กระบวนการตอกฝากระโปรงรถยนต์: คู่มือการผลิตเชิงเทคนิค

สรุปสั้นๆ

The กระบวนการตอกฝากระโปรงยานยนต์ เป็นลำดับการผลิตที่แม่นยำ ซึ่งเปลี่ยนแผ่นโลหะแบนเรียบ—โดยทั่วมักเป็นอลูมิเนียมหรือเหล็ก—เป็นชิ้นส่วนปิดผิวขั้นต้น (BIW) ที่เสร็จรูป โดยใช้สายกดสองสายขนานเพื่อขึ้นรูป แผงด้านในฝากระโปรงหน้า (โครงสร้างหลัก) Hood Outer Panel (พื้นผิวภายนอกชั้น A) การตัดแผ่นโลหะ , ดึงลึก , การตัดแต่ง , การเจาะรู , และ การพับขอบ ขั้นตอนหลักประกอบ การเย็บขอบ ขั้นตอนสุดท้าย

องค์ประกอบของฝากระโปรงยานยนต์: แผ่นด้านในเทียบกับแผ่นด้านนอก

ก่อนการวิเคราะห์สายการผลิต สิ่งสำคัญคือต้องแยกแยะระหว่างสองส่วนประกอบหลักที่ประกอบขึ้นเป็นฝากระโปรงหน้ารถ (บอนเน็ต) แม้ว่าชิ้นส่วนทั้งสองจะผ่านขั้นตอนการขึ้นรูปด้วยแรงกดในลักษณะคล้ายกัน แต่ข้อกำหนดด้านวิศวกรรม — และดังนั้นการออกแบบแม่พิมพ์ขึ้นรูป — จึงแตกต่างกันอย่างมาก

แผงด้านนอกฝากระโปรง (เปลือก)

The Hood Outer Panel คือพื้นผิวภายนอกที่มองเห็นได้ของตัวรถ ซึ่งต้องมีพื้นผิวเรียบสมบูรณ์แบบตามมาตรฐาน "Class A" หน้าที่หลักคือเพื่อประสิทธิภาพด้านแอโรไดนามิกส์ และความต่อเนื่องด้านดีไซน์กับปีกและกระจังหน้า เนื่องจากแผงนี้ลูกค้าสามารถมองเห็นได้ ข้อบกพร่องบนพื้นผิว เช่น รอยฉีกหรือรอยย่น จึงไม่สามารถยอมรับได้ ผู้ผลิตมักใช้อัลลอยอลูมิเนียม (เช่น ซีรีส์ 6000) สำหรับแผงด้านนอกเพื่อลดน้ำหนัก ขณะเดียวกันก็รักษาน้ำหนักต้านทานการบุบได้ แม้ว่าจะทำให้เกิดปัญหาเรื่องการเด้งกลับ (springback) ก็ตาม

แผงด้านในฝากระโปรง (โครงสร้าง)

ถูกซ่อนไว้ใต้เปลือก ซึ่ง แผงด้านในฝากระโปรงหน้า ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างหลัก โดยมีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน เช่น ตัวยึดแนวตั้ง (ribs), นูนขึ้น (embosses) และช่องเจาะ (cutouts) ที่ออกแบบมาเพื่อจัดการพลังงานจากการชน (โซนยุบตัว) และลดเสียงรบกวน การสั่นสะเทือน และความกระด้าง (NVH) แผ่นด้านในยังมีจุดยึดสำหรับบานพับ อุปกรณ์ล็อก และก้านพยุงฝากระโปรง นอกจากแผ่นด้านนอกที่ผิวเรียบ แผ่นด้านในจะให้ความสำคัญกับความแข็งแรงทางเรขาคณิตมากกว่าผิวเรียบเนียน มักใช้เหล็กความแข็งแรงสูง (HSS) หรืออลูมิเนียมเกรดพิเศษ

ขั้นตอนที่ 1: การดำเนินการของเครื่องกด (ลำดับการขึ้นรูป)

แก่นแท้ของ กระบวนการตอกฝากระโปรงยานยนต์ เกิดขึ้นบน "สายแม่พิมพ์กด" โดยทั่วไปจะเป็นเครื่องกดแบบต่อเนื่อง (tandem press line) ซึ่งเป็นชุดของเครื่องกดแยกต่างหาก หรือเครื่องกดแบบถ่ายโอน (transfer press) ซึ่งเป็นเครื่องกดขนาดใหญ่เครื่องเดียวที่มีรางถ่ายโอนภายใน ลำดับขั้นตอนโดยทั่วไปประกอบด้วยห้าถึงหกขั้นตอน เพื่อขึ้นรูปแผ่นโลหะแบนให้กลายเป็นแผ่นที่มีรูปร่างสมบูรณ์

