Svarbiausi automobilių pramonės formų gamybos metodai

TRUMPAI

Automobilių formų gamyba yra tikslusis inžinerijos procesas, skirtas kurti specializuotus įrankius arba formas, naudojamas pjaustyti, štampuoti ir formuoti lakštų metalą į automobilio komponentus. Šis procesas yra šiuolaikinės automobilių gamybos pagrindas, užtikrinantis, kad kiekvienas detalės elementas būtų gaminamas vienodai ir tiksliai. Jame remiamasi pažangiais automobilių formų gamybos metodais, tokiais kaip CNC apdirbimas, elektroerosinis apdirbimas (EDM) ir aukštos spartos pjaustymas, naudojant ilgaamžes medžiagas, pvz., įrankių plieną ir kietmį, siekiant pagaminti milijonus identiškų detalių.

Automobilių formų gamybos pagrindų supratimas

Pagrindinis kritinis gamybos procesas – tai specialių įrankių, vadinamų matricomis, projektavimas ir kūrimas. Automobilių pramonėje šie įrankiai yra nepakeičiami, nes būtent jie formuoja žaliavų metalą į didelį komponentų asortimentą, sudarantį modernų automobilį. Nuo automobilio kūno plokščių gracingų linijų iki variklio tvirtinimų sudėtingos geometrijos – matricos yra paslėpta atrama, užtikrinanti, kad kiekvienas detalės elementas būtų pagamintas tiksliai pagal nustatytus reikalavimus. Šis tikslumas yra svarbus ne tik estetikai, bet ir automobilio saugumui, našumui bei patikimumui.

Pagrindinė matricos funkcija – supjaustyti ar suformuoti medžiagą, dažniausiai lakštinį metalą, labai aukštu kartojamumo lygiu. Tai pasiekiamas dėl didžiulio slėgio, kai presas stumia metalą į matricą arba per ją. Pagal gamybos ekspertų iš Alicona , tikslumo formos yra sukurtos siekiant pasiekti mikrometrinio tikslumo ribų, dėl ko jos skiriasi nuo standartinių įrankių. Ši savybė leidžia masiškai gaminti sudėtingas dalis su tokia nuoseklumu, kurio rankinės procedūros niekada negalėtų pasiekti, todėl tai yra efektyvios, didelės apimties gamybos pagrindas.

Naudojant aukštos kokybės formas automobilių gamyboje, privalumai yra reikšmingi. Jos leidžia gamintojams gaminti dalis, kurios ne tik yra identiškos, bet ir atitinka griežtus kokybės standartus. Ši nuoseklumas yra būtinas sklandžiam surinkimui ir visuminiam transporto priemonės konstrukciniam vientisumui. Kaip nurodyta vadove, paskelbtame Fremont Cutting Dies , pagrindiniai privalumai yra šie:

• Nuoseklumas ir tikslumas: Kiekvienas gaminys yra identiškas, atitinkantis griežtus kokybės ir saugos standartus.
• Išplėstinumą: Formos leidžia greitai ir ekonomiškai išplėsti gamybą, kad būtų patenkinta vartotojų paklausa.
• Kainų efektyvumas: Nors pirminė investicija yra didelė, ilgalaikės taupymo nauda dėl efektyvios masinės gamybos yra reikšminga.
• Geresnė produkto kokybė: Aukštos kokybės formos užtikrina aukštos kokybės komponentus, mažina klaidas ir didina klientų pasitenkinimą.

Galutinai, formų gamybos procesas leidžia kurti saugius, patikimus ir estetiškai patrauklius automobilius, kuriuos šiandien matome keliuose. Jis užpildo tarpą tarp žaliavų ir baigto, funkcionalaus automobilio komponento, leisdamas gaminti viską – nuo perdavimo sandariklių ir baterijų izoliatorių iki automobilio išorinio korpuso.

