رمزگشایی قالب های مهر زنی خودرو: انواع، ساخت و سازها و معاملات-

مهر زنی خودرو چیست و چرا اهمیت دارد

هنگامی که یک سیم پیچ تخت فولادی تبدیل به گلگیر، یک ریل ساختاری یا یک براکت پیچ شده در اعماق وسیله نقلیه شما می شود، این دگرگونی در داخل یک پرس مهر زنی اتفاق می افتد که توسط یک ابزار ساخته شده-به کار می رود. این ابزار قالب است و درست کردن آن تعیین می‌کند که آیا یک برنامه تولید به اهداف هزینه، کیفیت و زمان‌بندی خود می‌رسد یا خیر.

تعریف قالب های مهر زنی خودرو

قالب‌های مهر زنی خودرو، مجموعه‌های ابزار مهندسی دقیقی هستند که معمولاً از فولاد ابزار سخت شده یا آلیاژهای کاربید{1} ساخته می‌شوند که با اعمال نیروی کنترل‌شده از طریق پرس با تناژ بالا، ورق فلز را برش می‌دهند، تشکیل می‌دهند و شکل می‌دهند.

هر مجموعه قالب متشکل از نیمه های بالایی و پایینی همسان شامل پانچ ها، بلوک های قالب، نوارها و سیستم های راهنما است که با هم کار می کنند تا قطعات قابل تکرار را با سرعت تولید تولید کنند. همانطور کهSMEدر توصیف آن، قالب های مهر زنی ابزارهایی هستند که قطعات ورق فلزی را شکل می دهند و برش می دهند که با استفاده از نرم افزار CAD و برنامه های تحلیلی توسعه یافته و سپس توسط طراحان ماهر به ابزار فیزیکی تبدیل می شوند. در تولید قطعات خودرو، این ابزارها ستون فقرات هر پانل بدنه، تقویت‌کننده‌های ساختاری و اجزای فلزی داخلی را تشکیل می‌دهند که از خط خارج می‌شوند.

چرا Die Selection باعث موفقیت تولید می شود؟

تصور کنید قالبی را مشخص کنید که قطعات تمیزی تولید می کند اما نمی تواند با زمان تاکت شما هماهنگی داشته باشد، یا یکی که سریع کار می کند اما نرخ های ضایعاتی ایجاد می کند که حاشیه شما را از بین می برد. انتخاب قالب در تقاطع سه فشار رقابتی قرار می گیرد:

• هزینه تولید- سرمایه‌گذاری ابزار، فرکانس تعمیر و نگهداری و استفاده از مواد همگی به نوع قالب و انتخاب‌های طراحی بازمی‌گردند.
• کیفیت قطعه- دقت ابعاد، پرداخت سطح و کنترل سوراخ‌ها به فاصله‌های صحیح، مدیریت جریان مواد و کیفیت ساخت قالب بستگی دارد.
• زمان چرخه- تعداد ایستگاه‌ها، سازگاری با سرعت فشار، و روش انتقال قطعه مستقیماً بر ضربات در دقیقه نظارت می‌کند.

برای مهندسان OEM که قالب‌های خودرو را بر روی یک پلت فرم جدید مشخص می‌کنند، این مبادله{0}} امکان‌سنجی برنامه را از اولین مرحله مفهومی شکل می‌دهد. برای تیم های سطح 1 و 2 که برای برنده شدن در قراردادهای تولید روی دارایی های سرمایه گذاری می کنند، انتخاب نادرست می تواند اقتصاد نامطلوب را برای عمر برنامه قفل کند.عملیات مهر زنی فلزات خودروخواستار آن هستند که هر دو گروه بر اساس نوع قالب، مواد و کیفیت ساخت قبل از برش فولاد هماهنگ شوند.

تصمیمات به سرعت تغییر می کنند. هندسه قطعات، حجم سالانه، درجه مواد و در دسترس بودن پرس همگی با هم تعامل دارند و هر نوع قالب دارای مشخصات مشخصی از نقاط قوت و محدودیت است. بخش‌های پیش رو این انواع را در کنار هم تجزیه می‌کنند، نحوه ساخت قالب‌ها را بررسی می‌کنند، و معاملات فنی را ترسیم می‌کنند که یک برنامه مهرسازی سودآور را از یک برنامه مشکل‌دار جدا می‌کند.

مقایسه کامل انواع قالب های مهر زنی خودرو

هر نوع قالب مشکل تولید متفاوتی را حل می کند. هندسه بخش، اهداف حجمی و درجه مواد تصمیم را هدایت می‌کنند، اما درک اینکه هر پیکربندی چگونه عمل می‌کند، پایه‌ای برای برقراری تماس درست است. در زیر یک تقسیم-در کنار-قالب های اصلی مهر زنی ورق فلزی که امروزه در برنامه های خودرو استفاده می شود، آورده شده است.

پیکربندی قالب پیشرو و انتقالی

قالب های پیشرونده، نوار فلزی را در طول فرآیند متصل نگه می دارند. سیم پیچی را تصور کنید که وارد پرس می شود: با هر ضربه، نوار به جلو نشان می دهد و یک عملیات جدید، اعم از برش، خم کردن، سکه گذاری یا برجسته کردن، در هر ایستگاه به طور همزمان اتفاق می افتد. قسمت تمام شده فقط در ایستگاه نهایی از نوار حامل جدا می شود. این امر باعث می‌شود یک قالب مهر زنی پیشرونده برای قطعات کوچک‌تر تولید شده در حجم‌های بالا، مانند براکت‌های نصب، محفظه‌های الکتریکی و پایانه‌های اتصال، بسیار کارآمد باشد. در واقع، مهر زنی مترقی مسی برای میله‌های اتوبوس برقی و پایانه‌های{4} رسانایی بالا که تلرانس‌های محدود و توان عملیاتی سریع هر دو مهم هستند، رایج است.

قالب های انتقالی رویکرد متفاوتی دارند. قسمت خالی زود بریده می شود، سپس انگشتان مکانیکی یا بازوهای رباتیک آن را بین ایستگاه های مستقل جابه جا می کنند. هر ایستگاه را می توان برای یک عملیات بهینه کرد، از جمله کشش های عمیق که در یک نوار پیشرونده غیر عملی است.سیستم های انتقالدرخشش برای قطعات بزرگتر و هندسی پیچیده خودرو مانند اعضای متقاطع ساختاری و اجزای تعلیق که در آن قطعه به سادگی در محدوده یک نوار مترقی قرار نمی گیرد.

خطوط پشت سر هم این منطق را بیشتر گسترش می دهند. به جای ایستگاه های داخل یک پرس، مجموعه ای از پرس های جداگانه به ترتیب با انتقال خودکار قطعات بین آنها مرتب شده اند. تنظیمات پشت سر هم را خواهید دید که-بدنه کامل-در-پانل‌های سفید، کاپوت و بیرونی درب‌های سفید تولید می‌کنند که در آن هر مرحله شکل‌دهی به تناژ فشار و نمایه ضربه‌ای اختصاصی خود نیاز دارد.

قالب های ترکیبی، ترکیبی و دیپ دراو

قالب های ترکیبی چندین عمل برش را در یک حرکت انجام می دهند، فکر کنید نمایه بیرونی را خالی کنید و سوراخ های داخلی را به طور همزمان سوراخ کنید. نتیجه، تمرکز شدید بین ویژگی‌ها است که برای قطعات مسطح دقیق مانند صفحات تقویت‌کننده و شیلدهای پیشرانه اهمیت دارد. قالب های مرکب نسبت به هزینه ابزارآلات اولیه سنگین تر هستند، اما با حذف جابجایی قطعات بین عملیات، به سرعت در حجم بازپرداخت می کنند.

قالب های ترکیبی با ادغام برش و شکل گیری در یک حرکت یک قدم جلوتر می روند. براکتی که هم به سوراخ سوراخ شده و هم به یک فلنج شکل‌دار نیاز دارد، می‌تواند برای مونتاژ از پرس جدا شود. این امر عملیات ثانویه و هزینه‌های مدیریت بخشی را کاهش می‌دهد، اگرچه ساخت و نگهداری قالب پیچیده‌تر می‌شود.

قالب های کشش عمیق سخت ترین هندسه را در مهر زنی خودرو انجام می دهد. یک صفحه تخت توسط پانچ به داخل حفره قالب کشیده می شود در حالی که یک نگهدارنده خالی جریان مواد را برای جلوگیری از چروک شدن کنترل می کند. بخش‌های پانل بدنه، مخازن سوخت، و اجزای محفظه باتری EV همگی به کشیدن عمیق متکی هستند. این فرآیند مستلزم توجه دقیق برای کشیدن شعاع، فشار نگهدارنده خالی و روانکاری است، به ویژه هنگامی که تولیدکنندگان به سمت پانل های آلومینیومی می روند که نسبت به فولاد ملایم کمتر بخشنده هستند.

تریم اند پیرس در عملیات تکمیلی می میرد

تقریباً هر قطعه خودرویی تشکیل شده نیاز به یک پاس نهایی دارد. قالب های برش و سوراخ کردن، مواد اضافی فلنج را که از عملیات کشش باقی مانده است، حذف می کند، سوراخ های نصب را اضافه می کند، و برای ویژگی های مونتاژ شکاف ها را برش می دهد. این قالب ها در پایین دست در فرآیند قرار می گیرند، اغلب به عنوان ایستگاه نهایی در یک خط انتقال یا به عنوان عملیات مستقل در یک راه اندازی پشت سر هم.

