Коротко

Нарізання різі в матриці для автомобільного штампування — це передовий виробничий процес, який інтегрує операції нарізання різі безпосередньо в прогресивну матрицю, усуваючи необхідність дорогих вторинних операцій. Синхронізуючи головки для нарізання з ходом преса, виробники можуть досягати швидкості виробництва понад 200 ходів на хвилину (SPM), зберігаючи якість за стандартом «нульових дефектів», який вимагають автовиробники. Ця технологія значно зменшує витрати на робочу силу, обсяги незавершеного виробництва (WIP) та потребу у виробничих площах.

Бізнес-обґрунтування: чому автомобільне штампування потребує нарізання різі в матриці

Незмінний прагнення автомобільної галузі до ефективності зробило пріоритетним стратегічне усунення додаткових операцій. Зазвичай, штамповані деталі, які потребували різьбових отворів, переміщували на додаткову станцію для ручного або напівавтоматичного нарізання різьби. Цей «розрив процесу» створює кілька точок відмов: зростання витрат на обробку, ризик переплутування деталей та уповільнення загальної продуктивності. Інтеграція операції нарізання різьби безпосередньо в штампувальний інструмент перетворює цей процес на суцільну операцію за один прохід.

Вигоди у вартості та швидкості
Основним фінансовим чинником є зниження вартості на одиницю продукції. Використовуючи існуючий рух преса, умонтовані в матрицю пристрої для нарізання різьби можуть виготовляти готові деталі зі швидкістю, яка конкурує зі швидкістю штампувального преса — часто до 250 ходів на хвилину (SPM) для малих діаметрів. Це значно швидше, ніж окремі верстати для нарізання різьби. Крім того, капітальні витрати на багаторазовий пристрій для нарізання різьби (який можна переміщати між матрицями) часто нижчі, ніж витрати на придбання спеціалізованого вторинного обладнання.

Культура нульових дефектів
Автомобільні виробники OEM вимагають суворого контролю якості. Системи, встановлені в матриці, природним чином підвищують якість, забезпечуючи точне розташування різьби відносно інших штампованих елементів, часто витримуючи допуски в межах 0,001–0,002 дюйма. Інтегровані датчики негайно виявляють поломку метчика або помилкову подачу, зупиняючи прес до того, як буде виготовлено тисячі бракованих деталей. Ця можливість є життєво важливою для постачальників, які дотримуються стандартів IATF 16949.

Для виробників, які стикаються з обмеженнями потужностей або хто надає перевагу не керувати технічною складністю інструментального оснащення власного виробництва, аутсорсинг відомим лідерам є вигідною стратегією. Прискоріть виробництво автомобілів разом із Shaoyi Metal Technology , чиї комплексні рішення для штампування забезпечують перехід від швидкого прототипування до виробництва великих обсягів за допомогою пресів потужністю до 600 тонн.

Порівняння основних технологій: сервопривід та механічні системи

Вибір правильного механізму приводу — це найважливіше технічне рішення для інженерів. Вибір між механічними та сервопривідними блоками залежить від обсягу, складності деталей і бюджету.

Механічне нарізання різі в матриці
Механічні блоки є робочими конями галузі. Вони приводяться в дію безпосередньо ходом преса, зазвичай за допомогою рейково-гвинтового або гвинтового механізму. Ця синхронізація забезпечує точний вхід і вихід метчика з матеріалу в такт циклу преса.
Про: Нижча початкова вартість, висока надійність, простота у технічному обслуговуванні та відсутність потреби у зовнішніх джерелах живлення.
Недоліки: Швидкість жорстко прив'язана до преса; обмежена гнучкість щодо зміни глибини різьби без переналагодження.

Сервопривідне нарізання різьби в матриці
Сервосистеми використовують незалежні двигуни для приводу шпінделів нарізання різьби. Це відокремлює процес нарізання від швидкості повзунка преса, забезпечуючи програмоване керування швидкістю, крутним моментом і часом витримки.
Про: точне керування для складних деталей, можливість «швидкого реверсу» для економії часу циклу та здатність нарізати великі діаметри без уповільнення основного преса.
Недоліки: Вищі початкові витрати (у 2–4 рази більше, ніж у механічної системи), потрібна електрична інтеграція та складніше технічне обслуговування.

Згідно IMS Buhrke-Olson , механічні системи залишаються ідеальним варіантом для простих високовитратних серій, тоді як сервосистеми пропонують необхідну адаптивність для ліній, що виробляють кілька варіантів деталей.

Технічна конфігурація: верхньо-нижня, нижньо-верхня та слідкування за стрічкою

Геометрія штампованої деталі та конструкція прогресивної матриці визначають фізичну конфігурацію нарізувального блоку. Конструктори матриць мають обрати таку конфігурацію, що враховує переміщення матеріалу, зокрема «підйом стрічки».

Верхньо-нижнє нарізування різьби

Це стандартна конфігурація для плоских деталей із мінімальним підйомом стрічки. Нарізувальний блок встановлюється на верхньому боці матриці й опускається разом із повзуном преса. Це найпоширеніший і найдешевший метод, який дозволяє досягати високої швидкості. Однак він вимагає, щоб стрічка залишалася відносно нерухомою та плоскою під час процесу нарізування різьби.