Pagrindiniai formų tipai, naudojami automobilių gamyboje

Automobilių formos galima suskirstyti į dvi pagrindines kategorijas pagal jų pagrindinę funkciją: pjaunančiosios formos ir formuojančiosios formos. Pjaunančiosios formos skirtos medžiagai nupjauti ar pašalinti, atliekant operacijas, tokias kaip apkarpymas (detalės išorės formos išpjovimas) ir gręžimas (skylučių formavimas). Formuojančiosios formos, kita vertus, pertvarko medžiagą be jos pašalinimo, naudojant procesus, tokius kaip lenkimas, traumavimas ir prieglaužų formavimas. Šiose pagrindinėse kategorijose yra keletas specifinių formų tipų, kurie yra svarbūs automobilių gamybai, kiekviena su unikaliu mechanizmu ir taikymu.

Paprastosios formos kiekvieną kartą atlikdamos vieną operaciją spaustuvės ėmimo metu, todėl tinka paprastoms detalėms. Priešingai, sudėtingesnės formos sukurtos efektyviai masinei gamybai. Sudėtinės formos atliekami keli pjovimo veiksmai, pvz., skardos išspaudimas ir iškirpimas, vienoje stotyje ir vienu preso ėmimu. Toks dizainas užtikrina didelį plokščių detalių tikslumą, nes visi veiksmai atliekami vienu metu, pašalinant galimybę suklysti dėl detalės perkėlimo tarp stotelių. Tačiau jie paprastai mažiau tinka sudėtingas formuoti detalėms.

Progresyvios mirtys yra pagrindinis šiuolaikinės automobilių gamybos elementas. Kaip aprašyta Evans Tool & Die , metalo juosta tiekiama per įrankį, o kiekvienu preso ėmimu skirtingose stotelių vietose atliekama keletas nuoseklių operacijų (išspaudimas, lenkimas, formavimas). Šis metodas yra labai efektyvus sudėtingų detalių gamybai dideliais kiekiais, pvz., elektroniniams jungtuvams ar mažiems tvirtinimo elementams. Pervadiniai šablonai veikia panašiu nuoseklių operacijų principu, tačiau apdoroja atskirus iškirptus ruošinius, kurie mechaniniu būdu perkeliami iš vienos stoties į kitą. Tai juos daro idealiais dideliems ir sudėtingesniems detalių tipams, tokiems kaip giliai formuotos kėbulų plokštės, kai nuolatinis juostos padavimas nėra praktiškas.

Norėdami paaiškinti jų skirtumus, apsvarstykite toliau pateiktą palyginimą:

Pasirinkimas tarp šių mirkčiojimo tipų visiškai priklauso nuo detalės geometrijos, reikiamo gamybos kiekio ir sąnaudų apsvarstymo. Kiekvienas tipas atlieka specifinį vaidmenį efektyviai gaminant tūkstančius unikalių detalių, sudarančių visą automobilį.

Žingsnis po žingsnio vykstantis mirkčiojimo gamybos procesas

Aukšto našumo automobilių mirkčiojimo sukūrimas yra griežtas, daugiapakopis procesas, kuris sujungia sofistikuotą programinę įrangą su tikslia inžinerija. Kiekvienas žingsnis yra svarbus užtikrinant, kad galutinis įrankis patikimai galėtų pagaminti milijonus identiškų detalių su minimaliu nuokrypiu. Kelias nuo koncepcijos iki gatavo die gaminimui gali būti suskirstytas į penkis pagrindinius etapus.

