Precīzs izurbšana pret standarta štancēšanu automaģistrālēs: inženierzinātņu rokasgrāmata

TL;DR

Automašīnu rūpniecībā izvēle starp precīzo izgriešanu un standarta štancēšanu būtiski ir atkarīga no malas kvalitātes un funkcionalajām prasībām. Precīzā štancēšana ir precīzs aukstās ekstrūzijas process, kas izmanto trīsdarbības presi, lai izgatavotu detaļas ar 100% gludām, noslīpētām malām un ārkārtīgi ciešiem pielaidumiem (±0,0005 collas), novēršot nepieciešamību pēcapstrādē. Tas ir standarts drošībai kritiskām kustīgām detaļām, piemēram, sēdekļu atzveltnēm un transmisijas zobratu mehānismiem.

Standarta štancēšana (vai parastā štancēšana), lai gan ātrāka un lētāka sākotnējai veidņu izgatavošanai, malā atstāj raupju „plūsmas lūzumu” vai plaisu zonu. To vislabāk izmantot statiskām konstrukcijas sastāvdaļām, piemēram, stiprinājumos un rāmja pastiprinājumos, kur malas apdare ir otršķirīga salīdzinājumā ar izmaksām un ātrumu. Inženieriem lēmums balstās uz to, vai detaļai nepieciešama gatava montāžai funkcionāla mala vai pieļaujama pēcapstrāde.

Galvenais mehānisms: Trīsdarbības vs. Vienadarbības

Galvenā atšķirība starp šiem diviem ražošanas veidiem slēpjas preses mehānikā. Standarta stampēšana parasti izmanto vienadarbības vai divdarbības presi. Puncs nolaižas, ietekmē metālu un griež to, līdz materiālā veidojas plaisa. Šī nekontrolēta plaisa rada raksturīgo "griešanas lūzumu"—raupju, konusveida malu, kas bieži veido divas trešdaļas no materiāla biezuma.

Precīzā štancēšana , tomēr darbojas, izmantojot trīsdarbības presei sistēmu, kas kontrolē materiāla plūsmu visā griešanas ciklā. Šis process ir līdzīgāks aukstai ekstrudēšanai nekā tradicionālai griešanai. Trīs atšķirīgas spēki ir:

1. Dzelkste (V-gredzens): Pirms sākot jebkādu griešanu, vadplātnē esošs V veida iegriezējs (dzelkste) iepressējas materiālā ap griezuma perimetru. Tas fiksē metālu vietā, novērnot materiāla sārveida plūsmu un nodrošinot, ka materiāls nesaplīst.
2. Puncs: Punšs nolaižas, lai izgrieztu detaļu, taču, atšķirībā no standarta žakardizēšanas, tas pārvietojas lēnāk un kontrolētā ātrumā.
3. Pretpunšs: Pretpunšs piemēro augšupvērstu spiedienu pret detaļu no apakšas, noturēdams to plakanu pret punša virsmu.

Šis sinhronizētais fiksējums un pretsvars novērš materiāla plaisāšanu. Tā vietā metāls tiek plastiski deformēts un tīri izspiests no sloksnes. Rezultātā iegūstama detaļa, kas saglabā sākotnējās loksnes precīzu biezumu, bez „ieliekuma” vai izliekuma, ko bieži var novērot standarta žakardizētās detaļās.

Malas kvalitāte un precizitāte: 100% noslīpēta mala

Automobiļu inženieriem redzamākā atšķirība ir malas stāvoklis. Standarta žakardizēšanā malas profils sastāv no neliela „pārlieciena” augšpusē, „griezuma zonas” (gluda griezuma) aptuveni vienas trešdaļas biezumā un „lūzuma zonas” (raupja lūzuma) atlikušajā daļā. Šī lūzuma zona var radīt mikroplaisas un sprieguma koncentratorus, kas nav pieņemami augsta sprieguma pielietojumiem.

Precīzā izgriešana nodrošina 100% izgrieztu malu . Mala ir pilnībā gluda un perpendikulāra detaļas virsmai no augšas līdz apakšai. Tas noņem nepieciešamību pēc sekundārām operācijām, piemēram, notīrīšanu, slīpēšanu vai urbumu iztīrīšanu. Ja detaļa darbojas kā balsta virsma — piemēram, parkošanas ķīlis transmisijā vai fiksators durvju slēdzī — precīzā izgriešana nodrošina nepieciešamo virsmas apstrādi tieši no preses.

Toleranču salīdzinājums: Precīzā izgriešana pret standarta štancēšanu

Turpmāk, precīzie izgriešanas procesi ļauj sarežģītām ģeometrijām, kuras standarta štampēšana nevar sasniegt. Tas atļauj mazākus caurumus par materiāla biezumu un šaurākas josta sekcijas (attālums starp caurumu un malu), dodot konstruktētājiem lielāku brīvību samazināt daļas izmēru un svaru, neupurējot strukturālo integritāti.

