Процес штампування капота автомобіля: Технічний посібник з виробництва

Коротко

The процес штампування капота автомобіля є точним виробничим процесом, який перетворює плоскі заготовки з листового металу — зазвичай алюмінію або сталі — у готові складальні одиниці закриття «Кузов-у-білому» (BIW). Робочий процес використовує два паралельні прес-лінії для окремого формування Внутрішня панель капота (структурний каркас) Hood Outer Panel (поверхня класу А з естетичним покриттям) окремо. Ключові етапи включають Вирізання , Глибокого витягування , Обрізка , Проколювання , а також Фланцювання . Процес завершується етапом Вшива з'єднання, на якому зовнішня панель загинається над внутрішньою за допомогою мастичних герметиків, утворюючи єдину міцну конструкцію. Цей посібник розкриває механізми інженерії, послідовність оснастки та стратегії контролю якості, необхідні для сучасного виробництва транспортних засобів.

Анатомія капота автомобіля: внутрішня панель проти зовнішньої панелі

Перш ніж аналізувати виробничу лінію, важливо розрізняти два основні компоненти капота автомобіля (кришки двигуна). Хоча вони проходять через схожі пресові операції, їхні інженерні вимоги — а отже, і конструкція штампів — значно відрізняються.

Зовнішня панель капота (оболонка)

The Hood Outer Panel є видимою поверхнею автомобіля, яка має мати бездоганну оздоблювальну «класу А» якість. Її основне призначення — забезпечення аеродинамічних характеристик та естетичної цілісності з крилами й решіткою радіатора. Оскільки ця панель видима для клієнта, будь-які дефекти поверхні, такі як розриви чи зморшки є неприйнятними. Виробники часто використовують алюмінієві сплави (наприклад, серії 6000) для зовнішньої панелі, щоб зменшити вагу, зберігаючи стійкість до вмятин, хоча це ускладнює контроль пружного відновлення.

Внутрішня панель капота (каркас)

Прихована під оболонкою, внутрішня Внутрішня панель капота виконує роль структурного каркаса. Має складну геометрію, включаючи ребра жорсткості, тиснення та вирізи, призначені для розсіювання енергії зіткнення (зони деформації) і зменшення шуму, вібрації та дискомфорту (NVH). Внутрішня панель також містить точки кріплення для петель, защілок і опорного стрижня капота. На відміну від гладкої зовнішньої панелі, внутрішня панель передусім забезпечує геометричну жорсткість, а не якість поверхні, часто використовуючи високоміцну сталь (HSS) або спеціальні марки алюмінію.

Крок 1: Операції прес-лінії (послідовність штампування)

Основа процес штампування капота автомобіля відбувається на «лінії матриць», зазвичай на тандемній прес-лінії (серії окремих пресів) або на пресі з переносом (один великий прес із внутрішніми рейками транспортування). Послідовність зазвичай включає п’ять-шість операцій для формування плоскої заготовки у готову панель.

1. Вирізка заготовки

Процес починається з рулону сирцевого листового металу. Рулон подається у заготовочний прес, який вирізає матеріал у певні двовимірні форми (заготовки), оптимізовані для мінімізації відходів. Потім ці заготовки промивають і змащують, щоб запобігти дефектам тертя на наступних етапах формування.

2. Глибока витяжка (формування)

Це найважливіша операція. Плоску заготовку фіксують за допомогою припливного кільця, а потім пуансон витягує метал у порожнину матриці, формуючи тривимірну форму капота. Тут дуже важливо контролювати течію матеріалу: недостатній тиск призводить до зморшок, а надмірний — до розривів. Матриці глибокої витяжки визначають основну геометрію та жорсткість панелі.

3. Окрас і прокол

Після формування панель переміщується на операцію обрізання. Тут відрізають зайвий метал із зони припливу, щоб отримати остаточний контур. Одночасно або на наступній операції пробивні матриці роблять необхідні отвори — вентиляційні отвори для внутрішньої панелі або точки кріплення емблем для зовнішньої панелі.

4. Витягування і обмеження

Фланжування полягає у згинанні країв панелі вниз (для внутрішньої) або вгору (для зовнішньої), щоб підготувати поверхні для з'єднання. Для зовнішньої панелі ці фланці загинаються під кутом 90 градусів, щоб полегшити наступний процес гармування. На завершення лінії часто виконується операція «перештампування» для калібрування деталі, чіткішого визначення характерних ліній та компенсації вискок .

Досягнення точності на всіх цих етапах вимагає потужного обладнання. Виробники часто залучають спеціалізованих партнерів для виготовлення оснастки та компонентів; наприклад, такі компанії, як Shaoyi Metal Technology використовують преси потужністю до 600 тонн, щоб перекрити розрив між швидким прототипуванням та виробництвом великих обсягів, забезпечуючи відповідність деталей суворим розмірним допускам.

Крок 2: Процес з'єднання (гармування та складання)

Визначальним етапом виготовлення капота є «зчеплення» внутрішньої та зовнішньої панелей. Оскільки зварювання пошкодило б поверхню класу А зовнішнього капота, у галузі використовують механічний процес з'єднання, який називається вшива .

