Automobīļu metāla stempelēšana: procesi, lietojumi un kvalitātes standarti

Kas ir automobiļu metāla stempelēšana un kāpēc tā ir svarīga

Metāla stempelēšana ir automašīnu ražošanas pamats. Katrā ceļā braucošā automašīnā ir simtiem stempelētu metāla komponentu — no šasijas apakškonstrukcijas, kas nes dzinēju, līdz mazajai skavai, kas tur vadu saišu; stempelētas detaļas veido transportlīdzekļa strukturālo un funkcionālo skeletu.

Būtībā automobiļu metāla stempelēšana pārvērš plakanu loksnīšu metālu trīsdimensiju detaļās, izmantojot virkni veidošanas operāciju: izgriešanu, caurduršanu, liekšanu, izvelkšanu un malu veidošanu. Industrija balstās uz trim galvenajām procesa metodēm — paaugstošā spiešana ,pārvietošanas formēšana , un vienas veidnes stempelēšana — katru no kurām optimizējuši atkarībā no detaļu izmēriem, ražošanas apjomiem un sarežģītības līmeniem.

To procesus atšķir kas pamatā ir jautājums par to, kā izstrādājums pārvietojas caur veidošanas secību . Nepareiza procesa izvēle konkrētam izstrādājumam var dubultot rīku izmaksas, radīt ražošanas sašaurinājumus vai apdraudēt izmēru precizitāti.

Nozares atsauce: Mūsdienu automobiļu stempelēšanas uzņēmums parasti darbojas ar 15–30 presēm, kuru spēks svārstās no 40 līdz 1000 tonnām, apstrādā vairāk nekā 50 materiālu šķirnes — no mīkstā tērauda līdz modernajiem augstizturīgajiem tēraudiem (AHSS) un alumīnijam — un mēnesī ražo miljonus detaļu.

Īstais inženierijas izaicinājums nav definēt stempelēšanu, bet gan izvēlēties pareizo procesu konkrētai detaļai. Tieši šo jautājumu šis raksts turpmāk apskata — no ražotāja viedokļa, kurš ir piegādājis vairāk nekā 1000 stempelēšanas veidņu un mēnesī ražo 5 miljonus stempelētu detaļu pasaules automobiļu pirmās pakāpes klientiem. Lai iegūtu detalizētāku pārskatu par ražošanas mēroga iespējām, skatīt mūsu pielāgots automašīnu štampējums pārskatu.

Trīs galvenie automobiļu komponentu stempelēšanas procesi

Katrs stempelētais automobiļu komponents sākas ar vienu un to pašu jautājumu: kura procesa maršruta izvēle ir pareizā? Atbilde ir atkarīga no četriem faktoriem — gadā ražotais daudzums, komponenta izmēri, materiāla biezums un sarežģītība. Turpmāk aplūkojam trīs galvenos stempelēšanas procesus un to izvēles loģiku.

Progressīvā matrica — liels daudzums, mazi līdz vidēji komponenti

Progressīvās matricas stempelēšanā lentes koiļa tiek ievadīta caur vairākām stacijām vienā un tajā pašā matricas komplektā. Katrā preses darbībā katrā stacijā tiek veikta viena operācija — vienā stacijā notiek izgriešana, nākamajā — caurduršana, nākamajā — liekšana — un pēdējā stacijā tiek izsviests pilnībā pabeigts komponents. Paša lente pārvieto pusfabrikātu no stacijas uz staciju, kurā pilotu adatas nodrošina pozicionēšanas precizitāti ±0,02 mm robežās.

Galvenie tehniskie elementi:

• Strēmeles izkārtojuma dizains nosaka materiāla izmantošanu, staciju secību un kopējo matricas izmēru — bieži vien lielākais faktors katras detaļas izmaksās
• Vadpini iekļaujas jau iepriekš urbītajos caurumos katrā stacijā, lai novērstu jebkādu lentes pozicionēšanas nobīdi
• Pacēlēji paaugstina lenti starp triecieniem, lai tā varētu pārvietoties, nepieskaroties matricas virsmām
• Veidnēs integrēti sensori reāllaikā atklāj nepareizus barošanas procesus, izgriezumu vilkšanu un detaļu izmešanas kļūmes

Progresīvās matricas ir īpaši efektīvas gadā ražojot vairāk nekā 50 000 gabalu mazām un vidējām detaļām (parasti ar lentes platumu mazāku par 600 mm). Tipiskas automobiļu pielietošanas jomas ir montāžas skavas, savienotāji, stiprinājuma skavas, nelielas strukturālās pastiprinājuma detaļas un sēdekļu mehānismu komponenti. Šis process nodrošina augstākos ražošanas ātrumus — parasti 25–40 triecieni minūtē (SPM) —, taču rīku ieguldījums ir ievērojams: no vidēja līmeņa vienkāršām griešanas matricām līdz ievērojamiem sarežģītām veidošanas matricām ar 12 vai vairāk stacijām.

Ražotāja references: Pilnīga pakalpojumu sniegšana progresīvajā matricā — no lentes izkārtojuma projektēšanas līdz CAE veidošanas simulācijai, matricu tērauda izvēlei, apstrādei, testēšanai un PPAP iesniegšanai — parasti prasa 5–7 nedēļas standarta automobiļu projektos, kur pirmās pārbaudes apstiprināšanas rādītājs pārsniedz 93 %, ja CAE simulācija ir integrēta projektēšanas posmā.

