Коротко

Обрізка штампованих автомобільних деталей — це важлива вторинна операція, під час якої видаляється зайвий матеріал, відомий як додаток або відходи — з отриманої заготовки, щоб надати їй остаточного розмірного профілю. Як правило, ця операція виконується після етапу глибокого витягування і перетворює необроблену форму, зафіксовану облямівкою, на прецизійну деталь, готову до складання. Виробники використовують два основні методи: механічні обрізні матриці для високовиробничих обсягів (із застосуванням кулачкових механізмів або стискаючих дій) та лазерне різання з 5 осями для прототипів, малих серій або для загартованих борцевих сталей. Оптимізація цього етапу має вирішальне значення для запобігання дефектам, таким як заусенці та залізні стружки, а також для контролю витрат на утилізацію відходів.

Роль обрізки в процесі автомобільного штампування

У системі автомобільного металоштампування обрізка виступає визначальним етапом між формуванням та остаточною обробкою. Щоб зрозуміти її функцію, спочатку слід знати механіку процесу малюнок процес. Коли плоский лист (заготовка) витягується у тривимірну форму — наприклад, панель дверей або крило — потрібен додатковий матеріал по периметру. Цей матеріал, який утримується обгинальним кільцем, контролює потік металу в порожнину матриці, щоб запобігти зморшкам та розривам. Після завершення витягування цей матеріал стає відомим як додаток або відходи і не має подальшого функціонального призначення.

Обрізка видаляє цей надлишок, відкриваючи чистий контур деталі. Це рідко буває самостійний процес; натомість його інтегровано в більш широку перехідний штамп або прогресивна матриця послідовність. Зазвичай, робочий процес виглядає наступним чином:

1. Вирубка: Розрізання початкового листового матеріалу.
2. Витягування: Формування складної тривимірної геометрії (створення доповнення).
3. Обрізка: Точне видалення доповнення.
4. Горблення/Пробивання: Згинання міток або пробивання отворів для збирання.

Точність лінії обрізки має першорядне значення. Відхилення всього на кілька мікронів може вплинути на наступні операції, такі як фланцювання або загинання , де край загинається, щоб створити безпечний, рівний фініш на деталях, таких як капоти та двері. Для інженерів вибір методу обрізки визначає не лише допуск деталі, але й бюджет інструментів та масштабованість виробництва.

Метод 1: Механічне обрізання за допомогою штампу (стандарт для великих обсягів)

Для масового виробництва — партії понад 100 000 одиниць щороку — механічне обрізання є галузевим стандартом. Цей метод використовує твердий інструмент зі сталі або карбіду, який зрізає метал за один хід преса. Механізм передбачає зрізання, при якому рухомий пунсон просуває метал повз нерухому матрицю, руйнуючи матеріал у межах контрольованої зони зазору.

Інженери зазвичай вибирають один із двох механічних підходів залежно від геометрії деталі та вимог щодо якості краю:

• Обрізання з затиску: Цей метод часто використовується для витягнутих оболонок або деталей у формі стакана. Обрізка виконується шляхом «затискання» матеріалу об вертикальну стінку. Хоча цей спосіб є економічним і простішим у технічному обслуговуванні, затискна обрізка може залишати невеликий уступ або зменшення товщини на лінії зрізу, що може бути неприйнятним для зовнішніх поверхонь класу А.
• Обрізка за допомогою хитального (кулачкового) механізму: Для високоточних автомобільних компонентів переважно використовується обрізка за допомогою кулачкового механізму. У цьому випадку приводні блоки перетворюють вертикальний рух преса на горизонтальний або похилий різальний хід. Це дозволяє матриці обрізати складні контурні краї перпендикулярно до поверхні металу, забезпечуючи чистіший зріз із мінімальним заусенцям. Згідно з Виробник , досягнення правильного зазору різання — зазвичай 10% від товщини матеріалу — є критично важливим для запобігання передчасному зносу інструменту.

Про: Неперевершені цикли (секунди на деталь); надзвичайно стабільні розміри; нижча змінна вартість на одиницю.
Недоліки: Високі капітальні витрати (CapEx) на оснастку; дороге та повільне модифікування у разі змін конструкції.

Метод 2: 5-вісне лазерне обрізання (гнучкість та прототипування)

Оскільки конструкції автомобілів зміщуються до високоміцних легких матеріалів, механічне обрізання стикається з обмеженнями. Ультра-високоміцні сталі (UHSS) та гарячоштамповані боронізовані сталеві деталі часто занадто тверді для економічного обрізання традиційними матрицями, оскільки це призведе до швидкого зносу інструменту. Тут доцільно 5-вісне лазерне обрізання .

Лазерне обрізання використовує сфокусований промінь світла, щоб розплавити та відрізати матеріал. Багатовісний роботизований маніпуль зводить різальний пристрій навколо складних тривимірних контурів без фізичного контакту. Цей метод усуває потребу жорсткої оснастки, дозволяючи миттєве впровадження інженерних змін (ECO) просто шляхом оновлення програми ЧПК.

Ця технологія є життєво важливою для двох конкретних сценаріїв:

1. Швидке прототипування: Перш ніж інвестувати в дорогі жорсткі матриці, інженери використовують лазерне обрізання для перевірки геометрії деталі та її підгонки.
2. Горяче штампування: Для критичних з точки зору безпеки деталей, таких як стійки B, які формуються при високих температурах, матеріал відразу ж тверзнеть. Лазерне зрізання є єдиним реальним варіантом різання цих загартованих компонентів без руйнування традиційних штампів.

