Штамповка арок колёсных ниш: руководство по производству автомобилей

Краткое содержание

Штамповка арок колес — это процесс производства автомобильных деталей, при котором металлические колесные арки (также известные как арки колес) формуются с использованием гидравлических или механических прессов высокой мощности. В отличие от настольных «штампов для колес», применяемых в бумажном творчестве, данный промышленный метод предполагает глубокая вытяжка обработку плоского листового металла — обычно высокопрочной стали или алюминия — в сложные изогнутые конструктивные элементы, которые служат для размещения подвески и шин транспортного средства.

В настоящем руководстве рассматриваются технические характеристики, проблемы, связанные с материалами, и пошаговый производственный процесс изготовления автомобильных арок колес, обеспечивающий жесткость конструкции и точные допуски OEM-производителей.

Компонент арки колеса: определение и функция

В автомобильной инженерии арка колеса (часто называемый колесной аркой) является важным компонентом несущего кузова (BIW). Он служит в качестве оболочки для колес транспортного средства, разделяя дорожную среду и шасси, а также пассажирский салон. Хотя зачастую путают с внешним «брызговиком», колесная арка представляет собой внутреннюю несущую оболочку, которая управляет дорожным мусором, брызгами воды и акустическими вибрациями.

Сборка обычно состоит из двух основных штампованных деталей: Внутренняя колесная арка а также Наружная колесная арка . Внутренняя панель приваривается непосредственно к полу кузова и боковым лонжеронам, что существенно повышает крутильную жесткость шасси. Наружная панель соединяется с задней боковиной или брызговиком, формируя внешний профиль колесной арки. Поскольку этим компонентам необходимо обеспечивать динамическое перемещение подвески, включая амортизаторы и пружины, они требуют глубокой, сложной геометрии, которую сложно изготовить без дефектов.

Конструкторы должны находить баланс между противоречивыми требованиями: максимизацией внутреннего пространства салона и обеспечением достаточного зазора для хода шины и работы подвески. Эта геометрическая сложность делает процесс штамповки единственным жизнеспособным методом массового производства этих деталей с необходимой скоростью и воспроизводимостью.

Процесс штамповки металла: пошагово

Изготовление арки колеса включает последовательный штамповка рабочий процесс, как правило, выполняемый на линии переносных прессов или с использованием прогрессивного штампа. Согласно мнению специалистов по промышленной штамповке, таким как Mursix , процесс преобразует плоские металлические рулоны в готовые трехмерные компоненты посредством серии точных операций. Конкретный рабочий процесс для арки колеса, как правило, включает четыре ключевые стадии.

1. Заготовительная операция

Процесс начинается с прессование , где определённый профиль вырезается из рулонной листовой заготовки. Для арок колёс эта заготовка обычно представляет собой большой, приблизительно полукруглый или прямоугольный лист, рассчитанный так, чтобы обеспечить достаточный материал для глубоких бортов ниши без чрезмерных отходов. Качество кромки заготовки имеет решающее значение: заусенцы или микротрещины на этом этапе могут распространиться на последующих стадиях в крупные разрывы во время формовки.

2. Глубокая вытяжка

Это наиболее технически сложная фаза. Плоская заготовка помещается над полостью матрицы, и пуансон вдавливает металл, формируя форму колодца арки колеса. Поскольку колёсные арки глубокие (часто 10–15 дюймов или более, чтобы вместить подвеску), металл должен пластически течь без разрывов. Инженеры тщательно контролируют коэффициент вытяжки , часто используя прижимные буртики для регулирования потока материала и предотвращения образования складок в зонах фланцев.

3. Обрезка

После того как сформирована глубокая форма, избыточный материал по краям (отходы обрезки) необходимо удалить. Резательные штампы вырежьте окончательный контур арки колеса в точном соответствии с CAD-спецификациями, обеспечивая идеальное соединение с панелью пола и задним крылом. Здесь недопустимы отклонения, поскольку зазоры в сборке арки колеса могут привести к протечкам воды или снижению прочности конструкции.

4. Протяжка и отбортовка

Заключительные ходы пресса включают пробивка отверстия для крепления подвески, фиксаторов тормозных магистралей и креплений шумоизоляционного покрытия. Одновременно операции отбортовки могут загибать определённые края для создания поверхностей под сварку. В условиях массового производства эти этапы выполняются за секунды, при этом автоматизированные транспортные системы перемещают деталь между станциями матриц.

