per didelis gali sulaužyti metalą ir palikti didelius griovelius. Šių komponentų geometrija, medžiaga ir terminis apdorojimas yra tiksliai nustatyti, kad užtikrintų išlaikymą milijonams ciklų.

Mirų komponentų medžiagos pasirinkimas yra strateginis sprendimas, kuris sveria kainą, dilimo atsparumą ir atsparumą trūkinėjimui. Skirtingi įrankių plienai naudojami priklausomai nuo gamybos apimties ir detalės medžiagos abrazyvumo.

3 etapas: Virtualinė patvirtinimo ir konstrukcijos peržiūra

Šiuolaikinėje automobilių formavimo įrankių kūrimo praktikoje baigėsi brangaus ir laiko reikalaujančio fizinio bandymo bei klaidų metodo epocha. Šiandien projektai kruopščiai testuojami skaitmeniniame pasaulyje, naudojant taip vadinamą virtualinę patvirtinimą. Taikydami pažangias inžinerijos kompiuterines programas (CAE) ir baigtinių elementų analizės (FEA) programinę įrangą, inžinieriai imituoja visą presavimo procesą, kad nuspėtų, kaip elgsis lakštinis metalas esant slėgiui. Šis virtualus bandomasis procesas nustato galimas defektus, tokius kaip raukšlėjimas, plyšimai ar pernelyg didelis storio sumažėjimas, dar prieš pradedant bet kokį fizinį gamybos procesą, leidžiant iš anksto taisyti konstrukciją.

Vienas iš svarbiausių iššūkių, susijusių su presavimu, ypač naudojant pažangius aukštos stiprybės plienus (AHSS), naudojamus šiuolaikiniuose automobiliuose, yra atsitraukimas. Šis reiškinys atsiranda tada, kai formuotas metalas dalinai grįžta į pradinę formą po to, kai pašalinamas presavimo jėgos poveikis. Simuliavimo programinė įranga gali tiksliai prognozuoti šio atsitraukimo dydį ir kryptį. Tai leidžia konstruktoriams įgyvendinti aktyvią kompensaciją. Pavyzdžiui, kaip paaiškina Jeelix, jei simuliacija prognozuoja, kad 90 laipsnių lenkimas atsitrauks iki 92 laipsnių, įrankis gali būti suprojektuotas taip, kad detalė būtų perlenkta iki 88 laipsnių. Kai detalė bus atlaisvinta, ji atsitrauks iki idealios 90 laipsnių reikšmės.

Tvirtinimo procesas yra sistemingas patikrinimas, kurio tikslas užtikrinti, kad projektas būtų patvarus, efektyvus ir gebantis gaminti aukštos kokybės detales. Jis suteikia paskutinę galimybę peržiūrėti ir patobulinti projektą prieš imantis brangaus įrankių gamybos proceso.

Virtualaus patvirtinimo proceso žingsniai:

1. Atlikti formuojamumo analizę: Simuliavimo programinė įranga analizuoja medžiagos srautą, kad patikrintų galimus defektus, tokius kaip įtrūkimai, raukšlės ar nepakankamas ištempimas.
2. Numatyti ir kompensuoti atsitraukimą: Apskaičiuojamas atsitraukimo laipsnis, o formos paviršiai diezo konstrukcijoje automatiškai koreguojami tam kompensuoti.
3. Apskaičiuoti jėgas: Simuliavimas apskaičiuoja tonų skaičių, reikalingą kiekvienam veiksmui, užtikrindamas, kad pasirinkta presa turėtų pakankamą talpą ir neleistų pažeisti preso ar diezo.
4. Atlikti galutinę projekto peržiūrą: Išsamų patvirtinto projekto peržiūrą atlieka inžinierių komanda, siekdama aptikti bet kokias likusias klaidas ar potencialias problemas prieš galutinai patvirtinant projektą.

4 etapas: brėžinių kūrimas ir perdavimas gamybai

Automobilių formos konstravimo proceso paskutinis etapas – patvirtinto 3D skaitmeninio modelio verčiant į universalią inžinerijos kalbą, kurią formų gamintojai galėtų naudoti fizinės formos gamybai. Tai apima išsamių techninių dokumentų, įskaitant detalias brėžinius ir medžiagų sąrašą (BOM), parengimą. Šis standartizuotas rezultatas būtinas užtikrinant, kad kiekvienas komponentas būtų pagamintas tiksliai pagal nustatytas specifikacijas, kas yra esminis sėkmingai surinkimui, tinkamam veikimui ir efektyviai formos priežiūrai.

Dokumentų rinkinys tarnauja kaip galutinis įrankio statybos brėžinys. Jis turi būti aiškus, tikslus ir nedviprasmiškas, kad būtų išvengta brangių klaidų gamyklos grindyse. Toks išsamus planavimas yra pramonės ekspertų požymis automobilių sektoriuje. Pavyzdžiui, tokios įmonės kaip Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. specializuojamės šiuos tikslūs dizaino rinkinius paversti aukštos kokybės automobilių štampavimo formomis ir komponentais, naudodami pažangias imitacijas ir gilų ekspertizą, kad OEM gamintojams ir Tier 1 tiekėjams pasiūlytume išskirtinę efektyvumą ir kokybę.

Galutinis dizaino rinkinys apima keletą pagrindinių elementų, kurių kiekvienas atlieka specifinę funkciją gamybos ir surinkimo eigoje. Šios dokumentacijos kokybė ir visiškumas tiesiogiai veikia galutinės įrangos našumą ir ilgaamžiškumą.

Pagrindiniai galutinio dizaino rinkinio elementai:

• Surinkimo brėžinys: Šis pagrindinis brėžinys rodo, kaip visi atskiri komponentai tinka vienas prie kito galutinėje formos surinkimo struktūroje. Jame nurodyti bendrieji matmenys, uždarymo aukštis bei detalės, kaip formą pritvirtinti prie preso.
• Detalūs brėžiniai: Kiekvienam individualiam komponentui, kurį reikia apdirbti, yra sukurtas atskiras, labai išsamus brėžinys. Šie brėžiniai nurodo tiksliai matmenis, geometrinius toleransus, medžiagos tipą, būtiną terminį apdorojimą ir paviršiaus apdailą.
• Medžiagų ir detalių sąrašas (BOM): BOM yra išsami visų detalių, reikalingų formai pagaminti, sąrašas. Tai apima tiek specialiai apdorotus komponentus, tiek visus standartinius komponentus, tokius kaip varžtai, spyruoklės, vedančiosios kaištai ir įvorės, dažnai nurodant tiekėjų detalių numerius.