در حالی که قالب‌های تریم و سوراخ‌دار از نظر مفهومی ساده‌تر هستند، لبه‌های برشی آن‌ها نرخ سایش بالایی را تحمل می‌کنند، به‌ویژه هنگام پیرایش فولادهای پیشرفته- با استحکام بالا. کیفیت لبه مستقیماً تعیین می‌کند که آیا یک قطعه بازرسی ابعادی را پشت سر می‌گذارد، بنابراین زمان‌بندی انتخاب فولاد ابزار و تعمیر و نگهداری این قالب‌ها به همان توجه به مراحل شکل‌دهی است.

تطبیق نوع قالب مناسب با هندسه و حجم قطعه شما اولین تصمیم است. چالش بعدی درک اینکه چه اتفاقی می‌افتد وقتی یک قسمت مرزی می‌تواند به هر طرف برود، دقیقاً جایی است که تجارت پیش رونده-در مقابل{2}}انتقال-بسیار حیاتی می‌شود.

چارچوب تصمیم گیری پیشرونده در مقابل قالب انتقال

بسیاری از قطعات خودرو در یک منطقه خاکستری قرار می گیرند که در آن یا یک قالب مترقی یا یک قالب انتقال می تواند از نظر فنی کار کند. یک لنگر کمربند ایمنی به وضوح یک قلمرو مترقی است و یک درب داخلی{1}}در اندازه کامل به وضوح به خط انتقال تعلق دارد. اما در مورد آرماتورهای سازه‌ای با اندازه متوسط-با عمق کشش متوسط ​​و حجم سالانه 200000 چیست؟ اینجاست که بحث مهندسی واقعی شروع می شود.

وقتی Dies Progressive از Dies انتقالی بهتر عمل می کند

یک راه‌اندازی پیشرونده قالب و مهر و موم کردن، بر سرعت پیروز می‌شود. از آنجایی که نوار متصل می‌ماند و با هر بار فشار دادن به جلو فهرست می‌شود، می‌توانید با ضربات بالا در دقیقه با کمترین پیچیدگی بخش{1}} بدوید. کل عملیات در یک مجموعه قالب زندگی می‌کند، که به معنای یک فشار، یک راه‌اندازی و تکرارپذیری ثابت ایستگاه به ایستگاه است.

زمانی که قطعه شما نسبتاً کوچک است، دارای کشش های کم عمق یا خمیدگی های ساده است، و حجم سالانه بالایی را می طلبد، قالب های پیشرو انتخاب قوی تری هستند. به براکت‌های نصب، پایانه‌های الکتریکی و تقویت‌کننده‌های ساختاری کوچک فکر کنید. طراحی ایستگاه یکپارچه همچنین وابستگی نیروی کار را کاهش می دهد زیرا فیدر سیم پیچ و دسته پرس به طور خودکار حرکت می کنند. برای قطعات خودرو وقتی قطعات در عرض نوار باقی می مانند و نیازی به چرخش یا واژگون شدن بین کارها ندارند، مهر زنی مترقی بهترین ROI خود را ارائه می دهد.

وقتی انتقال می میرد انتخاب بهتری است

قالب‌های انتقال زمانی جایگاه خود را به دست می‌آورند که اندازه قطعه از مقداری که یک نوار می‌تواند حمل کند بیشتر شود، یا زمانی که هندسه عملیاتی را می‌طلبد که به سادگی نمی‌تواند در یک حامل متصل انجام شود. نقشه‌های عمیق‌تر، چرخش قسمت‌ها برای کنترل جهت سوراخ‌ها-و شکل‌گیری چند محوری همگی قابل دسترسی هستند زیرا هر قسمت خالی به طور مستقل بین ایستگاه‌ها حرکت می‌کند.

استفاده از مواد عامل دیگری است که به سمت انتقال متمایل می شود. یک قالب پیشرونده ضایعات نوار حامل-را تولید می‌کند که مستقیماً به بازیافت می‌رود، و برای مواد ضخیم‌تر یا گران‌تر، این زباله‌ها به سرعت جمع می‌شوند. سیستم های انتقال اجازه می دهدطرح بندی های خالی تو در توکه قطعات بیشتری را از هر ورق فشرده می کند و باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ها در فولادهای- و آلومینیومی با استحکام بالا می شود. نگهداری قالب نیز ساده‌تر است زیرا هر ایستگاه یک واحد مستقل است که دسترسی و تنظیم آن آسان‌تر از ایستگاه‌های پراکنده محکم است.

معیارهای تصمیم گیری برای قطعات با پیچیدگی متوسط{0}

هنگامی که یک قطعه بین دو رویکرد قرار می گیرد، این عوامل مقیاس را بالا می برد:

• آستانه اندازه قطعه- اگر پوشش قطعه در هر جهتی از تقریباً 300-400 میلی متر بیشتر شود، تغذیه نوار غیرعملی می شود و مسیر احتمالی انتقال است.
• رسم عمق- فرم های کم عمق (زیر 25-30 میلی متر) در ایستگاه های پیشرونده به خوبی کار می کنند. فنجان‌ها یا کانال‌های عمیق‌تر به نفع یک تنظیم انتقال است که در آن فشار نگهدارنده خالی می‌تواند در هر ایستگاه بهینه شود.
• نرخ ضایعات مواد- موجودی گران یا ضخیم، جریمه هزینه ضایعات حامل-را افزایش می‌دهد، و تصمیم را برای انتقال با خالی کردن تودرتو سوق می‌دهد.
• در دسترس بودن تناژ مطبوعات- قالب‌های پیشرونده، تمام نیروهای تشکیل‌دهنده را در یک فشار فشار یکپارچه می‌کند. اگر پرس موجود شما دارای تناژ-محدود است، تقسیم عملیات در ایستگاه های انتقال بار را توزیع می کند.
• نیازهای عملیات ثانویه- اگر قطعه نیاز به چرخش، سرگردانی یا عملیات از چند جهت داشته باشد، یک سیستم انتقال این انعطاف‌پذیری را بدون محدودیت مکانیزم بادامک-در داخل یک نوار پیشرونده فراهم می‌کند.

راه سومی وجود دارد که ارزش توجه دارد. برای پانل های بدنه بزرگ مانند درها، کاپوت ها و بیرونی گلگیرها، نه یک قالب پیشرونده و نه تنظیم استاندارد انتقال ایده آل است. خطوط دای پشت سر هم از مجموعه‌ای از پرس‌های مجزا استفاده می‌کنند که به ترتیب مرتب شده‌اند، که هر کدام به یک مرحله شکل‌دهی یا پیرایش اختصاص داده می‌شوند، با انتقال رباتیک در بین. سرمایه‌گذاری قابل توجهی است، اما برای-پانل‌های خارجی با حجم بالا که به استانداردهای کیفی سطح محکم- نیاز دارند، پیکربندی‌های پشت سر هم استاندارد صنعت در OEM‌های اصلی باقی می‌مانند.

انتخاب بین این رویکردها باعث قفل شدن هزینه ابزار، زمان چرخه و اقتصاد ضایعات برای طول عمر برنامه می شود. اما نوع قالب فقط نیمی از معادله است. نحوه ساخت آن قالب، از بلوک فولادی ابزار خام گرفته تا تحمل‌های سطح میکرونی-ابزار آماده تولید-، تعیین می‌کند که آیا آن‌طور که طراحی شده است یا از روز اول تبدیل به یک سردرد نگهداری می‌شود.

چگونه قالب های مهر زنی از خالی به ابزار تولید ساخته می شوند

یک ابزار و قالب مهر زنی به عنوان یک بلوک ناهموار از فولاد شروع می شود و به عنوان یک ابزار دقیق که تلورانس های اندازه گیری شده در میکرون را نگه می دارد به پایان می رسد. هر مرحله در این بین یا کیفیت را در ابزار ایجاد می کند یا ضعفی را ایجاد می کند که در طول تولید ظاهر می شود. در اینجا چگونگی این سفر است.

از بلوک خام تا قالب ماشینکاری دقیق

ساخت قالب از یک توالی عمدی پیروی می کند که در آن هر مرحله قطعه کار را برای مرحله بعدی آماده می کند. از یک قدم بگذرید یا یک قدم را عجله کنید و عواقب آن در پایین دست پیچیده می شود. یک تولید کننده قالب های مهر زنی فلزی از این روند کلی پیروی می کند:

