Основна процедура пробного штампування автомобільних прес-форм: Технічний посібник

Коротко

Процедура перевірки штампувального інструменту в автомобільній промисловості — це важливий ітеративний процес, під час якого новий штамп перевіряється та налаштовується на пресі. Цей ключовий етап включає виготовлення початкових деталей, виявлення дефектів, таких як розриви чи зморшки, та внесення точних корективів у інструмент. Основна мета полягає в тому, щоб забезпечити здатність інструменту стабільно виробляти високоякісні компоненти з листового металу, які відповідають суворим технічним вимогам, до початку масового виробництва, що значно прискорюється сучасними технологіями віртуального моделювання.

Розуміння процесу перевірки штампувального інструменту: визначення та цілі

У виробництві автомобілів перевірка штампувального інструменту є базовим кроком, на якому нововиготовлений інструмент спочатку встановлюється на пресі для випуску перших деталей. Як визначають експерти зі штампування у AutoForm , це не одноразова подія, а інтенсивна фаза точного налаштування. Це систематичний процес перевірки, який заповнює розрив між проектуванням матриці та повномасштабним виробництвом. Основна мета полягає в тому, щоб переконатися, що матриця може перетворити плоский лист металу на складну тривимірну деталь, яка точно відповідає проектним специфікаціям.

Процес є за своєю суттю ітеративним і передбачає так звані "циклі коригування". Після початкового штампування техніки та інженери ретельно перевіряють деталь на наявність дефектів. Вони можуть варіюватися від видимих недоліків, таких як зморшки, розриви та поверхневі вади, до розмірних неточностей, які можна виявити лише за допомогою прецизійних вимірювальних інструментів. Кожна виявлена проблема запускає цикл коригування, під час якого матрицю модифікують — шляхом шліфування, прокладання прокладок чи інших регулювань — а потім знову тестують. Цей цикл повторюється доти, доки матриця стабільно не почне виробляти деталі потрібної якості.

Досягнення цього результату є головною метою, але цілі мають багато аспектів. По-перше, це підтверджує функціональність і надійність самої матриці, доводячи, що конструкція та виготовлення є якісними. По-друге, це створює стабільний і відтворюваний процес для масового виробництва, визначаючи точні налаштування преса. Для складних автомобільних компонентів цей етап перевірки є докладним і може тривати кілька тижнів або навіть місяців. Дослідження випадку, проведене PolyWorks щодо Majestic Industries, показує, що складна поступова матриця може вимагати від п'яти до восьми ітерацій, щоб досягти досконалості, що підкреслює складність і ресурси, необхідні для створення інструменту, готового до виробництва.

Процедура поетапного випробування матриці: від початкової штампування до валідації

Процедура пробного штампування відбувається за структурованою послідовністю, щоб систематично відлагодити та підтвердити придатність інструменту. Хоча загальний процес розробки охоплює все — від аналізу проекту до проектування штампів, — саме на етапі пробного штампування перевіряється роботоздатність фізичного інструмента. Основні кроки перетворюють зібраний штамп із неперевіреного інструмента на готовий до виробництва актив.

Процедуру можна розбити на такі ключові етапи:

