POVZETEK

Časi proizvodnih ciklov pri avtomobilskem žigosanju so predvsem odvisni od metode oblikovanja: Hladno žigosanje je standard v industriji za visoko zmogljivost, pri kateri se navadno dosežejo 20–60 potez na minuto (SPM) , oziroma približno 1–3 sekunde na del. Nasprotno je Vroče žigosanje (utrjevanje s stiskanjem) značilno počasnejše zaradi potrebnega časa kaljenja v orodju, kar povprečno znaša 10–30 sekund na cikel , a omogoča višjo natezno trdnost za varnostne komponente.

Za proizvajalce je merilo učinkovitosti pogosto primerjava z vodilnimi podjetji, kot je Toyota, kjer se posamezni koraki žigosanja izvedejo v najmanj 3 sekunde -Ne. Medtem ko hladno stampiranje omogoča hitro pretok za karoserijske plošče in strukturne dele, je toplo stampiranje kljub časovni omejitvi ključnega pomena za kritične stebre in ojačanja. Optimizacija teh ciklov zahteva napredno tehnologijo servo tiskalnika in avtomatizirane sisteme prenosa, da se zmanjša čas ravnanja z nepridano vrednostjo.

Čas cikla hladnega žigovanja: standard za velike količine

Hladno stampiranje ostaja hrbtenica množične proizvodnje avtomobilov, cenjeno zaradi svoje sposobnosti, da proizvaja dele pri sobni temperaturi z izjemno hitrostjo. V tem procesu se valje iz jekla ali aluminija vneseta v mehanske ali servo stiske, kjer se hitro posekajo, oblikujejo in prebijajo. Ker ni toplotnega ozka grla (čakanje na ogrevanje ali ohlajanje materialov), čas cikla omejuje le mehanika stiska in hitrost vnašanja materiala.

Industrijski standard za učinkovitost hladnega žigosanja se pogosto nanaša na proizvodne linije Toyote. Pri njihovem standardnem štirikoraknem postopku žigosanja (vlečenje, rezkanje, upogibanje in prebadanje) traja vsak korak približno 3 sekunde za dokončanje. Sodobne visokohitrostne tandemski linije in prenosni premazi lahko to zmogljivost še povečajo. Na primer, žigarska delavnica pri Toyota Motor Manufacturing France poganja svoje linije s hitrostjo okoli 25 sunkov na minuto (SPM) za posamezne dele, kar pomeni ciklusni čas le 2,4 sekunde na sunek. Ko se izdelujeta dva dela hkrati (dva dela na sunek), se izhodna zmogljivost učinkovito podvoji, kar kaže na ogromne zmogljivosti hladnega oblikovanja.

Hitrosti progresivnih in prenosnih orodij

Pri hladnem žigosanju ima strategija orodij pomembno vlogo pri dolžini ciklusa:

• Postopomašno žiganje s štancami: To je najhitrejša metoda, primerna za manjše, zapletene dele, kot so nosilci in sponke. Trak iz kovine se neprestano napaja skozi eno samo orodje z več postajami. Hitrosti lahko preprosto presegajo 60–80 SPM ker del ostaja pritrjen na nosilni trak, kar omogoča hitro in natančno premikanje brez zapletenih prenosnih rok.
• Žiganje z prenosnim orodjem: Uporabljen za večje plošče karoserije in strukturne komponente, ki morajo biti ločene od traku, da jih je mogoče oblikovati. Mehanski prenosni prsti premikajo del med postajami. Čeprav počasnejši od progresivnega žigosanja, so se hitrosti sodobnih servo-pogonjenih prenosov izboljšale na 15–30 SPM obseg, s čimer se uravnoveša zmogljivost za velikost z hitrostjo proizvodnje.

Spodnja tabela prikazuje tipične zmogljivostne metrike za tehnologije hladnega žigosanja:

Čas cikla toplega žigovanja: izbira visoke trdnosti

Vročina, ali stiskanje, deluje na povsem drugačnem časovnem obdobju. Ta postopek vključuje segrevanje borovega jekla na približno 900 °C v peči, preden se prenesejo v ohlajeno obliko. Označujejoča značilnost tega cikla ni hitrost oblikovanja, temveč čas očitovanja potrebni za ugasnitev. Del je treba pod pritiskom držati v zaprti obrati, medtem ko se hitro ohladi, da se mikro-struktura spremeni v martensit, s čimer se dosežejo trdnosti vtezanja do 1500 MPa.

