TL;DR

Automobiļu stampēšanas materiāla izmantošanu ir galvenais attiecības rādītājs starp gatavās detaļas svaru un kopējo patērēto sākotnējo metālu, nosakot līdz pat 70% no komponenta galīgajām ražošanas izmaksām. Lai maksimāli palielinātu šo iznākumu, nepieciešams pāriet no pamata izkārtojumiem uz progresīvām stratēģijām, piemēram, divu pāru iekļaušanu (Two-Pair nesting), kas var uzlabot materiālu efektivitāti vairāk nekā par 11% salīdzinājumā ar standarta vienkāršajām metodēm. Šis ceļvedis sniedz inženierformulas, iekļaušanas tehnikas un procesu optimizāciju, kas nepieciešamas, lai minimizētu atkritumus un aizsargātu peļņas maržas lielserijas ražošanā.

Materiālu izmantojuma ekonomika

Augsta riska automobiļu ražošanas pasaulē izejvielas nav vienkārši izdevumu posteņi — tās ir dominējošais izmaksu faktors. Nozares dati liecina, ka lielākajai daļai štampēto komponentu izejmateriāli veido 60% līdz 70% no kopējās detaļas izmaksām šis procents ievērojami pārsniedz darbaspēka, enerģijas un pat sarežģītu instrumentu nolietojuma izmaksas.

Šīs attiecības finansiālie ietekmi ir smagas, jo materiālu izmaksas atkārtojas. Kamēr spiedformas kalis ir vienreizējs ieguldījums, tērauda vai alumīnija kauslis tiek nepārtraukti patērēts. Materiāla izmantošanas līmenis 60% nozīmē, ka par katru dolāru, kas iztērēts metāllapa, 40 centi tiek nekavējoties pārvērsti atlūzās (atkritumos). Augsta apjoma automobiļu ražošanas sērijās, kur daudzumi bieži pārsniedz 300 000 vienības gadā, pat neliela labuma procentuālā uzlabošanās var nozīmēt simtiem tūkstošu dolāru ietaupījumus.

Otrādi, materiāla izmantošanas neievērošana projektēšanas fāzē rada „iznākuma plaisu“ — pastāvīgu izmaksu sodu, kas saglabājas visā transportlīdzekļa programmas dzīves laikā. Lēmumu pieņēmējiem materiālu efektivitāti jāuzskata ne tikai par atkritumu samazināšanas rādītāju, bet kā galveno līdzekli konkurētspējīgai cenveidošanai un peļņai.

Materiāla izmantošanas līmeņa aprēķināšana

Lai kontrolētu materiālu izmaksas, inženieriem vispirms jāapstrādā precīzs izmantošanas rādītājs. Materiāla izmantošanas definīcija, kas ir rūpniecības standarts, ir to slīpju vai loksnes procentuālā daļa, kas kļūst par galaproduktu.

Pamatojoties uz šo principu

Izrēķins ir vienkāršs, bet tam nepieciešami precīzi dati par tukšu izskatu:

Materiāla izmantošana % = (daļas neto svars / patērētās materiāla bruto svars) × 100

• Neto svars: Galīgā iespiesta daļas masa pēc visu izkropļošanas un piercing darbību.
• Bruto svars: Kopējais materiāla svars, kas vajadzīgs, lai ražotu šo daļu, aprēķināts, izmantojot Pitch (atstums starp daļām joslā) un Sūkņa platums .

Piemēram, ja gatavs stiprinis sver 0,679 kg, bet taisnstūrveida telpa, kuru tas aizņem ruļļa joslā (pitch × platums × biezums × blīvums), sver 1,165 kg, tad izmantošanas pakāpe ir tikai 58,2%. Atlikušie 0,486 kg ir inženiertehniskās atliekas. Paaugstinot izmantošanas pakāpi līdz 68%, ievērojami samazinās vajadzīgais kopējais svars uz detaļu, tieši samazinot ruļļa „iegādes svaru“.

