TL;DR

Automobiļa krustveida balsta štampēšana ir augstas precizitātes ražošanas process, ko izmanto transportlīdzekļa šasijas strukturālā „mugurkaula” izgatavošanai. Šos komponentus, kas ir būtiski dzinēja, transmisijas un suspensijas atbalstam, galvenokārt izgatavo, izmantojot progresīvs matražs vai pārnešanas veidne tehnoloģijas, lai nodrošinātu izmēru stabilitāti un avārijas drošību. Tā kā nozare prioritāti piešķir vieglāku konstrukciju izstrādei, ražotāji arvien biežāk pāriet no tradicionālā tērauda uz Augstas izturības tērauds (AHSS) un alumīnija sakausējumiem, kas rada sarežģītas problēmas, piemēram, atsperes efektu (springback) un siltuma izkropļojumus. Veiksmīgai ražošanai nepieciešamas sofistikātas matricu dizaina stratēģijas, tostarp pārlieci un datorpalīdzēto inženierzinātņu (CAE) simulācijas, lai masveida ražošanā uzturētu stingras pielaidi.

Automobiļa krustveida balsta anatōmija un funkcija

Automobiļu strukturālo komponentu hierarhijā krustveida balsts kalpo kā būtisks slodzes nesošs elements iekšpusē Korpus-baltā krāsā (BIW) montāža. Saspīles, atšķirībā no kosmētiskajiem korpusa paneļiem, ir izstrādātas, lai izturētu milzīgu mehānisko slodzi, darbojoties kā šķērsstiprinājumi, kas savieno gareniskos rāmja sijas. To galvenā funkcija ir pretestīties vērpes spēkiem (saskrūvēšanai) braucot pagriezienos un nodrošināt stingrus stiprinājuma punktus smagākajām transportlīdzekļa apakšsistēmām: dzinējam, transmisijai un suspensijas vadības svirām.

Automobiļu inženieriem saspīles konstrukcija ir līdzsvara starp stingrību un sadursmes enerģijas pārvaldību. Frontālas vai sānu sadursmes gadījumā saspīle ir jādeformē kontrolētā veidā, lai absorbētu kinētisko enerģiju, vienlaikus novēršot iebrukumu pasažieru kabinē. Noteiktas konfigurācijas, piemēram, priekšējā saspīle ar savienojošo žokli , ir izstrādātas, lai integrētu vairākas funkcijas — stūres reka balstu, suspensijas ģeometrijas regulēšanu un radiatora montāžu — vienā presētā montāžā.

Šo sastāvdaļu strukturālā integritāte ir nediskutējama. Piemēram, pārneses šķērsstieņa izkrišana var izraisīt piedziņas mehānisma nereglamentētu novietojumu, paaugstinātu vibrāciju un katastrofālu transportlīdzekļa vadības zudumu. Tāpēc stampēšanas process ir jānodrošina 100% atkārtojamību, garantējot, ka katra vienība atbilst stingrām ISO un IATF dimensiju standartiem.

Ražošanas procesi: progresīvā vs. pārnešanas veidņu stampēšana

Pareizās stampēšanas metodikas izvēle ir atkarīga no detaļas sarežģītības, ražošanas apjoma un materiāla biezuma. Divas dominējošas tehnoloģijas nosaka šķērsstieņu ražošanas ainavu: progresīvā veidņu stampēšana un pārnešanas veidņu stampēšana.

Paaugstošā spiešana

Ideāls lielā apjoma ražošanai no mazākiem līdz vidējiem šķērslocekņiem, progresīvās mirstīgās stipingu pārtrauc nepārtrauktu metāla lentu caur vairākām stacijām vienā mirstīgā komplektā. Kad lenta pārvietojas uz priekšu ar katra spiešanas stroke, tiek veikti noteiktās darbības—griešana, liekšana, puncēšana un monētu kalšana—secīgi. Šī metode ir ļoti efektīva detaļām, kas prasa sarežģītas iezīmes un ciešas tolerances augstā ātrumā. Tomēr tā parasti ir ierobežota ar maksimālo mirstīgā gultnes izmēru un nepieciešamību, ka detaļa paliek pievienota nesējlentai līdz pēdējai stacijai.