Pārvietošanas matrica — lieli strukturālie komponenti, vidēja līdz augsta ražošanas apjoma

Pārvietošanas matricas stempelēšana novērš progresīvo matricu būtisko ierobežojumu: detaļai jāpaliek pievienotai nesošajai lentei. Lielām detaļām — apakšrāmēm, šķērssavienojumiem, garenbalkām, vadības rokām — tas fiziski nav iespējams, jo заготовка izmēri pārsniedz pieejamos ruļļu platumus un detaļas svars padara lentu balstītu pārvietošanu nepraktisku.

Pārvietošanas matricu sistēmā katrs stacionārs ir neatkarīga augšējā un apakšējā matrica. Mekhāniska pārvietošanas sistēma — parasti servodzinētas skavas vai robotizēti rokassprādzes — katrā stacionārā paņem заготовку vai daļēji veidotu detaļu un pārvieto to uz nākamo stacionāru. Tā kā darba gabals starp stacionāriem tiek atlaists un atkal satverts, šajā sistēmā nav nesēja lentes, nav platuma ierobežojumu un katru stacionāru var projektēt, optimizēt un uzturēt neatkarīgi.

Pārvietošanas matricas darbojas 20 000–200 000 gabalu gadā uz presēm ar spēku no 630 līdz 1000 tonnām un 3–6 stacionāriem. Galvenais priekšrocības faktors ir elastīgums: viena pārvietošanas presē var ražot dažādu detaļu ģimenes, nomainot matricu komplektus, un atsevišķas stacionāru matricas var aizvietot vai pārstrādāt, neietekmējot visu sistēmu.

Kad izvēlēties pārvietošanas matricu vietā progresīvo matricu:

• Detaļas заготовка pārsniedz 600 mm jebkurā dimensijā
• Detaļai nepieciešama dziļa vilkšana, kas deformētu nesēja lentu
• Ražošanas apjoms nepietiek, lai attaisnotu liela progresīvā matricas augstāko rīku izmaksu
• Detaļa ir strukturāla drošības sastāvdaļa, kurai katrā stacijā nepieciešama 100 % procesa laikā veicamā pārbaude

Pārneses matricas pielietojuma piemēru masveida ražošanā skatīt zemāk 3. sadaļā esošajā palīdzības rāmja piemērā.

Vienkārša matrica — pareizais izvēles variants zemā ražošanas apjomā, lielām detaļām un prototipiem

Vienkāršās matricas stempļošana ir viselastīgākā un lēzākā ieeja metāla stempļošanā. Katrs preses cikls veic tieši vienu operāciju — sagriešanu, caurduršanu, liekšanu vai veidošanu — izmantojot atsevišķu matricu. Kompleksai detaļai var būt nepieciešamas 3–8 vienkāršas matricas, lai pabeigtu visas veidošanas darbības, un detaļas starp presēm tiek pārvietotas manuāli vai ar vienkāršu automatizāciju.

Vienkāršās matricas nav zemākas kvalitātes process — tās ir optimālā izvēle konkrētās situācijās, kur progresīvās vai pārneses matricas būtu ekonomiski vai fiziski neiespējamas:

• Detaļas izmēri pārsniedz 600 mm — pārsniedz tipiskos lentes platumus progresīvās matricas stempļošanai
• Gadā ražotais daudzums ir mazāks par 20 000 gabaliem — progresīvo veidņu vienības izmaksu priekšrocība nekompensē augstākās sākotnējās veidņu ieguldījumu izmaksas
• Materiāla biezums pārsniedz 6 mm — biezu materiālu apstrāde prasa preses spēkus un veidņu atstarpi, kuras grūti sasniegt daudzstāviju progresīvajās veidņu kompānijās
• Prototipa un ražošanas sagatavošanas validācija — vienvietas veidnes ļauj procesa validāciju zemās izmaksās (2–4 nedēļu piegādes laiks), pirms tiek veikts pilnas progresīvās vai pārnesuma veidņu iegādes lēmums

Nozares atsauces vērtība: Viena veidņa izmaksas parasti ir 10 % līdz 25 % no ekvivalentas progresīvās veidņu komplekta izmaksām. Ja to kombinē ar stratēģisku modernizācijas ceļu — kurā validētie vienvietas veidņu procesa dati tieši ietekmē nākamās progresīvās vai pārnesuma veidņu konstrukciju — šī kombinētā pieeja var samazināt kopējās programmas veidņu izmaksas, vienlaikus samazinot ražošanas uzpildes riskus.

Procesa izvēles salīdzinājums

Piezīme: Vērtības ir nozarē pieņemtās atsauces diapazona vērtības. Patiesās projekta vērtības var atšķirties atkarībā no detaļas ģeometrijas, materiāla kvalitātes un preses iespējām.

Iepazīstieties ar mūsu rokasgrāmatu par kā izvēlēties piemērotu ražošanas procesu atbilstoši detaļas prasībām .

