Bistvena postopek preizkušanja avtomobilskih orodij: Tehnični vodnik

POVZETEK

Postopek preizkušanja orodij za avtomobilsko industrijo je pomemben in iterativen proces, pri katerem se novo orodje za žigosanje testira in prilagaja na stiskalnici. Ta ključna faza vključuje izdelavo začetnih delov, ugotavljanje napak, kot so razpoke ali gube, ter natančne popravke orodja. Glavni cilj je zagotoviti, da bo orodje dosledno proizvajalo visoko kakovostne pločevinske komponente, ki bodo ustrezale strogi specifikaciji, preden se začne serijska proizvodnja – proces, ki ga sodobne tehnologije virtualnega simuliranja znatno pospešijo.

Razumevanje postopka preizkušanja orodij: opredelitev in cilji

V avtomobilski proizvodnji je preizkušanje orodij temeljni korak, pri katerem se novo izdelano orodje prvič namesti na stiskalnico za izdelavo prvih delov. Kot opredeljujejo strokovnjaki za žigosanje pri AutoForm , to ni enkratni dogodek, temveč intenzivna faza dokončnega prilagajanja. Gre za sistematični postopek overjanja, ki premosti vrzel med načrtovanjem orodja in celostno proizvodnjo. Glavni cilj je preveriti, ali lahko orodje ravno pločevino pretvori v zapleten tridimenzionalni del, ki popolnoma ustreza konstrukcijskim specifikacijam.

Postopek je po svoji naravi iterativen in vključuje tako imenovane "zankove popravke". Po prvotnem žiganju tehnik in inženirji natančno pregledajo del na prisotnost napak. Te lahko segajo od vidnih napak, kot so gube, razpoke in površinske nepravilnosti, do dimenzijskih neskladnosti, ki jih je mogoče zaznati le s preciznimi merilnimi instrumenti. Vsaka ugotovljena težava sproži cikel popravka, pri katerem se orodje spremeni – s brušenjem, vstavljanjem podložk ali drugimi prilagoditvami – in nato ponovno preskusi. Ta cikel se ponavlja, dokler orodje dosledno ne daje delov zahtevane kakovosti.

Doseganje tega rezultata je glavni cilj, vendar so cilji večplastni. Prvič, potrjuje funkcionalnost in trdnost orodja samega, kar dokaže, da sta zasnova in izdelava primerna. Drugič, vzpostavi stabilen in ponovljiv postopek za serijsko proizvodnjo ter določi točne nastavitve prese. Pri kompleksnih avtomobilskih komponentah je ta faza validacije izčrpna in lahko traja tedne ali celo mesece. Študija primera podjetja PolyWorks o Majestic Industries poudarja, da zahtevno progresivno orodje za žigosanje za popolno dokončanje zahteva pet do osem iteracij, kar poudarja zapletenost in vire, potrebne za doseganje orodja, pripravljenega za proizvodnjo.

Postopkovni postopek preskušanja orodij: Od začetnega žigosanja do validacije

Postopek preizkušanja orodja na terenu sledi strukturiranemu zaporedju, da se sistematično odpravijo napake in potrdi ustreznost orodja. Medtem ko širši razvojni proces vključuje vse od pregleda projekta do načrtovanja orodja, je prav v fazi preizkušanja, ko se dokaže dejansko delovanje fizičnega orodja. Osnovni koraki pretvorijo sestavljeno orodje iz neverificiranega orodja v sredstvo, pripravljeno za proizvodnjo.

Postopek je mogoče razdeliti na naslednje ključne faze:

