Automatransporta matricu konstruēšanas procesa galvenie soļi

TL;DR

Automobiļu veidņu dizaina process ir sistēmiska inženierijas darbplūsma, kas pārveido detaļas koncepciju par izturīgu ražošanas rīku. Tas sākas ar detalizētu detaļas izpildāmības analīzi (DFM), kam seko stratēģisks procesa plānojums, lai izveidotu lentveida izkārtojumu, kas optimizē materiālu izmantošanu. Pēc tam process turpinās ar detalizētu veidnes struktūras un komponentu dizainu CAD vidē, virtuālo simulāciju derīguma pārbaudei un atspirgšanas kompensācijai, un beidzas ar precīzu ražošanas rasējumu un materiālu saraksta (BOM) izveidi veidņu taisītājam.

1. fāze: Detaļas izpildāmība un procesa plānošana

Jebkuras veiksmīgas automašīnu stempēšanas operācijas pamatu izveido ilgi pirms tiek apstrādāts kāds tērauds. Šis sākotnējais posms, kas koncentrējas uz detaļas izgatavošanu un procesa plānošanu, ir svarīgākais posms, lai novērstu dārgas kļūdas un nodrošinātu efektīvu ražošanas gaitu. Tas ietver rūpīgu detaļas dizaina izpēti, lai noteiktu tās piemērotību stempēšanai, kas pazīstama kā izgatavošanas orientēts dizains (DFM). Šī analīze pēta tādas īpašības kā asas stūres, dziļas izstiepšanas un materiāla īpašības, lai identificētu potenciālas atteices, piemēram, plaisas vai vāciņus, pirms tās kļūst par dārgām fiziskām problēmām.

Kad detaļa tiek atzīta par izgatavojamu, nākamais solis ir procesa plāna izveide, ko vizuāli attēlo lentes izkārtojums. Tas ir stratēģisks ceļvedis, kā plakanu metāla ruļoni pakāpeniski pārveidos par gatavu komponentu. Kā detalizēti aprakstīts rokasgrāmatā no Jeelix , svītras izkārtojums rūpīgi attēlo katru operāciju — no caurumu urbuma un izgriešanas līdz liekšanai un veidošanai — loģiskā secībā. Galvenie mērķi ir maksimizēt materiāla izmantošanu un nodrošināt, ka svītra paliek stabila, pārvietojoties caur matrici. Optimizētam izkārtojumam var būt ievērojams ekonomisks efekts; pat 1% uzlabojums materiāla izmantošanā var nozīmēt ievērojamas ietaupīšanas lielapjomu automobiļu ražošanā.

Šajā plānošanas stadijā dizaineri gara acīm sadala gala sastāvdaļu sērijā štancēšanas darbībās. Piemēram, sarežģītu stiprinājumu sadala pamatoperācijās: caurumu dambēšana, malu izgriešana, liekšanas veikšana un beigās pabeigtās detaļas izgriešana no svītras. Šāds strukturēts domāšanas process nodrošina, ka operācijas tiek veiktas pareizā secībā — piemēram, caurumu izurbšana pirms liekšanas, lai izvairītos no deformācijas.

Galvenie DFM apsvērumi pārbaudes sarakstā:

• Materiāla īpašības: Vai izvēlētā metāla biezums, cietība un struktūras virziens ir piemērots nepieciešamajām veidošanas operācijām?
• Liekšanas rādiusi: Vai visi liekšanas rādiusi ir pietiekami lieli, lai novērstu plaisāšanu? Iekšējs rādiuss, kas mazāks par 1,5 reizēm materiāla biezumu, bieži ir brīdinājošs signāls.
• Uzsvērums tuvumā: Vai caurumi atrodas drošā attālumā no liekumiem un malām, lai izvairītos no izstiepšanās vai plīšanas?
• Sarežģīta ģeometrija: Vai kādas detaļas, piemēram, apakšgriezumi vai sānu caurumi, prasa sarežģītas un potenciāli kļūdām pakļautas ierīces, piemēram, sānu veltņus?
• Pieļaujamās novirzes: Vai norādītās pieļaujamās novirzes ir sasniedzamas ar spiešanas procesu, nepalielinot izmaksas nevajadzīgi?