Automobiļu lietojumprogrammas: kura procesa izvēle katrai detaļai

Matricu veidošanas procesa izvēle galu galā ir nosaka pati detaļa — tās izmēri, materiāls, strukturālā funkcija un ražošanas apjoms. Turpmāk aplūkojam, kā šie faktori ietekmē trīs galvenās automobiļu lietojumprogrammu kategorijas, izmantojot reālus ražošanas piemērus.

Riteņu balsts un strukturālas sastāvdaļas

Riteņu balsta strukturālās detaļas — apakšrāmi, šķērsstieņi, garenstieņi un vadības roki — rada vislielāko matricu veidošanas izaicinājumu automobiļu ražošanā. Tas ir lieli, biezu loksnes materiālu (1,5–4,0 mm) izstrādājumi, kas izgatavoti no augstas izturības tēraudiem, piemēram, DP600, DP800 un QSTE500TM, kur galvenās inženierijas problēmas ir atgriešanās (springback) kontrole un metināšanas savienojuma precizitāte.

Standarta procesa maršruts ir pārneses matricas stempelēšana, kam seko robotizētā metināšanas montāža . Rīku pārnesana ir būtiska, jo tipiskas priekšējās apakškonstrukcijas заготовку izmēri vairākos virzienos pārsniedz 800 mm — tālāk par progresīvās matricas lentes platumu. Pēc stempošanas atsevišķās detaļas tiek savienotas ar metināšanu pilnā montāžā, bieži vien ar 15–20 metinājuma šuvēm, kurām jāsaglabā pozicionālā precizitāte ±0,5 mm robežās.

Ražošanas piemērs — priekšējās apakškonstrukcijas montāža:

Eiropas premium klases SUV platformai bija nepieciešama priekšējās apakškonstrukcijas montāža, kas sastāvēja no 7 atsevišķām stempotām detaļām, kuras savienoja 17 MIG metinājuma šuves. Apakškonstrukcija — kas nodrošina dzinēja, transmisijas un priekšējās balstiekārtas uzmontēšanu — ir sadurmes slodzes ceļa komponents, tāpēc izmēru precizitāte tieši ietekmē sadurmes veiktspēju. Gadalaikā ražošanas apjoms: 80 000 transportlīdzekļu komplekti.

Pirms jebkura rīku tērauda griešanas CAE inženieru komanda veica formēšanas simulāciju visiem 7 daļām. Simulācija identificēja: pastiprinājuma skavas stūri ar biezuma samazinājumu, kas pārsniedz 25 % (QSTE500TM formēšanas robeža ir aptuveni 28 %) — novērsta, palielinot stūra rādiusu no R3,0 līdz R4,5; vilkšanas malas zonu, kurā novērojama materiāla uzkrāšanās (vijumu riska zona) — novērsta, pievienojot vienu vilkšanas ribu un pielāgojot ribas augstumu; un sānu sienu malu ar prognozētu atgriezenisko izliekumu 2,3 grādu apmērā — kompensēta, pretēji nobīdot matricas dobuma virsmu.

Visas 7 presēšanas matricas tika izgatavotas, balstoties uz CAE korekcijām veidotajiem rīku datiem. Pirmās ražotās detaļas izturēja izmēru pārbaudi bez vienīgas matricas pārstrādes iterācijas. Pilns process — 7 presēšanas darbības + 17 metinājumi — tika validēts programmas termiņā, un apakšramis tika pārvērsts sērijveida ražošanā noteiktajā laikā.

„CAE simulācija ne tikai prognozēja problēmas — tā pilnībā novērsa eksperimentālo un kļūdu izlabošanas posmu. Septiņas matricas, pirmajā mēģinājumā, visas iekšējās pieļaujamības robežās.“

Korpusa baltais korpuss un drošības komponenti

Korpusa struktūras daļas — B-stabiņu pastiprinājumi, jumta sijas, sānu sadurmes stabili, sēdekļu šķērsstieņi — ir drošības kritiskas sastāvdaļas, parasti izgatavotas no karsti formas borona tērauda (22MnB5) vai ļoti augstas izturības aukstā formas tēraudiem. Galvenās inženierijas problēmas ir tievuma kontrole (lai izvairītos no plaisām veidošanas laikā) un atgriešanās kompensācija pēc karstās stempošanas.

Šīs daļas parasti darbojas uz pārvades matricu sistēmas , kur karstā stempošana ir integrēta preses līnijā borona tērauda šķirnēm. Tā kā viena B-stabiņa pastiprinājuma izgatavošana var ietvert заготовку, karsto veidošanu, apgriešanu un caurduršanu 4–5 stacijās, pārnesuma matricas arhitektūra nodrošina nepieciešamo staciju neatkarību.

Ražošanas piemērs — B-stabiņa pastiprinājums:

Japāņu pirmās kārtas piegādātājs izstrādāja B-stabiņa pastiprinājumu no 22MnB5 (1,8 mm biezums) globālai vidēja izmēra sedana platformai. Detaļa jau bija iegājusi rīku izgatavošanas fāzē kopā ar citu matricu ražotāju — bez iepriekšējas CAE simulācijas. Pirmās izmēģinājuma (T1) paraugdetaļas parādīja trīs problēmas: mikroplaisājumus stūros divās vietās, vārpstas savīšanos flanča zonā un atgriezeniskās novirzes leņķus 2,1, 1,8 un 2,5 grādiem pa trim kritiskām sekcijām — tālāk par pieļaujamo ±0,5 grādu novirzi. Pēc trim matricu pārveidošanas cikliem sešu nedēļu laikā problēmas saglabājās, un SOP (ražošanas uzsākšanas) posma sasniegšana bija apdraudēta.

