TRUMPAI

Automobilių štampavimo medžiagos panaudojimą yra svarbus santykis tarp galutinio gaminio svorio ir viso suvartoto bruto metalo, lemiantis iki 70 % galutinės detalės gamybos kainos. Šio rodiklio maksimalizavimui reikia atsisakyti paprastų išdėstymų ir taikyti pažangias strategijas, tokias kaip dvigubas dėstymas (Two-Pair nesting), kurios taikymas leidžia padidinti medžiagos efektyvumą daugiau nei 11 %, palyginti su standartiniu vienetiniu (One-Up) būdu. Šiame vadove pateikiamos inžinerinės formulės, dėstymo technikos ir procesų optimizavimo priemonės, reikalingos mažinti atliekas ir apsaugoti pelno maržas masinei gamybai.

Medžiagų naudojimo ekonomika

Aukštų rizikų automobilių gamybos srityje žaliavos yra ne tik eilutė biudžete – tai pagrindinis išlaidų veiksnys. Pramonės duomenys rodo, kad daugumai lyginamų detalių žaliavos sudaro 60–70 % bendros detalės kainos šis procentas gerokai viršija darbo, energijos netgi sudėtingos įrangos nusidėvėjimo išlaidas.

Šio santykio finansinės pasekmės yra rimtos, nes medžiagų sąnaudos kartojasi. Kol kas spaudimo įranga yra vienkartinė investicija, plieno ar aliuminio ritė nuolat sunaudojama. 60 % medžiagų panaudojimo rodiklis reiškia, kad už kiekvieną dolerį, išleistą skardai, 40 centų iš karto virsta metalo laužu (atliekomis). Didelės apimties automobilių gamybos cikluose, kai metinė produkcija dažnai viršija 300 000 vienetų, net menkas grąžinamumo procento pagerėjimas gali reikšti šimtų tūkstančių dolerių sutaupymus.

Atvirkščiai, medžiagų panaudojimo nepaisymas projektavimo etape sukuria „grąžinamumo spragą“ – nuolatinę kainos baudą, kuri išlieka visą transporto priemonės programos gyvavimo ciklą. Sprendimus priimantys asmenys turi vertinti medžiagų efektyvumą ne tik kaip atliekų mažinimo rodiklį, bet ir kaip pagrindinį konkurencinės kainodaros bei pelningumo veiksnį.

Medžiagų panaudojimo rodiklio skaičiavimas

Kad būtų galima kontroliuoti medžiagų sąnaudas, inžinieriai pirmiausia turi tiksliai išmatuoti jos naudojimą. Pramonės standartinis medžiagų naudojimo apibrėžimas yra ritės ar lapo procentinė dalis, kuri virsta galutiniu produktu.

Pagrindinė formulė

Skaičiavimas yra tiesioginis, tačiau reikalauja tikslaus įvedimo duomenų apie заготовės išdėstymą:

Medžiagos naudojimo % = (Detalės grynoji masė / Suvartotos medžiagos bruto masė) × 100

• Neto svoris: Galutinė išspaudžiamos detalės masė po visų apkarpymo ir gręžimo operacijų.
• Svoris (viso): Bendras medžiagos kiekis, reikalingas gaminti šią detalę, apskaičiuotas naudojant Įkampa (atstumą tarp detalių juostoje) ir Ritės plotį .

Pavyzdžiui, jei užbaigta lankstė sveria 0,679 kg, tačiau stačiakampį plotą ritėje, kurį ji užima (žingsnis × plotis × storis × tankis), sveria 1,165 kg, tai naudingojo išnaudojimo lygis yra tik 58,2 %. Likę 0,486 kg yra suplanuotos atliekos. Padidinus šį išnaudojimą iki 68 %, žymiai sumažėja kiekvienos detalės bruto svoris, tiesiogiai mažinant „pirkimo svorį“ ritės medžiagai.