1. Začetna nastavitev prese in prvi žigos: Novo sestavljeno orodje se skrbno namesti v preso za preizkušanje. Tehniki vstavijo predpisani pločevinasti list in zagnajo preso za izdelavo prvih vzorčnih delov. V tem obdobju se prilagajajo nastavitve prese, kot so nosilnost in tlak blazina, da se vzpostavi osnova za ocenjevanje zmogljivosti.
2. Pregled izdelka in ugotavljanje napak: Prve izdelane dele takoj podvržemo strogi kontroli. Vključuje vizualne preglede za očitne napake, kot so razpoke, gube ali drsne brazgotine. Pomembneje pa se uporabljajo napredna merilna orodja, kot so koordinatni merilni aparati (CMM) ali 3D laserski skenerji, da se primerja geometrija dela z izvirnim CAD modelom.
3. Odpravljanje napak in točkasto preizkušanje: Če se ugotovijo neujemanja, se začne fazo odpravljanja napak. Ena izmed tradicionalnih in ključnih tehnik je »točkasto preizkušanje kalibrov«. Kot opisujejo strokovnjaki na FormingWorld , lahko vključuje nanašanje modrega pasta na obe strani pločevine, da se prepozna neenakomeren stik pred točkastim preizkušanjem kalibrov. Ko se kalibr zapre, prenos modrega pasta razkrije visoke in nizke točke, ki kažejo, kjer površine ne zagotavljajo popolnega stika. Tehniki nato ročno brušijo in polirajo, da odpravijo te nepravilnosti ter zagotovijo enakomerno porazdelitev tlaka.
4. Iterativne prilagoditve in ponovno žigosanje: Na podlagi rezultatov preizkusa in ugotovitev izkušeni orodjarji natančno prilagajajo orodje. To lahko vključuje brušenje oblikovalnih površin, zvarjanje materiala za dodajanje dodatnega materiala ali vstavljanje podložk za prilagoditev rež. Po vsaki prilagoditvi se orodje ponovno uporabi za izdelavo delov, pripravi se nova serija delov, ki se pregledajo, s čimer se znova začne krog popravkov. Ta cikel poskušanja in napak se nadaljuje, dokler se ne odpravijo vsi pomanjkljivosti.
5. Končna overitev in odobritev: Ko orodje dosledno proizvaja dele, ki ustrezajo vsem dimenzijskim in kakovostnim specifikacijam, se izdela končna serija vzorcev za odobritev stranke. To navadno spremlja poročilo o začetnem pregledu vzorca (ISIR), celovit dokument, ki vsebuje podrobne meritvene podatke. Kot je opaženo v razvojnem procesu, ki ga predlaga AlsetteVS , to poročilo služi kot končni dokaz zmogljivosti orodja. Po odobritvi se orodje pripravi za pošiljanje na proizvodno lokacijo stranke.

Pogoste težave pri preizkusu orodij in popravljalna dejanja

Postopek preizkušanja orodij je v osnovi vaja reševanja problemov, saj lahko številne težave preprečijo, da bi orodje že pri prvi poskusu proizvedlo sprejemljive dele. Razumevanje teh pogostih težav in ustreznih ukrepov je ključ do učinkovitega preizkušanja. Med najpogostejšimi napakami so razpoke, gube, povratno upenjanje in površinske nepravilnosti, ki pogosto izvirajo iz zapletenih medsebojnih vplivov med orodjem, materialom in stiskalnico.

Med ključnimi izzivi, s katerimi se pogosto srečujemo, so:

• Odklon orodja: Med ogromnimi tlaki pri žigosanju se lahko orodje, bat stiskalnice in postelja fizično odklanjajo ali upognete. To povzroči neenakomeren pritisk na pločevino, kar vodi do napak. Kot je podrobneje opisano v analizi FormingWorld, lahko ta odklon znaša do 0,5 mm pri velikih ploščah, kar povzroča pomembne težave s kakovostjo. Tradicionalna rešitev je ročno točkovno brušenje orodij, sodobnejše rešitve pa vključujejo simulacijo tega odklona in predhodno kompenzacijo površine orodja – tehniko, imenovano »over-crowning«.
• Gozd in razpokanje: To sta dve najpogostejši napaki pri oblikovanju. Gozd nastane, kadar je tlak držalnega obroča premajhen, kar omogoči pločevini, da se izboči. Nasprotno pa pride do razpokanja ali razpoke, ko se kovina raztegne prek svojih mej. Kot navaja članek v Izdelovalec , odpravljanje teh težav pogosto vključuje prilagoditev »dodatnih elementov«, kot so vlečni grebenci, ki so strateško postavljeni grebeni za nadzor pretoka materiala v votlino orodja.
• Povračilo oblike: Ko se odstrani oblikovalni tlak, zaradi notranje elastičnosti visoko trdnih kovin te delno povrnejo v prvotno obliko. Ta pojav, imenovan povratna elastika (springback), lahko povzroči, da ključne mere zapustijo dopustna odstopanja. Napovedovanje in kompenzacija povratne elastičnosti predstavljata eno največjih izzivov, pogosto pa zahtevata večkratno ponovno obdelavo površin orodij, da se del primerno predpreve, da se ob povratni elastičnosti vrne v pravilno obliko.
• Površinske napake: Za vidne zunanje plošče (površine razreda A) so vsakršni brazgotina, poškodba ali dokaz deformacije nep sprejemljivi. Te lahko povzročijo slabo polirane površine orodja, neustrezni odmiki ali gube, ki nastanejo že v zgodnji fazi procesa žiganja zaradi slabo zasnovane oblike držala izrezka. Za brezhibno končno površino so potrebni pedanten poliranje in natančne prilagoditve.

