Može li CNC obrada zamijeniti lijevanje i štancanje u proizvodnji automobila?

1. Usporedba karakteristika procesa: Tro-igra točnosti, učinkovitosti i cijene: CNC obrada je standard za točnost i svestranost.
S računalnim numeričkim sustavom upravljanja, CNC obrada može regulirati kretanje alata unutar ± 0,01 mm, a hrapavost površine može se približiti Ra < 0,4 μm, što je puno bolje od tradicionalnih metoda lijevanja i utiskivanja. Njegove glavne prednosti su:
Sloboda dizajna: Može raditi s kompliciranim površinama, šupljim strukturama i neravnim dijelovima poput lopatica turbopunjača, nosača vratila mjenjača od karbonskih vlakana i drugih laganih dijelova bez upotrebe kalupa za pretvaranje crteža u gotove predmete.
Prilagodljivost materijala: može raditi sa širokim rasponom lakih materijala, uključujući legure aluminija, legure magnezija, legure titana, čelike visoke-čvrstoće i kompozitne materijale. Time se zadovoljavaju različite potrebe za kvalitetom materijala u smanjenju težine vozila.
Fleksibilna proizvodnja: Promjena CNC programa olakšava pretvorbu između modela proizvoda. Ovo je izvrsno za izradu malih serija različitih vrsta proizvoda, poput brzog razvoja novih energetskih baterijskih paketa za vozila.
Ali postoje i veliki problemi s CNC obradom:
Rasipanje materijala: Pri rezanju se koristi samo 50% do 70% sirovina, a ostatak se gubi kao iver, što diže cijene.
Koliko dobro funkcionira proizvodnja: Za obradu jednog komada potrebno je mnogo vremena. Na primjer, CNC obrada cilindra motora od aluminijske legure traje 4 do 8 sati, što otežava zadovoljavanje potreba velike-proizvodnje.
Trošak opreme: centri za obradu s pet{0}}osnim polugama i drugi alati-vrhunske klase skupi su i trebaju operatere s puno tehničkog znanja, što još više povećava cijenu po jedinici.
Postupak lijevanja: pronalaženje ravnoteže između komplicirane strukture i cijene
Lijevanje je proces izlijevanja rastaljenog metala u kalup. Može se izvesti na različite načine, kao što je lijevanje u pijesak,-lijevanje pod pritiskom i-lijevanje pod niskim{2}}tlakom. Njegova glavna vrijednost je u:
Izrada dijelova s ​​puno različitih oblika: može izraditi unutarnje šuplje, tanko{0}}stijene i ojačane predmete, uključujući blokove motora vozila i kućišta mjenjača, s razinom složenosti strukture koja je daleko veća od CNC obrade.
Stopa iskorištenja materijala: Iskorištene su gotovo sve sirovine, što znatno snižava cijene materijala. Ovo je posebno dobro za upotrebu laganih materijala poput aluminijskih legura i magnezijevih legura u velikim razmjerima.
Učinkovitost u proizvodnji: Tehnologija -lijevanja pod pritiskom može izraditi jedan predmet u samo 1 do 3 minute, što je odlično za masovnu proizvodnju s godišnjom proizvodnjom od preko 100.000 komada. Na primjer, Teslina integrirana donja ploča za -lijevanje pod pritiskom spaja 70 dijelova u jedan, što proizvodnju čini 300% učinkovitijom.
Ali proces lijevanja ima nekih problema:
Ograničenja točnosti: Tolerancija je obično veća od ± 0,1 mm, a površinska hrapavost Ra je veća ili jednaka 3,2 μm, stoga se dio mora ponovno strojno obraditi ili polirati.
Trošak kalupa: pretjerani-kalupi za lijevanje pod pritiskom mogu koštati stotine tisuća do milijune juana, a pretjerani troškovi promjene dizajna otežavaju izradu malih serija.
Svojstva materijala: Mogu postojati problemi s odljevcima, kao što su skupljanje i poroznost, a mehanička svojstva moraju se ispraviti toplinskom obradom ili postupkom ojačanja T6.
Postupak štancanja: dobar način izrade dijelova od tankog lima
Utiskivanje koristi kalupe za pritisak na metalne ploče, što ih čini pravim oblikom. To je uobičajen način izrade dijelova od lima za automobile.