1. Початкова налаштовка преса та перше штампування: Новозібраний штамп обережно встановлюють у прес для пробного штампування. Техніки завантажують вказану листову сталь і запускають прес для отримання перших пробних деталей. На цьому етапі налаштовують параметри преса, такі як зусилля та тиск подушок, щоб встановити базові показники продуктивності.
2. Перевірка деталей та виявлення дефектів: Перші деталі негайно проходять сувору перевірку. Вона включає візуальний огляд на наявність очевидних дефектів, таких як тріщини, зморшки чи подряпини. Ще важливіше, для порівняння геометрії деталі з оригінальною CAD-моделлю використовуються сучасні вимірювальні інструменти, наприклад, координатно-вимірювальні машини (КВМ) або 3D-лазерні сканери.
3. Налагодження та припасування: Якщо виявлено розбіжності, починається етап налагодження. Традиційною та важливою технікою є «припасування матриці». Як зазначають експерти FormingWorld , це може передбачати нанесення інженером синього складу на обидва боки листового металу, щоб виявити нерівномірний контакт до початку припасування матриці. Коли матриця закривається, перенесення синього складу показує ділянки з великим та малим натиском, вказуючи, де поверхні не мають ідеального контакту. Потім техніки вручну шліфують і полірують ці ділянки, щоб усунути недоліки та забезпечити рівномірний розподіл тиску.
4. Ітераційні коригування та повторне штампування: На основі результатів перевірки та виявлення дефектів кваліфіковані інструментальники вносять точні зміни до матриці. Це може включати шліфування формувальних поверхонь, наплавлення матеріалу для додавання заготовки або встановлення прокладок для регулювання зазорів. Після кожної коригувальної дії матриця знову випробовується шляхом штампування, виготовлюється новий комплект деталей, які перевіряються, і цикл корекції починається заново. Цей ітераційний процес триває до повного усунення всіх дефектів.
5. Остаточне підтвердження та затвердження: Як тільки матриця стабільно виробляє деталі, що відповідають усім розмірним і якісним вимогам, виготовлюється остаточна партія зразків для затвердження клієнтом. Зазвичай це супроводжується Звітом про первинну перевірку зразка (ISIR) — комплексним документом, що містить детальні дані вимірювань. Як зазначено в процесі розробки, описаному AlsetteVS , цей звіт є остаточним підтвердженням придатності матриці. Після затвердження матриця готується до відправлення на виробничий об'єкт клієнта.

Поширені проблеми під час випробування матриць та коригувальні дії

Процес налагодження матриці за суттю є вправою з вирішення проблем, оскільки безліч викликів може перешкодити матриці виготовляти придатні деталі з першої спроби. Розуміння цих поширених проблем та дій для їх усунення є ключем до ефективного налагодження. Найпоширеніші дефекти включають розриви, зморшки, пружне відновлення та поверхневі недоліки, які часто виникають через складну взаємодію між інструментом, матеріалом і пресом.

До основних викликів, з якими часто стикаються, належать:

• Прогин інструменту: Під час величезних тисків при штампуванні матриця, повзун преса та стіл можуть фізично прогинатися або згинатися. Це призводить до неоднорідного тиску на листовий метал, що спричиняє дефекти. Як зазначено в аналізі FormingWorld, цей прогин може сягати до 0,5 мм на великих панелях, викликаючи значні проблеми з якістю. Традиційним способом виправлення є ручна припасовка та шліфування матриці, проте сучасні рішення передбачають моделювання цього прогину та попередню компенсацію поверхні матриці — метод, який називається «підвищене підкреслення» («over-crowning»).
• Зморшкуватість і розтріскування: Це два найпоширеніші дефекти формування. Зморшкуватість виникає через недостатній тиск прижимної плити, що дозволяє листовому металу прогинатися. Навпаки, розрив або тріщини виникають, коли метал розтягується за межі своїх можливостей. Згідно зі статтею в Виробник , усунення цих проблем часто полягає в регулюванні «додаткових елементів» типу тягових ребер — стратегічно розташованих підвищень, які контролюють потік матеріалу в порожнину матриці.
• Пружність: Після зняття формувального тиску власна пружність високоміцних металів спричиняє часткове повернення до початкової форми. Це явище, відоме як пружне відновлення, може вивести критичні розміри за межі допусків. Прогнозування та компенсація пружного відновлення — одна з найбільших складностей, що часто вимагає багаторазового переоброблення поверхонь матриці для надмірного згинання деталі саме на ту міру, щоб вона повернулася у правильну форму.
• Поверхневі дефекти: Для видимих зовнішніх панелей (поверхні класу А) будь-які подряпини, пошкодження чи ознаки деформації є неприйнятними. Це може бути спричинено погано відполірованими поверхнями матриці, неправильними зазорами або складками, які утворюються на початковому етапі штампування через погано розроблену форму тримача заготовки. Необхідні ретельне полірування та точні налаштування для забезпечення бездоганної поверхні.