1. تهیه مواد و مربع سازی- اجزای قالب به صورت قالب‌های ریخته‌گری یا جعلی شروع می‌شوند که بر اساس درجه انتخاب می‌شوند و به اندازه پاکت طرح هستند. این ماده بر روی یک آسیاب CNC مربع می شود تا سطوح مرجع برای تمام ماشینکاری های بعدی ایجاد شود.
2. ماشینکاری CNC خشن- عمده حذف مواد در اینجا انجام می‌شود. فرز CNC جیب های کفش قالب، پروفیل های پانچ، و هندسه حفره را به شکل خالص تقریباً- برش می دهد و معمولاً مقدار کمی ذخیره برای عملیات پایانی باقی می گذارد.
3. سیم EDM و سینک EDM- نمایه‌های پیچیده، شعاع‌های داخلی محکم، و هندسه‌های پانچ پیچیده که آسیاب معمولی نمی‌تواند به آنها برسد، با استفاده از ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی بریده می‌شوند.سیم EDMنمایه‌ها را با دقتی استثنایی کنترل می‌کند، در حالی که سینک EDM حفره‌ها و خطوط سه‌بعدی را در مواد سخت‌شده شکل می‌دهد.
4. عملیات حرارتی- برای دستیابی به مقاومت در برابر سایش و تعادل چقرمگی، اجزای کار تا محدوده هدف خود سخت می‌شوند.
5. ماشینکاری را تمام کنید- پس از عملیات حرارتی، اجزاء به‌اندازه نهایی-آسیاب، سخت-آسیاب‌کاری شده، یا چرخاندن- آسیاب می‌شوند. سنگ زنی سطحی بر روی صفحات قالب به صافی دست می یابد، در حالی که سنگ زنی جیگ به تحمل حفره های بحرانی می رسد.
6. تکمیل و پوشش سطح- بسته به کاربرد، قطعات نیتریدینگ، پوشش‌های PVD یا صیقل دادن برای کاهش اصطکاک، جلوگیری از گازگرفتگی و افزایش عمر مفید دریافت می‌کنند.
7. مونتاژ و اتصالات دستی- همه اجزا روی کفش قالب جمع می شوند. دی میکرها با دست- لبه‌های برش را منطبق می‌کنند، فاصله‌ها را با ترکیب آبی بررسی می‌کنند، و در صورت نیاز برای دستیابی به تراز مناسب در کل ارتفاع بسته، می‌چرخانند.
8. آزمایش و اعتبارسنجی- قالب مونتاژ شده برای آزمایش های اولیه مهر زنی به دستگاه پرس می رود. مهندسان کیفیت قطعه را ارزیابی می کنند، مناطقی را که نیاز به تنظیم دارند شناسایی می کنند و ابزار را تا زمانی که استانداردهای تولید برآورده می شود، اصلاح می کنند.

عملیات حرارتی و مهندسی سطح

عملیات حرارتی مرحله ای است که یک بلوک قابل ماشینکاری را به یک ابزار تولید مقاوم{0}}تبدیل می کند. این فرآیند اجزای قالب را تا دمای بحرانی بالا می‌برد، آنها را برای دستیابی به دگرگونی کامل ریزساختار نگه می‌دارد، سپس آنها را خاموش و تعدیل می‌کند تا سختی و چقرمگی متعادل شود.

چرا این موضوع اینقدر اهمیت دارد؟ منگنه ای که بیش از حد سخت است تحت بارگذاری ضربه ای تراشه می کند. یک سطح شکل‌دهی که خیلی نرم است، تحت چرخه‌های مکرر پرس تغییر شکل می‌دهد. نقطه شیرین به عملکرد قطعه بستگی دارد: لبه های برش به حداکثر سختی نیاز دارند، در حالی که کفش های قالب نیاز به چقرمگی ضربه-جذب دارند. همانطور کهفابریکاتوریادداشت ها، فولادهای ابزاری که فاقد چقرمگی کافی هستند از طریق ترک خوردگی و خرد شدن شکست می خورند، در حالی که فولادهای فاقد مقاومت در برابر سایش در رابط برش فرسایش می یابند.

مهندسی سطح لایه دیگری از عملکرد را اضافه می کند. عملیات حرارتی خلاء، چقرمگی هسته را بدون اکسیداسیون حفظ می کند. نیتروژن نیتروژن را به سطح پخش می کند تا یک کیس سخت ایجاد کند. پوشش‌های PVD و CVD لایه‌های کاربید یا نیترید نازکی را رسوب می‌کنند که به طور چشمگیری اصطکاک و سایش چسب را کاهش می‌دهد، به ویژه برای تشکیل پانل‌های آلومینیومی یا فولاد ضد زنگ.

انتخاب مواد قالب بر اساس کاربرد

همه اجزای قالب با خواسته های یکسانی روبرو نیستند، بنابراین انتخاب مواد پتو باعث هدر رفتن هزینه ها یا به خطر افتادن عملکرد می شود. اصل راهنما تطبیق خواص مواد با تنش های خاصی است که هر جزء متحمل می شود:

قالب های مهر زنی کاربید، و به ویژه قالب های مهر زنی پیشرونده کاربید که با مواد رسانایی بالا با سرعت کار می کنند، از درج های کاربید تنگستن در ایستگاه های برشی که سایش ساینده شدیدتر است، استفاده کنید. این درج‌ها فواصل تیز کردن را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهند، اما شکننده هستند، بنابراین به جای تشکیل سطوحی که ضربه را جذب می‌کنند، برای لبه‌های برش استفاده می‌شوند.

درخت تصمیم ساده است: حجم تولید، سختی مواد مهر شده و تابع اجزا به سمت ماده مناسب همگرا می شوند. قطعات فولادی با حجم کم-نرم-کاربید را توجیه نمی کنند. برنامه های AHSS با حجم بالا بدون آن نمی توانند دوام بیاورند.

با ساخت قالب و مواد انتخاب شده برای طول عمر، متغیر عملکرد بعدی هندسه است، به ویژه فاصله های بین پانچ و قالب که تعیین می کند لبه های برش تمیز یا پاره شده باشند، و آیا عمر ابزار مطابق انتظارات است یا کوتاه است.

مبانی پاکسازی قالب و جریان مواد

می‌توانید قالبی را از بهترین فولاد ابزار بسازید، آن را با دقت میکرونی-ماشین کنید و بهترین پوشش‌های سطح موجود را اعمال کنید. اما اگر فاصله بین پانچ و قالب برای مواد شما اشتباه باشد، از همان ضربه اول با فرز، سایش زودرس ابزار و جابجایی ابعادی مبارزه خواهید کرد. Clearance یکی از سوالات فنی است که به دلایل خوبی در طراحی قالب جستجو شده است: این تنها متغیری است که علم مواد را به کیفیت لبه در هر قسمت مهر شده متصل می کند.

محاسبه ترخیص قالب برای مواد مختلف

فاصله قالب شکاف بین لبه برش پانچ و لبه مربوطه دهانه قالب است که به صورت درصدی از ضخامت ماده در هر طرف بیان می شود. اگر ورق فلزی 1.0 میلی متری خودرو را با فاصله 10 درصدی در هر طرف مهر می کنید، فاصله بین پانچ و قالب 0.10 میلی متر در هر طرف پانچ است.

ساده به نظر می رسد، اما اینجا جایی است که بسیاری از مغازه ها با مشکل مواجه می شوند. راقانون 10٪ به طور گسترده استفاده می شوددر دورانی تأسیس شد که وسایل نقلیه عمدتاً از فولاد کم کربن- ساخته می‌شدند. این مقدار پوششی برای فولاد ملایم به خوبی کار می کند و نمایه شکستگی یک-سوم، دو-سوم مورد انتظار را در لبه برش ایجاد می کند. اما برنامه‌های خودروسازی مدرن همه چیز را از آلومینیوم سری دو فاز- 980 تا 6000 نشان می‌دهند و این مواد در زیر برش بسیار متفاوت عمل می‌کنند.

اصل اصلی ساده است: مواد سخت‌تر-با استحکام بیشتر معمولاً به فاصله بیشتری نیاز دارند زیرا استحکام تسلیم آنها به مقاومت کششی نهایی آنها نزدیک‌تر است. تغییر شکل پلاستیکی بسیار کمی قبل از شکستگی رخ می دهد، بنابراین ماده به فضای بیشتری برای شکستن تمیز نیاز دارد. مواد نرم‌تر و انعطاف‌پذیرتر، فاصله‌های محکم‌تری را تحمل می‌کنند، زیرا قبل از شکستن، تغییر شکل بیشتری (ناحیه براق براق) می‌شوند.

این محدوده ها راهنمایی کلی صنعت را نشان می دهند. مقادیر دقیق باید بر اساس درجه آلیاژ خاص، ضخامت ورق و شرایط ابزارآلات اعتبارسنجی شود. همانطور کهمرجع مهندسی MISUMIیادداشت‌ها، برخی از تحقیقات ابزارآلات مدرن نشان می‌دهند که فاصله‌های 11-20% می‌تواند به طور قابل‌توجهی فشار ابزار را کاهش دهد و عمر عملیاتی را افزایش دهد، به‌ویژه برای کاربردهای خودروهای مهر زنی فلزی که شامل درجه‌های مقاومت بالا هستند.

وقتی ترخیص اشتباه باشد چه اتفاقی می افتد؟ پیامدها در هر دو جهت است:

• ترخیص ناکافی- نیروهای برشی افزایش می یابد، بارهای ضربه افزایش می یابد، و تراشه مشت می زند یا زودتر می شکند. نیروهای برهنه بالا می روند زیرا مواد به پانچ می چسبند. در قالب های مهر زنی فولادی که با AHSS کار می کنند، فاصله های محکم می تواند باعث شکست پانچ فاجعه آمیز پس از ضربه های نسبتاً کمی شود.
• ترخیص بیش از حد- مواد تمیز نمی‌شکنند. در لبه قطعه، فرزهای بزرگ‌تری را مشاهده خواهید کرد، در سمت پانچ افزایش{2} رول می‌شوند و دقت ابعاد کاهش می‌یابد. قطعات در بازرسی با شکست مواجه می شوند و عملیات تخلیه ثانویه باعث کاهش زمان و هزینه چرخه شما می شود.

غذای آماده: ترخیص یک مقدار مجموعه نیست-و-ارزش را فراموش کنید. هر درجه مواد در پرس ماشین پرس ماشین شما محاسبات خاص خود را می طلبد و قانون قدیمی 10 درصد فقط یک خانواده از آلیاژها را پوشش می دهد.

