Metāla štampēšanas korpusa paneļu ražošana: Tehniskā rokasgrāmata

TL;DR

Metāla štampēšanas korpusa paneļu ražošana ietver lielas tonnības precīzus procesus, lai pārveidotu loksnes metālu par aerodinamiskiem, strukturāliem automašīnu komponentiem. Atšķirībā no standarta stiprinājumiem, karoserijas paneļi prasa speciālu "klases A" apdarini, lai nodrošinātu bezvainu, defektiem brīvu ārēju virsmu. Nozare palielinātā tempā pāriet no tradicionālā tērauda uz augststiprīgām alumīnija sakausēm, lai samazinātu transportlīdzekļa svaru, kas prasa attīstītāju triboloģiju un atpakaļelastības kompensāciju matriču dizainā.

Automāšīnu inženieriem un iepirču speciālistiem, galvenie izvēles punkti ir pareizas matriču tehnoloģijas izvēle — parasti pārnesešanas matričas lieliem paneļiem salīdzāt ar progresīvām matričām mazākiem strukturāliem daļām — un piegādātāju pārbaude, pamatojoties uz viņu spēju uzturēt stingrās virsmas kvalitātes standartus lielā apjomu ražošanas spiedienā.

Procesa izvēle: Pārnesešanas pret progresīvām matričām

Automobiļu korpusa paneļu ražošanu nosaka detaļas ģeometrija, izmērs un apjoms. Tad kā standarta žakete var izmantot vienkāršu izgriešanu, korpusa paneļiem nepieciešama sarežģīta vairāgu posmu formēšana. Divas dominējošās tehnoloģijas ir pārnesei paredzēto matricu žakete un progresīvo matricu žakete, no kurām katra kalpo atšķirīgiem inženierijas mērķiem.

Pārnesei paredzēto matricu žakete: standarts lieliem paneļiem

Lielām virsmas kritiskām sastāvdaļām, piemēram, motora pārsegiem, durvīm, jumtiem un spārniem, pārnesei paredzēto matricu žakete ir nozares standarts. Šajā procesā detaļa cikla sākumā tiek atdalīta no metāla sloksnes un starpstacijās tiek mehāniski pārvietota ar automatizētām rokām vai riteņiem. Tas ļauj brīvi manipulēt ar detaļu no jebkura leņķa, kas ir būtiski dziļai velkšanai un sarežģītai konturēšanai, neierobežojot nesošo sloksni.

Progresīvo matricu žakete: ātrums strukturālajām detaļām

Progresīvā štancēšana padeva nepārtrauktu metāla sloksni caur vairākām stacijām, turklāt detaļa paliek pievienota sloksnei līdz pēdējam atdalījumam. Šī metode ir ātrāka un izdevīgāka mazāku, liela apjoma strukturālo komponentu ražošanai, piemēram, kolonnām, pastiprinājumiem un stiprinājumiem. Tomēr savienojums ar sloksni ierobežo iespēju pagriezt detaļu sarežģītām ģeometrijām, tādējādi padarot to mazāk piemērotu lieliem ārējiem paneļiem.

Materiāla izvēle: tērauds vai alumīnija

Materiālu izvēle iekšpusē metāla štampēšanas korpusa paneļu ražošana ir līdzsvarošanas starp forma, izmaksām un svara samazināšanu. Degvielas efektivitātes un elektroauto (EV) izbraukuma pagarināšanas tieksme ir paātrinājusi vieglā svara materiālu pieņemšanu, pamatīgi mainot štampēšanas parametrus.

Pāreja uz alumīniju

Alumīnija leģējumi (5000. un 6000. sērija) kļūst iecienītāki aizvērtnēm (motora pārsegiem, bagažnieku vākiem), jo tiem ir līdz 40% svara ietaupījums salīdzājumā ar tēraudu. Tomēr alumīnijam rakststās ievērojami ražošanas izaicinājumi. Tam ir lielāka „atgriešanās” tendence — metāla elastība, kas pēc formas došanas rada atgriešanos sākotnējā formā —, kas prasa pārmērīgu veidņu izliekumu veidņu dizainā. Papildus alumīnijam ir lielāka tendence pieķerties (adhezīva pie rīka), tādēļ nepieciešami speciāli eļļojlīdzekļi un PVD-pārklāti veidņi, lai novērstu plīsumus.

Augstas izturības tērauds (AHSS)

Neskatoties uz aluminija popularitātes pieaugumu, tērauds joprojām ir dominējošs materiāls drošības karkasa komponentiem, jo tam piemīt pārāka stiepes izturība. Mūsdienu „3. paaudzes“ tēraudi piedāvā kompromisu — augstu izturību, saglabājot labāku veidojamību. Ražotāji bieži izmanto kalnē līdzinīts zelts tehnoloģijas, lai šos materiālus padarītu vēl cietākus, kaut arī tas palielina nepieciešamo spiedienu presēšanas līnijā.

Sasniegt „A klases” virsmas kvalitāti

Galvenā ķermeņa paneļu ražošanas iezīme ir prasība pēc „A klases” virsmas kvalitātes. A klases virsma attiecas uz redzamo transportlīdzekļa ārējo apvalku, kuram matemātiski jābūt ideālam un bez jebkādām estētiskām defektēm. Atšķirībā no iekšējiem strukturāliem elementiem (B klase) vai paslēptajiem stiprinājumiem (C klase), A klases paneļiem jāatspoguļo gaisma vienmērīgi, bez vilnīšiem vai izkropļojumiem.