Fāze 2: Maiņformas struktūra un kodola komponentu dizains

Ar izstrādātu procesa plānu fokuss pāriet uz fiziskās matricas projektēšanu — precīzas mašīnas, kas sastāv no vairākām savstarpēji atkarīgām sistēmām. Matricas struktūra kalpo kā izturīgs rāmis jeb skelets, kas tur visus aktīvos komponentus ideālā līnijā lielu spēku ietekmē. Šo pamatu, ko bieži sauc par matricas komplektu, veido augšējā un apakšējā plāksnes (apavi), kuras precīzi savietotas ar vadības dēmeņiem un bukšām. Šis savietojuma sistēmas ir ļoti svarīga, lai nodrošinātu mikronu precizitāti nepieciešamo daļu kvalitātes uzturēšanai un novērstu katastrofālas matricu sadursmes augstsātrumā darbības laikā.

Matricas sirds ir tās formēšanas un griešanas sistēma, kas sastāv no spiedpogām un matricas dobumiem (vai pogām), kas tieši veido metālu. Šo komponentu konstrukcija prasa ārkārtīgu precizitāti. Kritisks parametrs ir sprauga — nelielais attālums starp spiedpogu un matricu. Saskaņā ar Mekalite , šis sprauga parasti ir 5–10 % no materiāla biezuma. Pārāk maza sprauga palielina griešanas spēku un nodilumu, savukārt pārāk liela var saplēst metālu un atstāt lielas uzkalles. Šo komponentu ģeometrija, materiāls un termoapstrāde tiek rūpīgi noteikti, lai nodrošinātu izturību pret miljoniem cikliem.

Materiāla izvēle diegu komponentiem ir stratēģisks lēmums, kas balansē izmaksas, nodilumizturību un izturību. Atkarībā no ražošanas apjoma un detaļas materiāla abrazivitātes tiek izmantoti dažādi instrumentu tēraugi.

3. fāze: Virtuālā validācija un dizaina pārskats

Mūsdienu automašīnu veidņu projektēšanā ir beigušās dārgās un laikietilpīgās fiziskās mēģinājumu kļūdu epošas. Šodien dizaini tiek rūpīgi pārbaudīti digitālajā vidē, izmantojot procesu, ko sauc par virtuālo validāciju. Izmantojot sarežģītu datorizēto inženierijas (CAE) un galīgo elementu analīzi (FEA) programmatūru, inženieri simulē visu štampēšanas procesu, lai prognozētu, kā loksnes metāls uzvedīsies spiediena apstākļos. Šī virtuālā pārbaude identificē potenciālas kļūdas, piemēram, rievu veidošanos, pārrāvumus vai pārmērīgu plānināšanos, pirms sākas jebkāda fiziska ražošana, ļaujot veikt proaktīvas dizaina korekcijas.

Viens no nozīmīgākajiem izaicinājumiem stemplēšanā, īpaši ar modernās transportlīdzekļu attīstītajiem augstas izturības tērauda elementiem (AHSS), ir atstarpe. Šis fenomens rodas, kad pēc iespiedēšanas spēka noņemšanas veidotais metāls daļēji atgriežas savā sākotnējā formā. Simulācijas programmatūra precīzi paredz šīs atdzimšanas apjomu un virzienu. Tas ļauj projektētājiem īstenot aktīvu kompensāciju. Piemēram, kā paskaidroja Dželiks, ja simulacija paredz, ka 90 grādu leņķis atkal izkrīt līdz 92 grādiem, piepildījumu var izstrādāt tā, lai daļa pārvērstu par 88 grādiem. Kad daļa ir atbrīvots, tas atsāk atpakaļ uz perfektu 90 grādu mērķa.