کنترل جریان مواد در عملیات کشش عمیق

ترخیص عملیات برش را کنترل می کند. اما شکل‌دهی، به‌ویژه کشیدن عمیق، چالش کاملاً متفاوتی را ایجاد می‌کند: کنترل میزان جریان یافتن مواد به داخل حفره قالب و با چه سرعتی. جریان بیش از حد باعث ایجاد چین و چروک در فلنج یا دیواره های جانبی می شود. جریان خیلی کم مواد را از حد خود خارج می کند و باعث نازک شدن و در نهایت پارگی می شود.

سه مکانیسم برای مدیریت این تعادل در قالب های پانل خودرو با هم کار می کنند:

نگهدارنده های خالی (صحاف کننده).نگهدارنده خالی حاشیه ورق را محکم می کند در حالی که پانچ مواد را به داخل حفره می کشد. نیرویی که اعمال می‌کند، به نام نیروی نگهدارنده خالی (BHF)، اهرم اصلی برای کنترل کشش است. همانطور کهپژوهشی از مرکز شکل‌دهی دقیق دانشگاه ایالتی اوهایوتوضیح می‌دهد، منحنی BHF در طول ضربه پانچ تعیین می‌کند که آیا شما یک قسمت بدون چروک-آزاد و پارگی- دارید یا خیر. خیلی کم است و مواد اضافی به شکل چین و چروک در می آیند. خیلی بالاست و جای خالی نمی تواند به داخل حفره جاری شود و باعث شکستگی در شعاع پانچ بینی می شود.

مهره ها را بکشید.این برجستگی‌های برآمده که در سطح بایندر ماشین کاری می‌شوند، به‌طور موضعی، نیروی بازدارنده را بدون نیاز به فشار نگهدارنده خالی بالا، افزایش می‌دهند. دانه‌های کششی ورق را مجبور به خم شدن و انحراف می‌کنند که از کنار آنها عبور می‌کند، انرژی را جذب می‌کند و جذب{1}}در نواحی مورد نظر را کاهش می‌دهد. در پانل‌های بدنه خودرو که در آن جریان مواد به‌طور چشمگیری در محیط قطعه تغییر می‌کند، هندسه مهره‌ها و موقعیت‌یابی در طول آزمایش قالب، منطقه به منطقه تنظیم می‌شوند.

فنرهای نیتروژن و بالشتک های هیدرولیک.منبع نیرو در پشت نگهدارنده خالی مهم است. سیلندرهای نیتروژن تعبیه شده در قالب نیرویی را ارائه می دهند که با ضربه زدن 10 تا 20 درصد افزایش می یابد و با عمیق شدن کشش مقاومت پیشرونده ای ایجاد می کند. بالشتک‌های هیدرولیک CNC روی پرس‌های مدرن، کنترل دقیق‌تری را ارائه می‌دهند، و نیروی نگهدارنده خالی در طول حرکت در یک پروفایل قابل برنامه‌ریزی تغییر می‌کنند. این انعطاف‌پذیری گاهی اوقات می‌تواند نیاز به مهره‌های کششی را کاملاً از بین ببرد، و افزایش BHF در نزدیکی انتهای ضربه به کاهش برگشت فنر با افزایش کشش به دیواره‌های قطعه کمک می‌کند.

برای پانل‌های فلزی پیچیده خودرو مانند قسمت داخلی در یا پانل‌های ربع، تعامل بین نیروی نگهدارنده خالی، پیکربندی مهره‌ها و روانکاری تعیین می‌کند که آیا استانداردهای کیفیت پانل را رعایت کرده‌اید یا هفته‌ها را در تلاش برای تعقیب شکاف‌ها و چروک‌ها صرف می‌کنید. سیستم‌های بالشتک CNC مدرن این فرآیند را با فعال کردن{1}}تنظیم نیرو بین ضربه‌ها به جای نیاز به تغییرات فیزیکی قالب تسریع می‌کنند.

این اصول جریان مواد با تغییر صنعت به سمت فولادهای پیشرفته{0} و آلومینیوم با استحکام بالا، موادی با پنجره‌های باریک‌تر که در آن فاصله بین چین و چروک و پارگی به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد، حیاتی‌تر می‌شوند.

چگونه مواد پیشرفته طراحی قالب را تغییر می دهند؟

پنجره‌های باریک‌تر تنها بخشی از داستان هستند. تغییر به سمت ساختارهای سبک تر و قوی تر خودرو، اساساً آنچه را که از هر قالب در فروشگاه مطبوعات انتظار می رود تغییر می دهد. فولادهای پیشرفته{2}}استحکام بالا محدودیت های تناژ را بالا می برند و از لبه های برش می جوند. اگر پوشش‌ها درست نباشند، آلومینیوم روی سطوح شکل‌دهی می‌خورد. و ساختارهای بدن چند{5}}به انعطاف‌پذیری قالب نیاز دارند که یک دهه پیش وجود نداشت. برای تیم هایی که قطعات مهر زنی فلزی خودرو را در مقیاس تولید می کنند، این روند مواد نظری نیست. آنها هر روز بودجه ابزار، فواصل نگهداری و ثبات فرآیند را دیکته می کنند.

AHSS و خواسته های آن در مهندسی قالب

هنگامی که یک OEM DP780 یا DP980 را برای یک ریل ساختاری مشخص می کند، مهندس قالب زنجیره ای از پیامدها را به ارث می برد. استحکام تسلیم بالاتر به معنای نیروهای تشکیل دهنده بالاتر است که به معنای تناژ پرس بیشتر است. لبه های برش به طور چشمگیری سایش سایشی بیشتری را تحمل می کنند زیرا AHSS با حداقل تغییر شکل پلاستیکی شکسته می شود و تنش را در سطح مشترک برشی متمرکز می کند. و بازگشت فنری، بازیابی الاستیک پس از تشکیل، به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

راپایگاه دانش AHSS Insightsاین را به وضوح توضیح می دهد: بزرگی برگشت فنری تابعی از{0}}تنش جریان تشکیل شده است، که ترکیبی از قدرت تسلیم شروع با سخت شدن کار در طول تغییر شکل است. هر دو مقدار در گریدهای AHSS در مقایسه با فولادهای HSLA ملایم یا معمولی بالاتر است. برای یک شکل و ضخامت قطعه مشخص، یک کانال فولادی DP بیشتر از همان هندسه در HSLA 350 باز می شود، حتی زمانی که توزیع کرنش تقریباً یکسان باشد. اختلاف تنش باعث انحراف ابعادی می شود.

سه حالت برگشت فنری بیشترین ضربه را به قطعات AHSS وارد می‌کنند: تغییر زاویه در شعاع خم، پیچش دیواره جانبی از خمش-خم نشدن بر روی شعاع قالب، و پیچش ناشی از تنش‌های پسماند نامتعادل در مقاطع عرضی نامتقارن. هر کدام به جبران هندسه قالب خاصی نیاز دارند که اغلب از طریق شبیه سازی قبل از برش فولاد محاسبه می شود.

اصلاحات طراحی قالب مورد نیاز برای گریدهای AHSS:

• افزایش ظرفیت تناژ پرسنیروهای شکل‌دهی و برش - می‌تواند 50 تا 100 درصد بیشتر از فولادهای نرم باشد که به فشارهای بزرگتر یا بارگذاری مجدد ایستگاه نیاز دارند.
• فاصله های قالب گسترده تر- فاصله برش از 10% سنتی در هر طرف به 12-20% افزایش می‌یابد تا از بریدگی منگنه جلوگیری شود و بار ضربه‌ای روی فولاد ابزار کاهش یابد.
• جبران عقب ماندگی در هندسه قالب- بیش از-خم شدن، بیش از-تاج گذاری، و شعاع های کششی اصلاح شده در سطوح ابزار تعبیه شده اند تا قطعه به ابعاد اسمی برگردد.
• درج های برش ارتقا یافتهفولادهای ابزار فلزی - کاربید یا پودر شده- جایگزین D2 معمولی در ایستگاه‌های تریم و سوراخ می‌شوند تا در برابر سایش ساینده از لبه‌های- با استحکام بالا مقاومت کنند.
• نیروهای نگهدارنده خالی بالاتر- افزایش کشش دیوار در حین شکل‌دهی، بازگشت فنر را کاهش می‌دهد، اما به فنرهای نیتروژن قوی‌تر یا سیستم‌های بالشتک هیدرولیک نیاز دارد.
• پنجره های فرآیندی سفت تر- تحمل کمتری برای تغییر در ضخامت خالی، توزیع روغن کاری، و شرایط قالب قبل از اینکه قطعات از مشخصات خارج شوند.

پانل های بدنه آلومینیومی و محلول های پوشش قالب

آلومینیوم وزن را کاهش می دهد، تقریباً 40٪ سبک تر از فولاد برای سطح پانل معادل، اما به روشی که فولاد هرگز انجام نمی دهد، قالب ها را مجازات می کند. مقصر اصلی سوزش است: لایه اکسید آلومینیوم در حین شکل‌گیری می‌شکند و فلز در معرض فشار به سطوح فولادی ابزار می‌چسبد. در صورت عدم کنترل، تند تند به توده هایی تبدیل می شود که هر پانل بعدی را گل می کند، ضایعات تولید می کند و نیاز به تعمیر و نگهداری قالب های برنامه ریزی نشده دارد.