1. Projektavimas ir Inžinerija: Procesas prasideda skaitmeniniame pasaulyje. Naudodami pažangią Kompiuterinio projektavimo (CAD) programinę įrangą, inžinieriai sukuria išsamų 3D mirkčiojimo modelį. Kaip paaiškino Actco Tool & Manufacturing , šis skaitmeninis maketas leidžia atlikti modeliavimą ir analizę, kad būtų optimizuotas našumas ir nustatytos galimos problemos dar iki pjaunamo bet kurio metalo. Šis etapas yra labai svarbus die formos matmenims, savybėms ir veiklos eigai tiksliai apibrėžti, siekiant užtikrinti, kad ji visiškai atitiktų detalės specifikacijas.
2. Medžiagų pasirinkimas: Medžiagos pasirinkimas yra lemiamas die ilgaamžiškumui ir našumui. Dažniausiai naudojamos medžiagos yra aukštos stiprybės įrankių plienai (pvz., D2 dėl nusidėvėjimo atsparumo arba H13 dėl karščio atsparumo) bei cementuotas kietmetalis ekstremalioms dilimo apkrovoms. Pasirinkimas priklauso nuo tokių veiksnių kaip spaudžiama medžiaga, numatomas gamybos apimtis ir operacijos sudėtingumas. Tinkama medžiaga užtikrina, kad die atlaikytų didžiules pakartotinio naudojimo apkrovas.
3. Tikslus apdirbimas ir skylus Čia skaitmeninis dizainas tampa fizinio įrankio forma. Norint suformuoti pasirinktą medžiagą, naudojama pažangios gamybos technologijų kombinacija. CNC (kompiuterinio skaitmeninio valdymo) frezavimas ir apsukimas sukuria pagrindinę geometriją, o tikslus šlifavimas pasiekia plokščias paviršių formas ir siaurus tolerancijos ribojimus. Sudėtingiems detaliams arba sukietintoms medžiagoms dažnai taikomas elektroerozinis apdirbimas (EDM), kuris metalą išardo elektriniais kibirkščiavimais, pasiekiant detalumą, kurio tradicinė apdirbimo technika negali pasiekti.
4. Kaitinimo apdorojimas ir dengimas: Apdirbus, formos dalys undergo heat treatment. Šis procesas apima kruopščiai kontroliuojamus kaitinimo ir aušinimo ciklus, siekiant sukietinti plieną, ženkliai padidinant jo stiprumą bei atsparumą dilimui ir deformacijai. Po šiluminio apdorojimo gali būti taikomas specializuotas dengimas – pavyzdžiui, Titanio nitridas (TiN) arba Diamantą primenantis anglis (DLC). Šie itin ploni, kieti denginiai sumažina trintį ir dar labiau pailgina formos eksploatacijos laiką.
5. Surinkimas, bandymas ir patvirtinimas: Paskutinėje stadijoje atidžiai surinkiami visi karpymo įrankio elementai, įskaitant skardos išspaudimus, matričių blokus ir vedančiuosius kaištus. Baigtas įrankis tada sumontuojamas į presą bandymui. Bandomųjų paleidimų metu gaminami pirmieji gaminiai, kurie atidžiai tikrinami, kad būtų patikrinta, ar jie atitinka visas matmenų ir kokybės reikalavimus. Norint tobuliau sureguliuoti įrankio veikimą, daromi visi būtini pakeitimai, prieš pradedant pilnavertę gamybą. Šis kruopštus procesas reikalauja didelės ekspertizės, todėl pirmaujančios gamybos įmonės dažnai bendradarbiauja su specializuotomis įmonėmis. Pavyzdžiui, įmonė Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. pasitelkia IATF 16949 sertifikatą ir pažangias CAE simuliacijas, siekdama teikti aukštos kokybės automobilių spausdinimo matrai oEM gamintojams ir Tier 1 tiekėjams.

Šis kruopštus, žingsnis po žingsnio metodas yra būtinas norint sukurti įrankius, kurie atitiktų automobilių pramonės keliamus tikslumo, ilgaamžiškumo ir patikimumo reikalavimus.

Pagrindinės technikos ir technologijos šiuolaikinėje formų gamyboje

Šiuolaikinė automobilių formų gamyba remiasi įvairiomis sudėtingomis technikomis, leidžiančiomis kurti labai tikslias, ilgaamžes ir sudėtingas formas. Šios technologijos jau seniai pasitraukė toliau nuo tradicinio apdirbimo, leisdamos formuoti kietintus medžiagų tipus iki mikroskopinių tolerancijų. Šių pagrindinių technikų supratimas yra svarbus aukštos kokybės automobilių dalių inžinerijos vertinimui.

Aukšto greičio pjaustymas (HSC)

Aukšto greičio pjaustymas, arba HSC, yra frezavimo procesas, kuris veikia žymiai didesniais sukimosi dažniais ir padavimo greičiais nei tradicinis apdirbimas. Ši technika sumažina pjaustymo jėgas, mažina šilumos perdavimą į apdirbinį ir užtikrina geresnį paviršiaus apdorojimą. Formų gamybai HSC yra nepakeičiama grubiam ir finišiniam kietintų įrankių plienų apdirbimui, dažnai sumažinant poreikį papildomam poliravimui. Dėl savo greičio ir tikslumo ji gali žymiai sutrumpinti formų gamybos ciklo trukmę.

