Кључни кораци процеса пројектовања аутомобилских матрица

KRATKO

Процес пројектовања аутомобилских матрица је систематски инжењерски радни ток који концепт делова претвара у отпоран производни алат. Почиње детаљном анализом изводљивости дела (DFM), затим следи стратешко планирање процеса како би се направила распоредна шема која оптимизује употребу материјала. Након тога процес прелази на детаљно пројектовање структуре матрице и компоненти у CAD-у, виртуелну симулацију за верификацију и компензацију склапања, а завршава се креирањем прецизних производних цртежа и листе материјала (BOM) за произвођача алата.

Фаза 1: Анализа изводљивости дела и планирање процеса

Темељ сваке успешне операције у аутомобилској дубококоцкој производњи постављен је доста пре него што се икад пресује челик. Ова првобитна фаза, која се фокусира на анализу изводљивости делова и планирање процеса, је најкритичнија етапа за спречавање скупиј грешака и осигуравање ефикасног серијског производа. Подразумева детаљно испитивање дизајна дела како би се утврдила његова погодност за дубоку коцку, пракса позната као дизајнирање за изводљивост (DFM). Ова анализа испитује карактеристике попут оштрих углова, дубоких вучених делова и својстава материјала ради идентификације потенцијалних тачака квара, као што су пуцања или набори, пре него што постану скупи физички проблеми.

Када се установи да је део изводљив, следећи корак је креирање плана процеса, што се визуелно приказује распоредом траке. Ово је стратешки путоказ којим се равна метална трака прогресивно претвара у готов компонент. Како је детаљно описано у водичу од Jeelix , raspored trake pažljivo prikazuje svaku operaciju — od probijanja i žlebova do savijanja i oblikovanja — u logičnom nizu. Glavni ciljevi su maksimalna iskorišćenost materijala i obezbeđenje stabilnosti trake dok se kreće kroz matricu. Optimizovan raspored može imati značajan ekonomski uticaj; čak i 1% poboljšanja iskorišćenja materijala može se pretvoriti u znatne uštede u proizvodnji automobila velikim serijama.

Tokom ove faze planiranja, dizajneri mentalno razlažu konačni deo na niz postupaka štampanja. Na primer, složena konzola se razlaže na osnovne operacije: bušenje vođičnih rupa, izrezivanje ivica, izvođenje savijanja i konačno, isecanje gotovog dela sa trake. Ovakvo strukturirano razmišljanje osigurava da se operacije izvode u pravilnom redosledu — na primer, probijanje rupa pre savijanja kako bi se izbeglo izobličenje.

Kontrolna lista ključnih DFM aspekata:

• Svojstva materijala: Да ли је дебљина, тврдоћа и прављење зрна изабраног метала погодни за потребне операције обликовања?
• Полупречници савијања: Да ли су сви радијеви савијања довољно великодушни да спрече пуцање? Унутрашњи радиус мањи од 1,5 пута дебелине материјала често је црвена застава.
• Близини рупе: Да ли су рупе лоциране на сигурној удаљености од изобличења и ивица како би се избегло истезање или раскидање?
• Комплексна геометрија: Да ли неке карактеристике, као што су подрезања или бочне рупе, захтевају сложене и потенцијално подложне неуспеху механизме као што су бочне каме?
• Tolerancije: Да ли су одређене толеранције могуће постићи процесом штампања без непотребног повећања трошкова?

Фаза 2: Структура и дизајн коренске компоненте

Са чврстим планом процеса на месту, фокус се пребацује на пројектовање физичког матрица—прецизне машине сачињене од више међусобно повезаних система. Структура матрице служи као чврсти оквир, или скелет, који све активне делове држи у савршеном поравнању под огромном силом. Ова основа, често названа комплет матрице, састоји се од горњих и доњих плоча (ципела) које су тачно поравнате помоћу водиља и оловки. Систем поравнања је критичан за одржавање прецизности на нивоу микрона, неопходне за сталан квалитет делова и спречавање катастрофалних судара матрица током рада на великим брзинама.

Срце матрице је њен систем формирања и резања, који се састоји од матричних игала и шупљина (или дугмића) који директно обликују метал. Пројектовање ових делова је питање екстремне прецизности. Кључни параметар је размак—мали простор између игла и матрице. Према Mekalite , овај зазор је обично између 5-10% дебљине материјала. Превише мали зазор повећава силу резања и хабање, док превелики може довести до откидања метала и остављања великих бурења. Геометрија, материјал и топлотна обрада ових компонената прецизно су дефинирани како би се осигурала издржљивост на милионе циклуса.