آلومینیوم همچنین چالش‌های بازگشت فنری را از زاویه‌ای متفاوت ارائه می‌کند. مدول الاستیک آن تقریباً یک-یک سوم فولاد است (تقریباً 70 گیگا پاسکال در مقابل 210 گیگا پاسکال)، که به معنای سه برابر بازیابی الاستیک برای سطوح تنش جریان معادل است. هندسه های قالب برای حفظ ابعاد قطعه نهایی نیاز به جبران تهاجمی تری دارند و شبیه سازی های شکل دهی باید این سختی کمتر را در کل فرآیند به حساب آورند.

اصلاحات طراحی قالب مورد نیاز برای پانل های آلومینیومی:

• پوشش های سخت PVD یا CVD روی سطوح شکل دهیپوشش‌های - آلومینیوم نیترید تیتانیوم (TiAlN)، نیترید کروم (CrN) یا الماس{1}}شبیه کربن (DLC) به طور چشمگیری ساییدگی چسب و تمایل به سوزش را کاهش می‌دهند.
• آینه-سطوح قالب جلا داده شده- زبری سطح زیر Ra 0.2 میکرومتر نقاط اصطکاک را که در آن آلومینیوم می‌تواند شروع به چسبندگی کند به حداقل می‌رساند.
• روان کننده های تخصصی-روغن‌های خشک-روغن‌های شکل‌دهنده آلومینیوم-به جای روان‌کننده‌های استاندارد مهر زنی می‌شوند که تحت فشار سطح درگیر شکسته می‌شوند.
• شعاع رسم اصلاح شده- شعاع پانچ و قالب بزرگ‌تر، فشار تماس موضعی و خطر شروع تهوع را در مناطق- با استرس بالا کاهش می‌دهد.
• برگشت بهار-غرامت- سه برابر هندسه جبرانی در مقایسه با فولاد مقاومتی معادل، که از طریق شبیه سازی قبل از ماشینکاری تأیید شده است.
• زمان‌بندی‌های مکرر پوشش مجدد-- فواصل نگهداری برنامه ریزی شده برای-صیقل دادن مجدد و-روکش کردن مجدد سطوح تشکیل دهنده قبل از ضربه زدن، کیفیت پانل را کاهش می دهد.

عملیات مهر زنی فلزات خودرو با درب های آلومینیومی (هودها، سرپوش ها، گلگیرها) سرمایه گذاری زیادی در فناوری پوشش و نگهداری سطح می کنند. هزینه ابزارآلات اولیه بالاتر است، اما جایگزینی و خاموشی های مکرر برنامه ریزی نشده برای ترمیم سطوح قالب های گندیده، در طول دوره تولید بسیار گران تر است.

چند{0}}معماری مواد و انعطاف پذیری قالب

پلت فرم های خودروهای مدرن به ندرت متعهد به یک ماده واحد هستند. یک بدنه معمولی-به رنگ-سفید ممکن است ترکیبی از فولاد بور پرس-در ستون‌های B-، DP980 در ریل‌های ساختاری، آلومینیوم سری 5000- در بسته‌ها و فولاد ملایم در براکت‌های غیرسازه‌ای باشد. هر ماده ای نیاز به ترخیص، تناژ و عملیات سطحی خاص خود را از ابزارسازی دارد.

برای عملیات مهر زنی خودکار فلز که از این معماری های ترکیبی پشتیبانی می کند، چالش حفظ انعطاف پذیری قالب بدون بودجه های ابزار بادکنکی است. برخی از استراتژی هایی که به این موضوع می پردازند:

• درج قالب مدولار- درج‌های برش و شکل‌دهی قابل تعویض به یک کفش قالبی اجازه می‌دهد تا با جابجایی اجزای متناسب با هر آلیاژ، درجات مختلف مواد را اجرا کند.
• سیستم های نگهدارنده خالی قابل تنظیم- بالشتک‌های CNC با پروفیل‌های نیروی قابل برنامه‌ریزی را می‌توان بین جابجایی مواد بدون تغییر قالب فیزیکی مجدداً پیکربندی کرد.
• دانش فرآیند چند{0}مادی- مهندسانی که هم رفتار برگشت فنری AHSS و هم پیشگیری از گالش آلومینیوم را درک می‌کنند، می‌توانند ابزاری را طراحی کنند که تغییرات مواد برنامه‌ریزی‌شده را در طول چرخه عمر پلت‌فرم سازگار کند.

مهر زنی پیشرونده مس و سایر آلیاژهای{0} رسانایی بالا برای اجزای الکتریکی EV خانواده مواد دیگری را به ترکیب اضافه می کند. نرمی مس باعث ایجاد چالش‌های سوراخ‌شدگی در فاصله‌های تنگ می‌شود، در حالی که رسانایی حرارتی آن گرما را متفاوت از فولاد دفع می‌کند و بر رفتار روان‌کننده و دمای پانچ در نرخ ضربه بالا تأثیر می‌گذارد. مهر و موم فلزی برای قطعات خودرو در حال حاضر طیفی از مواد را در بر می گیرد که بیست سال پیش در یک کارخانه غیرقابل تصور بود.

اینجا جایی است که فناوری‌های Industry 4.0 جایگاه خود را به دست می‌آورند. هنگامی که سایش قالب در چندین خانواده مواد به طور غیرقابل پیش‌بینی سرعت می‌گیرد، برنامه‌های تعمیر و نگهداری مبتنی بر زمان{2}}سنتی کوتاه می‌شوند. راه حل های مدرن حس را مستقیماً در قالب ادغام می کنند:

• در-حسگرهای بارگذاری قالب- حسگرهای پیزوالکتریک تعبیه شده در قالب، تغییرات امضای نیرو را تشخیص می‌دهند که نشان‌دهنده پیشرفت سایش، ناهماهنگی مواد، یا خرابی روانکاری در زمان واقعی است.
• شمارنده سکته مغزی با الگوریتم های پیش بینی کنندهالگوریتم‌ها به‌جای برنامه‌ریزی تعمیر و نگهداری در فواصل زمانی ثابت، تعداد ضربه‌ها را با درجه مواد، سرعت فشار و الگوهای سایش تاریخی مرتبط می‌کنند تا پنجره‌های سرویس بهینه را پیش‌بینی کنند.
• در{0}}نظارت کیفیت فرآیند- حسگرهای مجاورت و سیستم‌های اندازه‌گیری لیزری در قالب، ابعاد قطعه را در سرعت تولید تأیید می‌کنند، پیش از اینکه قطعات مهر و موم شده فلزی خودرو معیوب به عملیات بعدی برسند، انحراف ابعادی را از تغییر فنر پس‌انداز می‌گیرند.
• نظارت بر دما- آرایه‌های ترموکوپل در سطوح تشکیل‌دهنده، تجمع گرما را دنبال می‌کنند که باعث تسریع گندزدایی روی آلومینیوم یا خرابی پوشش روی درج‌های پوشش‌داده‌شده می‌شود، و هشدارهایی را قبل از کاهش کیفیت سطح ایجاد می‌کند.

این رویکردهای مبتنی بر حسگر{0}}تعمیرات قالب را از واکنشی به پیش‌بینی تبدیل می‌کنند، که به ویژه زمانی ارزشمند است که یک خط فشار منفرد بین قطعات ساختاری AHSS و بسته‌های آلومینیومی در همان شیفت بچرخد. داده ها همچنین به طراحی قالب برای برنامه بعدی بازخورد می دهند و حلقه بین واقعیت تولید و مفروضات مهندسی را می بندند.

مواد پیشرفته از هر مرحله از فرآیند مهندسی قالب، از جبران هندسه اولیه از طریق عملیات سطح و نگهداری مداوم، نیاز بیشتری دارند. اما خود ابزارسازی فقط به خوبی کار شبیه‌سازی است که آن را قبل از شروع ماشین‌کاری تأیید می‌کند، موضوعی که در آن فناوری آزمایش مجازی اقتصاد توسعه قالب را به طور چشمگیری تغییر داده است.

شبیه سازی و آزمایش مجازی در مهندسی دای مدرن

یک قالب مهر زنی خودرو می تواند 20 هفته یا بیشتر از زمان عرضه طراحی تا تایید تولید طول بکشد. بخش قابل توجهی از آن خط زمانی از نظر تاریخی به آزمایش فیزیکی اختصاص یافت: بارگیری قالب در دستگاه پرس، قطعات در حال اجرا، اندازه گیری انحرافات، اصلاحات آسیاب کردن، و تکرار تا زمانی که قطعه با مشخصات مطابقت داشته باشد. هر حلقه هزینه زمان پرس، مواد و نیروی کار ماهر دارد. شکل‌دهی شبیه‌سازی این معادله را با گرفتن مشکلات در نرم‌افزار هفته‌ها قبل از ماشین‌کاری هر فولاد ابزاری تغییر می‌دهد.

شبیه سازی شکل گیری و پیش بینی بازگشت بهار

تصور کنید اولین ضربه پرس خود را به جای پرس 2000 تنی روی صفحه نمایش اجرا کنید. این ارزش اصلی شبیه سازی شکل دهی مدرن است. بسته‌های نرم‌افزاری از تحلیل اجزا محدود (FEA) برای مدل‌سازی نحوه تغییر شکل ورق فلزی تحت تماس پانچ و قالب استفاده می‌کنند و پیش‌بینی می‌کنند که ماده در هر نقطه از چرخه ضربه چه کاری انجام می‌دهد. برای طراحی قالب مهر زنی مترقی، این به معنای ارزیابی سهم شکل دهی هر ایستگاه قبل از نهایی شدن طرح نوار است.

