Штампування компонентів колонки керма: посібник з виробництва та матеріалів

Коротко

Штампування є провідним технологічним процесом для масового виробництва, критичного з точки зору безпеки компоненти рульової колонки, виготовлені штампуванням , включаючи кріпильні кронштейни, механізми регулювання нахилу та згортані оболонки. Порівняно з традиційним литтям, штампування металу з використанням сталі підвищеної міцності з низьким вмістом сплавів (HSLA) забезпечує значне зменшення ваги та нижчу вартість одиниці продукції при збереженні суворих стандартів випробувань на зіткнення. У цьому посібнику розглядається технічна можливість, стратегії вибору матеріалів та вимоги до постачальників (такі як IATF 16949), необхідні для створення надійних рульових механізмів.

Ключові штамповані компоненти рульових колонок

Сучасні рульові колонки — це складні вузли, які потребують високої точності для забезпечення безпеки та комфорту водія. Штампування металу дозволяє інженерам виготовляти складні геометричні форми з високою повторюваністю. Наведені нижче компоненти є основними кандидатами для прогресивного та трансферного штампування.

Кріпильні кронштейни та несучі елементи

Рульову колонку необхідно жорстко прикріпити до поперечної балки або перегородки кузова автомобіля, щоб запобігти вібрації. У багатьох масових застосуваннях штамповані кріпильні кронштейни використовуються замість литого алюмінію через їх краще співвідношення міцності до ваги. Ці кронштейни зазвичай виготовляють із високоміцної низьколегованої сталі (HSLA), щоб витримувати великі статичні навантаження та динамічні експлуатаційні сили без пластичних деформацій.

Механізми нахилу та регулювання положення

Ергономіка водія залежить від механізмів регулювання нахилу (кута) та телескопування (досяжності). Пластини блокування та зубчасті елементи, що використовуються в цих системах, найчастіше штампуються майже до кінцевої форми. Тут часто застосовується прецизійне витискання, щоб отримати чисті зрізані краї, необхідні для плавного фіксованого зчеплення, що дозволяє уникнути додаткових операцій механічної обробки.

Згортальні коробки та зони безпеки

У разі лобового зіткнення рульова колонка проектується так, щоб згортатися, поглинаючи енергію для захисту водія. Це досягається за рахунок штампованих та профільованих пластин, що поглинають енергію, або сітчастих кронштейнів, які деформуються контрольованим чином. Виробники використовують спеціальні матриці для створення певних концентраторів напружень або гофрованих участків у металі, забезпечуючи передбачуване зминання компонента під точно визначеним навантаженням.

Виробничі процеси: поступове та трансферне штампування

Вибір правильної методики штампування має важливе значення для досягнення балансу між інвестиціями в оснастку та собівартістю одиниці продукції. Для компонентів рульової колонки рішення часто полягає між прогресивним штампуванням та штампуванням з перенесенням заготовки.

Прогресивне штампування

Для менших компонентів, що випускаються великими партіями, таких як фіксуючі гачки, затискачі та невеликі кронштейни, стандартом є прогресивне штампування. У цьому процесі металеву стрічку подають через одиний штамп із кількома позиціями. Кожна позиція виконує певну операцію — різання, гнуття або прошивання — по мірі просування стрічки. Цей метод забезпечує високу кількість ходів на хвилину (SPM), суттєво скорочуючи час циклу та ціну за штуку для високовиробничих автомобільних програм.

Штампування з перенесенням для складних геометрій

Більші конструкційні корпуси або компоненти, що потребують глибокого витягування, часто вимагають трансферної штампування. На відміну від поступових матриць, де деталі залишаються приєднаними до стрічки, трансферне штампування переміщує окремі заготовки між станціями за допомогою механічних пальців. Це дозволяє виконувати складніші операції формування та краще використовувати матеріал, що є важливим при роботі з дорогими сталевими сплавами автомобільного класу.