Automobiļu pielietojumi: kad ko izmantot

Procesa izvēle gandrīz vienmēr tiek noteikta pēc sastāvdaļas funkcijas automašīnā. Ja komponents kustas, savienojas vai bloķējas ar citu daļu, parasti nepieciešams precīzie izgriešanas process. Ja komponents ir statisks un strukturāls, standarta štampēšana tiek izvēlēta tās ekonomiskuma dēļ.

• Precīzie izgriešanas pielietojumi (dinamiski/svarīgi drošībai):
  • Sēdekļu sistēmas: Leņķa regulēšanas mehānismi, augstuma regulētāji un slēdžu fiksatori. Šīm daļām ir nepieciešamas ideāli plakanas virsmas, lai tās varētu viegli darboties, nebloķējoties.
  • Dzinēja sistēmas: Transmisijas parkošanas zobrati, sajūga plāksnes, planētarās pārvites nesēji un gāzes vārsti. Gludās malas darbojas kā laguna virsmas, samazinot berzi un nodilumu.
  • Drošības sistēmas: Drošības jostu sprādzēm, stiprinājumiem un airbagu izšaušanas mehānismiem. 100% nošķelta mala ir būtiska drošības sertifikācijai.
  • Bremzēšana: ABS sensoru gredzeni un bremžu atbalsta plātnes, kur plakanums ir obligāts.
• Standarta štampēšanas pielietojumi (statiski/strukturālie):
  • Šasija un korpusa: Montāžas stiprinājumi, karstumizolācijas ekrāni, strukturālie pastiprinājumi un uzgriezni.
  • Izplūdes sistēmas: Flanči un karogi, kur malu raupjums neietekmē veiktspēju.
  • Šķidruma penākšana: Pārsegi un vāciņi, kur hermētiķis tiek nodrošināts ar blīvslapām, nevis ar pašu metāla malu.

Inženieriem jāņem vērā arī materiāls. Precīzai izspiešanai ir ideāli piemērotas tērauda šķirnes ar labām aukstās deformēšanas īpašībām (sfēroidizēti rekristalizācijas apstrādāti tēraudi), taču tā saskaras ar grūtībām, strādājot ar ļoti trausliem vai augsta oglekļa saturu materiāliem, kuri pat zem trīskārtēja spiediena var plaisāt.

Izmaksu analīze: Iekārtu izgatavošana, ātrums un kopējās izmaksas

Tieša salīdzināšana pēc vienības cenas bieži vien ir par labu standarta spiešanai, taču Kopējās piegādes izmaksas analīze bieži noliec decision uz precīzas izspiešanas pusi sarežģītiem komponentiem. Precīzās izspiešanas preses darbojas lēnāk — parasti 40 līdz 100 gājienu minūtē (SPM) — salīdzinājumā ar progresīvajām standarta spiešanas presēm, kuru apgriezieni var pārsniegt 1000 SPM. Turklāt precīzās izspiešanas preses un iekārtas ir daudz dārgākas, ņemot vērā hidrauliskās sistēmas sarežģītību un augstu precizitāti prasošos matricu spraugas.

Tomēr finēs došanas ekonomiskā priekšrocība parādās, kad tiek novēltas sekundārās operācijas. Standarta dziļpēšotam zobratam var būt nepieciešama dziļpēšana, izgludināšana, noņemšana no apšķembu un zobu CNC apstrāde. Finēs došanā izgatavots zobrats tiek iegūts kā gatavs produkts. Trīs novāktajām operācijām raksturīgās izmaksas bieži pārsvarīgākas par augstākām sākotnējām dziļpēšanas izmaksām.

Lai automašīnu programmas pārvarētu plaisu no ātrās prototipēšanas līdz lieltirgojumam, partnera izvēlē ar dažādām iespējām ir būtiska nozīme. Piegādātāji kā Shaoyi Metal Technology nodrošina stratēģisku priekšrocību, piedāvājot visaptverošus dziļpēšanas risinājumus, kas mērogājas no sākotnējiem prototipiem (piegādājot 50 daļas jau 5 dienās) līdz lieltirgojumam. Viņu IATF 16949 sertificētās iekārtas un līdz 600 tonnu spiedes iespējas ļauj inženieriem validēt dizainus, izmantojot piemērotu metodi — vai nu standarta dziļpēšanu stiprinājumiem vai precīzu formas došanu vadības svirām — nodrošinot, ka tiek ievēroti globālie OEM standarti, nepārmaksājot par nevajadzīgu precizitāti.

Galvenokārt iepirkumu komandām vajadzētu novērtēt "montāžas izmaksas". Ja standarta presētais izstrādājums rada problēmas montāžas līnijā, piemēram, dēvēšanās dēļ vai prasa manuālu plakanuma pārbaudi, acīmredzamās taupīšanas pazūd. Precīzās izgriešanas tehnoloģija nodrošina procesa uzticamību, kas nozīmē zemāku risku un augstāku pieejamību beigu montāžas rūpnīcā.