ابزارهایی مانند AutoForm's ProgSim، که از فناوری حل افزایشی استفاده می‌کند که برای طراحان{0} مترقی سفارشی شده است، به عنوان پرس آزمایشی مجازی عمل می‌کنند. آنها نتایج شکل‌پذیری از جمله پیش‌بینی بازگشت فنری، توسعه خودکار و تخمین تناژ را ارائه می‌دهند، همه اینها قبل از تکمیل طراحی قالب واقعی. زمان راه‌اندازی و شبیه‌سازی می‌تواند از دقیقه برای قالب‌های کوچک‌تر تا چند ساعت برای قالب‌های بزرگ‌تر، کسری از آنچه آزمایش فیزیکی نیاز دارد، متغیر باشد.

پیش‌بینی Springback به‌ویژه برای هر قالب مهر زنی خودرویی که AHSS یا آلومینیوم را تشکیل می‌دهد، حیاتی است. این شبیه سازی محاسبه می کند که پس از جمع شدن پانچ چقدر بازیابی الاستیک اتفاق می افتد، سپس مهندسان جبران مجازی را اعمال می کنند و سطوح قالب را اصلاح می کنند تا قطعه به ابعاد اسمی برگردد. بدون این مرحله، انحراف ابعاد را تنها پس از ماشینکاری صدها هزار دلاری فولاد ابزار با هندسه اشتباه کشف خواهید کرد.

در اینجا چیزی است که مهندسان از یک اجرای شبیه سازی معمولی ارزیابی می کنند:

• شکل گیری نمودارهای حد (FLD)- وضعیت کرنش را در هر نقطه از قسمت در برابر پوشش خرابی مواد ترسیم کنید، مناطقی را که در معرض خطر شکافتن یا گردن شدن هستند علامت گذاری کنید.
• نقشه های نازک شدن مواد- درصد کاهش ضخامت ورق را در سرتاسر قطعه نشان می‌دهد، و مناطقی را که مواد فراتر از محدودیت‌های ایمن کشیده شده است را شناسایی می‌کند.
• شاخص های چین و چروک- ناپایداری‌های فشاری در فلنج‌ها و دیواره‌های جانبی را شناسایی می‌کند که باعث ایجاد نقص سطح یا تداخل مونتاژ می‌شود.
• زمینه های جابجایی بهار- مقدار و جهت بازیابی الاستیک را در هر گره تعیین کنید و هندسه جبران را برای سطوح قالب هدایت کنید.
• تشکیل تخمین تناژ و نیروی پد- بار پرس و نیروی نگهدارنده خالی مورد نیاز در هر مرحله را پیش‌بینی می‌کند و از انتخاب پرس و اندازه فنر نیتروژن اطلاع می‌دهد.
• رسم-در الگوها- مقدار ماده ای را که از هر لبه خالی به داخل حفره قالب می ریزد را ردیابی کنید، جایگذاری مهره های رسم و اندازه خالی را تأیید می کند.

همانطور کهتحقیق از Fraunhofer IWUنشان می‌دهد، حتی انحراف الاستیک خود پرس، که اغلب مسئول حدود 80 درصد انحراف کل در سیستم پرس است، می‌تواند با استفاده از نمایش‌های کاهش‌یافته FE سطوح گیره دستگاه مدل‌سازی شود. این سطح از وفاداری به این معنی است که نتایج شبیه‌سازی اکنون شرایط مرزی واقعی را در نظر می‌گیرند که نسل‌های قبلی نرم‌افزار به سادگی نادیده گرفته می‌شوند.

آزمایش مجازی در مقابل آزمایش فیزیکی

آزمایش فیزیکی به طور کامل از بین نمی رود. هنوز باید کیفیت سطح را تأیید کنید، عملکرد پوشش را تأیید کنید و آزمایش‌های سرعت تولید{1}} را اجرا کنید. اما نقش آزمایش فیزیکی از حل مشکل به تأیید تغییر کرده است. کار تشخیصی سنگین، یافتن شکاف ها، رفع چین و چروک ها، تنظیم برگشت فنری، اکنون به صورت مجازی انجام می شود.

تضاد شدید است. یک حلقه آزمایشی سنتی برای یک پانل بدنه پیچیده ممکن است به 8 تا 12 تکرار فیزیکی نیاز داشته باشد که هر یک از آنها زمان پرس، خالی‌های آزمایشی و ساعت‌های ابزارساز برای سنگ زنی و براق کردن نیاز دارد. آزمایش مجازی می تواند آن را به 2 یا 3 حلقه فیزیکی متمرکز کند که بر روی تنظیم دقیق-به جای اصلاح اساسی متمرکز شده است. مطالعه Fraunhofer IWU نشان داد که الگوهای نقطه‌گذاری مجازی، که توزیع فشار بین سطوح قالب را تحت بارهای شکل‌دهی واقعی شبیه‌سازی می‌کنند، با نتایج لکه‌گیری فیزیکی تنها پس از یک حلقه مکانیکی مجدد همبستگی عالی دارند.

این فراتر از صرفه جویی در زمان اهمیت دارد. هر تکرار آزمایشی فیزیکی ریسک را معرفی می کند: اصلاح سنگ زنی در یک ناحیه توزیع فشار را به جای دیگری تغییر می دهد و ابزارساز تعقیب تنظیمات آبشاری را انجام می دهد. شبیه‌سازی مجازی به شما امکان می‌دهد تصحیح‌ها را به‌صورت مجزا آزمایش کنید، تأثیرات گسترده سیستم{2}} آنها را درک کنید و با قالبی که به جای اختراع مجدد نیاز به اصلاح دارد، به مطبوعات برسید.

برای مهر زنی فلزی برای صنایع خودروسازی، جایی که جدول زمانی توسعه قالب مستقیماً بر زمان‌بندی راه‌اندازی خودرو تأثیر می‌گذارد، مورد اقتصادی قانع‌کننده است. کیفیت بارگذاری جلویی در شبیه‌سازی زمان‌های تحویل را فشرده می‌کند، تغییرات مهندسی پرهزینه را پس از ساخت ابزار کاهش می‌دهد و زمان‌بندی برنامه قابل پیش‌بینی‌تری را ارائه می‌دهد.

چرخه عمر کامل قالب، از مفهوم تا تولید و نهایتاً--عمر، از شبیه‌سازی در مراحل مختلف سود می‌برد:

1. مفهوم و امکان سنجیحل‌کننده‌های یک مرحله‌ای - بررسی شکل‌پذیری سریع هندسه قطعه پیشنهادی را در عرض چند دقیقه ارائه می‌کنند و اشکال غیرممکن را قبل از شروع طراحی دقیق علامت‌گذاری می‌کنند.
2. طراحی دقیق قالبشبیه‌سازی افزایشی - طرح‌بندی نوار، توالی ایستگاه، قرار دادن مهره‌های ترسیمی، و توسعه خالی را با مدل‌های مواد کامل تأیید می‌کند.
3. جبران خسارت بهار- جبران مجازی تکراری، سطوح قالب را تا زمانی که هندسه قسمت پیش‌بینی‌شده در محدوده‌های تحمل قرار گیرد، اصلاح می‌کند.
4. ساخت قالب و ماشینکاری- شبیه‌سازی-هندسه جبرانی مشتق‌شده مستقیماً به مسیرهای ابزار CNC وارد می‌شود، با مدل‌های انحراف فشاری که اصلاحات تاج را اطلاع می‌دهند.
5. آزمایش فیزیکی- به اعتبارسنجی و تنظیم دقیق-به جای مشکل اساسی-حل، کاهش هفته‌ها از برنامه کاهش یافت.
6. پشتیبانی تولیدخطوط مبنا شبیه‌سازی زمانی که در حین تولید مداوم رخ می‌دهد، به مرجع عیب‌یابی تبدیل می‌شوند.
7. تعمیر و نگهداری و نوسازی- سطوح قالب فرسوده را می‌توان مجدداً-در مقایسه با مدل‌های مواد به‌روز شده یا هندسه قطعه اصلاح کرد، زمانی که پلت‌فرم‌ها به‌روز می‌شوند.

شبیه سازی جایگزین تخصص ابزارساز نمی شود. آن را با ایجاد دید در فیزیک تقویت می کند که هیچ تجربه ای با چشم غیر مسلح نمی تواند آن را ببیند. نتیجه: قالب‌هایی که سریع‌تر به اهداف تولید برخورد می‌کنند، هزینه توسعه کمتری دارند و کیفیت قطعه ثابت‌تری را از اولین ضربه تأیید شده به بعد ارائه می‌کنند.

همه این تلاش‌های مهندسی، انتخاب مواد، محاسبات فاصله، شبیه‌سازی-هندسه قالب تأیید شده، در نهایت یک هدف را دنبال می‌کنند: تولید قطعاتی که الزامات سیستم خودروی خاص را برآورده می‌کنند. این الزامات چگونه در ساختار، شاسی، داخلی و برنامه‌های پیشرانه متفاوت است که پیکربندی‌های قالب و استراتژی‌های فرآیند در عمل به کار گرفته می‌شوند.

