Forma to podstawowe wyposażenie procesowe przemysłu samochodowego. Ponad 90% części i komponentów w produkcji samochodów musi być formowanych w formie. Według Luo Baihui, eksperta w dziedzinie form, do wyprodukowania przeciętnego samochodu potrzeba około 1500 form, z czego ponad 1000 to formy tłoczące. W rozwoju nowych modeli 90% nakładu pracy jest związane ze zmianą profilu nadwozia. Około 60% kosztów rozwoju nowych modeli jest przeznaczane na rozwój nadwozi i procesów tłoczenia oraz urządzeń. Około 40% kosztów produkcji pojazdu stanowią koszty tłoczenia elementów nadwozia i montażu.
Wraz z rozwojem przemysłu form samochodowych w kraju i za granicą technologia form wykazała następujące trendy rozwojowe.
1. Symulacja procesu tłoczenia (CAE) jest bardziej widoczna
W ostatnich latach, wraz z dynamicznym rozwojem oprogramowania i sprzętu komputerowego, technologia symulacji (CAE) procesu formowania tłocznego odgrywa coraz ważniejszą rolę. W krajach rozwiniętych, takich jak Stany Zjednoczone, Japonia i Niemcy, technologia CAE stała się niezbędnym elementem projektowania i produkcji form. Jest szeroko stosowana do przewidywania wad formowania, optymalizacji procesu tłoczenia i konstrukcji formy, poprawy niezawodności konstrukcji formy oraz skrócenia czasu próbnego. Wiele krajowych firm produkujących formy samochodowe również poczyniło znaczne postępy w stosowaniu CAE i osiągnęło dobre rezultaty. Zastosowanie technologii CAE pozwala znacznie obniżyć koszty form próbnych i skrócić cykl rozwoju form tłocznych, co stało się ważnym sposobem zapewnienia jakości form. Technologia CAE stopniowo przekształca projektowanie form z projektowania empirycznego w projektowanie naukowe.
2. Pozycja projektowania form 3D jest ugruntowana
Trójwymiarowe projektowanie formy jest ważnym elementem cyfrowej technologii formowania i podstawą integracji projektowania, produkcji i kontroli form. Firmy takie jak Toyota i General Motors w Stanach Zjednoczonych wdrożyły trójwymiarowe projektowanie form i osiągnęły dobre rezultaty. Niektóre metody stosowane w projektowaniu form 3D za granicą zasługują na naszą uwagę. Oprócz sprzyjania realizacji zintegrowanej produkcji, trójwymiarowe projektowanie formy ma dodatkową zaletę – jest wygodne w inspekcji interferencyjnej i umożliwia analizę interferencji ruchu, co rozwiązuje problem w projektowaniu dwuwymiarowym.
Po trzecie, technologia formowania cyfrowego stała się głównym kierunkiem
W ostatnich latach szybki rozwój cyfrowej technologii form jest skutecznym sposobem na rozwiązanie wielu problemów napotykanych przy opracowywaniu form samochodowych. Tak zwana cyfrowa technologia form to zastosowanie technologii komputerowej lub technologii wspomaganej komputerowo (CAX) w procesie projektowania i produkcji form. Podsumowując udane doświadczenia krajowych i zagranicznych firm produkujących formy samochodowe w stosowaniu technologii wspomaganej komputerowo, cyfrowa technologia form samochodowych obejmuje głównie następujące aspekty: ① Projektowanie pod kątem zdolności produkcyjnej (DFM), czyli zdolność produkcyjna jest brana pod uwagę i analizowana podczas projektowania, aby zapewnić sukces procesu. ② Technologia pomocnicza do projektowania profili form, opracowanie inteligentnej technologii projektowania profili. ③ CAE pomaga w analizie i procesie formowania tłocznego, przewidując i rozwiązując możliwe defekty i problemy z formowaniem. ④ Zastąpienie tradycyjnego dwuwymiarowego projektowania trójwymiarowym projektowaniem struktury formy. ⑤ Proces produkcji form wykorzystuje technologię CAPP, CAM i CAT. ⑥ Korzystając ze wskazówek technologii cyfrowej, rozwiązuj problemy pojawiające się w procesie prób form i produkcji metodą tłoczenia.