Избор материјала за саме компоненте матрице је стратешка одлука која уравнотежава цену, отпорност на хабање и чврстоћу. Користе се различити алатни челици у зависности од серије производње и абразивности материјала дела.

Фаза 3: Виртуелна валидација и преглед дизајна

У модерном дизајну алата за аутомобилску индустрију, ера скупог и трошковно захтевног физичког пробања је завршена. Данас се дизајни детаљно тестирају у дигиталном окружењу кроз процес познат као виртуелна валидација. Коришћењем напредних софтвера за рачунарско помоћно инжењерство (CAE) и анализу коначних елемената (FEA), инжењери симулирају цео процес штампања како би предвидели како ће се понашати лим под притиском. Ова виртуелна проба открива потенцијалне дефекте попут наборања, пуцања или прекомерног истањивања пре него што започне било каква физичка производња, омогућавајући превентивне корекције дизајна.

Један од најзначајнијих изазова у клупкању, нарочито код напредних челика високе чврстоће (AHSS) који се користе у модерним возилима, је отпуштање. Ова појава се дешава када формирани метал делимично поврати у првобитни облик након што се уклони сила клупкања. Софтвер за симулацију може прецизно предвидети износ и смер овог отпуштања. То омогућава дизајнерима да имплементирају активну компензацију. На пример, као што је објаснио Jeelix, ако симулација предвиђа да ће савијање под 90 степени отпуштати на 92 степени, матрица се може конструисати тако да савије део на 88 степени. Када се део пустi, он се врати у савршених 90 степени.

Процес валидације је систематска провера којом се осигурава да је дизајн отпоран, ефикасан и способан да производи делове добре квалитета. Ово пружа финалну прилику за преглед и побољшање пре него што се приступи скупом процесу израде алата.

Кораци виртуелног процеса валидације:

1. Покрени анализу обликовности: Симулациони софтвер анализира ток материјала како би проверио могуће дефекте као што су прслине, гужвања или недовољно истезање.
2. Предвиђање и компензација отпорног склањања: Израчунава се степен отпорног склањања, а формирајуће површине дизајна матрице се аутоматски подешавају како би се компенсовало.
3. Израчунавање сила: Симулација израчунава потребну тежину за сваку операцију, чиме се осигурава да одабрана преса има довољну капацитет и спречава оштећење пресе или матрице.
4. Спровођење коначне прегледа дизајна: Детаљан преглед валидираног дизајна врши тим инжењера како би се уочиле преостале грешке или потенцијални проблеми пре него што се дизајн коначно успостави.

Фаза 4: Креирање цртежа и предаја производњи

Финални корак у процесу дизајна матрица за аутомобилску индустрију је превођење потврђеног 3D дигиталног модела на универзални инжењерски језик који произвођачи алатки могу користити за израду физичке матрице. То подразумева креирање комплексног пакета техничке документације, укључујући детаљне цртеже и листу материјала (BOM). Ова стандардизована излазна документација је од суштинског значаја да би се осигурало да сваки део буде направљен прецизно према спецификацијама, што је критично за глатку аsemblажу, исправно функционисање и ефикасно одржавање матрице.

Пакет документације представља дефинитивни темељни цртеж за изградњу алатке. Мора бити јасан, прецизан и недвосмислен како би се избегле скупоцене грешке на радном месту. Ово детаљно планирање је карактеристично за стручне произвођаче у аутомобилској индустрији. На пример, компаније попут Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. специјализовани смо за претварање ових прецизних пакета дизајна у квалитетне аутомобилске матрице и компоненте, користећи напредне симулације и дубоко стручно знање како бисмо ефикасно и квалитетно служили произвођачима опреме и добављачима прве линије.

Коначни пакет дизајна садржи неколико кључних елемената, од којих сваки има одређену сврху у процесу производње и скупљања. Квалитет и потпуност ове документације директно утичу на рад и трајност коначног алата.

Кључни елементи коначног пакета дизајна:

• Цртеж скупа: Овај главни цртеж приказује како сви појединачни делови треба да се споје у коначном скупљеном облику матрице. Укључује укупне димензије, висину затварања и детаље за монтажу матрице у преси.
• Детаљни цртежи: За сваки прилагођени део који мора бити обрадиван прави се одвојени, веома детаљан цртеж. Ови цртежи наводе тачне димензије, геометријске допустиве одступања, тип материјала, потребну термичку обраду и обраду површине.
• Листа материјала (BOM): BOM је детаљан списак свих делова потребних за израду алата. Ово укључује како компоненте направљене по наруџби, тако и све стандардне делове који се могу купити, као што су вијци, опруге, водилице и бушенице, често уз наведен број дела произвођача.