TRUMPAI

Atšokimas yra elastingas lakštinio metalo formos atkūrimas po formavimo, svarbi problema automobilių formų projektavime, sukelianti matmenų netikslumus ir brangius gamybos delsimus. Atšokimo poveikis yra žymiai didesnis naudojant Pažangius Aukštos stiprumo plienus (AHSS). Efektyviam valdymui reikia tiksliai prognozuoti šį elgesį ir aktyviai kurti kompensuotą formos projektą, kai įrankių paviršiai yra modifikuojami, kad galutinis detalės darinys atšoktų į tikslią reikiamą formą.

Atšokimo supratimas ir jo svarbus poveikis automobilių gamyboje

Lakštinio metalo formavime atsitraukimas reiškia geometrinį pokytį, kurį detalė patiria po formavimo slėgio panaikinimo ir išėmimo iš formos. Šis reiškinys atsiranda todėl, kad medžiaga formavimo metu patiria tiek nuolatinį (plastinį), tiek laikiną (tamprų) deformavimą. Pašalinus įrankį, medžiagoje sukauptas tamprioji energija verčia ją iš dalies grįžti į pradinę formą. Šis, atrodo, nereikšmingas tamprus atsitraukimas gali turėti rimtų pasekmių automobilių gamyboje, kur reikalingas didelis tikslumas.

Nekontroliuojamo atsitraukimo poveikis yra rimtas ir neigiamai veikia visą gamybos procesą. Netikslūs prognozavimai tiesiogiai lemia dalių neatitikimą geometriniams tolerancijų reikalavimams. Šie matmenų nuokrypiai sukelia rimtus sunkumus tolimesniuose etapuose, pakenkdami galutinio automobilio vientisumui ir kokybei. Pagrindiniai neigiami padariniai yra:

• Matmenų nuokrypiai: Galutinis detalės forma neatitinka numatyto CAD geometrijos, dėl ko susidaro blogas pritaikymas ir apdaila.
• Surinkimo sunkumai: Neatitinkančios komponentai gali padaryti automatinį arba rankinį surinkimą sunkiu arba neįmanomu, dėl ko stabdoma gamybos linija.
• Padidėjęs išbandymo ciklų skaičius: Inžinieriai priversti eiti brangų ir laiko reikalaujantį bandymų ir klaidų ciklą, kai formos pakartotinai modifikuojamos ir testuojamos, kad būtų pasiekta teisinga detalės forma.
• Didesnis broko lygis: Detalės, kurių neįmanoma pataisyti ar surinkti, turi būti išmestos, dėl ko didėja medžiagų švaistymas ir gamybos išlaidos.
• Sumažėjęs pelningumas: Sugaišto laiko, darbo ir medžiagų švaistymas tiesiogiai veikia projekto finansinį stabilumą.

Atsiradimo problema ypač aštri naudojant šiuolaikines medžiagas, tokias kaip aukštos stiprumo plienai (AHSS). Kaip paaiškinta gairėse iš AHSS įžvalgos , šie medžiagų tipai turi didelį takumo ribos ir Jungo modulio santykį, o tai reiškia, kad formuojantis jos kaupia žymiai daugiau tampriosios energijos. Kai ši energija išsiskiria, atsirandantis tamprusis grįžtamas yra žymiai ryškesnis nei įprastose minkštosiose plienų rūšyse. Šis reiškinys pasireiškia keliais skirtingais būdais, įskaitant kampinį pokytį (nuokrypį nuo įrankio kampo), šoninės sienelės lenkimąsi (lenkimas griovelio sienelėje) ir sukimosi deformaciją (sukimo poslinkis dėl nesubalansuotų liekaninių įtempių).

Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos tampriajam grįžtam

Tampriojo grįžtamo laipsnis nėra atsitiktinis; jį lemia numatoma kintamųjų aibė, susijusi su medžiagos savybėmis, įrankių geometrija ir technologiniais parametrais. Šių veiksnių išsamus supratimas yra pirmasis žingsnis link efektyvaus elgsenos prognozavimo ir kompensavimo. Formavimo įrankių projektuotojams būtina analizuoti šiuos elementus, kad galėtų numatyti, kaip medžiaga elgsis veikiant formavimo slėgiui.