Нижнє під’єднання

Коли для прогресивної матриці потрібен значний підйом стрічки (щоб уникнути форм або виступів), матеріал рухається вертикально між станціями. У таких випадках блок нижнього під’єднання встановлюється на нижню плиту матриці. Стрічка опускається на метчик, або метчик піднімається назустріч стрічці. Виробник зазначає, що нижнє під’єднання ефективно компенсує рух матеріалу, використовуючи хід преса для позиціонування деталі, а не обертання, що корисно, коли підйом стрічки перевищує стандартні межі.

Технологія супроводження стрічки

Для застосувань, де хід преса короткий або підйом стрічки надмірний (понад 2,5 дюйма), рішенням є блоки супроводження стрічки. Ці блоки «рухаються» разом зі стрічкою протягом частини ходу, ефективно подовжуючи вікно нарізання різьби. Це дозволяє метчику завершити цикли нарізання навіть на високошвидкісних пресах із коротким ходом, де нерухомий блок не мав би достатньо часу, щоб увійти в отвір і вийти з нього.

Операційна ефективність: змащення, захист і технічне обслуговування

Впровадження нарізання різі в матриці вимагає дисциплінованого підходу до обслуговування та захисту матриці, щоб запобігти катастрофічному пошкодженню інструменту.

Смазка та охолодження
Нарізання різі створює значний нагрів і тертя. Сучасні блоки для нарізання в матриці часто мають функцію «охолодження через інструмент», яка подає масло під високим тиском безпосередньо до різальної кромки. Це не лише змащує різьбу, але й виводить стружку, яка інакше могла б заклинити інструмент або пошкодити поверхню деталі.

Датчики захисту матриці
Для роботи у режимі «без світла» або з мінімальним наглядом обов’язкове наявність надійних датчиків. Датчики мають контролювати:
1. Наявність метчика: Перевірка цілісності метчика після кожного циклу.
2. Положення смуги: Забезпечення ідеальної вирівнювання отвору перед тим, як метчик увійде в нього.
3. Межі крутного моменту: Сервосистеми можуть виявляти стрибки крутного моменту (що вказує на затуплений метчик або замалий отвір) і негайно зупиняти прес.

Швидкозмінне обслуговування
Простої знижують рентабельність. Точильні виробники, такі як Автоматизовані системи нарізання різьби використовують складові гвинтових штоків із затискачем типу «замок», що дозволяє операторам замінювати зношений метчик за кілька секунд, не знімаючи пристрою з преса. Графіки регулярного технічного обслуговування мають передбачати очищення шестерень подачі та перевірку синхронізації часування для запобігання зриванню різьби.

Стратегічна цінність інтеграції в матрицю

Перехід до нарізання різьби всередині матриці є етапом зрілості операцій штампування в автомобільній галузі. Це дозволяє виробнику перейти від простої постачання заготовок до постачання готових компонентів із доданою вартістю. Хоча існує навчальна крива в плані проектування — особливо щодо часування ходу та управління подачею стрічки — економічний ефект від усунення вторинної логістики та досягнення бездефектного виробництва є беззаперечним.

Для керівників підприємств рішення в кінцевому підсумку зводиться до балансу між початковими витратами на проектування та довгостроковою економією праці й виробничих площ. Незалежно від того, чи обирається надійний механічний пристрій для високовиробничих операцій, чи універсальна сервосистема для групи деталей, нарізання різі в матриці є основою сучасного конкурентоспроможного автомобілебудування.

Поширені запитання

1. Яка максимальна швидкість нарізання різі в матриці?

Швидкість виробництва значною мірою залежить від розміру метчика, матеріалу та глибини різь. Для отворів невеликого діаметра (наприклад, М3–М5) у кольорових металах швидкість може перевищувати 200 ходів на хвилину (SPM). Більші діаметри або твердіші матеріали, такі як високоміцна сталь, як правило, працюють повільніше — зазвичай у діапазоні 60–100 SPM, щоб контролювати температуру та термін служби інструменту.

2. Чи можна модернізувати існуючі матриці для нарізання різі в матриці?

Так, але для цього потрібна достатня кількість місця для розчинки. Одиниці натяку є компактними, але на стрітку повинна бути відкрита станція або достатньо місця між існуючими станціями для розміщення блоку та необхідної подорожі стриптизерів. Консультація з проектувальником фарбування має важливе значення для визначення, чи можливо модернізація або чи потрібна нова конструкція фарбування.

3. Як запобігти пошкодженню коробки?

Управління чіпами є критичним. Більшість систем з розтинком використовують спеціальні крани (наприклад, крани з рулонкою), які формують нитки без створення шрібтів. Якщо використовуються ріжучі крани, для негайної очищення і витягнення шпітів використовуються холодильні та вакуумні системи під високим тиском через інструмент, що запобігає їх забрудненню шпалери або маркування деталей.