1. การตัดเบื้องต้น (Blanking)

กระบวนการเริ่มต้นด้วยม้วนแผ่นโลหะดิบ ซึ่งจะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องกดตัด เพื่อตัดวัสดุเป็นรูปร่างสองมิติ (แผ่นเปล่า) ที่ออกแบบมาให้สูญเสียวัสดุน้อยที่สุด หลังจากนั้นแผ่นเปล่าจะถูกทำความสะอาดและเคลือบสารหล่อลื่นเพื่อป้องกันข้อบกพร่องจากการเสียดสีในขั้นตอนการขึ้นรูปต่อไป

2. การขึ้นรูปลึก (Forming)

นี่คือขั้นตอนที่สำคัญที่สุด แผ่นเรียบจะถูกยึดด้วยแหวนยึด และลูกสูบจะดันโลหะเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์เพื่อสร้างรูปร่างสามมิติของฝากระโปรงหน้า การควบคุมการไหลของวัสดุจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง แรงกดต่ำเกินไปจะทำให้เกิดรอยยับ ในขณะที่แรงกดสูงเกินไปจะทำให้วัสดุฉีกขาด แม่พิมพ์ขึ้นรูปลึก กำหนดรูปร่างเรขาคณิตและระดับความแข็งแรงของแผ่นครอบโดยรวม

3. ตัดแต่งและเจาะรู

เมื่อขึ้นรูปเรียบร้อยแล้ว แผ่นงานจะถูกส่งไปยังสถานีตัดแต่ง ซึ่งจะทำการตัดโลหะส่วนที่ไม่ใช้บริเวณขอบออก เพื่อให้ได้รูปร่างรอบนอกสุดตามแบบ พร้อมกันนั้นหรือในสถานีถัดไป เครื่องตัดเจาะจะเจาะรูที่จำเป็น เช่น ช่องระบายอากาศสำหรับแผ่นด้านใน หรือจุดติดตั้งสัญลักษณ์สำหรับแผ่นด้านนอก

4. การขึ้นขอบและการดัดซ้ำ

แฟลนจ์เกี่ยวข้องกับการดัดขอบของแผ่นลงด้านล่าง (สำหรับแผ่นด้านใน) หรือขึ้นด้านบน (สำหรับแผ่นด้านนอก) เพื่อเตรียมพื้นผิวที่จะต่อกัน สำหรับแผ่นด้านนอก แฟลนจ์เหล่านี้จะถูกดัดเป็นมุม 90 องศาเพื่ออำนวยความสะดวกในกระบวนการเฮมมิ่งในขั้นตอนต่อไป มักมีการดำเนินการ "รีสไตรค์" ท้ายสายการผลิตเพื่อปรับเทียบชิ้นส่วน เสริมคมเส้นลักษณะ และชดเชยการ การยืดกลับ (Springback) .

การบรรลุความแม่นยำตลอดขั้นตอนเหล่านี้ต้องการเครื่องจักรที่แข็งแรง ผู้ผลิตมักพึ่งพาผู้คู่ค้าเฉพาะทางสำหรับการผลิตแม่พิมพ์และชิ้นส่วน เช่น บริษัท เทคโนโลยีโลหะเส้าอี้ ใช้ความสามารถของเครื่องกดสูงถึง 600 ตัน เพื่อเติมช่องว่างจากการผลิตต้นแบบอย่างรวดเร็วไปสู่การผลิตจำนวนมาก โดยรับประกันว่าชิ้นส่วนจะตรงกับค่าความคลาดที่กำหนดอย่างเข้มงวด

ขั้นตอนที่ 2: กระบวนการแต่งงาน (เฮมมิ่งและการประกอบ)

ขั้นตอนที่กำหนดลักษณะการผลิตฝากระโปรงคือ "การแต่งงาน" ระหว่างแผ่นด้านในและแผ่นด้านนอก เนื่องจากการเชื่อมจะทำให้พื้นผิวคลาส A ของฝากระโปรงด้านนอกเสียรูป ภาคอุตสาหกรรมจึงพึ่งพากระบวนการต่อข้อเชิงกลที่เรียกว่า การเย็บขอบ .