Medžiagos savybės yra pagrindinis veiksnys. Didelio takumo ir stiprumo plienai, tokie kaip TRIP ir mikrolydinių elementų turintys plienai, kurie plačiai naudojami automobilių komponentuose, pasižymi didesniu atsitraukimu. Tai susiję su tuo, kad aukštesnio stiprumo medžiagoms deformuotis plastinai reikia didesnės jėgos, o tai savo ruožtu sukaukia daugiau tamprumo energijos, kuri išsiskiria nuėmus apkrovą. Taip pat svarbus yra lakštinės medžiagos storis; plonesni lakštai, dažnai naudojami lengvinti transporto priemonėms, turi mažesnę struktūrinę standumą ir labiau linkę keisti formą.

Įrankių geometrija yra vienodai svarbus veiksnys. Išsami studija apie automobilių plieno lakštus parodė, kad įrankių pasirinkimas gali turėti didesnį poveikį nei kai kurios medžiagos charakteristikos. Tyrimas, paskelbtas žurnale Medžiagos parodė, kad įtempimo skersmuo turi didesnį poveikį atsitraukimui nei medžiagos anizotropija. Konkrečiai, tyrimas parodė, kad didesni įtempimo spinduliai sukelia didesnį atsitraukimą, nes jie sukelia mažesnį plastinį deformavimą, dėl ko tampriasis atkūrimas tampa pastebimesnis. Tai pabrėžia įrankių ir įtemptų konstrukcijos optimizavimo svarbą kaip pagrindinio atsitraukimo valdymo metodo.

Kad būtų pateiktas aiškus analizės pagrindas, toliau apibendrinami pagrindiniai veiksniai ir jų poveikis:

Pažangios išspaudimo formos projektavimo strategijos atsitraukimui kompensuoti

Veiksmingam atsitraukimui valdyti būtina pereiti nuo reaktyvių pataisymų prie proaktyvių projektavimo strategijų. Pažangiausias metodas vadinamas atsitraukimo kompensavimu, kai forma tyčia projektuojama neteisinga forma. Tokia „kompensuota“ formos paviršius formuoja lakštinį metalą taip, kad jis tampriai grįžtų į pageidaujamą, matmeniškai tikslų geometriją. Pavyzdžiui, jei numatoma, kad 90 laipsnių lenkimas atsitrauks 2 laipsniais, formą reikia suprojektuoti taip, kad detalė būtų lenkiama iki 92 laipsnių.

Nors egzistuoja tradicinės metodikos, tokios kaip perlenkimas ar įspaudimas, jos dažnai remiasi brangia fizine bandymų ir klaidų sistema. Šiuolaikinis kompensavimas yra modeliavimu paremtas procesas, kuris projektavimo eigoje integruoja sudėtingą programinę įrangą. Šis požiūris užtikrina tikslesnį, efektyvesnį ir patikimesnį būdą pasiekti teisingus įrankius iš pirmo karto. Sudėtingiems automobilių komponentams būtina bendradarbiauti su šios srities specialistais. Įmonės kaip Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. pavyzdžiu tarnauja šiuolaikiniam požiūriui, naudodamos pažangius CAE modeliavimus, kurie leidžia sukurti specialiai pritaikytus automobilių štampavimo įrankius, proaktyviai atsižvelgiant į medžiagos elgseną, užtikrinant tikslumą OEM ir Tier 1 tiekėjams.