Izsmalcinātas izkārtojuma stratēģijas maksimālai iznākuma efektivitātei

Visefektīvākais veids, kā uzlabot automobiļu stampēšanas materiāla izmantošanu ir заглушки izkārtojums — optimizēt to, kā detaļas tiek orientētas un izvietotas ruļļa joslā. Nepareiza izkārtojuma stratēģijas izvēle ir visbiežākais zema iznākuma cēlonis.

Zemāk ir salīdzinoša analīze par tipiskām izkārtojuma shēmām parastam L-formas automašīnas stiprinim. No nozares simulācijām iegūtie dati parāda, kā izkārtojuma izvēle dramatiski maina iznākuma efektivitāti.

Izkārtojuma stratēģiju salīdzinājums

Kā parādīts, pāreja no pamata Viens vairāk procesa uz optimizētu Divi pāri izkārtojums var uzlabot iznākumu vairāk nekā par 11 procentpunktiem. Ražošanas partijā ar 300 000 detaļām šī pāreja samazina kopējo tērauda patēriņu par tonnām, novēršot "izmaksu sodu", kas saistīts ar neefektīvu заготовju griešanu.

Inženierijas un procesu optimizācijas tehniskie paņēmieni

Papildus nestingam, sarežģīti inženierijas pasākumi var izspiest vēl lielāku efektivitāti no spiedformēšanas procesa. Šiem paņēmieniem bieži nepieciešama sadarbība starp produktu dizaineriem un ražošanas inženieriem jau agrīnā automobiļa izstrādes cikla posmā.

Pielikuma un fiksatora optimizācija

Dziļajā velmēšanā ir nepieciešams papildu materiāls (pielikums), lai turētu loksnes metālu veidnēs, kontrolētu materiāla plūsmu un novērstu rievu veidošanos. Tomēr šis materiāls beigās tiek nogriezts kā atkritumi. Izmantojot simulācijas programmatūru, piemēram, AutoForm vai Dynaform, inženieri var minimizēt pielikuma virsmas laukumu, nekompromitējot formēšanas kvalitāti. Samazinot заготовки izmēru tikai dažus milimetrus pie fiksatora malas, miljonos gājienu var ietaupīt ievērojamu materiāla daudzumu.

Precizitātes nodrošināšana caur sadarbību

Šo optimizāciju ieviešana prasa spējas, kas aizpilda plaisu starp teorētisko dizainu un fizisko realitāti. Ražotājiem, kuri vēlas pārbaudīt šīs stratēģijas, Shaoyi Metal Technology nodrošina visaptverošus stampēšanas risinājumus. Izmantojot ar IATF 16949 sertificētu precizitāti un preses iespējas līdz 600 tonnām, tie palīdz automašīnu klientiem pāriet no ātrā prototipēšanas uz lielapjomu ražošanu. Vai nu jums nepieciešams pārbaudīt iekļaušanas stratēģiju ar 50 prototipiem piecās dienās, vai arī palielināt iznākuma optimizētu dizainu līdz miljoniem detaļu, to inženierijas pakalpojumi nodrošina stingru ievērošanu pret pasaules OEM standartiem.

Koila specifikācija un TWB

Vēl viens ceļš optimizācijai ir paši izejmateriālu formāti. Standarta koilu platumi var piespiest ražotāju pieņemt platākus atkritumu malu apgabalus. Pasūtot pielāgotus grieztos platumus, kas atbilst konkrētajam iekļaušanas solim, var novērst malu atkritumus. Turklāt, Lāzera savienoti blanķi (TWB) ļauj inženieriem savienot dažāda biezuma vai klases lokšņu metālu pirms iestampēšanas. Tas nodrošina biezāku, stiprāku metālu tikai tajās vietās, kur tas nepieciešams (piemēram, sadursmes zonās), un plānāku metālu citur, samazinot kopējo загlīviņas svaru un uzlabojot transportlīdzekļa materiāla izmantošanas koeficientu.

Atkritumu pārvaldība un ilgtspēja

Neskatoties uz vislabākajām iestelpošanas stratēģijām, daži atkritumi ir neizbēgami. Šie „inženiertehniskie atkritumi” parasti sastāv no logu izgriezumiem (caurumi detaļas iekšpusē) un nesošā režģa. Tomēr mūsdienu efektivitātes standarti šos atkritumus uzskata par potenciālu resursu, nevis par vienkāršiem atkritumiem.

