ZKRATKA

Lisovanie komponentov prevodovky je v priemysle štandardným výrobným riešením pre výrobu vysokej presnosti automobilových súčastí, ako sú ozubené kolesá, spojkové huby a skrine, vo veľkom rozsahu. Na rozdiel od obrábania, pri ktorom sa materiál odstraňuje, kovové lisovanie využíva postupná matrica smykové ťahanie techniky na tvorenie komplexných geometrií s vynikajúcou rýchlosťou a opakovateľnosťou. Pre automobilových inžinierov a zákupcov ponúka tento proces kľúčovú výhodu: schopnosť udržiavať tolerancie na úrovni mikrometrov a zároveň znížiť jednotkové náklady o viac ako 40 % pri výrobe vo veľkom rozsahu (zvyčajne > 100 000 ks).

Kľúčové komponenty prevodoviek vyrábané lisovaním

Moderné automobilové prevodovky sa opierajú o konštrukciu zo strihaného kovu, ktorá nahradzuje ťažšie a drahšie liatiny alebo súčiastky vyrobené obrábaním. Prechod na súčiastky zo strihaného kovu umožnil výrobcom znížiť hmotnosť pohonu bez straty nosnosti krútiaceho momentu. Na základe súčasných výrobných kapacít sa niekoľko kľúčových zostáv teraz vyrába predovšetkým presným strihaním.

Základné prvky pohonu

• Kĺzacie misky a bubny spojky: Tieto komplexné valcové diely vyžadujú hlboké taženie na vytvorenie skrine, po ktorom nasledujú sekundárne operácie na vyrezanie drážok. Strih zabezpečuje vysokú hustotu materiálu potrebnú na odolanie otáčavému namáhaniu.
• Prevodové ozubené kolesá: Zatiaľ čo náročnejšie ozubené kolesá sú často kované, ľahšie prevodové ozubené kolesá pre pomocné funkcie alebo menšie zostavy sa často strihajú. Tento proces zabezpečuje „ideálnu sadnutie“ pre hladký chod a zníženie hluku, čo je kritický kvalitatívny faktor zdôrazňovaný výrobcami ako Hidaka USA .
• Reakčné skrinky a nosníky: Tieto konštrukčné komponenty obsahujú planétové ozubené súkolesia. Plochá výstupok umožňuje vytvoriť komplexné zámky a jazýčky jedným prechod, čím eliminuje potrebu zvárania viacerých dielov dokopy.

Správa kvapalín a skriňa

Okrem prenosu krútiaceho momentu je tvárnenie nevyhnutné pre hydraulickú tesnosť prevodovky. Mazacie panvice smykové kryty ventilov sú klasickými príkladmi hĺbkovo tvárnených komponentov. Tieto diely musia spĺňať prísne požiadavky na rovinnosť, aby zabezpečili nepriepustné tesnenie voči skrini prevodovky. Výrobcovia využívajú špecializované hydraulické lisy na tvorenie týchto hlbokých tvarov z plochých polotovarov bez nadmerného ztenčovania stien materiálu až po bod porušenia.

Výrobné procesy: postupná matrica vs. hĺbkové tvárnenie

Výber správnej metódy tvárnenia je prvým krokom pri optimalizácii nákladov. Dve hlavné techniky dominujú pri výrobe komponentov prevodoviek, pričom každá z nich slúži odlišným geometrickým požiadavkám.

Progresívne razenie je uprednostňovanou metódou pre vysokorýchlostnú výrobu menších presných dielov. Ako vysvetľuje ESI Engineering , táto metóda umožňuje sekundárne operácie, ako je kalibrovanie a prebíjanie, priamo v dieske, čím sa z každého cyklu lisu získa hotová súčiastka. Naopak, ťahanie je nevyhnutný pre vytváranie bezšvíkových pohárikových štruktúr používaných v spojkových piestoch a akumulátoroch, kde by zvarové švy predstavovali miesta zlyhania.

Plošiny pre tvárnenie pre aplikácie s vysokým krútiacim momentom

Prevodové prostredia sú náročné, vyznačujú sa vysokou teplotou, trením a strihovými silami. Výber materiálu je preto určený rovnováhou medzi tvárniteľnosťou (pre proces tvárnenia) a trvanlivosťou (pre konečnú aplikáciu).

Nízkoúhlová ocel zostáva základným materiálom pre hlboké taženie. Podľa údajov o materiáloch od Trans-Matic nízkouhlíková oceľ ponúka vynikajúci pomer pevnosti k hmotnosti a během tvárnenia sa zpevňuje deformáciou, čo prirodzene zvyšuje štrukturálnu pevnosť hotovej súčiastky. To ju robí ideálnou pre spojkové valce a olejové panvice, ktoré musia odolávať deformácii pod tlakom.

Hliníkovými ligatami sú stále častejšie určované pre skrine a kryty, aby spĺňali štandardy priemernej spotreby paliva firiem (CAFE). Hoci je hliník ťažší na tvárnenie v dôsledku jeho náchylnosti na trhliny (nižšia medz formovateľnosti), jeho hmotnosť je približne jedna tretina ocele, čo zabezpečuje výrazné zníženie hmotnosti celkového prevodového zostavu.

Pre špecializované aplikácie Z medi a mostu sa používajú v senzorických komponentoch a podložkách vo vnútri elektronických riadiacich jednotiek (ECU) prevodovky. Tieto materiály poskytujú potrebnú vodivosť a odolnosť voči korózii, avšak postrádajú štrukturálnu pevnosť ocele.