Хоча лазерне обрізання не потребує витрат на оснащення, воно має значно вищі експлуатаційні витрати (OpEx) через повільніші цикли. Механічний прес може обрізати крило за 4 секунди; лазер може витратити 90 секунд. Однак для виробників, які заповнюють прогалину між прототипом і виробництвом, ця гнучкість є надзвичайно цінною. Партнери, такі як Shaoyi Metal Technology використовують цю подвійність, пропонуючи рішення, які можуть масштабуватися від серій з 50 прототипів (за допомогою гнучкого різання) до мільйонів масових деталей, сертифікованих за IATF 16949, з використанням прес-ліній потужністю 600 тонн.

Поширені дефекти обрізання та їх усунення

Контроль якості під час обрізання визначається боротьбою з дефектами краю. Навіть незначні недоліки можуть призвести до проблем зі складанням або створити небезпеку для робітників на конвеєрі. Діагностика зазвичай зосереджена на трьох основних причин: заусенцях, металевих стружках і деформації.

1. Заусенці та закруглення

A різце це гострий, піднятий край, тоді як закруглення краю це закруглений край на протилежному боці. Це природні побічні ефекти процесу різання, які необхідно утримувати в межах допуску. Надмірна висота заусенця майже завжди спричинена неправильним зазором різання . Якщо проміжок між пуансоном і матрицею надто великий, метал рветься замість того, щоб різатися, утворюючи великі заусенці. Якщо зазор надто малий, оснастка швидко зношується. Стандартним рішенням є регулярне загострювання та коригування прокладок.

2. Металеві стружки (чипси)

Вільні частинки металу, або «чипси», можуть відокремлюватися під час обрізання й потрапляти в матрицю. Якщо ці стружки потрапляють на наступну деталь під час операції формування, вони створюють пупирушки або вм'ятини на поверхні — катастрофа для оздоблювальних поверхонь Панелі класу А . Рішення включають встановлення вакуумних видалення відходів у конструкцію матриці та забезпечення гостроти різальних кромок, щоб запобігти крихкості матеріалу.

3. Спотворення та пружне відновлення

Зняття напруження в тягнутій деталі під час обрізки може призвести до пружного відновлення або скручування металу, втрачаючи розмірну точність. Це особливо поширено у високоміцних сталях. Щоб протидіяти цьому, інженери використовують плунжерні плити щоб надійно утримувати деталь під час різання, і можуть навмисно проектувати лінію обрізки «поза» на розраховану величину, щоб врахувати ефект пружного відновлення.

Управління відходами та економіка процесу

Ділова сторона обрізки обертається навколо управління відходами . Оскільки обрізаний матеріал є брухтом, він представляє втрату вартості. Проте, розумна інженерія процесу може мінімізувати ці втрати. Нестинг програмне забезпечення використовується на етапі заготовки для розташування деталей на стрічці рулонного матеріалу таким чином, щоб мінімізувати необхідний припуск, ефективно зменшуючи кількість матеріалу, який потім потрібно обрізати.

Фізичне видалення відходів також є логістичною проблемою. У швидкісних поступальних штампах лотки для відходів і хитальні конвеєри мають ефективно видаляти обрізки, щоб запобігти «подвійним ударам» — коли відходи блокують штамп, що призводить до катастрофічного пошкодження інструменту. Для штампованих автомобільних деталей вартість обрізного штампа часто виправдана не лише якістю деталі, але й надійністю системи викиду відходів, яка забезпечує безперебійну роботу устаткування.

Висновок

Обрізка — це більше, ніж просто операція різання; це визначальний момент, коли аркуш металу перетворюється на точний за розмірами автомобільний компонент. Використовуючи як велику силу та швидкість механічних обрізних матриць для високоволюмних панелей кузова, так і хірургічну точність лазерів з 5 осями для загартованих конструкцій безпеки, мета залишається однаковою: чистий, безбуртовий край у суворих допусках. Оскільки автомобільні матеріали еволюціонують у бік твердіших, легших сплавів, технології обрізки продовжують розвиватися, поєднуючи традиційні механічні принципи з сучасною цифровою гнучкістю.

Поширені запитання

1. Які 7 кроків у методі штампування?

Хоча існують варіації, стандартний процес штампування з 7 кроків зазвичай включає: Вирізання (вирізання початкової форми), Проколювання (пробивання отворів), Малюнок (формування тривимірної форми) Згин (створення кутів), Повітринна гинання (формування без докінця виштовхування), Виправка/клеймінг (штампування для точності та міцності), і нарешті Обрізку країв (видалення зайвого матеріалу з формованої деталі).

2. У чому різниця між розкрійкою та обрізкою?

Обрезання — це загальний термін для різання металу по прямій лінії, який часто використовується для отримання початкової заготовки з рулону. Обрізка є певним видом операції зрізання, яку виконують на тривимірній формованій деталі, щоби видалити нерівні краї (додатковий матеріал) та отримати остаточний контурний профіль. Для обрізання зазвичай потрібні складні форми з профільованими кромками, а не прямі леза.

3. Навіщо потрібен додатковий матеріал («addendum»), якщо його все одно обрізають?

The додаток виступає як ручка, за яку затискається прижимне кільце під час процесу витягування. Без цього додаткового матеріалу метал неконтрольовано потрапляв би у порожнину матриці, що призводило б до сильних зморшок, розривів і зменшення товщини. Додатковий матеріал забезпечує рівномірне розтягування металу над пуансоном, жертвуючи собою задля забезпечення якості кінцевої деталі.