การประยุกต์ใช้ซีลเลอร์แบบมาสติก

ก่อนการต่อร่วม หุ่นยนต์จะทำการวางเส้นกาวโครงสร้าง (มาสติก) ตามแนวรอบด้านด้านในของแผ่นเปลือกนอก จากนั้นจะเติมกาวป้องกันการสั่นสะเทือนเพิ่มเติมตรงบริเวณกลางแผ่น เพื่อยึดซี่โครงของแผ่นด้านในเข้ากับเปลือกนอก ป้องกันเสียงรบกวนจากแรงสั่นสะเทือนที่ความเร็วสูง

ลำดับขั้นตอนการพับขอบ (Hemming Sequence)

นำแผ่นด้านในไปวางซ้อนอยู่ภายในแผ่นด้านนอก จากนั้นพับขอบที่โค้ง 90 องศาของแผ่นด้านนอกลงมายังขอบของแผ่นด้านในเป็นสองขั้นตอน ได้แก่

• ขั้นตอนพับเบื้องต้น (Pre-Hemming): พับขอบจากมุม 90 องศา ให้เหลือประมาณ 45 องศา
• ขั้นตอนพับขั้นสุดท้าย (Final Hemming): กดขอบให้แบนราบ (พับแบบเชือกหรือพับแบบแบน) เข้ากับแผ่นด้านใน เพื่อล็อกโครงสร้างทั้งสองชิ้นให้แน่นหนา

การพับขอบด้วยแม่พิมพ์ (Die Hemming) เทียบกับการพับขอบด้วยลูกกลิ้ง (Roller Hemming)

มีสองวิธีหลักสำหรับกระบวนการนี้ การพับขอบแบบเดิมด้วยแม่พิมพ์ (Conventional Die Hemming) ใช้แม่พิมพ์เฉพาะเพื่อพับขอบทั้งหมดในขั้นตอนเดียว ซึ่งรวดเร็วและแม่นยำอย่างยิ่ง ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์แม่พิมพ์มีค่าใช้จ่ายสูง ในทางตรงกันข้าม Robotic Roller Hemming ใช้แขนหุ่นยนต์พร้อมเครื่องมือลูกกลิ้งในการพับขอบอย่างค่อยเป็นค่อยไป วิธีนี้มีความยืดหยุ่นมากกว่าและคุ้มค่ากว่าสำหรับปริมาณการผลิตต่ำหรือรูปร่างที่ซับซ้อน แต่มีระยะเวลาไซเคิลที่นานกว่า

กลยุทธ์การควบคุมคุณภาพและการป้องกันข้อบกพร่อง

การตรวจสอบให้มั่นใจว่าชิ้นงานประกอบสุดท้ายเป็นไปตามมาตรฐานของอุตสาหกรรมยานยนต์ จำเป็นต้องมีการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด การป้องกันข้อบกพร่องเริ่มต้นจากการใช้ซอฟต์แวร์จำลองในขั้นตอนการออกแบบแม่พิมพ์ เพื่อทำนายพฤติกรรมของวัสดุ

ข้อบกพร่องผิวทั่วไป

• การเด้งกลับ (Springback): แนวโน้มของโลหะ (โดยเฉพาะอลูมิเนียม) ที่จะคืนกลับสู่รูปร่างเดิมหลังจากผ่านกระบวนการขึ้นรูป วิศวกรจะชดเชยโดยการดัดเกินขนาดในแม่พิมพ์
• เปลือกส้ม: พื้นผิวขรุขระที่เกิดจากการยืดตัวของเม็ดเกรนมากเกินไป ซึ่งทำให้พื้นผิวเคลือบสีเสียหาย
• เส้นไถล (Skid Lines): รอยขีดข่วนที่เกิดจากแผ่นโลหะลากไถไปบนรัศมีของแม่พิมพ์ในระหว่างขั้นตอนการขึ้นรูป

การตรวจสอบโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับ การสแกนแสงสีฟ้า เพื่อสร้างแผนที่ความร้อนดิจิตอลของส่วนที่หันออกจากแบบ CAD และ "เครื่องตรวจสอบ" แบบดั้งเดิมที่ผู้ประกอบการตรวจสอบความละเอียดความแตกต่างและความละเอียดการระบายด้วยมือ การรักษามาตรฐานเหล่านี้เป็นสิ่งสําคัญ เนื่องจากหมวกรถเป็นจุดสําคัญในการมองเห็นของรถ