Brza-proizvodnja: može utiskivati ​​desetke puta u minuti, što ga čini dobrim za izradu automobilskih vrata, poklopaca motora, lukova kotača i drugih velikih dijelova.
Troškovna prednost: Cijena kalupa je niska za sve, a cijena po komadu brzo pada kako proizvodnja raste. Na primjer, cijena žigosanih dijelova za unutarnje ploče vrata automobila može biti jeftina kao nekoliko juana po komadu.
Kvaliteta površine: Površina utisnutih komponenti je glatka i ne treba dodatno poliranje, što je upravo ono što je potrebno u procesu premazivanja.
Ali tehnologija žigosanja ima neke probleme, kao što su:
Ograničenje debljine materijala: radi samo na tankim limovima debljine od 0,1 do 6 mm; ne može obraditi konstrukcijske dijelove s debelim stijenkama.
Koliko je kompliciran dizajn: složene površine zahtijevaju više od jednog postupka da bi funkcionirale, a duktilnost materijala ograničava koliko duboko povlačenje može ići.
Trošak zamjene kalupa: Redizajniranje kalupa za novi proizvod traje dugo i puno košta, stoga nije dobro za situacije u kojima morate brzo napraviti promjene.
2. Što se radi u industriji: uobičajeni primjeri zajedničkog rada
Slučaj 1: Tesla integrirani lijev pod pritiskom i CNC rade zajedno
Tesla Model Y koristi 6000-tona-stroj za lijevanje pod pritiskom za izradu integrirane stražnje donje ploče koja kombinira 70 elemenata u jedan. To čini proizvodnju 300% učinkovitijom i smanjuje troškove za 40%. Čak i dalje, dijelovi za tlačno lijevanje i dalje trebaju CNC obradu na važnim montažnim površinama:
Precizna kompenzacija: Obradni centar s pet-osi koristi se za preciznu obradu dijelova za-lijevanje pod pritiskom. Ovo osigurava da baterija i sustav ovjesa odgovaraju zajedno s točnošću od ± 0,05 mm.
Popravak kvarova: Rješavanje problema poput poroznosti i skupljanja koji se mogu dogoditi tijekom-postupka tlačnog lijevanja kako bi proizvodi bili pouzdaniji.
Proširenje funkcije: Dodavanje rupa s navojem, klinova za pozicioniranje i drugih značajki-komadima za tlačno lijevanje kako bi se mogli brzo povezati s drugim dijelovima.
Slučaj 2: CNC tehnologija izradila je karoseriju od karbonskih vlakana BMW-ove i-serije
Karoserija BMW-a i3 izrađena je od plastike ojačane karbonskim vlaknima (CFRP), a glavni način izrade je CNC obrada:
Rezanje prethodno-impregniranog materijala: CNC laserski stroj za rezanje reže prethodno-impregnirani materijal od karbonskih vlakana u oblik dizajna s netočnostima manjim od 0,1 mm.
Pozicioniranje: CNC robotska ruka automatski slaže tkaninu od karbonskih vlakana na način da smjer vlakana bude u skladu sa smjerom sile, što strukturu čini jačom.
Nakon kompresije, CNC glodanje se koristi za izradu montažnih rupa, vodilica i drugih struktura u dijelovima od karbonskih vlakana. Tolerancije su unutar ± 0,02 mm.
Slučaj 3: Izrada spremnika za pohranu vodika od legure titana za Toyotine automobile na vodikove gorive ćelije
Završni poklopac spremnika vodika Toyote Mirai izrađen je od legure titana i CNC strojno obrađen.
Usklađivanje svojstava materijala: legura titana je vrlo tvrda i ne provodi dobro toplinu, stoga će tipični odljevak vjerojatno puknuti. Tehnologija rezanja-na niskim temperaturama čini CNC obradu stabilnom.
Precizna obrada brtvene površine: obradni centar s peto-osnim polugama vrši ultra-preciznu strojnu obradu na brtvenoj površini završnog poklopca. Pogreška ravnosti je manja od ili jednaka 0,002 mm, što održava stopu curenja vodika ispod 0,1 ppm.
Lagana provjera dizajna: CNC brza izrada prototipa može pomoći u dizajnu optimizacije topologije za spremnike vodika, što smanjuje njihovu težinu za 25%, a istovremeno ih održava čvrstim.