مهر زنی برنامه های قالب در سراسر سیستم های خودرو

هر قطعه مهر شده در یک وسیله نقلیه وجود دارد زیرا یک عملکرد خاص آن را ایجاب می کند: جذب انرژی تصادف، پشتیبانی از بارهای تعلیق، تقویت حفره در یا قرار دادن یک جزء انتقال. آن تابع ماده را دیکته می کند و ماده دیکته می کند. وقتی این زنجیره را به سمت عقب از وسیله نقلیه تمام شده ردیابی می کنید، الگوهای واضحی در نحوه نگاشت انواع قالب به سیستم های خودرو ظاهر می شود. درک این الگوها به تیم‌های مهندسی و خرید کمک می‌کند تا ابزارهایی را مشخص کنند که با الزامات عملکرد واقعی هر بخش به‌جای پیش‌فرض-رویکرد یک‌اندازه-براساس{5}}همه، هماهنگ باشد.

ساختار و بدنه-در-برنامه‌های مهر زنی سفید

بدنه-به رنگ-سفید (BIW) نشان دهنده بیشترین غلظت قطعات مهر زنی خودرو در هر وسیله نقلیه است. این مولفه ها هندسه محفظه مسافر را تعریف می کنند، مسیرهای انرژی تصادف را مدیریت می کنند و سطوح نصب را برای بسته ها، شیشه ها و سیستم های داخلی فراهم می کنند. چالش‌های مهر زنی در اینجا قابل توجه است: مناطق بزرگ پانل، استانداردهای کیفی{4}سطح محکم برای سطوح کلاس A، و درجه‌بندی مواد تهاجمی فزاینده برای عملکرد تصادف.

پانل‌های بیرونی بدنه مانند درها، کاپوت‌ها و گلگیرها نیازمند قالب‌های کششی عمیق هستند که در خطوط پرس پشت سر هم کار می‌کنند. اولویت کیفیت سطح است، بنابراین سطوح قالب تا سطح آینه صیقل داده می شوند، برای جلوگیری از علامت گذاری، پوشش داده می شوند و بر اساس برنامه های دقیق نگهداری می شوند. پانل‌های داخلی و تقویت‌کننده‌های ساختاری شرایط سطحی خشن‌تری را تحمل می‌کنند، اما به کنترل ابعادی دقیق‌تری نیاز دارند، زیرا هندسه{2}}فلنج جوش را تعریف می‌کنند که بدنه را در کنار هم نگه می‌دارد.

ریل‌های سازه‌ای، اعضای متقاطع، و تقویت‌کننده‌های ستون به طور فزاینده‌ای از فولاد بور سخت‌شده پرس- یا گریدهای AHSS مانند DP980 استفاده می‌کنند. این مهر زنی های فلزی خودرو به خطوط شکل دهی گرم برای اجزای بور یا پرس های انتقال سنگین-برای AHSS سرد- نیاز دارند. طراحی قالب باید جبران شدید برگشت فنری و سایش سریع لبه-را در نظر بگیرد که باعث می‌شود درج‌های کاربید در ایستگاه‌های تزئینی ضروری باشد.

قطعات خودرویی که از برش قالب در حوزه BIW استفاده می کنند، تقریباً هر صفحه تقویت کننده، قسمت داخلی ستون و اجزای تونل را شامل می شود. عملیات تریم و سوراخ کردن، الگوهای سوراخ، پروفیل های فلنج و سطوح جفت گیری را پس از تکمیل مراحل شکل دهی اولیه، هندسه سه بعدی قطعه را نهایی می کند.

مهر زنی شاسی، داخلی و قطعات کامیون

اجزای شاسی و سیستم تعلیق تحت بارگذاری خستگی و قرار گرفتن در معرض خوردگی کار می کنند، که انتخاب مواد را به سمت فولادهای HSLA و گریدهای گالوانیزه داغ- هدایت می کند. براکت‌های بازوی کنترلی، تقویت‌کننده‌های فریم زیرین و صندلی‌های فنری قطعات فلزی معمولی خودرو هستند که در خطوط قالب انتقالی تولید می‌شوند که در آن عمق کشش متوسط ​​و عملیات سوراخ‌کاری متعدد در ایستگاه‌های متوالی اتفاق می‌افتد.

تقویت‌کننده‌های فلزی داخلی، قاب صندلی‌های فکری،-تیرهای متقاطع پانل ابزار، و میله‌های ضد نفوذ{{1}درب، عملکرد ساختاری را با محدودیت‌های بسته‌بندی ترکیب می‌کنند. بسیاری از این قطعات با قالب های پیشرونده مطابقت دارند زیرا هندسه آنها در محدوده عرض نواری- باقی می ماند و حجم سالانه آن بالاست. مهر و موم کردن قطعات خودرو برای سیستم‌های داخلی اغلب شامل قالب‌های ترکیبی است که سوراخ‌کاری و شکل‌گیری را در یک حرکت ادغام می‌کنند تا عملیات ثانویه و هزینه‌های جابجایی قطعات را کاهش دهند.

اعضای سازه‌ای{0}}کامیون، مهندسی قالب را کاملاً به جهت دیگری سوق می‌دهند. ریل‌های قاب، اعضای متقاطع و صفحات نصب چرخ پنجم از فولاد ضخیم-گیج بالا-استحکام (اغلب 4-8 میلی‌متر) استفاده می‌کنند که به تناژ پرس عظیم نیاز دارد و ساختار قالب به اندازه کافی مقاوم است تا از بارگذاری ضربه‌ای که مواد ضخیم ایجاد می‌کند دوام بیاورد. قالب‌های انتقال یا پرس‌های اختصاصی یک ایستگاه{8} این قطعات را با کفش‌های قالب و صفحات پشتیبان اندازه‌گیری می‌کنند که بسیار فراتر از آن چیزی است که ابزار وسایل نقلیه مسافربری نیاز دارد.

محفظه‌ها و روکش‌های قوای محرکه، از جمله جعبه‌های انتقال، روکش‌های دیفرانسیل، و محفظه‌های موتور EV، برای تولید هندسه‌های توخالی بدون درزهای جوش داده شده، به قالب‌های کشش عمیق متکی هستند. انتخاب مواد شامل آلیاژهای آلومینیوم برای صرفه جویی در وزن و فولاد مهر شده برای اهداف هزینه می شود، که هرکدام به درمان های سطح قالب و تنظیمات ترخیص متفاوتی نیاز دارند همانطور که در بخش های قبلی مورد بحث قرار گرفت.

جدول زیر این روابط را به طور سیستماتیک ترسیم می کند:

توجه کنید که چگونه زنجیره در یک جهت جریان می‌یابد: تابع ماده را تعریف می‌کند، ماده رفتار شکل‌دهی را تعریف می‌کند، و رفتار شکل‌دهی نوع قالب را دیکته می‌کند. آرماتور ستون B بحرانی-ب-قطعی نمی‌تواند از قالب پیشرونده استفاده کند زیرا ماده (فولاد سخت شده با فشار-) به شکل‌دهی گرم نیاز دارد. براکت صندلی با حجم بالا نمی‌تواند خط پشت سر هم را توجیه کند زیرا اقتصاد آن را پشتیبانی نمی‌کند. هر جفت در جدول منعکس کننده یک منطق مهندسی است، نه یک انتساب دلخواه.

تولید قطعات خودرو در این سطح از پیچیدگی به این معنی است که تیم‌های مهندسی باید راه‌حل‌های مهر زنی را به‌جای مشخص کردن ابزارها به صورت مجزا ارزیابی کنند. نوع قالب، پیکربندی پرس، درجه مواد، و عملیات ثانویه همگی با هم تعامل دارند و یکی از آنها آبشار اشتباهی را در میان بقیه جابجا می کند. برای تیم هایی که در حال بررسی چگونگی انجام این تعاملات در برنامه های تولید واقعی هستند،مطالعات موردی خودرو YICHENنمونه‌های فرآیندی را دربرگیرنده مهرهای فلزی مربوط به ساختار، داخلی، شاسی و کامیون‌ها برای کاربردهای خودرویی ارائه می‌کند، که یک نقطه مرجع مفید در هنگام محک زدن استراتژی‌های قالب در برابر نتایج واقعی تولید ارائه می‌کند.

نگاشت برنامه های دای به سیستم های خودرو نیاز شما را روشن می کند. سوال بعدی این است که چه کسی آن را می‌سازد، و چه چیزی شریکی را که تولید{1}}ابزار آماده را ارائه می‌کند از شریکی که سردرد ایجاد می‌کند جدا می‌کند.

انتخاب شریک مهندسی قالب مهر زنی مناسب

دانستن اینکه کدام نوع قالب برای شما مناسب است و چگونه باید ساخته شود، تنها نیمی از کار است. نیمی دیگر، یافتن شریکی است که واقعاً بتواند اجرا کند، و ابزارهایی را ارائه دهد که مطابق طراحی، برنامه ریزی و بودجه در طول چرخه عمر کامل تولید عمل کنند. برای شرکت‌های مهر زنی خودرو که بر سر کیفیت و زمان‌بندی راه‌اندازی رقابت می‌کنند، تفاوت بین یک شریک تولیدی توانا و شریک فاقد صلاحیت در هر معیاری از جدول‌های زمانی تایید PPAP تا نرخ‌های PPM ضمانت‌نامه سال‌ها پس از تولید نشان داده می‌شود.

قابلیت های حیاتی برای ارزیابی در یک شریک

همه شرکت های مهر زنی فلزات خودرو عمق یکسانی را ارائه نمی دهند. برخی در طراحی برتر هستند اما ماشینکاری را برون سپاری می کنند. دیگران پرس های بزرگی را اجرا می کنند اما فاقد تخصص شبیه سازی هستند. چالش ارزیابی، شناسایی قابلیت‌ها برای برنامه خاص شما و تأیید اینکه یک تامین‌کننده واقعاً مالک آن‌ها است، به جای قراردادن مراحل حیاتی، است.