Strategická analýza: Tvárnenie vs. CNC obrábanie

Rozhodnutie o tom, či komponent prevodovky tvárniť alebo obrábať, zvyčajne závisí od objemu a geometrie. Táto analýza „Vyrobiť vs. Kúpiť“ je kritickým bodom zásobovacej stratégie.

Práh objemu: CNC obrábanie je subtraktívne a lineárne – výroba jednej súčiastky trvá pevné množstvo času. Tvárnenie je transformačné a paralelné. Keď je raz nástroj (diera) vyrobený, cena za kus prudko klesá. Zvyčajne sa pri objemoch pod 5 000 kusov uprednostňuje obrábanie, aby sa predišlo nákladom na nástroje, zatiaľ čo pri objemoch nad 50 000 kusov zásadne prevláda tvárnenie.

Prekonanie priepasti: Veľkou výzvou je prechod projektov od prototypu ku hromadnej výrobe. Výrobcovia zariadení (OEM) často potrebujú partnera, ktorý dokáže zvládnuť nielen počiatočnú validáciu v malom objeme, ale aj následné škálovanie na veľké množstvá. Shaoyi Metal Technology sa špecializuje na tento prechod a ponúka kapacity od rýchleho prototypovania až po výrobu na lisoch s tlmivou silou 600 ton. Ich procesy certifikované podľa IATF 16949 zabezpečujú, že súčiastky ako riadiace ramená a podvozky spĺňajú prísne globálne štandardy, a to či už ide o päťdesiat prototypov na testovanie alebo o milióny kusov na montáž.

Presné možnosti: Tradične malo obrábanie výhodu pri riadení tolerancií. V súčasnosti však moderné presné tvárnenie dokáže dosiahnuť tolerancie až ±0,001 palca (0,025 mm) pre mnohé prvky. Operácie ako odrezávanie a kalibrovanie integrované do tvárniacej matrice môžu vytvoriť ozubené plochy súďobné s plochami vyrobenými obrábaním, často tak eliminujúc potrebu následného brúsenia.

Zabezpečenie kvality a presnostné štandardy

V automobilovom priemysle je porucha prevodovky katastrofálna. Preto prechádzajú komponenty vyrobené tvárnením prísnymi protokolmi zabezpečenia kvality, ktoré siaha ďaleko za rámec základných kontrol rozmerov.

Výrobcovia používajú technológiu snímačov integrovaných do matrice sledovať proces tvárnenia v reálnom čase. Snímače detekujú nesprávne podávanie materiálu alebo stopy po odpadu, ktoré by mohli poškodiť súčiastku alebo nástroj, a okamžite zastavia lis, aby sa predišlo výrobe chybných sérií. Okrem toho optické inšpekčné systémy po tvárnení merajú kritické rozmery – ako vnútorný priemer spojkového bubna alebo rovinnosť upevňovacieho príruby – voči digitálnym CAD modelom.

Dodržiavanie noriem ako IATF 16949 je pre dodávateľov prevodoviek nevyhnutné. Toto certifikovanie zabezpečuje, že tvárnica má vyspelý systém riadenia kvality schopný prevencie chýb a kontinuálneho zlepšovania, čím sa zníži riziko reklamácií záruky pre výrobcu automobilov (OEM).

Zvyšovanie efektívnosti výroby pohonov

Tvárnenie súčiastok prevodoviek predstavuje prienik materiálovej vedy a priemyselného inžinierstva vysokej produkcie. Využitím procesov ako postupné strihanie alebo hlboké taženie môžu výrobcovia dodávať komplexné, ľahké a trvanlivé súčiastky potrebné modernými pohonmi.

Pre nákupné tímy spočíva hodnota v škálovateľnosti. Hoci počiatočná investícia do nástrojov je významná, dlhodobé zníženie ceny kusov a záruka opakovateľnej presnosti robia kovanie najvýhodnejšou voľbou pre masové automobilové prevodovkové programy.

Často kladené otázky

1. Čo sú lisované prevodovkové komponenty?

Lisované prevodovkové komponenty sú kovové diely vytvorené tlmivím plochého plechu do konkrétnych tvarov pomocou vysokejtonážnych lisek a nástrojov. Bežné príklady zahŕňajú spojkové náboje, reakčné skrinky, mazivové panvy, kryty ventilov a určité typy ozubených kolies. Tieto diely nahradzujú ťažšie odliatky alebo opracované alternatívy, aby sa znížila hmotnosť a cena.

2. Aké sú 7 krokov pri postupe tvárnenia?

Proces kovania zvyčajne zahŕňa postup operácií, ktoré môžu prebiehať v jednom postupnom nástroji alebo na viacerých staničiach: Vyrážania (rezanie počiatočného tvaru), Preskúmania (punchovanie otvorov), Kreslenie (tvorenie trojrozmerných tvarov), Ohýbanie (vytváranie uhlov), Vzdušné ohýbanie (tvorenie bez dosadnutia na dno), Kovárenstvo (lisovanie pre povrchovú úpravu/podrobnosti), a Vyrobenie (odstránenie prebytočného materiálu).

3. Ako presné je kovové tvárnenie pri výrobe ozubených kolies?

Súčasné technológie čistého strihu a presného tvárnenia dokážu vyrobiť ozubené zuby s toleranciami v tisícinách palca, čo je vhodné pre mnohé prevodovkové aplikácie. Zatiaľ čo ozubené kolesá pre primárny pohon s vysokým zaťažením sú často kované alebo opracované, kovové ozubené kolesá sa široko používajú pre vnútorné mechanizmy, parkovacie zámky a ozubené kolesá čerpadiel kvôli ich nízkym nákladom a dostatočnej životnosti.