Po czwarte, szybki rozwój automatyzacji obróbki form
Zaawansowane technologie i urządzenia przetwórcze stanowią ważny fundament dla poprawy wydajności i zapewnienia jakości produktu. Nierzadko producenci zaawansowanych form samochodowych dysponują obrabiarkami CNC z podwójnymi stołami roboczymi, automatycznymi zmieniaczami narzędzi (ATC), fotoelektrycznymi systemami sterowania do automatycznego przetwarzania oraz systemami pomiaru detali online. Obróbka sterowana numerycznie rozwinęła się od prostej obróbki profili do kompleksowej obróbki powierzchni profilowych i strukturalnych, od obróbki średnio- i wolnoobrotowej do wysokoobrotowej, a rozwój technologii automatyzacji przetwarzania jest bardzo szybki.
5. Technologia tłoczenia blach stalowych o wysokiej wytrzymałości to przyszły kierunek rozwoju
Stal o wysokiej wytrzymałości ma doskonałe właściwości pod względem współczynnika plastyczności, charakterystyki umocnienia odkształceniowego, zdolności rozkładu odkształcenia i pochłaniania energii zderzenia, a ilość jej zastosowania w samochodach stale rośnie. Obecnie stale o wysokiej wytrzymałości stosowane w tłoczeniach samochodowych obejmują głównie stal do utwardzania lakieru (stal BH), stal dwufazową (stal DP) i stal o plastyczności indukowanej przemianą fazową (stal TRIP). Międzynarodowy Projekt Ultralekkiego Nadwozia (ULSAB) przewiduje, że 97% zaawansowanych pojazdów koncepcyjnych (ULSAB—AVC) wprowadzonych na rynek w 2010 r. będzie wykonane ze stali o wysokiej wytrzymałości. Udział zaawansowanej stali o wysokiej wytrzymałości w materiale pojazdu przekroczy 60%, a udział stali dwufazowej będzie stanowił 74% blach stalowych samochodowych. Seria miękkich stali stosowanych głównie w stali IF będzie serią blach stalowych o wysokiej wytrzymałości, a stal niskostopowa o wysokiej wytrzymałości będzie stalą dwufazową i blachą stalową o ultra wysokiej wytrzymałości. Obecnie zastosowanie blach stalowych o wysokiej wytrzymałości w krajowych częściach samochodowych ogranicza się głównie do elementów konstrukcyjnych i belek, a wytrzymałość na rozciąganie stosowanych materiałów wynosi zazwyczaj poniżej 500 MPa. Dlatego szybkie opanowanie technologii tłoczenia blach stalowych o wysokiej wytrzymałości stanowi istotny problem, który wymaga pilnego rozwiązania w branży formowania wtryskowego w moim kraju.
6. Nowe produkty formowane zostaną wprowadzone na rynek w odpowiednim czasie
Wraz z rozwojem wysokiej wydajności i automatyzacji produkcji tłoczników samochodowych, zastosowanie tłoczników wielotaktowych w produkcji części samochodowych będzie coraz szersze. Części tłoczone o skomplikowanych kształtach, zwłaszcza te małe i średnie, wymagające wielu zestawów wykrojników zgodnie z tradycyjnym procesem, są coraz częściej formowane za pomocą tłoczników wielotaktowych. Tłocznik wielotaktowy to rodzaj zaawansowanej technologicznie formy, która jest trudna technicznie, wymaga wysokiej precyzji wykonania i długiego cyklu produkcyjnego. Wielostanowiskowa matryca wielotaktowa będzie jedną z najważniejszych form w moim kraju.
Siedem, materiały formowe i technologia obróbki powierzchni zostaną ponownie wykorzystane
Jakość i wydajność materiałów form to istotne czynniki wpływające na jakość, żywotność i koszt form. W ostatnich latach, oprócz ciągłego wprowadzania na rynek różnorodnych stali matrycowych o wysokiej wytrzymałości i odporności na zużycie, stali matrycowych hartowanych płomieniowo oraz stali matrycowych do obróbki na zimno metodą metalurgii proszków, warto stosować żeliwo do produkcji dużych i średnich tłoczników. Zainteresowanie trendami rozwojowymi jest ogromne. Żeliwo sferoidalne charakteryzuje się dobrą wytrzymałością i odpornością na zużycie, a także dobrą spawalnością, podatnością na obróbkę i hartowaniem powierzchni. Ponadto jest tańsze niż żeliwo stopowe, dlatego jest częściej stosowane w tłocznikach samochodowych.
8. Zarządzanie naukowe i informatyzacja to kierunek rozwoju przedsiębiorstw zajmujących się formowaniem
Czas publikacji: 11 maja 2021 r.