Ta faza kaljenja ustvarja pomembno oviro. Tipični cikel vročega žiganja traja med 10 in 30 sekundami , kar je 5 do 10-krat počasneje kot hladno žiganje. Razčlenitev standardnega cikla vročega žiganja običajno izgleda tako:

1. Premik (peč v stiskalnico): < 3 sekunde (ključno za preprečevanje predčasnega hlajenja)
2. Oblikovanje: 1–2 sekundi
3. Kaljenje (zadrževalni čas): 5–15 sekund (glavni strošek časa)
4. Izmet in odstranitev dela: 24 sekunde

Za zmanjšanje te počasnosti proizvajalci pogosto uporabljajo večkomorne orodja (hkrati žgejo 2, 4 ali celo 8 delov), da povečajo učinkovito število kosov na minuto, tudi če ostane čas cikla na en sam hod dolg. Nedavni napreki pri načrtovanju kanalov za hlajenje in orodnih jeklih z visoko toplotno prevodnostjo postopoma zmanjšujejo te čase, nekatere napredne linije pa že navajajo cikle blizu 8–10 sekund, čeprav to še ni vsebinsko razširjen standard.

Ključni dejavniki, ki vplivajo na hitrost proizvodnje

Poleg osnovne fizike toplotnega in hladnega oblikovanja ima več tehnoloških dejavnikov ključno vlogo pri zmanjševanju sekund na proizvodnem uriniku. Prehod z mehanske na tehnologija servopresa je bil prelomnica. V nasprotju s mehanskim nihajnim kolesom, ki se vrti s konstantno hitrostjo, servopresa razpolaga s programirljivim gibanjem drsnika. Inženirji lahko preso programirajo tako, da upočasni le v kritičnem trenutku oblikovanja, medtem ko se med neproduktivnim delom hoje (približevanje in vračanje) hitro pospeši. Ta optimizacija lahko zmanjša čas cikla za 30–60 % v primerjavi s tradicionalnimi mehanskimi presami.

Avtomatizacija in učinkovitost menjave sta enako pomembna. V okoljih z visoko raznolikostjo proizvodnje »čas cikla« ni odvisen le od hitrosti hoje; gre tudi za razpoložljivost. Sodobne žigosne linije, kot jih uporabljajo za Toyota Yaris, uporabljajo avtomatske sisteme zamenjave orodij in servo-pogonjene gripe, ki lahko preklopijo proizvodnjo z enega dela na drugega v manj kot 180 sekund . Možnost enominutne zamenjave orodja (SMED) zagotavlja, da stiskalnica več časa proizvaja dele in manj časa miruje.

Vendar doseganje teh optimiziranih časov cikla zahteva partnerja, ki razume celoten proizvodni spekter. Shaoyi Metal Technology specializira za premostitev razlike med hitrim prototipiranjem in masovno proizvodnjo. Z izkoriščanjem zmogljivosti stiskalnic do 600 ton in natančnosti, certificirane po IATF 16949, pomaga avtomobilskim strankam hitro preveriti konstrukcije s prototipi, preden preidejo na visokovolumsko proizvodnjo. Ta integrirani pristop omogoča inženirjem, da že v fazi načrtovanja zgodaj prepoznajo ovire pri časih cikla, kar zagotovi, da so komponente, kot so nosilci krmilnih rok in podokvirji, optimizirane za hitrost in kakovost že pred začetkom celostne proizvodnje.

Čas cikla nasproti vodilnemu času nasproti takt času

V kontekstu proizvodnje avtomobilov lahko izraz »čas« pomeni različne stvari za različne deleže. Zmeda med temi izrazi pogosto vodi do neskladnih pričakovanj med inženirskimi in nabavnimi ekipami. Pomembno je razlikovati Čas cikla od drugih časovnih meril.