การ ออกแบบ การ ปิด ที่ สมบูรณ์แบบ

The กระบวนการตอกฝากระโปรงยานยนต์ เป็นการทํางานร่วมกันของแรงงานอุตสาหกรรมหนัก และความแม่นยําระดับไมครอน จากการเคลือบโค้ลเป็นสีสีสี ผ่านการเคลือบหุ่นยนต์ที่มีความละเอียดช้า ที่เชื่อมต่อแผ่นภายในและภายนอก ทุกขั้นตอนต้องถูกปรับปรุงให้เข้ากัน เพื่อให้มั่นใจว่าโครงสร้างปลอดภัย และสมบูรณ์แบบทางด้านความงดงาม เมื่ออุตสาหกรรมเปลี่ยนไปใช้วัสดุที่เบากว่า เช่น อลูมิเนียมและคอมพอไซต์ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้น้ํามัน ความซับซ้อนของเทคนิคการตีพิมพ์และการประกอบเหล่านี้ยังคงพัฒนาต่อไป

คำถามที่พบบ่อย

1. การประชุม ขั้นตอนหลักในกระบวนการ stamping รถยนต์

กระบวนการโดยทั่วไปประกอบด้วยขั้นตอนหลัก 5 ถึง 6 ขั้นตอนต่อแผ่น: การตัดรูปร่าง (Blanking), การขึ้นรูปทรงสามมิติ (Deep Drawing), การแต่งขอบ (Trimming), การเจาะรู (Piercing), การพับขอบ (Flanging), และสุดท้ายคือการพับขอบเพื่อต่อแผ่น (Hemming) (การต่อแผ่นด้านในและด้านนอกเข้าด้วยกัน)

2. เหตุใดจึงใช้การพับขอบ (hemming) แทนการเชื่อมสำหรับฝากระโปรงรถยนต์

การพับขอบ (hemming) ถูกเลือกใช้เพราะการเชื่อมแบบจุดจะทำให้เกิดรอยไหม้ รอยบุ๋ม หรือความโค้งงอที่มองเห็นได้บนพื้นผิวภายนอกประเภท "Class A" ของฝากระโปรง การพับขอบจะพับแผ่นด้านนอกคลุมเหนือแผ่นด้านในโดยอาศัยแรงทางกล ซึ่งสร้างการยึดเกาะที่แข็งแรงโดยไม่ทำลายพื้นผิวด้านนอกที่ต้องการความสวยงาม

4. ความแตกต่างระหว่างแผ่นด้านในและแผ่นด้านนอกของฝากระโปรงคืออะไร

The Hood Outer Panel ออกแบบมาเพื่อความสวยงาม (เส้นโค้งเรียบ อากาศพลศาสตร์) และต้องปราศจากข้อบกพร่องบนพื้นผิว ส่วน แผงด้านในฝากระโปรงหน้า ออกแบบมาเพื่อความแข็งแรงของโครงสร้าง การดูดซับแรงกระแทก (โซนยุบตัว) และการติดตั้งชิ้นส่วน โดยมีลักษณะเป็นซี่โครงซับซ้อนและการเว้นช่องต่าง ๆ แทนที่จะเป็นผิวเรียบ

7. วัสดุใดบ้างที่นิยมใช้ในการขึ้นรูปฝากระโปรงรถยนต์ด้วยการตอก (stamping)

ฝากระโปรงรถสมัยใหม่มักจะถูกขึ้นรูปด้วยวิธีตอกจากเหล็กอ่อน เหล็กความแข็งแรงสูง (HSS) หรือโลหะผสมอลูมิเนียม อลูมิเนียมได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นสำหรับใช้ทำฝากระโปรง เพราะช่วยลดน้ำหนักได้อย่างมากเมื่อเทียบกับเหล็ก ทำให้ประหยัดเชื้อเพลิงและควบคุมรถได้ดีขึ้น แม้ว่าจะขึ้นรูปได้ยากกว่าเนื่องจากเกิดการเด้งกลับ (springback) มากกว่า

5. การเด้งกลับ (springback) ในการขึ้นรูปแผ่นโลหะคืออะไร

การเด้งกลับคือการที่โลหะคืนตัวแบบยืดหยุ่นหลังจากแรงขึ้นรูปถูกปล่อยออก โลหะจะพยายามกลับไปอยู่ในรูปร่างเรียบเดิม ซึ่งอาจทำให้ชิ้นงานสุดท้ายเบี่ยงเบนจากขนาดที่ตั้งใจไว้ วิศวกรแม่พิมพ์จึงใช้การจำลองและการปรับรูปแบบ "การโค้งเกิน" เพื่อชดเชยผลกระทบนี้