Pažangios dėstymo strategijos maksimaliam derliui

Veiksmingiausias metodas pagerinti automobilių štampavimo medžiagos panaudojimą yra ruošinių dėstymas – detalių orientavimo ir išdėstymo juostelės ruože optimizavimas. Blogai pasirinkta dėstymo strategija yra dažniausia žemo derliaus priežastis.

Žemiau pateikta tipiško L formos automobilio laikiklio įprastų dėstymo schemų palyginamoji analizė. Iš pramonės imituotų duomenų matyti, kaip dėstymo pasirinkimas radikaliai keičia derliaus efektyvumą.

Dėstymo strategijų palyginimas

Kaip parodyta, perėjimas nuo paprastos Vienas virš technologijos prie optimizuotos Dvi poros išdėstymas gali padidinti išeigą daugiau nei 11 procentinių punktų. Gaminant 300 000 detalių, šis pokytis sumažina bendrą plieno suvartojimą tonomis, pašalinant „kainos baudą“, susijusią su neefektyviu išpjovimu.

Inžinerijos ir procesų optimizavimo technikos

Be dėstymo, pažengusios inžinerinės priemonės gali išspausti dar didesnį efektyvumą iš presavimo proceso. Šios technikos dažnai reikalauja bendradarbiavimo tarp produktų konstruktorių ir gamybos inžinierių jau ankstyvoje automobilio kūrimo ciklo stadijoje.

Priedų ir spaustukų optimizavimas

Giliai traukimo procesuose reikalingas papildomas medžiagos kiekis (priedas), kad laikytų lakštmetį formos spaustukuose, kontroliuotų medžiagos srautą ir užkirstų kelią raukšlėjimuisi. Tačiau ši medžiaga galiausiai nupjaunama kaip atlieka. Naudodami modeliavimo programinę įrangą, tokią kaip AutoForm arba Dynaform, inžinieriai gali sumažinti priedo paviršiaus plotą, neprarandant formavimo kokybės. Sumažinus заготовės dydį tik keliais milimetrais spaustuko krašte, per milijonus ėmimų galima pasiekti reikšmingą medžiagų taupymą.

Tikslumo partnerystė

Šių optimizacijų įgyvendinimas reikalauja sugebėjimų, kurie užtikrina sąsają tarp teorinio dizaino ir fizinės tikrovės. Gamintojams, siekiantiems patvirtinti šias strategijas, Shaoyi Metal Technology teikia išsamią konsultavimo paslaugą dėl formavimo. Remdamiesi IATF 16949 sertifikuota tikslumu ir iki 600 tonų spaudimo galimybėmis, jie padeda automobilių klientams pereiti nuo greito prototipavimo prie didelės apimties gamybos. Ar jums reikia patvirtinti išdėstymo strategiją su 50 prototipų per penkias dienas arba mastelio plėtimą iki milijonų detalių, jų inžineriniai sprendimai užtikrina griežtą laikymąsi visuotinių OEM standartų.

Ritės specifikacija ir TWB

Kitas optimizavimo būdas yra pačios žaliavos formatas. Standartinės ritės pločiai gali versti gamintoją priimti platesnius atliekų kraštus. Užsakant nestandartinius prapjautus plotius, pritaikytus konkretaus išdėstymo žingsniui, galima pašalinti kraštinę medžiagos šuką. Be to, Lazeriu suvirintos ruošos (TWB) leidžia inžinieriams suvirinti skirtingo storio ar rūšių lakštus prieš išspaudimą. Tai padeda dėti storesnį, tvirtesnį metalą tik ten, kur reikia (pvz., susidūrimo zonose), o kitur – plonesnį, sumažinant bendrą blanko svorį ir gerinant medžiagos panaudojimo santykį.

Atliekų valdymas ir tvarumas

Nepaisant geriausių išdėstymo strategijų, tam tikros atliekos neišvengiamos. Šios „projektuotos atliekos“ paprastai susideda iš langelių išpjovų (skyduose esančių skylių) ir nešančios juostos. Tačiau šiuolaikiniai efektyvumo standartai šias atliekas laiko potencialiu ištekliumi, o ne grynu šlamu.