Pārvietošanas formēšana

Lielākiem, dziļākiem vai sarežģītākas ģeometrijas šķērsstabiem — piemēram, kādi izmanto smagajos kravas automobiļos vai SUV — pārnēsājamā spiešana ir labākā izvēle. Šajā procesā vispirms tiek izgriezti atsevišķi заглушки, kas pēc tam ar mehāniskiem manipulatoriem vai pārnēsāšanas riteņiem tiek pārvietotas starp atsevišķām veidnēm. Tas ļauj brīvi manipulēt ar detaļu, ļaujot veikt dziļas velmes operācijas, kuras progresīvā veidnē būtu neiespējamas. Pārnēsājamā spiešana ir būtiska smagā kalibrācijas komponentiem, kuros materiāla plūsma jākontrolē precīzi, lai novērstu atslābumu vai plaisāšanu.

Procesa salīdzinājums

Ražotājiem, kuri meklē partneri, kas spējīgs apkalpot šādas dažādas prasības, Shaoyi Metal Technology nodrošina plašas risinājumu iespējas – no ātrā prototipēšanas līdz masveida ražošanai. Ar prešu jaudu līdz 600 tonnām un IATF 16949 sertifikāciju tie veido tiltu starp inženierijas koncepciju un lielapjoma piegādi, nodrošinot gan sarežģītu pārnešanas operāciju, gan augstsnesīgu progresīvo gaitu realizāciju.

Materiālu izvēle: Pāreja uz AHSS un alumīniju

Degvielas efektivitātes un elektrisko transportlīdzekļu (EV) darbības rāvija pagarināšanas nepieciešamība ir revolucionizējusi materiālu izvēli komponentiem, kas tiek žakardēti. Tradicionālais zemas stiprības tērauds, ko iepriekš desmitgadēs izmantoja, lielā mērā aizstāts ar moderniem materiāliem, kuri piedāvā labāku izturības attiecību pret svaru.

Augstas izturības tērauds (AHSS)

AHSS tagad ir nozares standarts drošībai kritiskiem šķērslocekļiem. Materiāli, piemēram, divfāžu (DP) un martensīta tērauds, ļauj inženieriem izmantot plānākus biezumus, nezaudējot strukturālo stingrumu. Lai gan tas samazina kopējo transportlīdzekļa svaru, tas sarežģī žakšanas procesu. AHSS ir augstāka stiepes izturība, kas palielina nodilumu žakšanas formās un prasa ievērojami lielāku tonnāžas presi efektīvai veidošanai. Turklāt materiāla ierobežotā plastiskums padara to par spraugu veidošanos uzņēmīgu, ja liekšanas rādiusi nav precīzi aprēķināti.

Aluķa ligām

Premium klases un elektriskajiem transportlīdzekļiem aizvien biežāk tiek izvēlēts alumīnijs (īpaši 5000. un 6000. sērijas sakausējumi). Alumīnija komponenti var sver aptuveni vienu trešdaļu no atbilstošajiem tērauda komponentiem, nodrošinot ievērojamas priekšrocības vieglsvarīgumā. Tomēr alumīnija žakšana rada unikālas grūtības: tai ir zemāka formējamība salīdzinājumā ar tēraudu un tā ir jutīgāka pret plīšanu. Izmantojot avanzētas tehnoloģijas, piemēram, superformēšana —izmantojot gāzes spiedienu, lai formas karstumā sakarsētas alumīnija plāksnes—vai specializētiem eļļojlīdzekļiem bieži nepieciešamas, lai veiksmīgi izgatavotu sarežģītus alumīnija šķērslocekņus.

Inženierijas izdevības un kvalitātes kontrole

Šķērslocekņu ražošana atbilstoši automašīnu standartiem ietver ievērojamu metalurģisko un mehānisko šķēršu pārvarēšanu. Divas galvenās kļūdas—atgriešanās un siltuma izkropīšanās—prasa rūpīgas inženierijas risinājumus.