• Atkritumu izmantošana ražošanā: Lielākiem korpusa paneļiem, piemēram, durvīm vai spārniem, lielie logu izgriezumi dažreiz var būt pietiekami lieli, lai iestampētu mazākas stiprinājuma plāksnītes vai uzgriežņus. Šī „iestelpošana atkritumos” tehnika faktiski nozīmē bezmaksas materiālu mazākajām sastāvdaļām.
• Ietekme uz ilgtspēju: Materiālu izmantojuma maksimizēšana ir tieši saistīta ar vides aizsardzību. Samazinot tērauda kopmasu, kas nepieciešama automašīnai, ražotāji samazina savu oglekļa pēdas nospiedumu, kas saistīts ar tērauda ražošanu un loģistiku. Augsta iznākuma štancēšanas procesi atbalsta ISO 14001 mērķus un OEM ilgtspējas prasības, minimizējot enerģijas patēriņu uz katru lietojamo metāla kilogramu.

Secinājums: Peļņa ir detalē

Automobiļu iespiedmateriālu izmantošana ir galīgais ražošanas efektivitātes rādītājs. Tā kā materiālo izmaksu daļa veido lielāko daļu no daļējām izmaksām, starpība starp 58% un 69% ienesīgumu nosaka programmas rentabilitāti. Pieņemot datu bāzē balstītas nodalīšanas stratēģijas, izmantojot simulaciju, lai samazinātu papildinājumu, un sadarbojoties ar spējīgiem ražotājiem, autotransporta inženieri var ievērojami samazināt atkritumu. Industrijā, kur peļņu mēra ar peniem, maksimāli palielināt katru rullīšu milimetru nav tikai laba inženiertehniskā darbība, bet arī būtiska biznesa stratēģija.

Dažkārt uzdots jautājumi

1. Kāda ir izejvielu izmantošanas pakāpe iespiestē?

Izejvielu izmantošanas līmenis ir gatavas, izmantojamas daļas svara un tās ražošanā patērētās izejvielas (vilnas vai loksnas) kopējās masas attiecība. To izsaka procentuāli: (Net Weight / Gross Weight) * 100- Jā. Augšāka procentuālā daļa norāda uz mazākām atkritumiem un zemākām materiālu izmaksām.

2. Kāpēc materiālu izmantošana ir kritiski svarīga automašīnu rūpniecībā?

Nevērsti materiāli parasti veido 60–70% no kopējās izspiešanas rezultātā iegūta automašīnas komponenta izmaksām. Tā kā transportlīdzekļu ražošanas apjomi ir lieli, pat nelielas uzlabošanas izmantošanā (atkritumu samazināšana) rezultējas milzīgās kumulatīvās izmaksu ietaupīšanās un mazākā ietekmē uz vidi.

3. Kāda ir atšķirība starp vienvietīgo un divvietīgo izkārtojumu (nesting)?

Vienvietīgais izkārtojums izspiež vienu detaļu ar katru preses sitienu, bieži rezultējoties zemākā materiāla iznākumā (piemēram, ~58%), jo telpas izmantošana ir neefektīva. Divvietīgais izkārtojums ražo divas detaļas vienā sitienā, ļaujot labāk savstarpēji savienoties ģeometrijām (izkārtojumam), kas var ievērojami palielināt iznākuma procentus (bieži >60%) un ražošanas ātrumu.

4. Kādi materiāli tiek parasti izmantoti automašīnu izspiešanai?

Oglekļa tērauds ir visplašāk izmantotais materiāls, jo tas ir izturīgs un lēts, pieejams dažādos šķiros, piemēram, mīkstais tērauds un augsta izturības tērauds (HSS). Alumīnija sakausējumi arvien biežāk tiek izmantoti, lai samazinātu svaru un uzlabotu degvielas efektivitāti, kaut arī to apstrāde ir sarežģītāka.