Vloga virtualne simulacije pri modernizaciji preizkušanja orodij

Tradicionalni ročni postopek preizkušanja orodij je sicer učinkovit, vendar časovno zahteven, intenziven pri delu in drag. Pojav močnih programov za računalniško podprto inženirstvo (CAE) je to fazo revolucioniral z uvedbo »virtualnega preizkušanja orodij«. Ta pristop vključuje simulacijo celotnega procesa žiganja na računalniku, preden se izdela katerokoli fizično orodje, kar omogoča inženirjem, da napovejo in rešijo morebitne težave digitalno.

Virtuelna simulacija omogoča globok premik s pristopa, ki reagira na dogodke, na proaktiven pristop. Namesto da bi odkrili razpok ali gubo med tiskanjem, lahko inženirji to vidijo na zaslonu in spremenijo digitalni orodni dizajn, da temu preprečijo. Ta metodologija, osnovana na digitalni prednosti, ponuja številne prednosti. Kot je navedeno v *The Fabricator*, bi lahko sprememba funkcije v simulaciji trajala uro, medtem ko bi enakovredna fizična sprememba na jekleni orodni plošči trajala teden dni. To ogromno zmanjšanje časa iteracij je glavna korist. Študija primera PolyWorks to podkrepi z izjavo, da njihova kombinacija 3D skeniranja in programske opreme pomaga zmanjšati čase preskušanja orodij za več kot polovico.

Ponudniki, specializirani za napredno proizvodnjo, kot so Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , uporabljajo te CAE simulacije za izboljšanje natančnosti in učinkovitosti za svoje avtomobilske stranke. S prek digitalnega modeliranja vsega, od pretoka materiala do uklona orodja in povratnega ukrivljanja, lahko optimizirajo obliko kalibrov in znatno zmanjšajo število fizičnih popravkov, kar omogoča hitrejšo dostavo visoko kakovostne in zanesljive opreme.

Virtuelni nasproti fizičnemu poskusu: primerjava

Čeprav je virtuelna simulacija močna, ostaja fizični poskus končni dokaz sposobnosti kalibra. Obe metodi najbolje obravnavamo kot dopolnilni stopnji v sodobnem delovnem toku.

Od poskušanja z napako do preciznega inženiringa

Postopek preizkušanja orodij v avtomobilski industriji se je razvil iz obrti, ki temelji na izkušnjah in intuiciji, v visoko tehnično in podatkih temelječo inženirsko disciplino. Čeprav osnovni cilji doseganja kakovosti delov in stabilnosti procesa ostajajo nespremenjeni, so se metode za doseganje teh ciljev bistveno spremenile. Vključitev virtualnega simuliranja je drastično zmanjšala odvisnost od počasnih in dragih fizičnih popravljalnih zank, kar omogoča učinkovitejše upravljanje s kompleksnejšimi deli in materiali ter večjo predvidljivost. Ta premik ne pospešuje le časovnih razporedov pri razvoju vozil, temveč tudi izboljšuje končno kakovost in doslednost avtomobilskih komponent, kar označuje jasen napredek od metode poskušanja in napak proti preciznemu inženirstvu.

Pogosta vprašanja

1. Kaj je preizkušanje orodij?

Preizkus orodja je ključna faza pri izdelavi orodij za pločevino, kjer se novo zgrajeno orodje testira na stiskalnici. Gre za iterativen proces izdelave vzorčnih delov, pregledovanja teh glede napak, kot so razpoke, gube ali napačne mere, ter fizičnih prilagoditev orodja. Cilj je dokončno prilagoditi orodje, dokler ne more dosledno proizvajati delov, ki ustrezajo vsem standardom kakovosti, preden se odobri za serijsko proizvodnjo.

2. Kateri so 7 korakov pri postopku žiganja?

Čeprav izraz lahko pomeni različne procese, splošna proizvodna zaporedja za žigosane dele vključujejo več ključnih faz. Splošni proces razvoja orodij vključuje: 1. Pregled projekta (razumevanje zahtev), 2. Načrtovanje procesa (oblikovanje zaporedja žigosanja), 3. Konstruiranje orodja (ustvarjanje orodja v CAD-u), 4. Dobava materiala in obdelava (izdelava sestavnih delov), 5. Sestavljanje (montaža orodja), 6. Odklanjanje napak in preizkušanje (testiranje in validacija) ter 7. Končna validacija in dostava (odobritev stranke in pošiljanje). Vsak korak je bistven za zagotavljanje učinkovite proizvodnje visoko kakovostnih delov s končnim orodjem.