Роль віртуального моделювання у модернізації процесу перевірки матриць

Традиційний ручний процес перевірки матриць, хоча й ефективний, є трудомістким, витратним за часом і коштовним. З'явлення потужного програмного забезпечення комп'ютерної інженерії (CAE) кардинально змінило цей етап завдяки впровадженню «віртуальної перевірки матриць». Цей підхід передбачає моделювання всього процесу штампування на комп'ютері до виготовлення будь-яких фізичних інструментів, що дозволяє інженерам передбачати та усувати потенційні проблеми в цифровому форматі.

Віртуальне моделювання забезпечує глибокий перехід від реактивного до проактивного підходу. Замість того щоб виявляти розрив або зминання матеріалу під час пресування, інженери можуть побачити це на екрані та скоригувати цифровий дизайн матриці, щоб запобігти проблемі. Цей метод, заснований на цифрових технологіях, має численні переваги. Як зазначено в *The Fabricator*, зміна параметра в моделюванні може зайняти годину, тоді як аналогічна фізична зміна сталевої матриці може тривати тиждень. Таке значне скорочення часу на ітерації є основною перевагою. Дослідження випадку PolyWorks підтверджує це, стверджуючи, що поєднання їхнього 3D-сканування та програмного забезпечення допомагає скоротити час налагодження матриць більш ніж удвічі.

Постачальники, що спеціалізуються на передових технологіях виробництва, такі як Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , використовують ці CAE-симуляції, щоб підвищити точність і ефективність для своїх автомобільних клієнтів. Шляхом цифрового моделювання всього — від потоку матеріалу до деформації інструменту та пружного повернення — вони можуть оптимізувати конструкцію матриць і значно зменшити кількість фізичних коригувальних циклів, необхідних для отримання високоякісного та надійного оснащення, що забезпечує швидке виконання замовлення.

Віртуальне та фізичне пробування: порівняння

Хоча віртуальна симуляція є потужним інструментом, фізичне пробування залишається остаточною перевіркою можливостей матриці. Ці два методи найкраще розглядати як доповнюючі етапи сучасного робочого процесу.

Від підходу «проб і помилок» до прецизійної інженерії

Процедура випробування штампів у автомобільній промисловості еволюціонувала від ремесла, заснованого на досвіді та інтуїції, до високотехнологічної, орієнтованої на дані інженерної дисципліни. Хоча основні цілі досягнення якості деталей і стабільності процесу залишилися незмінними, методи їх досягнення були трансформовані. Інтеграція віртуального моделювання значно зменшила залежність від повільних і дорогих фізичних циклів корекції, дозволяючи керувати складнішими деталями та матеріалами з більшою передбачуваністю. Цей перехід не лише прискорює терміни розробки автомобілів, але й підвищує кінцеву якість і узгодженість автомобільних компонентів, що свідчить про чіткий перехід від методу проб і помилок до прецизійної інженерії.

Поширені запитання

1. Що таке випробування штампу?

Пробний запуск матриці є критичним етапом у виробництві штампів для листового металу, коли новий інструмент тестується на пресі. Це ітераційний процес виготовлення пробних деталей, перевірки їх на наявність дефектів, таких як розриви, зморшки або неточності розмірів, та внесення фізичних корективів до матриці. Мета полягає в точному налаштуванні інструменту, доки він зможе стабільно виробляти деталі, які відповідають усім стандартам якості, перш ніж його буде схвалено для масового виробництва.

2. Які 7 кроків методу штампування?

Хоча термін може стосуватися різних процесів, загальна послідовність виготовлення штампованих деталей включає кілька ключових етапів. Загальний процес розробки штампу включає: 1. Перегляд проекту (розуміння вимог), 2. Планування процесу (проектування послідовності штампування), 3. Проектування штампу (створення інструменту в CAD), 4. Забезпечення матеріалами та обробка (виготовлення компонентів), 5. Збірка (складання штампу), 6. Діагностика та пробний запуск (тестування та перевірка) та 7. Остаточне підтвердження та поставка (схвалення клієнтом та відправлення). Кожен етап є обов’язковим для забезпечення ефективного виробництва високоякісних деталей остаточним штампом.