Від прототипу до масового виробництва

Перевірка можливості виробництва на ранніх етапах проектування має вирішальне значення. Виробники автомобілів часто вимагають від постачальників продемонструвати здатність працювати на всіх етапах життєвого циклу продукту. Виробники, здатні подолати розрив між швидким прототипуванням та масовим виробництвом, мають стратегічну перевагу. Наприклад, Shaoyi Metal Technology пропонує комплексні рішення з штампування, які масштабуються від початкових прототипів до високоволюмного виробництва, використовуючи преси потужністю до 600 тонн для постачання критичних компонентів, таких як важелі підвіски та підрамники, з дотриманням стандартів IATF 16949.

Інженерні виклики та вибір матеріалів

Штамповання критично важливих для безпеки рульових частин включає в себе навігацію по складним металургійним поведінкам. Інженери повинні враховувати властивості матеріалу, які впливають як на виробництво, так і на продуктивність кінцевої частини.

Управління Springback в HSLA Steels

Для зменшення ваги автомобіля виробники все частіше покладаються на високопростірну сталь з низьким сплавом (HSLA). Хоча ці матеріали міцні, вони демонструють значний прорив - схильність металу повертатися до своєї первісної форми після формування. Стратегії компенсації на етапі розробки шпалери, керуються аналізом кінцевих елементів (FEA), є важливими для підтримки толерантності, особливо для парних частин в телескопічних колонках.

Швидкі терпимості і здатності до аварії

Компоненти керування працюють з вимогами нульового впливу для забезпечення точності керування. Запечатані частини повинні мати жорсткі терміноподібні відхилення (часто в межах +/- 0,05 мм), щоб запобігти дряблям або грати. Крім того, матеріал повинен підтримувати гнучкість, щоб запобігти тріщинам під час швидкого деформації в результаті аварії. Вибір правильної сталі вимагає збалансування міцності видобутку для довговічності з протяжністю, необхідною для поглинання енергії.

Критерії вибору постачальника для автомобільного штампування

Закупка штампованих компонентів керування вимагає процесу перевірки, який виходить за рамки ціни. Система управління якістю постачальника і технічні можливості мають першочергове значення.

• Сертифікація IATF 16949: Це непереможна база для постачальників автомобілів, що забезпечує відповідність систем управління якістю вимогам OEM.
• Інтернаціональні інструменти та можливості: Постачальники з внутрішнім відділом інструментації можуть швидше реагувати на зміни в техніці і більш ефективно підтримувати розчинні, скорочуючи час простою.
• Симуляція та спільне проектування: Доставці високої якості використовують програмне забезпечення для моделювання, щоб передбачити проблеми з формуванням сталі до її розрізання. Шукайте партнерів, готові брати участь у спільному проектування для оптимізації геометрії деталей для процесу штамповання.
• Збірка з доданою вартістю: Багато компонентів керування вимагають додаткових операцій. Постачальники, які пропонують зварювання, складання або збірка брекет на труби, забезпечують більш повне рішення, зменшуючи складність логістики.

Сукупність можливостей виробництва

Перехід від лиття до штампування у виробництві рулевих колонн обумовлений невпинним прагненням автомобільної промисловості зменшити вагу і економічно ефективність. Використовуючи передові процеси, такі як прогресивне штампування на розцілках, та матеріали, такі як сталь HSLA, інженери можуть розробляти компоненти, які відповідають суворим стандартам безпеки, оптимізуючи при цьому показники виробництва. Успіх у цій сфері вимагає глибокого розуміння поведінки матеріалів і партнерства з кваліфікованими сертифікованими виробниками.

Поширені запитання

1. Які основні компоненти системи керування?

Основними компонентами сучасної системи керування є кермове колесо, кермова колонка (яка містить вал і механізми безпеки), кермовий механізм (рейка та шестерня або гвинт із циркуляцією кульок) та тяги, які передають зусилля на поворотні кулаки коліс. У системах електропідсилювача керма (EPS) електродвигун і електронний блок керування (ECU) також інтегровані в колонку або рейку.

2. Який компонент передає зусилля керування на колеса?

Тяги — це ключові зв'язкові елементи, які передають поперечний рух від кермового механізму на поворотні кулаки коліс. Вони забезпечують виштовхування та втягування коліс для зміни їх кута, що гарантує точну реакцію транспортного засобу на дії водія.