Elektrinio išlydžio apdirbimas (EDM)

EDM yra nekontaktinis apdirbimo procesas, naudojantis kontroliuojamais elektriniais kibirkščiavimais medžiagai nuodyti. Jis būtinas sudėtingų formų, aštrių vidinių kampų ir detalių sukūrimui kietintose plienų ir kietmase, kurias sunku arba neįmanoma apdirbti tradiciniais pjūklais. Yra dvi pagrindinės rūšys:

• Panardinamas EDM: Elektrodas, turintis pageidaujamos ertmės formą, panardinamas į dielektrinę skystį ir artinamas prie ruošinio. Per tarpą peršoka kibirkštys, ištryniančios ruošinį taip, kad susidarytų elektrodo neigiamas atvaizdas.
• Laidininko EDM: Plonas, elektros srove krūvinamas laidas juda nustatyta programa nurodyta kryptimi, kad išpjautų sudėtingus kontūrus ir profilius per visą medžiagos storį. Jis naudojamas gaminant skyštukus, iškirptes štampus ir kitas tiksliai išpjautas struktūras.

Tikslusis šlifavimas

Apdirbimas šlifuojamuoju ratu naudojamas pasiekti išskirtinai plokščias paviršius ir tikslų matmeninį tikslumą. Formų gamyboje tai yra svarbus baigiamasis etapas, taikomas tenkinti aukščiausius tikslumo reikalavimus sujungiamiesiems paviršiams, pjovimo kraštams ir vedlės komponentams. Šlifavimu pasiektas galutinis paviršiaus apdorojimas yra lemiamas formos veikimui ir išspaudžiamų detalių kokybei.

Išspaudimas ir gilus traškinimas

Nors išspaudimas yra procesas, kurį atlieka forma, technikos, skirtos šiems darbams atlikti formoms sukurti, yra labai specializuotos. Gilus traškinimas – tai konkretus metalo formavimo procesas, kai plokščia metalo заготовка įtraukiama į tuščiavidurį korpusą, mažindama lakšto storio sumažėjimą. Formos giliam traškinimui kūrimas reikalauja rūpestingo inžinerijos sprendimo, kad būtų kontroliuojamas medžiagos tekėjimas ir išvengta defektų, tokių kaip raukšlės ar plyšimai. Konstrukcija turi atsižvelgti į tokius veiksnius kaip stūmoklio spindulys, formos tarpas ir žiniatinklio laikiklio slėgis, siekiant sėkmingai pagaminti sudėtingas dalis, tokias kaip alyvos karteriai ar kūno skydai.

Šių modernių technikų privalumai prieš tradicines aiškūs:

Šios pažangios automobilių formų gamybos technikos veikia sinchroniškai, kad būtų sukurti tokie įrankiai, kurie ne tik tikslūs, bet ir pakankamai patvarūs, kad atlaikytų masinės gamybos sąlygas, užtikrindami automobilių dalių kokybę ir vientisumą.

Pagrindiniai medžiagų ir dengimo sluoksnių aukštos kokybės formoms

Automobilių formos našumas ir tarnavimo laikas iš esmės priklauso nuo medžiagų, iš kurių ji pagaminta. Dideli slėgiai, kartotini smūgiai bei abrazyvios jėgos, atsirandančios spaudžiant ir formuojant, reikalauja medžiagų su išskirtine kietumu, atsparumu ir nosenimui. Medžiagų pasirinkimas – tai rūpestingas balansas tarp našumo reikalavimų, ilgaamžiškumo ir kainos.

Formų gamybos pagrindas yra Įrankių plienai . Tai specifiniai geležies ir anglies lydiniai, kuriuose yra papildomų elementų, suteikiančių savybių, pritaikytų įrankiams. Skirtingi markės naudojami skirtingoms aplikacijoms. Pavyzdžiui, D2 įrankinė plienas yra aukšto anglies, aukšto chromo plienas, kuris žinomas dėl puikios nusidėvėjimo atsparumo, todėl dažnai pasirenkamas pjovimo ir formavimo mirkų gamybai. H13 įrankinis plienas siūlo geresnę atsparumą trūkinėjimui ir šilumos tikrinimui, todėl yra idealus karšto formavimo aplikacijoms. Šie plienai sudaro patikimą ir tvirtą pagrindą daugumai automobilių mirkų.

