Надрезание при металлической штамповке в автомобилестроении: процесс и правила проектирования

Краткое содержание

Выемка в автомобильной штамповке вырубка — это прецизионная операция резки, используемая для удаления материала с внешних краёв полосы или заготовки из листового металла. В отличие от внутренней пробивки, вырубка формирует внешний контур компонента и имеет важное значение для прогрессивная штамповка функциональности, где «шаговые вырезы» контролируют подачу и выравнивание полосы в прессе. Этот процесс позволяет создавать сложные геометрические формы для автомобильных шасси, кронштейнов и силовых усилений за счёт освобождения материала, который может быть изогнут или вытянут без деформации.

Для инженеров и специалистов по закупкам освоение параметров вырубки — таких как зазоры при резке, соотношение ширины к толщине и радиусы углов — крайне важно для предотвращения типичных дефектов, таких как износ штампов, заусенцы и структурные трещины, особенно при работе с современными Высокопрочные стали нового поколения (AHSS) .

Процесс вырубки в автомобильной штамповке

В условиях массового производства в автомобильной промышленности вырезание пазов редко является самостоятельной операцией. Обычно оно входит в состав последовательной штамповочной операции , при которой непрерывная стальная лента подаётся через пресс, выполняющий несколько операций за каждый ход. Понимание механики процесса вырезания пазов — это первый шаг к повышению качества деталей.

Механика сдвига

На фундаментальном уровне вырезание пазов представляет собой процесс сдвига. Пробойник (инструмент-мужская часть) вдавливает листовой металл в матрицу (инструмент-женская часть). Когда пробойник соприкасается с материалом, металл подвергается сдвиговым напряжениям до тех пор, пока не произойдёт разрушение. Качество кромки реза определяется зазором резки — зазором между пробойником и матрицей. Стандартный зазор обычно составляет около 10% толщины материала , хотя он может варьироваться в зависимости от предела прочности материала.

• Зона сдвига: Блестящая, гладкая часть кромки реза, где пробойник впервые проникает в материал.
• Зона разрушения: Шероховатая, угловая часть, где металл в конечном итоге отламывается.
• Заусенец: Острый гребень, остающийся на нижнем крае; чрезмерные заусенцы обычно указывают на неправильный зазор или затупившийся инструмент.

Ключевая роль «выреза шага»

При прогрессирующих смертях вырез шага (также называемый французским вырезом или боковым вырезом) выполняет важную логистическую функцию. Он формирует определённую форму на краю транспортирующей ленты, позволяя механическим направляющим точно позиционировать ленту на каждой станции. Без точного выреза шага лента будет смещаться при движении через матрицу, что приведёт к аварийным поломкам инструмента или получению деталей с отклонениями за пределами допусков. Это делает станцию выреза одной из наиболее важных аспектов проектирования размещения полосы.

Критические рекомендации по проектированию автомобильных вырезов

Разработка надёжных вырезов требует соблюдения строгих инженерных ограничений. Игнорирование этих правил часто приводит к преждевременному выходу инструмента из строя или производству дефектных деталей. Ниже приведены общепринятые рекомендации для стандартных автомобильных листовых металлов (сталь и алюминий).

Золотые правила геометрии вырезов

Инженеры должны находить баланс между стремлением к компактной геометрии и физическими ограничениями материала и инструмента. Следующие параметры являются отраслевыми стандартами для обеспечения технологичности:

Продвинутые соображения для AHSS

Автомобильные кузова все чаще используют высокопрочные стали (AHSS) для снижения веса при сохранении безопасности. Такие материалы, как двойная фаза (DP) или мартенситная сталь, ведут себя иначе, чем мягкая сталь. При вырезании AHSS, ударная нагрузка на инструментах значительно выше. Проектировщики должны увеличить минимальную ширину выемки до толщина материала 1,5x и использовать щедрые угловые радиусы, чтобы предотвратить разделение части во время аварийных событий или циклов усталости.

Специфические проблемы и решения автомобильной промышленности

Автомобильная отрасль требует производства без дефектов на высокой скорости. Эта среда создает уникальные вызовы, с которыми стандартные производственные цеха часто не справляются.

Извлечение обрезков и управление отходами

Когда вырезается прорезь, удалённый кусок металла (обрезок) должен быть выброшен из матрицы. При высокоскоростной штамповке вакуум, создаваемый при втягивании пуансона, может затянуть обрезок обратно на поверхность матрицы — это явление известно как снижение количества слизи если обрезок попадает на заготовку, следующий ход пресса вдавливает его в деталь, создавая дефекты типа "прыщ" или повреждая матрицу.