Atspirguma kompensācija

Kad metāls tiek apspiests, tam pēc formas spēka noņemšanas ir dabiska tieksme atgriezties sākotnējā formā; šo parādību pazīst kā atgriešanās. Ar augstas izturības materiāliem kā AHSS, atgriešanās ir vairāk izteikta un grūtāk prognozējama. Lai to kompensēt, veidņu projektētāji izmanto simulācijas programmatiku, lai aprēķinātu precīzu elastīgās atgriešanās daudzumu un projektēt veidni, kas "pārliekt" daļu. Apstipējot metālu aiz vēlamo leņķa, tas atgriežas pareizā tolerancē.

Siltuma izkropīšanās pārvaldība

Krusta sijas reti ir patstāvīgas detaļas; tās bieži tiek metinātas pie stiprinājumiem, savienojošajiem žokļiem vai rāmja sijām. Intensīvs siltums no robotizētā MIG metināšanas rada termisko izplešanos un saraušanos, kas var izkropļot stampēto komponenti. Līderu ražotāji, piemēram, Kirchhoff Automotive, to risina, projektējot sākotnējo stampējumu ar kompensējošu ģeometriju. Detaļa tiek speciāli stampēta "ārpus specifikācijas" noteiktā virzienā, lai turpmākais metināšanas siltums to ievilktu pareizajos galīgajos izmēros.

Piezīme: Kvalitātes kontrole šādām sastāvdaļām iet pāri vizuālai pārbaudei. Tā prasa automatizētu optisko skenēšanu un koordinātu mērīšanas mašīnas (CMM), lai pārbaudītu, vai kritiskie montāžas punkti paliek submilimetru tolerancēs, neskatoties uz šiem fizikālajiem spriegumiem.

Secinājums

Automobiļu šķērslocekļu ražošana ir disciplīna, kas apvieno milzīgu spēku ar mikroskopisku precizitāti. Tā kā transportlīdzekļi attīstās uz vieglāku konstrukciju un elektriskiem piedziņas sistēmām, pieaug prasības pēc sofisticētas presēšanas — spējīgas veidot AHSS un alumīniju bez kļūdām — un tās tikai pastiprināsies. Pircējiem un inženieriem panākumi nozīmē izvēlēties piegādātājus, kuriem ne tikai ir lielas tonnāžas jauda, bet arī inženierijas dziļums, lai apgūtu materiālu uzvedību, nodrošinot, ka šasijas pamatne paliek nelokāma spiediena apstākļos.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir galvenā šķērslocekļa funkcija transportlīdzeklī?

Šķērsloceklis darbojas kā strukturāls stiprinājums, kas savieno transportlīdzekļa rāmja sijas. Tas atbalsta būtiskus komponentus, piemēram, transmisiju, dzinēju un suspensiju, vienlaikus pretojoties virstošajiem spēkiem, lai uzturētu šasijas stingrumu un stabilitāti braukšanas laikā.

2. Vai bojātu šķērslocekli var salabot?

Parasti bojātu vai plaisājušu šķērsloku vajadzētu nomainīt, nevis remontēt. Tā kā tas ir drošībai būtisks strukturāls komponents, metināšana vai iztaisnošana var ietekmēt tā metāla izturību pret mikroplaisām un spēju absorbēt enerģiju sadursmē. Braukšana ar bojātu šķērsloku var izraisīt transmisijas nobīdi un stipras vibrācijas.

3. Kāpēc siltuma izkropļojums ir problēma ražojot šķērslokus?

Šķērslokiem bieži nepieciešama metināšana, lai piestiprinātu montāžas kronšteinus. Metināšanas siltums izraisa metāla izplešanos un saraušanos, kas potenciāli var izkropļot detaļu. Ražotājiem jāprojektē štancēšanas veidņi tā, lai kompensētu šo paredzamo izkropļojumu, nodrošinot, ka pēdējā montāža precīzi der perfekti.