Validācijas process ir sistemātiska pārbaude, lai nodrošinātu, ka konstrukcija ir izturīga, efektīva un spēj ražot kvalitatīvas detaļas. Tas sniedz pēdējo iespēju pārskatīt un pilnveidot, pirms uzsākt dārgu instrumentu veidošanas procesu.

Virtuālās validācijas procesa paņēmieni:

1. Izvadīt formabilitātes analīzi: Simulācijas programmatūra analizē materiāla plūsmu, lai pārbaudītu iespējamas kļūdas, piemēram, plaisas, rievas vai nepietiekamu izstiepšanos.
2. Prognozēt un kompensēt atsperību: Aprēķina atsperības pakāpi un automātiski pielāgo matricas dizaina veidošanas virsmas, lai kompensētu to.
3. Aprēķināt spēkus: Simulācija aprēķina katras operācijas nepieciešamo tonnāžu, nodrošinot, ka izvēlētajam presei ir pietiekama jauda un novēršot kaitējumu presim vai matricai.
4. Veikt galīgo dizaina pārskatīšanu: Apstiprinātā dizaina rūpīgu pārbaudi veic inženieru komanda, lai konstatētu visas atlikušās kļūdas vai potenciālas problēmas pirms dizaina apstiprināšanas.

4. fāze: Zīmējumu izveide un nodošana ražošanai

Automobiļu veidņu dizaina procesa pēdējā stadija ir validētā 3D digitālā modeļa pārtulkošana universālā inženierijas valodā, kuru veidņu ražotāji var izmantot, lai izgatavotu fizisko veidni. Tas ietver tehniskās dokumentācijas komplektu, tostarp detaļveida zīmējumus un materiālu sarakstu (BOM). Šis standartizētais izvade ir būtisks, lai nodrošinātu, ka katrs komponents tiek izgatavots precīzi saskaņā ar specifikācijām, kas ir kritiski svarīgi veidnes gludai montāžai, pareizai darbībai un efektīvai apkopei.

Dokumentācijas pakotne kalpo kā galvenais plāns rīka būvei. Tāi jābūt skaidrai, precīzai un nepārprotamai, lai izvairītos no dārgiem kļūdu pieļaušanu ražošanas telpās. Šāda detalizēta plānošana ir raksturīga ekspertu ražotājiem automobiļu nozarē. Piemēram, uzņēmumi kā Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. specializējas šo precīzo dizaina komplektu pārveidošanā augstas kvalitātes automašīnu štancēšanas matricās un komponentos, izmantojot modernas simulācijas un dziļas ekspertīzes pakalpojumus, lai ar izcilu efektivitāti un kvalitāti apkalpotu OEM un Tier 1 piegādātājus.

Galvenajā dizaina komplektā ietilpst vairāki galvenie elementi, no kuriem katrs kalpo konkrētam mērķim ražošanas un montāžas darbplūsmā. Šīs dokumentācijas kvalitāte un pilnīgums tieši ietekmē gala rīka veiktspēju un kalpošanas ilgumu.

Galvenie elementi galvenajā dizaina komplektā:

• Montāžas zīmējums: Šis pamatzīmējums parāda, kā visi atsevišķie komponenti savienojas beigu matricas montāžā. Tajā ietverti kopējie izmēri, aizvēršanas augstums un detaļas par matricas uzstādīšanu presē.
• Detaļu zīmējumi: Katram pielāgotajam komponentam, kas jāapstrādā ar mašīnu, tiek izveidots atsevišķs, ļoti detalizēts zīmējums. Šie zīmējumi norāda precīzus izmērus, ģeometriskos toleranču, materiāla tipu, nepieciešamo termoapgūli un virsmas apstrādi.
• Materiālu saraksts (BOM): BOM ir visu nepieciešamo sastāvdaļu, kas vajadzīgas veidņu izgatavošanai, detalizēts saraksts. Tas ietver gan individuāli apstrādātās sastāvdaļas, gan visas standarta komponentes, piemēram, skrūves, atspoles, vadpini un bukses, bieži norādot piegādātāja sastāvdaļu numurus.