• Čas cikla (Hitrost stroja): To je čas, potreben za dokončanje ene operacije na eni enoti. Pri žigosanju, če deluje stiskalnica s 20 SPM, je čas cikla 3 sekunde. To merilo je glavna skrb vodij obrata in procesnih inženirjev, ki se osredotočajo na takojšnjo učinkovitost linije.
• Doba dobave (Čakalni čas stranke): To predstavlja skupni čas od oddaje naročila do dostave. Za nov projekt žigosanja vključuje dobo dobave oblikovanje orodja, izdelavo kalibrov in preizkušanje, kar običajno traja 8–14 tednov za progresivne kalibre. Tudi za obstoječe dele doba dobave vključuje načrtovanje surovin in logistiko, merjeno v dneh ali tednih, ne v sekundah.
• Takt time (Pulz povpraševanja): Takt čas se izračuna tako, da se razpoložljiv proizvodni čas deli s strankovo povpraševanjem. Če stranka potrebuje 1.000 kosov na dan in obrat deluje 1.000 minut, je takt čas 1 minuta. Čas cikla mora biti vedno hitrejši od takta, da se izognemo pomanjkanju.
• Čas pretočnosti vozila: To je skupni čas za sestavo celotnega avtomobila. Za primer: čeprav traja žigosanje vratne plošče le nekaj sekund, je skupni proizvodni čas za vozilo, kot je Toyota Yaris, približno 15 ur , pri čemer barvanje pogosto zavzema polovico tega trajanja.

Zaključek

Za razumevanje časa cikla proizvodnje žigosanja v avtomobilski industriji je treba pogledati dlje od štoparice in analizirati zahteve procesa. Čeprav hladno žigosanje omogoča neverjetno hitrost 20–60 SPM, potrebno za visokovolumske zunanje plošče, vroče žigosanje sprejme počasnejši cikel 10–30 sekund, da zagotovi življenja rešujočo trdnost, potrebno za varnostne klete. Izbira redko temelji le na hitrosti, temveč na ravnotežju med lastnostmi materiala, geometrijo in volumnom.

Za avtomobilske inženirje pot do optimizacije leži v izkoriščanju tehnologij, kot so servopresi in avtomatizirani sistemi prenosa, da se zmanjša čas, ki ne dodaja vrednosti. Z jasnim opredeljevanjem razlik med časom cikla in vodilnim časom ter izbiro primernega žigosnega postopka za dano uporabo lahko proizvajalci dosegajo sinhronizirano učinkovitost, ki definira sodobno avtomobilsko proizvodnjo.

Pogosta vprašanja

kako dolgo traja celoten žigosni proces za karoserijo avtomobila?

Čeprav se posamezne dele žiga v sekundah (običajno 1–3 sekunde na korak), sestoji popolna karoserija avtomobila iz stotine žiganih delov. Sodobna žigosnica te dele proizvaja v serijah. Dejanski čas, ki ga določen list kovine preživi v žigosni liniji, je zelo kratek – pogosto manj kot 15 sekund za popoln proces s 4 koraki v nizu – vendar koordinacija logistike za žiganje vseh potrebnih delov za vozilo običajno sega čez več izmen ali dnevov nabiranja zalog.

2. Kakšni so tipični koraki v avtomobilskem žigosnem ciklu?

Tipična avtomobilska žigosna linija vkljuje štiri ločene korake: Risba (oblikovanje začetne 3D oblike) Obrezovanje (odstranitev odvečnega kovine) Upogibanje/Robanje (ustvarjanje natančnih robov in togosti) ter Prebadanje/Ponovno žiganje (izdelava lukenj in popravljena končna geometrija). V tandemski liniji se to dogaja v ločenih stiskah; v sistemu prenosnega ali progresivnega orodja pa se koraki izvajajo zaporedoma znotraj enega samega sistema stisk.

3. Zakaj je vroče žiganje tako počasnejše kot hladno žiganje?

Vroče žiganje zahteva segrev kovine na približno 900 °C in nato hlajenje (kaljenje), medtem ko je kovina še v orodju, da se zaklene struktura martenzitske jekla. Ta hladilna faza, imenovana "čas zadržanja", traja običajno 5–15 sekund, v katerem stisk ne sme odpreti. Hladno žiganje ne zahteva tega toplotnega čakalnega obdobja, zato lahko stisk deluje neprestano, kolikor hitro omogoča mehanizem.