Tika veikta neatkarīga CAE analīze uz tās pašas detaļas ģeometrijas. Trīs darba dienu laikā simulācija identificēja: stūru izpletuma līmeni 32 % un 29 % — pārsniedzot 22MnB5 materiāla aukstā stāvokļa formēšanas robežu 28 %, kas precīzi sakrita ar plaisu atrašanās vietām; materiāla uzkrāšanos (15 % biezuma palielinājumu) flanģa zonā — kompresijas nestabilitāti flanģēšanas laikā, kas sakrita ar rievu rakstu; un atgrieziena leņķus, kas sakrita ar mērītajām vērtībām ar novirzi ne vairāk kā 0,2 grādiem, apstiprinot simulācijas precizitāti.

Korektīvie pasākumi — stūru rādiusu palielināšana (kas tika apstiprināta kopā ar strukturālās inženierijas komandu, lai nodrošinātu, ka tas neietekmē sadurmes izturību), priekšliekšanas soļa pievienošana, lai 90 grādu flanģi sadalītu divos 45 grādu posmos, un pretējā kompensācijas pielietošana matricu virsmām — tika īstenoti pirms jebkura papildu tērauda sagriešanas. Pārveidotā rīkojuma izmantošana pirmajā izmēģinājumā deva atbilstošas detaļas.

Suspensijas, vadības un dzinības sistēmu komponenti

Šī kategorija aptver precīzas daļas - absorbentu caurules, bultu šahti, vadības roku spārni, stūres stūres rokas un motora piestiprināšanas piestiprinājumus. Atšķirībā no šasijas konstrukcijas daļām, kurās dominē lielums un izturība, pakaļdzinējs un dzinēja daļas prasa precizitāti (īpašu diametru līdz IT7 pakāpei, virsmas pārklājumu līdz Ra 0,4 um) un daudzos gadījumos noguruma izturību cikliskā slodzes apstākļos.

Ražotāja gadījumā - trieciena absorbents (augstas tilpuma automatizēta līnija):

Vispasaules pirmajam līmeņa 5 lielākajā apšaubītāju piegādātājam, kas apkalpo Volkswagen MQB un BMW CLAR platformas, bija nepieciešams Āzijas un Klusā okeāna reģiona stratēģisks partneris apšaubītāju cauruļu ražošanai. Gāzes apjoms: 2,4 miljoni transportlīdzekļu komplektu, kas atbilst 7,2 miljoniem atsevišķu cauruļu gadā (viens komplekts = 1 ārējais cauruļs + 1 iekšējais cauruļs + 1 augšējā uzstādīšanas segums).

Cauruļu ražošanas līnija darbojas kā pilnīgi automatizēts 7 posmu process, kurā starp izejvielu ievadi un gatavā izstrādājuma izvadi nav nepieciešama operatora iejaukšanās: (1) Automātiska nogriešana noteiktā garumā — 9 mašīnas, nogriešanas precizitāte ±0,1 mm; (2) Abu galu apstrāde ar slīpni — 17 mašīnas, abas caurules galas vienlaikus; (3) Laseru caurulju griešana īpašām ģeometrijām; (4) Rievu veidošana presējamām savienojumu virsmām; (5) Ultrasoniskā tīrīšana — visu griešanas šķidrumu un daļiņu atlikumu noņemšana; (6) 100 % tiešsaistes automatizētā izmēru pārbaude — 9 pārbaudes vienības, izmantojot infrasarkano starojumu, katras caurules iekšējā un ārējā diametra, apaļuma un sienas biezuma pārbaude; (7) Iepakošana un piegāde.

100% iekšējā kontrole bija izšķirošais faktors piegādātāju atlasē. Pirmsējais piegādātājs izmantoja statistisku paraugu ņemšanu ar manuālu mērījumu -- modelis, kas ir saistīts ar trūkumu risku. Automatizētā līnija novērš šo risku: ja caurule neiekrīt jebkādā izmēra pārbaudē, tā tiek fiziski novirzīta no izejas plūsmas pirms tā var sasniegt kuģniecības konteineru.

Ražotāja gadījumā -- Kontrolējošā rokas izplūdes virziens (saldā virziena nomaiņa aizstāj apstrādi):

Ķīnā esošajam 1. līmeņa šasijas sistēmas piegādātājam, kas apkalpo BYD un NIO, bija nepieciešams 320.000 šasijas šahtu gadā četros transportlīdzekļu modeļos. Šābs ir precīzs piņeks - O16 mm stūres ar O22 mm flāzes galvu un sferisku galu - izgatavots no 42CrMo sakausējuma tērauda, kam nepieciešama 900+ MPa slīpuma izturība uz stūres un HRC 58-62 uz galva.

Sākotnējais process izgatavoja vārpstu no O25 mm stieņveida заготовkas ar CNC apstrādi — no materiāla tika noņemti 59 % kā skaidas. Gadā ražojot 320 000 gabalus, tas nozīmēja vairāk nekā 90 tonnu tērauda izšķiešanu gadā, un katras detaļas apstrādes izmaksas bija noteiktas ar 4,5 minūšu cikla laiku.