Нанесення мастикового герметика

Перед з'єднанням робот наносить смужку структурного клею (мастики) по периметру внутрішньої поверхні зовнішньої панелі. Додаткові краплі клею, що запобігає хиттюванню, наносяться в центрі для скріплення ребер внутрішньої панелі із зовнішнім листом, щоб уникнути вібраційних шумів на високих швидкостях.

Послідовність гібки

Внутрішня панель розміщується всередині зовнішньої панелі. Потім фланці під кутом 90 градусів зовнішньої панелі загинаються над краєм внутрішньої панелі у дві стадії:

• Попередня гібка: Фланець загинається з 90 градусів до приблизно 45 градусів.
• Остаточна гібка: Фланець притискається впритул (канатна або плоска гібка) до внутрішньої панелі, міцно з’єднуючи обидві конструкції.

Гібка матрицею проти роликової гібки

Існують два основні методи для цієї операції. Традиційна гібка матрицею використовує спеціальну матрицю для загинання всієї фланці за один хід. Цей процес надзвичайно швидкий і точний, що робить його ідеальним для високоволюмного масового виробництва. Однак, інструмальна оснастка є дорогою. Навпаки, Роботизований роликовий відгин використовує роботизовану руку з роликовим інструмом для поступового загинання краю. Цей метод є більш гнучким і економічно ефективним для нижчих обсягів або складних контурів, але має довший цикл часу.

Контроль якості та стратегія запобігання дефектам

Забезпечення відповідності остатньої збірки стандартам автомобілебудування вимагає суворого контролю якості. Запобігання дефектам починається з використання програмного забезпечення моделювання на етапі проектування матриць для передбачення поведінки матеріалу.

Поширені дефекти поверхні

• Пружність: Схильність металу (особливо алюмінію) повернутися до його первісної форми після формування. Інженери компенсують це шляхом надмірного згинання металу в матриці.
• Помаранчова шкірка: Груба, текстурована поверхня, спричинена надмірним розтягуванням зерен, що псуює фарбове покриття.
• Сліди ковзання: Подряпини, спричинені тяганням листового металу по радіусу матриці під час етапу витяжки.

Інспекція зазвичай включає Сканування синім світлом для створення цифрової карти теплових відхилень деталі від CAD-моделі, а також традиційних «перевірочних пристосувань», за допомогою яких оператори вручну перевіряють допуски щодо зазорів і рівності. Підтримання цих стандартів має важливе значення, оскільки капот є основним візуальним елементом автомобіля.

Інженерія ідеального закриття

The процес штампування капота автомобіля є поєднанням потужної промислової сили та прецизійності на рівні мікронів. Від початкового вирізання заготовки з рулону до точного роботизованого підгортання країв, що з'єднує внутрішню та зовнішню панелі, кожен етап має бути узгодженим, щоб забезпечити структурну безпеку та естетичну досконалість. Оскільки галузь переходить до легших матеріалів, таких як алюміній та композити, для підвищення паливної ефективності, складність технологій штампування та збирання продовжує розвиватися, вимагаючи все вищих стандартів від інженерів-виробників та конструкторів прес-форм.

Поширені запитання

1. Які основні етапи процесу штампування капота автомобіля?

Процес зазвичай включає п'ять або шість ключових етапів на панель: Бланкування (вирізання форми), Глибока витяжка (формування 3D-профілю), Обрізка (видалення зайвого металу), Пробивання (створення отворів), Фланжування (згинання країв) та, нарешті, Згинання краю (з'єднання внутрішньої та зовнішньої панелей).

2. Чому для капотів автомобілів використовується згинання краю замість зварювання?

Згинання краю використовується, оскільки точкове зварювання призведе до видимих пожеж, виїмок або спотворень на зовнішній «клас A» поверхні капота. Згинання механічно підгинає зовнішню панель над внутрішньою, створюючи міцне з'єднання без пошкодження видимої естетичної поверхні.

3. Чим відрізняються внутрішня та зовнішня панелі капота?

The Hood Outer Panel має естетичне призначення (плавні вигини, аеродинамічна форма) і має бути вільною від дефектів поверхні. Внутрішня панель капота має призначення забезпечення структурної міцності, поглинання ударів (зони зминання) та кріплення компонентів, і має складні ребра жорсткості та вирізи замість гладкої поверхні.

4. Які матеріали зазвичай використовуються для штампування капотів автомобілів?

Сучасні капоти автомобілів зазвичай штампуються з низьколегованої сталі, високоміцної сталі (HSS) або алюмінієвих сплавів. Алюміній стає все популярнішим для капотів, оскільки значно зменшує вагу порівняно зі стальним, що покращує економію палива та керованість, хоча його складніше штампувати через більший пружний відгук.

5. Що таке пружний відгук при штампуванні листового металу?

Пружний відгук — це пружне відновлення форми металу після зняття навантаження під час формування. Метал намагається повернутися до своєї первинної плоскої форми, що може призвести до відхилення готової деталі від заданих розмірів. Інженери-конструктори матриць використовують моделювання та техніку «перевипуклення» для компенсації цього ефекту.