Выбор материала: сталь против алюминия

Выбор материала для штамповки арок колес определяется целевым весом автомобиля и требованиями к безопасности при столкновении. Основной задачей для инженеров по производству является формовочная способность материала — его способность растягиваться без разрушения.

• Высокопрочная сталь (HSS): традиционно является стандартом для арок колес благодаря своей долговечности и более низкой стоимости. Обеспечивает отличную защиту от воздействия дорожного мусора. Однако для штамповки HSS требуется значительно большее усилие пресса и вызывает повышенный износ матриц.
• Алюминиевые сплавы (серии 5000/6000): все чаще используется в современных электрических и люксовых автомобилях для снижения неподрессоренной массы и увеличения запаса хода. Штамповка арок колес из алюминия сопряжена с особыми трудностями, в первую очередь упругий возврат — склонностью металла возвращаться к исходной форме после отвода пресса. Конструкторы матриц должны учитывать это, выполняя чрезмерный изгиб детали или используя передовое программное обеспечение для моделирования.

Для производителей, осуществляющих переход от прототипа к массовому производству, выбор правильного партнера не менее важен, чем выбор подходящего материала. Shaoyi Metal Technology специализируется на этом переходе, используя точность, сертифицированную по IATF 16949, для поставки сложных компонентов, таких как арки колес и подрамники. Независимо от того, нужна ли вам первоначальная партия из 50 прототипов для проверки выбора материала или вы наращиваете объем до миллионов единиц, их прессовые возможности до 600 тонн обеспечивают постоянное соответствие глобальным стандартам OEM-производителей.

Штамповка в массовом производстве против ручной формовки

Распространённая путаница в этой области — различие между промышленной печать и ручным методом Английское колесо методом. Хотя обе техники придают металлу криволинейную форму, в автомобильной промышленности они выполняют совершенно разные функции.

Если вы восстанавливаете винтажный автомобиль и не можете найти панель-заменитель, мастер может использовать английское колесо для ручного формирования арки колеса. Однако, для современного производства автомобилей штамповочный пресс является единственным методом, способным обеспечить необходимую структурную целостность и скорость производства.

Контроль качества и распространенные дефекты

Штамповка арок колес подвержена определенным дефектам из-за глубины вытяжки и сложности формы. Группы контроля качества обычно выявляют три основных вида отказов:

• Разрыв (разрыв материала): Возникает, когда металл растягивается за пределы своего предела прочности, обычно в самой глубокой части арки колеса. Это часто указывает на недостаточную смазку или чрезмерное давление прижима.
• Волнистость: Происходит, когда металл сжимается, а не течет, как правило, вдоль фланца или боковых стенок. Этот структурный дефект ухудшает способность детали правильно свариваться.
• Упругая деформация: Как уже упоминалось для алюминия, деталь может деформироваться после выхода из матрицы. В настоящее время используются передовые оптические сканирующие системы для проверки соответствия конечной геометрии модели CAD в строгих допусках.

Заключение

Штамповка арок колес — это сложный процесс, сочетающий науку о материалах и машиностроение. От первоначальной заготовки из высокопрочной стали до сложного глубокого вытяжения, создающего защитную арку, каждый этап тщательно рассчитан для обеспечения целостности конструкции автомобиля. Для инженеров-автомобилестроителей и специалистов по закупкам понимание нюансов этого процесса — от упругого восстановления материала до усилия пресса — имеет важное значение при выборе компонентов, отвечающих строгим требованиям современного транспорта.

Часто задаваемые вопросы

1. В чем разница между аркой колеса и крылом?

Компания арка колеса (или аркой колеса) — это внутренняя конструктивная часть, окружающая шину и защищающая шасси. крыло — это внешняя панель, закрывающая арку колеса и гармонично вписывающаяся в дизайн кузова автомобиля. Арка колеса обеспечивает жесткость конструкции; крыло придает стиль.

2. Почему для изготовления арок колес используется глубокая вытяжка?

Глубокая вытяжка является единственной штамповочной техникой, способной создать глубокую чашеобразную форму, необходимую для размещения подвески. Простое изгибание или загибание не могут обеспечить необходимую герметичную глубину для функциональной арки колеса.

3. Можно ли использовать алюминий для штамповки арок колес?

Да, алюминий широко используется для снижения веса транспортного средства. Однако требуются специализированные штамповочные методы для управления упругий возврат и предотвращения растрескивания, поскольку алюминий, как правило, менее формуем, чем мягкая сталь.