Aplinkoms, reikalaujančioms dar didesnio ilgaamžiškumo ir nusidėvėjimo atsparumo, gamintojai kreipiasi į Cementuotas karbidas . Paprastai sudarytas iš volframo karbido dalelių, sujungtų su kobaltu, karbidas yra žymiai kietesnis nei įrankių plienas ir ilgesnį laiką išlaiko aštrų pjaunamąjį kraštą. Dėl to jis puikiai tinka didelės apimties gamybos ciklams, kai svarbu minimalizuoti numirimo laiką formos techninei priežiūrai. Tačiau karbidas taip pat yra trapesnis ir brangesnis už įrankių plieną, todėl dažnai naudojamas specifiniams įstatomiesiems elementams arba intensyviai dėvimiems komponentams didesnėje plieninėje formoje.

Dar labiau pagerinant našumą, Paviršiaus danga taikomi formos darbo paviršiams. Tai mikroskopiniu storiu keraminiai ar metaliniai sluoksniai, nusodinti fizinio garų nusodinimo (PVD) būdu. Dažni dangalai apima:

• Titano nitridas (TiN): Universalus dangalas, padidinantis kietumą ir mažinantis trintį.
• Chromo nitridas (CrN): Puikiai atsparus prikibimui, todėl tinka formavimo operacijoms, kuriose kyla rūpesčių dėl medžiagos prikibimo.
• Dia-mo panaši anglis (DLC): Suteikia itin kietą, žemo trinties paviršių, kuris yra idealus reikalaujamoms aplikacijoms.

Šie dangalai veikia kaip apsauginė barjera, sumažindami dėvėjimąsi ir žymiai pailgindami įrankio tarnavimo laiką lyginant su neapdorotu įrankiu. Šių medžiagų pasirinkimas reikalauja kompromiso tarp kainos ir našumo. Nors kietmėtinis įrankis su DLC danga reiškia didelę pradinę investiciją, jo pailgėjęs tarnavimo laikas ir sumažintos techninės priežiūros išlaidos gali lemti žemesnes bendras nuosavybės išlaidas aukšto pajėgumo gamybos aplinkoje.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Kaip gaminami įformai?

Formos gamyba yra daugiapakopis procesas, pradedamas skaitmeniniu projektavimu naudojant CAD programinę įrangą. Remiantis šiuo projektu, parenkamas tinkamas medžiaga, tokia kaip įrankių plienas, kuri tada tiksliai formuojama naudojant technikas, pvz., CNC frezavimą, šlifavimą ir elektroerozinį apdirbimą (EDM). Toliau komponentai undergo heat treatment, kad būtų padidinta kietumas, po to surinkami ir atliekami griežti bandymai, siekiant užtikrinti, kad atitiktų tiksliai nustatytus reikalavimus prieš pradedant naudoti gamyboje.

2. Kokios yra formų veikimo metodai?

Forma veikia atlikdama kelias pagrindines funkcijas: darbinio kūno padėties nustatymą, jo tvirtą suveržimą, medžiagos apdorojimą ir vėliau paleidimą. „Apdorojimo“ funkcija – tai vieta, kur pridedama vertė, ir ji apima operacijas, tokias kaip pjaustymas, gręžimas, lenkimas, formavimas, traukimas ir ženklinimas. Konkrečius metodas priklauso nuo formos konstrukcijos, pavyzdžiui, progresyvinė forma atlieka nuosekliai einančias operacijas, o sudėtinė forma vienu ėlimu atlieka kelis pjaustymus.

3. Kokie yra du mirčių tipai?

Mirčių galima klasifikuoti keliais būdais, tačiau pagrindinis skirtumas yra pagal jų funkciją: pjaunančiosios ir formuojančiosios mirčios. Pjaunančiosios mirčios naudojamos medžiagai nupjauti, iškirpti arba išmušti, efektyviai pašalinant ją, kad būtų sukurta norima forma ar skylė. Formuojančiosios mirčios, kita vertus, keičia medžiagos formą, jos nepjaudamos. Jos tai daro lenkimo, traukimo ir prieglindžio procesais, kuriais plokščias metalo lakštas virsta trimatėmis detalėmis.