Коротко

The процес штампування шасі автомобіля є високоточним методом виробництва, необхідним для виготовлення структурного каркаса сучасних транспортних засобів. Цей процес полягає у формуванні товстого листового металу — зазвичай високоміцної сталі (HSS) або алюмінію — у складні геометричні форми за допомогою величезних гідравлічних або механічних пресів, які часто перевищують зусилля 1600 тонн. Робочий процес включає відбивання заготовок і пробивання отворів, глибоке витягування та остатнє обрізання, що вимагає суворого дотримання допусків до ±0,01 мм, щоб забезпечити безпеку у разі зіткнення та струкурну жорсткість. Для інженерів та менеджерів закупівель розуміння компромісів між гарячим і холодним штампуванням, а також вибір відповідної технології штамс, є критичним для збалансування вартості, ваги та продуктивності.

Основи: штампування шасі проти кузова

Хоча шаси та кузовні панелі виготовлюються штампуванням металу, їх інженерні вимоги суттєво відрізняються. Штампування кузова зосереджено на естетиці поверхні «класу A» — створенні ідеальних аеродинамічних кривих для крил та дверей, де візуальна досконалість є пріоритетною. Навпаки, штампування шасі пріоритетно структурна цілісність та довговічність функціональність. Компоненти шасі, такі як лонжерони, поперечні балки та важелі підвіски, повинні витримувати величезні динамічні навантаження та зусилля під час зіткнення без пошкодження.

Ця функціональна різниця визначає вибір матеріалу та параметри обробки. Деталі шасі зазвичай штампуються з більш товстих марок Високоміцної Сталі (HSS) або Просунутої Високоміцної Сталі (AHSS) , які мають вищу міцність на розрив, але важче формуються через знижену пластичність. Згідно з Neway Precision , виготовлення цих великих глибокотягнутих компонентів часто вимагає спеціальних методів глибокого штампування, при яких глибина деталі перевищує її діаметр — процес, що відрізняється від звичайного мілкого штампування.

Використовуване обладнання відображає ці вимоги. Тоді як кузовні панелі можуть виготовлятися на високошвидкісних лініях з перенавантаженням, для компонентів шасі часто потрібні преси з більшою тоннажністю — іноді гідравлічні або сервопривідні — щоб враховувати особливості загартування ВСтС. Мета полягає в досягненні геометричної складності при збереженні рівномірної товщини матеріалу, забезпечуючи відповідність рами транспортного засобу суворим стандартам безпеки.

Процес штампування: крок за кроком

Перетворення плоскої металевої стрічки на готовий компонент шасі відбувається за суворим послідовним процесом. На основі виробничих схем, спостережуваних у провідних виробників, таких як Toyota , процес можна розділити на чотири основні етапи, кожен з яких має важливе значення для точності розмірів:

1. Заготовка та підготовка: Процес починається з розгортання металевої котушки. Матеріал вирівнюється, щоб видалити внутрішні напруження, а потім розрізається на грубі «заготовки» — плоскі форми, що наблизаються до відбитка остатньої деталі. Цей етап визначає використання матеріалу; ефективне розміщення заготовок мінімізує відходи.
2. Формування та глибоке витягування: Заготовка подається у прес, де зовнішній пунсон витискає її у внутрішню матрицю. Для шасі це часто є операція глибокого витягування, яка створює 3D-геометрію, наприклад U-подібний канал рейки рами. Метал пливе пластично під дією кількох тонн тиску, формуючи структурний профіль компонента.
3. Окраска і прокол: Як тільки загальна форма сформована, вторинні матриці зрізають зайвий матеріал (заусенці) та пробивають необхідні отвори або прорізи для кріплення. Точність є критичною на цьому етапі; точки кріплення для підвіски або двигунових компонентів мають точно відповідати іншим підзборкам.
4. Фланцювання та калібрування: Останні кроки включають згинання країв (фланцювання) для підвищення жорсткості та «клеймення» окремих ділянок для вирівнювання поверхонь або нанесення деталей. Це забезпечує щільне, вібронезалежне з'єднання деталі під час зварювання чи болтового кріплення до рами автомобіля.

Ключове рішення: гаряче штампування проти холодного штампування

Одним із найважливіших технічних рішень у виробництві шасі є вибір між гарячим і холодним штампуванням. Цей вибір залежить переважно від вимог до міцності матеріалу та складності компонента.