Alternatīvais priekšlikums: aukstās presēšanas metode no O18 mm stieples. Detaļas ģeometrija — tievs kāts (L/D attiecība aptuveni 5:1), flančveida galva un sfēriskā gala daļa — ir ļoti piemērota daudzstaciju aukstās deformācijas apstrādei. Četru staciju aukstās presēšanas matrica ražo gandrīz pabeigtu заготовku mazāk nekā 3 sekundēs, un materiāla izmantošana palielinās no 41 % līdz 94 % (materiāls tiek noņemts tikai galvas pabeigšanas un kāta slīpēšanas laikā).

Trīs sākotnējās bažas — augstākas matricu ieguldījumu izmaksas, aukstās uzgalēšanas un apstrādāto detaļu izturība pret atkārtotu slodzi, kā arī sfēriskā gala precizitāte — tika novērstas, izmantojot datu pierādījumus: Matricu ieguldījumu izmaksas tika amortizētas līdz nenozīmīgai summai uz vienu detaļu salīdzinājumā ar apstrādes izmaksu samazinājumu; aukstās uzgalēšanas detaļās nepārtraukta graudu plūsma (materiāla šķiedras plūst ap galvas kontūru, nevis tiek sagrieztas) nodrošina augstāku izturību pret atkārtotu slodzi — kas ir būtiski suspensijas komponentam, kurš pakļauts cikliskai lieces slodzei; un sfēriskā gala ģeometrija tiek sasniegta, izmantojot aukstās uzgalēšanas matricas dobumu un pēc tam tiek precizēta ar papildu slīpēšanu, lai atbilstu norādītajai profila pieļaujamajai novirzei.

Pāreja uz jauno tehnoloģiju klientam katru gadu saglabāja vairāk nekā 90 tonnas tērauda un ievērojami samazināja izmaksas par vienu detaļu. Papildinformāciju par aukstās uzgalēšanas tehnoloģiju skatiet mūsu automobiļu aukstās uzgalēšanas spējas . Saistītās precīzās bukšu lietojumprogrammas aprakstītas mūsu automobiļu metāla bukšu pārskatu.

Lietojumprogrammu–procesu atbilstības atsauces grāmatā

Kvalitātes kontrole: pilnīgā pārbaudes ķēde automašīnu stempelēšanai

Vairums rakstu par automašīnu stempļošanu piemin kvalitātes kontroli vienā teikumā — parasti "mēs ievērojam IATF 16949 standartus" — un turpina tālāk. Praksē stempļotu automašīnu detaļu kvalitātes nodrošināšana nav viena pārbaudes punkts, bet gan sešdimensionāla sistēma, kas aptver visu ražošanas dzīvesciklu — no ienākošajiem izejmaterialiem līdz galīgajai piegādei.

Kvalitātes standarti un sertifikācija

IATF 16949 ir starptautiskais kvalitātes vadības standarts automašīnu sērijveida ražošanai un servisa daļām. Atšķirībā no vispārīgā ISO 9001 standarta IATF 16949 uzliek automašīnu nozarei specifiskus prasības: defektu novēršanu, nepārtrauktu uzlabošanos un atkritumu samazināšanu visā piegādes ķēdē. Pirmās vai otrās līmeņa automašīnu piegādātājam IATF 16949 sertifikācija ir minimālais nosacījums, lai varētu iesaistīties iepirkuma procesā.

Sertificēts saskaņā ar IATF 16949 (sertifikāta Nr. 0532672)

Papildus sertifikācijai Ražošanas daļu apstiprināšanas process (PPAP) ir šķērslis starp rīku izgatavošanu un sērijveida ražošanu. PPAP prasa, lai piegādātājs ar mērījumu datiem, nevis solījumiem, pierāda, ka ražošanas process spēj nepārtraukti ražot detaļas, kas atbilst visām izmēru, materiāla un ekspluatācijas specifikācijām norādītajā ražošanas ātrumā. Speciāli metāla loksnes stempelēšanai PPAP iesniegums ietver: izmēru izvietojuma ziņojumus (CMM dati par visām zīmējuma izmērām), materiālu sertifikācijas dokumentus, procesa spējas pētījumus (CPK dati par kritiskajām raksturīgajām īpašībām) un akreditētas laboratorijas darbības jomu.

Izmēru pārbaude — koordinātu mērīšanas mašīna (CMM) un procesa laikā veiktā mērīšana

Koordinātu mērīšanas mašīnas (CMM) ir zelta standarts stempelētu detaļu izmēru pārbaudei. CMM pieskaras detaļas virsmai simtos programmētu punktu un salīdzina mērītās koordinātas ar 3D CAD modeli. Automobiļu metāla loksnes stempelēšanai CMM pārbaude kalpo trim atsevišķiem mērķiem:

• Pirmās izstrādājuma pārbaude (FAI): Pilnīga izmēru pārbaude pirmajiem daļu izstrādājumiem no jaunas vai modificētas matricas. Katrs zīmējuma izmērs tiek izmērīts un reģistrēts. FAI ir obligāts PPAP piegādes dokuments.
• Ražošanas procesa paraugu ņemšana: Periodiskas izmēru pārbaudes ražošanas procesā — parasti ik pēc 2–4 stundām —, lai noteiktu procesa novirzi, pirms tas rada neatbilstošas daļas
• Matricas nodiluma uzraudzība: Izmēru tendenču uzraudzība visā matricas ekspluatācijas laikā, lai prognozētu, kad matricas komponentiem nepieciešama nomainīšana vai asināšana