Modeliavimu paremtas kompensavimo darbo procesas seka aiškų, sistemingą metodą:

1. Pradinis formavimo modeliavimas: Taikydami baigtinių elementų analizę (FEA), inžinieriai imituoja visą štampavimo procesą naudodami nominalią įrankių geometriją, kad tiksliai nuspėtų galutinės detalės formą, įskaitant atsilenkimo dydį ir kryptį.
2. Kompensavimo skaičiavimas: Programinė įranga palygina numatytą atsitraukimo formą su taikinio dizaino geometrija. Tada apskaičiuojami būtini geometriniai kampuo paviršių pataisymai, reikalingi šiam nukrypimui neutralizuoti.
3. CAD modelio modifikavimas: Apskaičiuoti pataisymai automatiškai pritaikomi kampo CAD modeliui, sukuriant naują, kompensuotą įrankio paviršiaus geometriją.
4. Tvirtinimo simuliacija: Vykdoma galutinė simuliacija, naudojant kompensuotą kampo dizainą, kad patikrinti, ar detalė dabar atsitrauks į tinkamas matmenis. Šis patvirtinimo žingsnis patvirtina strategijos veiksmingumą prieš pradedant pjauti metalą fiziniam įrankiui.

Šis proaktyvus metodas ženkliai sumažina brangių ir laiko reikalaujančių kampų perkarpimų bei pataisymų poreikį fiziniame bandymo etape, greitinant išvedimą į rinką ir mažinant bendras gamybos išlaidas.

Simuliacijos ir prognozavimo analizės vaidmuo moderniame kampo dizaine

Tiksli prognozė, naudojant imitavimo programinę įrangą, yra šiuolaikinio atsilenkimo kompensavimo pagrindas. Baigtinių elementų analizė (FEA) leidžia inžinieriams virtualiai modeliuoti visą presavimo operaciją – nuo ruošinio laikiklio jėgos iki skvarbos greičio – siekiant numatyti galutinės detalės formą su nepaprastai dideliu tikslumu. Kaip aprašyta techniniame vadove iš ETA, Inc. , ši prognozavimo galia leidžia sukurti kompensuotas įrankių paviršių formas dar nepradėjus gamybos, transformuojant mirkčių projektavimą iš reaktyvaus meno į prognozuojančią mokslą.

Tačiau modeliavimo veiksmingumas nėra absoliutus ir susiduria su didelėmis problemomis. Pagrindinis apribojimas yra tas, kad rezultatų tikslumas visiškai priklauso nuo įvesties duomenų kokybės. Netiksli medžiagų charakterizacija, ypač sudėtingoms AHSS klasėms, gali sukelti neteisingus atsilenkimo prognozavimo rezultatus. Tyrimai parodė, kad paprastos izotropinio sietėjimo modeliai dažnai nepakankami aukštos stiprybės plienams atsilenkimo reiškinį prognozuoti, nes jie neatsižvelgia į reiškinius, tokius kaip Bauschingero efektas, kuomet medžiagos takumo riba keičiasi esant priešingos krypties apkrovai (pvz., lenkiant ir išlenkiant per formos spindulį). Patikimų rezultatų pasiekimui reikalingi pažangūs medžiagų modeliai ir tiksli fizinių bandymų duomenys.

Nepaisant šių sunkumų, teisingai taikomas modeliavimas neatmestinai turi privalumų. Jis suteikia galingą struktūrą formų konstrukcijai optimizuoti ir gamybos rizikoms mažinti.

Modeliavimo privalumai

• Sumažina brangių ir laiko reikalaujančių fizinio įrankio bandomųjų skaičių.
• Sumažina bendras išlaidas, mažindamas atliekų kiekį ir rankinius įrankio reguliavimus.
• Pagreitina produkto plėtros ciklą ir išvedimą į rinką.
• Leidžia testuoti ir patvirtinti sudėtingas geometrijas bei naujas medžiagas virtualioje aplinkoje.

Simuliavimo trūkumai

• Prognozavimo tikslumas labai priklauso nuo tikslių medžiagų duomenų.
• Gali reikalauti didelių skaičiavimo išteklių, todėl reikia galingos apdorojimo technikos ir laiko.
• Gali reikėti specializuotų žinių rezultatams interpretuoti ir pažangiosioms medžiagų modeliavimo sistemoms tinkamai taikyti.
• Neteisingas modeliavimas gali sukelti neteisingą kompensavimą, dėl ko gali tekti brangiai perdirbti įrankius.