Холодне штампування є традиційним методом, який віддається перевага за швидкістю та нижчими енерговитратами. Він ідеальний для деталей із в’язких марок сталі, де екстремальна міцність не є обмежувальним чинником. Однак, коли виробники прагнуть зменшити вагу, вони зростання вдаються до Горяче тиснення .

Гаряче штампування полягає у нагріванні заготовок із бористої сталі до стану пластичності, формування їх у прес-формі та подальшому швидкому охолодженні (загартуванні) всередині інструту. Цей процес створює деталі з надзвичайним співвідношенням міцності до ваги, що є важливим для сучасних каркасів безпеки. Хоча це більш дорогий процес через енергоспоживання та тривалість циклу, він усуває проблему «зворотного вигинання», забезпечуючи точні геометричні допуски для високоміцних деталей.

Вибір прес-форми: прогресивні або трансферні прес-форми

Вибір правильної інструтальної стратегії є компромісом між обсягом виробництва, розміром деталі та капітальними інвестиціями. Два основні типи прес-форм домінують у секторі шасі автомобіля:

Прогресивні штампи

У процесі поступового штампування смуга металу подається через одиний матрицю з кількома станціями. Кожен хід преса виконує різну операцію (різання, гнучіння, формування) по мірі просування стрічки. Цей метод є дуже ефективним для менших компонентів шасі, таких як кріплення та підсилювачі, і дозволяє виготовляти сотні деталей за хвилину. Однак він обмежений розміром стрічки і менш придатний для величезних структурних рейок.

Передачні штампи

Для великих деталей шасі, таких як поперечні балки й підрамники, стандартом є передавальні матриці. Тут окремі заготовки механічно переміщуються з однієї станції матриці на іншу за допомогою «передавальних рук» або роботизованих систем. Згідно з American Industrial , цей метод дозволяє виконувати складніші операції формування на більших деталях, які не помістилися б у неперервну стрічку. Лінії передавання забезпечують більшу гнучкість і ефективність використання матеріалу для важких компонентів, оскільки заготовки можна ефективніше розташувати перед подачею в прес.

Проблеми та контроль якості

Штампування шасі стикається з унікальними викликами через матеріали підвищеної міцності, що використовуються. Вискок — схильність металу повертатися до початкової форми після формування — це постійна проблема при холодному штампуванні ВСтС. Якщо це не врахувати правильно, це призводить до деталей, які виходять за межі допусків, викликаючи проблеми зі складанням і припасуванням.

Щоб запобігти цьому, інженери використовують сучасні симуляції методом скінченних елементів (FEA) для прогнозування поведінки матеріалу та проектування штампів із компенсацією "загину". Eigen Engineering зазначає, що сучасне штампування також інтегрує технології, такі як електромагнітне допоміжне формування, щоб контролювати розподіл деформації та зменшити зморшкування або утоншення в складних ділянках.

Забезпечення таких точних допусків зазвичай вимагає наявності партнера зі спеціалізованими можливостями. Для виробників, які подолають прірву між перевіркою прототипу та масовим виробництвом, такі фірми, як Shaoyi Metal Technology пропонують прецизійну штампування, яка має сертифікацію IATF 16949. Їх здатність обробляти прес-тоннажі до 600 тонн дозволяє виробляти критичні важелі підвіски та підрамники, що відповідають стандартам глобальних OEM-виробників, забезпечуючи безперервний перехід від проектування до високоволюмного виробництва зі збереженням високої якості.

Майбутні тенденції: зменшення ваги та автоматизація

Майбутнє процесу штампування шасі автомобіля формується прагненням підвищити паливну ефективність та електрифікацію. Зменшення ваги є домінуючою тенденцією, що штовхає галузь до використання більш тонких і міцніших сталей та збільшення застосування алюмінієвих сплавів. Штампування алюмінію має власні виклики, наприклад, більша схильність до утворення тріщин, що вимагає точного мащення та контролю зусиль.

У той же час Розумне штампування революціює виробничу ділянку. Сервопреси, які дозволяють програмне керування рухом повзунів, замінюють традиційні маховики, пропонуючи необмежений контроль над швидкістю повзунів та часом витримки. Ця гнучкість дозволяє формування важких матеріалів, які розтріскуються за постійною швидкістю. Як зазначає Automation Tool & Die , ці сучасні технології мають ключове значення для виробництва елементів, що зменшують вібрацію та шум (NVH), а також наступного покоління каркасних конструкцій, які є одночасно легшими і міцнішими.