Nozares atsauces vērtība: Mūsdienu koordinātu mērīšanas sistēmas (CMM) sasniedz volumetrisko precizitāti 1,5 + L/350 μm (kur L ir izmērītais garums mm). Tipiskam presētai detaļai ar izmēru 200 mm šis atbilst mērījumu nenoteiktībai aptuveni 2,1 μm — iekšēji robežās, kas noteiktas precīziem automobiļu presējumiem.

SPC — statistiskā procesa vadība lielapjoma presēšanā

SPC pārnes kvalitātes nodrošināšanu no atklāšanas („atrodiet defektīvos komponentus”) uz profilaktiku („novērsiet procesa radīšanu defektīvu komponentu“). Nevis mērot katru komponentu vai balstoties uz beigu līnijas paraugu ņemšanu, SPC uzrauga pašu procesa uzvedību izmantojot kontroles diagrammas un spējas rādītājus.

Automobiļu stempelēšanā visbiežāk ziņotais spējas rādītājs ir CPK — procesa spējas rādītājs, kas ņem vērā gan procesa svārstības, gan centrēšanu attiecībā pret specifikācijas robežām:

• CPK >= 1,33: Process ir spējīgs — paredzamais defektu daudzums ir zem 63 defekti uz miljoniem (ppm). Tipisks minimālais automobiļu ražošanai.
• CPK >= 1,67: Process ir labi centrēts un stabils — paredzamais defektu daudzums ir zem 0,6 ppm. Prasīts drošības kritiskiem raksturlielumiem.
• Cpk < 1,00: Process nav spējīgs — defektu daudzums pārsniedz 2700 ppm. Nepieciešama nekavējoties korektīva darbība.

Iespējamā defektu daudzuma starpība mēnesī (aptuveni 257 daļas) starp CPK 1,00 un CPK 1,33 stempelēšanas operācijā, kas ražo 100 000 daļu mēnesī, ir vai nu atklātas defektu daļas (kontroles izmaksas), vai arī tās tiek nosūtītas klientam (kvalitātes risks).

Statistikās procesa kontroles (SPC) ieviešana parasti koncentrējas uz 3–8 kritiskām kvalitātes raksturībām (CTQ) katram komponentam — dimensijām, kas tieši ietekmē savienojumu, funkcionalitāti vai turpmāko montāžu. Papildus informāciju par pieļaujamo noviržu stratēģiju skatīt kāpēc ražošanas pieļaujamās novirzes jānosaka jau agrīnā stadijā .

Nedestruktīvā izmēģināšana un funkcionālā pārbaude — aiz dimensiju pārbaudes

Dimensiju atbilstība ir nepieciešama, tačar tā viena pati nav pietiekama. Drošības kritiskiem stempelētiem komplektiem — īpaši metinātiem apakšrāmjiem, suspensijas komponentiem un sēdekļu konstrukcijām — nepieciešama nedestruktīvā izmēģināšana (NDT), lai pārbaudītu iekšējo integritāti:

• Ultraskaņas testēšana (UT): Atklāj iekšējos metinājuma defektus — porainību, nepietiekamu saplūšanu, plaisas — analizējot augstas frekvences skaņas viļņu atstarpošanos. Izmanto strukturālo metinājuma savienojumu pārbaudei šasijas komplektos.
• Magnetisko daļiņu pārbaude (MPI): Atklāj virsmas un tuvu virsmai esošus plaisas feromagnētiskos materiālos. Lietots uz stempļošanas заготовка malām, veidotajiem stūriem un metinājuma siltuma ietekmētajām zonām.
• Krāsvielas penetrācijas izmeklēšana (DPI): Atrod virsmas defektus nefēromagnētiskos materiālos (alumīnijs, nerūsējošais tērauds). Lietots alumīnija stempļojumiem un kosmētiskajām A klases virsmām.

Statiskie un dinamiskie testi pilnīgi atspoguļo kvalitātes ainu. Statiskās pārbaudes pārbauda materiāla īpašības (stiepes izturību, cietību, ķīmisko sastāvu) izejmateriāla paraugos un gatavajos komponentos. Dinamiskās pārbaudes pārbauda funkcionālo veiktspēju cikliskas slodzes apstākļos, atbildot uz jautājumu, ko vienīgi izmēru dati nevar atbildēt: "Vai komponents veiks savu paredzēto funkciju visā transportlīdzekļa ekspluatācijas laikā?"

Praktiskiem norādījumiem par detaļu projektēšanu, kas ir iebūvēti vieglāk pārbaudāmas, skatīt kas padara izgatavotu detaļu viegli pārbaudāmu .

Lai iegūtu pilnīgu pārskatu par mūsu kvalitātes sistēmu, apmeklējiet mūs IATF 16949 kvalitātes nodrošināšana lappusi.