• Aplinkos apsaugos poveikis: Dideliems kėbulų panelems, tokiems kaip durelės ar sparnai, didelės langelių išpjovos kartais būna pakankamai didelės, kad būtų galima išspausdinti mažesnius laikiklius arba veržles. Ši „išdėstymo atliekose“ technika iš esmės suteikia nemokamą medžiagą mažesniems komponentams.
• Tvarumo poveikis: Maksimalios medžiagų panaudojimo galimybės yra tiesiogiai susijusios su aplinkos apsauga. Sumažinant transporto priemonėms reikalingą plieno masę gamintojai sumažina anglies pėdsaką, susijusį su plieno gamyba ir logistikos veikla. Didžiojo našumo spausdinimo procesai palaiko ISO 14001 tikslus ir OEM tvarumo reikalavimus, sumažindami energijos suvartojimą už vieną naudingą metalo kilogramą.

Išvada: pelnas yra išmoka

Automobilių štampavimo medžiagų panaudojimas yra vienas iš pagrindinių gamybos efektyvumo rodiklių. Kadangi medžiagų kaina sudaro didžiąją dalį detalių sąnaudų, 58 % ir 69 % išeigos skirtumas lemia programos rentabilumą. Taikant duomenimis paremtas dėstymo strategijas, naudojant imitavimą prijungiamųjų elementų mažinimui bei bendradarbiaujant su kompetentingais gamintojais vykdant procesus, automobilių inžinieriai gali ženkliai sumažinti atliekas. Pramonėje, kur pelningumas matuojamas centais, kiekvieno ritinio milimetro maksimalus panaudojimas yra ne tik gera inžinerija – tai būtina verslo strategija.

Dažnai užduodami klausimai

1. Koks yra žaliavų panaudojimo lygis štampavime?

Žaliavų panaudojimo lygis – tai galutinės, tinkamos naudoti detalės masės ir visos žaliavos (ritinio ar lakšto) masės, sunaudotos jos gamybai, santykis. Jis išreiškiamas procentais: (Net Weight / Gross Weight) * 100. Kuo aukštesnis procentinis dydis, tuo mažiau atliekų ir žemesnės medžiagų sąnaudos.

2. Kodėl medžiagų panaudojimas yra svarbus automobilių pramonėje?

Žaliavos paprastai sudaro 60–70 % bendrųs išlaidas automobilių komponentams, gaminamiems štampuojant. Kadangi automobilių gamybos apimtys yra didelės, net nedidelis panaudojimo gerinimas (mažinant atliekas) lemia didžiulius kaupiamuosius sąnaudų taupymus ir mažesnį aplinkos poveikį.

3. Kuo skiriasi vienetinis ir dvigubas dėstymas?

Vienetinis dėstymas reiškia vieno gaminio išspaudimą kiekvieno presavimo ėmimo metu, dažnai sukeliantis žemesnį medžiagos išeigos kiekį (pvz., ~58 %) dėl neefektyvaus tarpavimo. Dvigubas dėstymas pagamina du gaminius per vieną ėmimą, leidžiantis geriau tarpusavyje derinti geometrijas (dėstyti), kas gali ženkliai padidinti išeigos procentą (dažnai >60 %) ir gamybos greitį.

4. Kokios medžiagos dažniausiai naudojamos automobilių štampavimui?

Anglis yra plačiausiai naudojamas medžiaga dėl jos stiprumo ir prieinamos kainos, yra prieinama įvairiose rūšyse, tokiomis kaip minkštoji anglinė ir aukšto stiprumo plienas (HSS). Aliuminio lydiniai taip pat vis dažniau naudojami lengvinti konstrukcijas siekiant pagerinti kuriamo efektyvumą, nepaisant to, kad juos formuoti yra sudėtingiau.