این معیارها را از بیشترین تا کمترین تأثیر بر موفقیت برنامه رتبه بندی کنید:

1. شبیه سازی-طراحی قالب و شکل دهی داخلی- تأمین‌کننده‌ای که شبیه‌سازی‌های شکل‌دهی را به صورت داخلی اجرا می‌کند، پیش‌بینی می‌کند بازگشت فنر، نازک شدن، و جریان مواد قبل از برش فولاد، هفته‌ها زودتر از تأمین‌کننده‌ای که به داده‌های ارائه‌شده مشتری متکی است-یا به طور کامل شبیه‌سازی را نادیده می‌گیرد، با مشکل مواجه می‌شود. همانطور کهمطالعات موردی از مرکز مهندسینشان می‌دهد، تأمین‌کنندگانی که از شبیه‌سازی شکل‌دهی «از همان ابتدا-در هنگام نقل‌قول استفاده می‌کنند، تخمین‌های خالی دقیق‌تری، استفاده بهینه از مواد، و قالب‌هایی را ارائه می‌کنند که نیاز به تکرارهای فیزیکی کمتری دارند.
2. ظرفیت ماشینکاری و آزمایش خانگی-- بررسی کنید که تامین کننده مالک آسیاب های CNC (شامل 5-محور)، سیم EDM و پرس های آزمایشی است که محدوده تناژ شما را پوشش می دهند. اتاق‌های ابزار برون‌سپاری شده، ریسک زمان پیشروی را افزایش می‌دهند و مسئولیت‌پذیری را کاهش می‌دهند. سازندگان قالب های پیشرفته که اتاق ابزار خود را حفظ می کنند، می توانند تغییرات مهندسی را سریعتر اجرا کنند و قالب ها را بدون تاخیر شخص ثالث در شرایط تولید نگه دارند.
3. تخصص مواد در سراسر AHSS و آلومینیوم- به طور خاص در مورد تجربه با فولادهای دوفاز-، پرس{2}}بورن سخت شده و پانل های بسته آلومینیومی بپرسید. هر خانواده مواد به استراتژی‌های ترخیص، سیستم‌های پوشش و رویکردهای جبران بازگشت فنری متفاوتی نیاز دارد. یک شریک بدون تجربه{5}}AHSS یا آلومینیوم با بودجه ابزار شما آشنا خواهد شد.
4. گواهینامه سیستم کیفیت OEM و قابلیت PPAP- گواهینامه IATF 16949 در حوزه تمبر و ابزارآلات تأمین‌کننده، مبنای برنامه‌های خودرو است. ISO 9001 به تنهایی الزامات PPAP و APQP خاص خودرو را شامل نمی شود. تأیید کنید که تأمین‌کننده می‌تواند چاپ‌های بالن، گزارش‌های ابعادی، طرح‌های کنترلی، FMEA، مطالعات R&R Gage، و مطالعات قابلیت را در سطحی که مشتری OEM شما انتظار دارد ارائه دهد.
5. برنامه های نگهداری قالب و پشتیبانی از سطح شیب دار تولید- کار یک شریک به تأیید PPAP ختم نمی‌شود. برنامه‌های نگهداری پیشگیرانه، موجودی‌های درج یدکی و قابلیت تعمیر پاسخ سریع{2}} تعیین می‌کنند که آیا ابزار شما کیفیت را در حجم حفظ می‌کند یا به یک تمرین آتش‌نشانی تنزل می‌دهد. گزارش‌های نگهداری مستند، شرایط ذخیره‌سازی قالب در سایت و فرآیندهای مدیریت تغییرات مهندسی را تأیید کنید.
6. خدمات ارزش افزوده{0}}و ادغام عمودی- تامین‌کنندگانی که عملیات ثانویه مانند جوشکاری، تکمیل، مونتاژ زیر-و بسته‌بندی سفارشی زیر یک سقف را ارائه می‌دهند، خطر انتقال را کاهش می‌دهند و زمان تحویل را فشرده می‌کنند. برای تامین کنندگان مهر زنی مترقی، خدمات یکپارچه به معنای سفارشات خرید کمتر و یک نقطه پاسخگویی از سیم پیچ خام از طریق مجموعه های حمل شده است.

یک کارت امتیازی وزنی به ساختار عینی مقایسه کمک می کند. به هر معیار وزنی بر اساس اولویت‌های برنامه‌تان اختصاص دهید، به تأمین‌کنندگانی که در فهرست نهایی قرار گرفته‌اند از ۱ تا ۵ در هر معیار امتیاز دهید، و اجازه دهید ریاضیات قوی‌ترین نامزد را به‌جای اتکا به تاریخچه‌ی روابط، نشان دهد.

همسویی سرمایه گذاری با استراتژی تولید

ابزار دای یک دارایی سرمایه ای است که طول عمر آن با میلیون ها ضربه اندازه گیری می شود. شریکی که انتخاب می‌کنید باید نه تنها با حجم تولید امروزی، بلکه با مسیر شیب‌دار، تغییرات مهندسی بالقوه، و{1}}راهبرد خروج{2}}برنامه شما هماهنگ باشد.

چند سوال که شرکای استراتژیک را از فروشگاه های معاملاتی جدا می کند:

• آیا آنها می توانند مقیاس شوند؟- اگر حجم سالانه شما پس از راه‌اندازی دو برابر شود، آیا ناوگان پرس تامین‌کننده و ساختار سلول‌های تولیدی آن را بدون ابزار جدید یا توقف طولانی‌مدت سازگار می‌کند؟ خدمات مهر زنی فلزات خودرو باید بر اساس ظرفیت فعلی و فضای رشد مورد ارزیابی قرار گیرد.
• آنها چگونه با تغییرات مهندسی برخورد می کنند؟- بازبینی‌های طراحی اواخر- در برنامه‌های خودرو یک واقعیت است. تأمین‌کننده‌ای با{3}}قابلیت ابزارسازی داخلی می‌تواند ECOها را سریع‌تر و با خطر کمتری نسبت به تأمین‌کننده‌های وابسته به قالب‌های خارجی اجرا کند.
• شرایط مالکیت قالب و ذخیره سازی چیست؟- در پایان برنامه به صورت کتبی تأیید کنید که صاحب ابزار چه کسی است، خط‌مشی ذخیره‌سازی برای قالب‌های غیرفعال چیست و آیا تأمین‌کننده متعهد به پشتیبانی از جمله نگهداری برای چرخه عمر کامل برنامه است یا خیر. زمانی که حجم صدا تغییر می کند یا برنامه غروب می کند، اصطلاحات مبهم باعث ایجاد اختلاف می شود.
• آیا آنها در همکاری اولیه DFM شرکت می کنند؟- بهترین شرکای سازنده قطعات خودرو، نقشه‌ها را قبل از نقل‌قول بررسی می‌کنند، خطرات را{1}}بالا می‌برند، و اصلاحات هندسی را توصیه می‌کنند که شکل‌پذیری را بدون به خطر انداختن عملکرد قطعه بهبود می‌بخشد. برنامه‌هایی که زودتر ورودی DFM را دعوت می‌کنند، از تغییرات پرهزینه و دیرهنگام ابزارهای مرحله- جلوگیری می‌کنند.

برای تیم‌هایی که کاندیداهای سازنده قطعات خودرو را در زمینه تقویت مجدد یا نزدیک‌شور کردن ارزیابی می‌کنند، نزدیکی به کارخانه مونتاژ زمان قرار گرفتن در معرض را کاهش می‌دهد و از الزامات تحویل در زمان-در{1} پشتیبانی می‌کند. از آنجایی که استراتژی‌های تدارکات به طور فزاینده‌ای به انعطاف‌پذیری زنجیره تامین اولویت می‌دهند، شرکای داخلی یا منطقه‌ای با عملیات یکپارچه عمودی، دید بیشتر و حل سریع‌تری نسبت به برنامه‌های ابزارسازی چند کشوری ارائه می‌دهند. بسیاری از تولیدکنندگان قطعات خودرو در ایالات متحده آمریکا و سایر مناطق مستقر در حال حاضر بر سر پاسخگویی و کنترل عملیاتی در کنار هزینه واحد با یکدیگر رقابت می کنند.

یکی از منابع ارزش کاوش در این ارزیابی استصفحه صنعت خودرو YICHEN، که مطالعات موردی ساخت ورق فلزی و مهر زنی را ارائه می کند که شامل OEM از طریق برنامه های Tier-2 برای اجزای ساختاری، داخلی، شاسی و کامیون می شود. پوشش آنها در چندین سیستم خودرو و ردیف های زنجیره تامین آنها را به گزینه ای مناسب برای تیم هایی تبدیل می کند که به دنبال شریکی هستند که دامنه کامل خدمات مهر زنی فلزات خودرو، از طراحی قالب تا پشتیبانی تولید را درک کند.

در نهایت، شریک مهندسی مناسب فقط شریکی نیست که کمترین قیمت را دارد. این برنامه ای است که قابلیت ها، سیستم های کیفیت و مدل پشتیبانی تولید با مشخصات ریسک، مسیر حجم و پیچیدگی مواد برنامه شما هماهنگ است. این معیارها را به طور گسترده اعمال کنید، ادعاها را از طریق ممیزی سایت و بررسی های مرجع تأیید کنید، و اجازه دهید داده های عملکرد مستند، نه وعده ها، تصمیم شما را در مورد منبع یابی کنند.