Defektu novēršana un noteikšana

Lai sasniegtu šāda līmeņa kvalitāti, štampēšanas telpās nepieciešama gandrīz sterilā vide. Pat mikroskopiska putekļu daļiņa, kas iestrēgusi matricā, var izraisīt „pūsīti” vai iedobi paneļa virsmā, padarot to par bēniņiem. Bieži sastopami defekti, ar ko cīnās inženieri, ietver:

• Apelsīna miza: Rupja virsmas struktūra, ko izraisa nepareizs graudu lielums sākummateriālā vai pārmērīga izstiepšanās.
• Luderinga (stiepšanas svītras): Redzamas plūsmas līnijas, kas rodas, kad metāla plūstspējas robeža tiek pārsniegta nevienmērīgi.
• Iegrimuma zīmes: Iedobes, ko izraisa materiāla saraušanās pāri iekšējiem ribām vai uzgaumēm.

Vadošie ražotāji izmanto automatizētas optiskās pārbaudes sistēmas un „stoning“ — manuālu procesu, kurā kvalificēti instrumentu meistari ar abrazīvu akmeni berzē pa paneli, lai izceltu augstās un zemās vietas, kuras nav redzamas ar neapbruņotu aci. Šāda uzmanība detaļām ir tas, kas atšķir parastu automobiļu zīmēšana darbnīcu no specializēta korpusa paneļu ražotāja.

Izmaksu faktori un piegādātāju kvalifikācija

Kalšanas ekonomiku nosaka iekārtu amortizācija un cikla ilgums. Klases A pārnešanas veidņu komplekta sākotnējās kapitāla investīcijas var sasniegt miljoniem dolāru. Tāpēc piegādātāja izvēle ir ne tikai par vienības cenu; tā ir par dzīves cikla spējām.

No prototipa līdz ražošanai

Galvenais šaurslieks ražotājiem ir pāreja no mīkstās veidņu prototipa uz stingrās veidņu masveida ražošanu. Piegādātāji, kuri spēj pārvaldīt abas fāzes, ievērojami samazina risku. Piemēram, ražotāji kā Shaoyi Metal Technology optimizē šo progresiju, piedāvājot spējas, kas skalējas no ātras prototipēšanas līdz lielapjomu ražošanai. Viņu ražotne atbalsta spiedpreses ar jaudu līdz 600 tonnām un atbilst IATF 16949 standartiem, nodrošinot stingras kvalitātes kontroles uzturēšanu no prototipu fāzes līdz ražošanas apjomu palielināšanai līdz miljoniem vienību.

Galvenie verifikācijas kritēriji

Auditorējot potenciālu partneri korpusa paneļiem, iepirkumu komandām būtu jāpārbauda:

• Spiedpreses tonnāža un gultnes izmērs: Vai viņiem ir vairāk nekā 1000 tonnu preši, kas nepieciešami vienas daļas korpusa sāniem vai pārsegu?
• Simulācijas programmatūra: Vai viņi izmanto AutoForm vai Dynaform, lai prognozētu atgriešanos un plānināšanu, pirms tiek griezts tērauds?
• Sekundārās darbības: Vai viņi spēj veikt malu rullēšanu (ārējā paneļa malas salocīšanu pāri iekšējam panelim) un robotizēto montāžu?

Secinājums

Apguve metāla štampēšanas korpusa paneļu ražošana prasa metālurgijas zinātnes, precīzas inženierijas un stingras kvalitātes kontroles saskaņošanu. Tā kā transportlīdzekļu dizains kļūst aizvien aerodinamiskāks un vieglāks, būs lielāka atkarība no progresīvas alumīnija formēšanas un Class A virsmas perfekcijas. Panākumi šajā jomā ir atkarīgi no sadarbības ar ražotājiem, kuriem ne tikai ir nepieciešamā augsto tonnāžu infrastruktūra, bet arī demonstrē dziļu izpratni par formas triboloģiju un defektu novēršanu.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir atšķirība starp Class A un Class B dziļspieduma virsmām?

Klases A virsmas ir redzamās transportlīdzekļa ārējās daļas (pārsegi, spārni, durvis), kurām nepieciešams bezvainīgs, spoguļveida pabeigums, kas piemērots krāsošanai. Klases B virsmas ir iekšējās vai strukturālās sastāvdaļas (grīdas paneļi, iekšējie durvju rāmji), kur maznozīmīgas estētiskas nepilnperfektības, piemēram, rīku pēdas vai viļņi, ir pieļaujamas, ja tik tiešām saglabāta strukturālā integritāte.

2. Kādēļ alumīniju aizvien biežāk izmanto korpusa paneļos?

Alumīnijs ir aptuveni trešdaļu vieglāks nekā tērauds, kas ievērojami uzlabo degvielas ekonomiju dzinēja transportlīdzekļos un pagarina elektrisko transportlīdzekļu darbības rādiusu. Lai gan tas ir dārgāks un grūtāk stampējams, ņemot vērā atgriešanos forma (spring-back), svara ietaupījumi attaisno izmaksas premium un EV modeļiem.

3. Kāda spiediena tonnāža nepieciešama korpusa paneļu stampēšanai?

Lielu ķeramju paneļu stampēšana parasti prasa milzīgas hidrauliskās vai mehāniskās preses, kuru jauda bieži svārstās no 1 000 līdz 3 000 tonnu vai vairāk. Šī lielā spēka nepieciešama, lai metālu ievada sarežģītās formās bez pārrāvuma, īpaši strāpjot ar augstas izturības sakausējumiem.