Решения:

• Выталкивающие штифты: Пружины внутри пуансона, которые физически выталкивают обрезок вниз.
• Вакуумные матрицы: Системы всасывания под блоком матрицы для удаления обрезков.
• Углы среза: Нанесение небольшого угла на поверхности пуансона для уменьшения вакуумного эффекта.

Износ инструмента при массовом производстве

Типичный процесс штамповки в автомобилестроении может требовать сотни тысяч ударов в месяц. Стандартные инструментальные стали (например, D2) часто слишком быстро изнашиваются при вырубке абразивных автомобильных марок. Ведущие производители теперь используют Порошковые металлургические (PM) стали или Пунсоны из карбида с покрытием TiCN (титанкарбонитрид), чтобы продлить срок службы и сохранить качество кромки.

Соединяя проектирование прототипов и массовое производство

Одним из самых сложных этапов в разработке автомобилей является переход от мелкосерийных прототипов к массовому производству. При создании прототипов часто используется лазерная резка (которая не оставляет заусенцев и напряжений), тогда как в производстве применяется жесткая оснастка (которая вызывает сдвиговые напряжения). Это различие может привести к непредвиденным отказам во время проверки.

Для снижения этого риска крайне важно сотрудничать с производителями, которые могут моделировать производственные условия на ранних этапах. Shaoyi Metal Technology специализируется на преодолении этого разрыва, предлагая комплексные решения для штамповки, начиная от быстрой разработки прототипов и заканчивая производством больших объемов. С сертифицированной IATF 16949 точностью и способностью прессы до 600 тонн, они обрабатывают критические компоненты, такие как ручки управления и подкадра, гарантируя, что инженерное намерение переживает переход к массовому производству.

Машины и инструменты: прогрессивные и переносные матрицы

Выбор технологии проката принципиально меняет процесс вырезания. Правильный выбор зависит от сложности деталей и годового объема.

Прогрессивные штампы

В прогрессивной штампе, операция выреза выполняется, когда деталь все еще прикреплена к катушке. Взломки определяют форму деталя шаг за шагом. Это наиболее эффективный метод для малых и средних автомобильных деталей (подшипников, клинков, разъемов), потому что он дает готовую часть с каждым ходом. Однако раскладка полосы является сложным, и использование материала может быть меньше из-за необходимости носительной сети.

Передача умирает

Для более крупных деталей, таких как панели кузова, столбы или перекрестные члены, предпочтительнее использовать переводные штампы. Здесь на первой станции вырезают (отрезают) пустой лист, а затем механически переносят его на последующие станции с помощью роботизированных пальцев. Вскрытие в трансфере часто используется для развитые пустые создание сложной плоской формы, необходимой для формирования глубоко вытянутой части без морщин. Переводные штампы позволяют лучше использовать материал, но работают с более медленной скоростью, чем прогрессивные штампы.

Инженерная техника для точности и производительности

Нечеканка - это не просто резка металла; это стратегическая операция, которая диктует эффективность линии штампования и структурную целостность конечного компонента транспортного средства. Будь то оптимизация для узора узора в прогрессивной пленке или расчет радиусов углов для скоб AHSS, успех заключается в деталях. Придерживаясь проверенных конструкционных коэффициентов и выбирая подходящих партнеров по изготовлению инструментов, способных справляться с требованиями к большому объему, инженеры автомобильной промышленности могут гарантировать, что их конструкции не только производятся, но и достаточно прочны для будущего.

Часто задаваемые вопросы

1. - Посмотрите. В чем разница между подстрижкой и вырезкой?

Хотя оба являются режущими операциями, различие заключается в их предназначении и геометрии. Выемка устраняет определенную форму с внешнего края заготовки, часто для облегчения изгиба или сборки. Обрезка обычно является отделочной операцией, используемой для отсечения избыточного материала (флеш) из периметра вытянутой или сформированной части, чтобы довести ее до ее окончательных размеров.

2. Посмотрите. Что определяет процесс "отрезки" в металлообработке?

Нечеканка - это процесс стрижки, используемый для удаления части материала с края металлического листа или ленты. Это выполняется с использованием перфоратора, где режущий инструмент заставляет металл наносить удар по краю штамповки, обривая его, чтобы создать профиль, рельеф или просвет для последующих шагов формирования.

3. Посмотрите. Почему соотношение ширины и толщины важно при резке?

Соотношение ширины и толщины имеет решающее значение для жизни инструмента. Ширина выемки, которая меньше толщины материала (соотношение менее 1:1) накладывает чрезмерное давление на удар, вызывая его отклонение или лом. Придерживаясь минимального правила 1:1, инструмент действует как режущий инструмент, а не как колонна под нагрузкой.