Matricu inženierija: CAE simulācija pirms metāla apstrādes

Dzēsēšanas procesā dārgākā kļūda ir veidošanas problēmas atklāšana pēc kad matrica jau ir apstrādāta. Tradicionālā matricu izstrāde — projektēšana, apstrāde, testēšana, problēmu atklāšana, pārstrāde, atkārtota testēšana — var aizņemt nedēļas ilgu laiku un ievērojamus budžeta līdzekļus iteratīvās pārstrādes ciklos. Mūsdienu pieeja šo secību apgriež otrādi: visu simulē pirms kaut ko apstrādā.

Kāpēc matricu inženierija notiek pirms pirmās apstrādes

CAE (datorizētā inženierzinātne) veidošanas simulācija ir kļuvusi par standarta priekšējo posmu automašīnu dzēsēšanas matricu izstrādē vienkārši ekonomisku iemeslu dēļ: kļūdas novēršanas izmaksas simulācijā ir gandrīz nulle; kļūdas novēršanas izmaksas cietā rīku tēraudā tiek mērītas nedēļās ilgās darba apturēšanās laikā un ievērojamās pārstrādes izmaksās katrā iterācijā.

Simulācijas darbplūsma parasti iet cauri trim stadijām: (1) Veidojamības analīze — vai šo detaļas ģeometriju var izveidot no norādītā materiāla, neraisinot plaisu vai rievu veidošanos? (2) Atspirgšanas prognozēšana — pēc deformācijas un slodzes noņemšanas cik lielu elastīgo atgriešanos detaļa piedzīvos un kāda pretkompenzācija jāpiemēro matricas virsmām? (3) Procesa optimizācija — vai заготовки forma var tikt modificēta, lai uzlabotu materiāla izmantošanu? Vai vilkšanas ribu izvietojumu var pielāgot, lai izlīdzinātu materiāla plūsmu?

Izvade ir Tehniskās pārskatīšanas (TR) ziņojums — parasti 40–60 lappuses, kurās apskatīta formējamība, atgriešanās, заготовки izstrāde un procesa ieteikumi — ko inženieru komanda pārskata pirms apstiprināt matricu ražošanu.

Ko faktiski nodrošina CAE simulācija

Atgriežoties pie B-stabiņa stiprinājuma piemēra: CAE simulācija identificēja precīzās vietas kur varētu rasties plaisas un vājumi, kvantificēja atgriezeniskās novirzes leņķus katrā kritiskajā sekcijā un sniedza konkrētus korektīvos pasākumus, kas vienā iterācijā atrisināja visus trīs jautājumus. Simulācijas precizitāte — atgriezeniskās novirzes prognozēšana ar novirzi ne vairāk kā 0,2 grādi no izmērītajām vērtībām — ir tas, kas padara CAE par uzticamu inženierijas rīku, nevis tikai vizualizācijas triku.

Priekšējā apakšrāmja gadījumā CAE simulācija tika veikta visiem septiņiem stempļiem pirms jebkura matricu tērauda pasūtīšanas. Visas septiņas matricas izturēja pirmās parauga izmēru pārbaudi — rezultāts, kas būtu statistiski neiespējams bez simulāciju vadītas rīku konstruēšanas. Papildinformāciju par konstrukcijas vienkāršošanu skatīt kā vienkāršot sarežģītu metāla detaļu struktūru .

No vienas matricas prototipa līdz progresīvās matricas ražošanai

Viena no vismaz izmantotājām stratēģijām stempēšanas stempēšanas inženierijā ir secīgā darbnīca: apstiprināt formēšanas procesu ar mazumtirdzniecības vienreizējiem stempļiem, un tad izmantot apstiprinātos procesa datus - formēšanas spējas, materiālu plūsmas modeļus, atstarpes mērījumus - pilnīgas progresīvās vai pārnes

Šī pieeja ir īpaši noderīga, ja daļas konstrukcija vēl nav iesaldēta, ja gada apjoma palielināšanās ir pakāpeniska vai ja materiāla uzvedība nav pilnībā raksturota. Galvenais faktors ir datu nepārtrauktība: formēšanas parametri, atdzesēšanas mērījumi un griezuma līnijas attīstība no vienas formēšanas fāzes netiek noraidītas, pārceļot uz ražošanas rīkles - tās kļūst par inženierbūves pamatu progresīvajai vai pārneses formēšanas konstrukcijai. Par die dizaina un ražošanas iespējas, apmeklējiet mūsu automobiļu iespiedēšanas ražojums lappusi.

"Simulācijas un rīku atgriezeniskā saikne atšķiras no inženierijas vadīta formēšanas un izmēģinājuma un kļūdu. Kad datu plūsma no vienas formulas tiek pārnesta tieši progresīvā formulas dizainā, jūs no jauna programmā izņemat mācīšanās līkumu un pārstrādāšanas budžetu".

Bieži uzdotie jautājumi

Kas ir automobiļu metāla štampēšana?

Automobiļu metāla iespiedēšana ir aukstās formēšanas ražošanas process, kas pārveido plakanu plāksni trīsdimensiju transportlīdzekļu komponentos, izmantojot iespiedēšanas preses un pielāgotus rīkus (izdedzes). Procesam ir vairākas darbības - izšķirošana, piercing, pagrieziena, zīmēšanas, flāngēšanas un izvilkšanas - kas tiek veiktas secīgi, lai ražotu detaļas no maziem braces līdz lieliem šasijas apakšrāmjiem. Tas ir dominējošais metāla veidošanas veids automobiļu ražošanā, jo tas ir ātrs, atkārtojams un materiāla efektivitāte ražošanas daudzumos.

Kādi ir dažādi automobiļu ražošanā izmantotie stampēšanas procesi?

Trīs galvenie stampēšanas procesi ir progresīvs matražs (ar lentes padevi, vairāku staciju vienā matricā, vispiemērotāk augstas apjomu mazām un vidējām detaļām), pārnešanas veidne (atsevišķas stacijas ar robotizētu detaļu pārvietošanu, vispiemērotāk lielām strukturālām detaļām vidējiem un augstiem apjomiem), un vienmatrica (viena operācija uz preses gāzi, vispiemērotāk zemiem apjomiem, pārāk lielām detaļām un prototipiem). Katrs process ir optimizēts atkarībā no citāda kombinācija: detaļas izmērs, gadalaikapjoms un rīku ieguldījums.

Progresīvās matricas pret pārnēsājamās matricas stempļošana — kura ir labāka automašīnu detaļām?

Ne viena no šīm metodēm nav universāli labāka — izvēle ir atkarīga no detaļas. Progresīvās matricas nodrošina augstākos ražošanas ātrumus (25–40 cikli minūtē) un precīzākās pieļaujamās novirzes (±0,05 mm) detaļām, kas ietilpst lentes platumā (parasti mazāk nekā 600 mm). Pārneses matricas tiek izmantotas lielāku detaļu apstrādei, kurām nav piemērota lentes barošana — piemēram, apakšrāmēm, šķērssavienojumiem, vadības rokturiem — un nodrošina elastību atsevišķo staciju matricu neatkarīgai uzturēšanai vai nomainīšanai. Ražotājs, kurš piedāvā abas metodes, var izvēlēties optimālo ražošanas ceļu katrai detaļai, nevis piespiest visas detaļas cauri vienai un tai pašai metodē.

Kādi materiāli visbiežāk tiek izmantoti automobiļu stempelēšanā?

Automobīļu stempelēšanas procesi apstrādā plašu materiālu klāstu — no zemā oglekļa saturu tērauda (DC01–DC06 klases) vispārīgiem turētājiem un korpusiem līdz jaunākajiem augstas izturības tēraudiem (DP600/DP800, QP980, MS1500, TRIP tēraudi) strukturālajām un drošības sastāvdaļām. Karsti formas bora tērauds (22MnB5) tiek izmantots pasažieru kabinas drošības daļām. Cinkotie tēraudi (GI, GA pārklājumi) nodrošina korozijas aizsardzību karoserijas paneļiem. Alumīnija sakausējumi (5000. un 6000. sērija) arvien biežāk tiek norādīti vieglo elektrisko automobiļu konstrukcijā. Pilna pakalpojumu piedāvājošs stempelēšanas piegādātājs parasti spēj apstrādāt vairāk nekā 50 materiāla klases.

Kādas precizitātes var sasniegt automobīļu metāla stempelēšanā?

Tipiskās izmēru precizitātes automobīļu stempelēšanas izstrādājumiem ir +–0,05 mm progresīvajām matricām ražotiem izstrādājumiem (mazi turētāji, savienotāji) līdz +–0,15 mm vienmatricām ražotiem izstrādājumiem (lielas paneļu daļas, biezas konstrukcijas komponentes). Pārneses matricas daļu precizitāte parasti ir ±0,10 mm robežās. Šīs vērtības pieņem, ka matrica ir pareizi uzturēta, materiāla īpašības ir vienmērīgas un preses parametri stabili. Precīzākas tolerances ir sasniedzamas, taču tās palielina rīku izmaksas un procesa kontroles prasības.

Kā izvēlēties metāla stempelēšanas piegādātāju automobiļu daļām?

Novērtējiet potenciālos piegādātājus pēc piecām dimensijām: (1) Ražošanas procesu klāsts — vai viņi spēj piedāvāt progresīvo, pārneses un vienvirziena matricu, lai katrai daļai izvēlētos optimālo ražošanas ceļu? (2) Inženierijas spējas — vai viņi veic CAE formēšanas simulāciju iekšēji? (3) Kvalitātes infrastruktūra — vai viņiem ir IATF 16949 sertifikāts un vai viņi nodrošina pilnu izmērīšanas ķēdi (koordinātu mērīšanas mašīna (CMM), statistiskā procesa kontrole (SPC), nesagraujošā defektu noteikšana (NDT), funkcionālā testēšana)? (4) Apjomu skalārums — vai viņi var atbalstīt jūsu programmu no prototipa līdz sērijveida ražošanai? (5) Materiālu klājums — vai viņiem ir dokumentēta pieredze ar konkrētajām materiālu kvalitātēm, kas nepieciešamas jūsu detaļām? Piegādātājs, kurš var atbildēt uz visiem pieciem jautājumiem, balstoties uz datiem — ne tikai uz apgalvojumiem, — ir sagatavots atbalstīt automobiļu ražošanas programmas. Papildinformāciju par Shaoyi specifiskajām iespējām skatiet mūsu pielāgots automašīnu štampējums pārskatu.