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

1. Poređenje karakteristika procesa: trosmjerna igra tačnosti, efikasnosti i cijene: CNC obrada je standard za tačnost i svestranost.
Sa kompjuterskim numeričkim sistemom upravljanja, CNC obrada može regulisati kretanje alata do ± 0,01 mm, a hrapavost površine može se približiti Ra < 0,4 μm, što je mnogo bolje od tradicionalnih metoda livenja i štancanja. Njegove glavne prednosti su:
Sloboda dizajna: može raditi sa komplikovanim površinama, šupljim strukturama i neravnim komadima kao što su lopatice turbo punjača, nosači osovine mjenjača od karbonskih vlakana i drugi lagani dijelovi bez upotrebe kalupa za pretvaranje crteža u gotove predmete.
Prilagodljivost materijala: Može raditi sa širokim spektrom lakih materijala, uključujući legure aluminijuma, legure magnezija, legure titana, čelike visoke{0}}vrste i kompozitne materijale. Ovo zadovoljava različite potrebe za kvalitetom materijala u lakoj težini vozila.
Fleksibilna proizvodnja: Promjena CNC programa olakšava konverziju između modela proizvoda. Ovo je odlično za pravljenje malih serija različitih vrsta proizvoda, poput brzog razvoja novih energetskih baterija za vozila.
Ali postoje i veliki problemi sa CNC obradom:
Otpad materijala: Prilikom rezanja koristi se samo 50% do 70% sirovina, a ostatak se gubi kao iver, što podiže cene.
Koliko dobro funkcionira proizvodnja: potrebno je mnogo vremena za obradu jednog komada. Na primjer, CNC obrada cilindra motora od aluminijumske legure traje 4 do 8 sati, što otežava zadovoljavanje potreba velike-proizvodnje.
Troškovi opreme: obradni centri sa peto-osnim vezama i drugi vrhunski-alati su skupi i trebaju operatere sa mnogo tehničkog znanja, što još više podiže cijenu po jedinici.
Proces livenja: pronalaženje ravnoteže između komplikovane strukture i cene
Lijevanje je proces izlivanja rastopljenog metala u kalup. To se može uraditi na različite načine, kao što je livenje u pijesak,-lijevanje pod niskim-lijevanjem. Njegova glavna vrijednost je u:
Izrada dijelova s ​​mnogo različitih oblika: može napraviti unutrašnje šuplje, tanke{0}}i ojačane predmete, uključujući blokove cilindara motora vozila i kućišta mjenjača, sa nivoom složenosti strukture koji je daleko viši od CNC obrade.
Stopa iskorištenja materijala: Korištene su gotovo sve sirovine, što znatno snižava cijene materijala. Ovo je posebno dobro za korištenje lakih materijala kao što su legure aluminija i legure magnezija u velikoj mjeri.
Efikasnost u proizvodnji: Tehnologija{0}}lijevanja pod pritiskom može napraviti jedan predmet za samo 1 do 3 minute, što je odlično za masovnu proizvodnju s godišnjom proizvodnjom od preko 100.000 komada. Na primjer, Teslin integrisani-donji panel kućišta za livenje pod pritiskom kombinuje 70 komada u jedan, što proizvodnju čini 300% efikasnijom.
Ali proces lijevanja ima nekih problema:
Ograničenja tačnosti: Tolerancija je obično veća od ± 0,1 mm, a hrapavost površine Ra je veća ili jednaka 3,2 μm, tako da je potrebno da se deo ponovo obradi ili polira.
Cijena kalupa: pretjerani- kalupi za livenje pod pritiskom mogu koštati stotine hiljada do milione juana, a preveliki troškovi promjene dizajna otežavaju izradu malih serija.
Svojstva materijala: Mogu postojati problemi s odljevcima, kao što su skupljanje i poroznost, a mehaničke kvalitete treba ispraviti toplinskom obradom ili postupkom T6 ojačanja.
Proces štancanja: dobar način za izradu dijelova od tankog lima
Štancanje koristi kalupe za pritisak na metalne limove, zbog čega se savijaju u pravi oblik. To je uobičajen način izrade limenih dijelova za automobile.
Brza{0}}proizvodnja: može pečati desetine puta u minuti, što ga čini dobrim za izradu automobilskih vrata, poklopaca motora, lukova kotača i drugih velikih dijelova.
Prednost u cijeni: Troškovi kalupa su niski za sve, a cijena po komadu brzo opada kako proizvodnja raste. Na primjer, cijena žigosanih dijelova za unutrašnje ploče vrata automobila može biti jeftina od nekoliko juana po komadu.
Kvaliteta površine: Površina štancanih komponenti je glatka i ne zahtijeva dodatno poliranje, što je upravo ono što je potrebno za proces premazivanja.
Ali tehnologija štancanja ima nekih problema, kao što su:
Ograničenje debljine materijala: radi samo na tankim listovima debljine od 0,1 do 6 mm; ne može obraditi strukturne komade sa debelim zidovima.
Koliko je dizajn komplikovan: Složenim površinama je potrebno više od jedne procedure da bi radile, a duktilnost materijala ograničava koliko duboko povlačenje može ići.
Troškovi zamjene kalupa: Redizajn kalupa za novi proizvod traje dugo i košta mnogo, stoga nije dobro za situacije u kojima morate brzo izvršiti izmjene.
2. Šta se radi u industriji: Uobičajeni primjeri kolaborativnog rada
Slučaj 1: Tesla integrirano livenje pod pritiskom i CNC rade zajedno
Tesla Model Y koristi mašinu za livenje pod pritiskom od 6000-tona- da napravi integrisanu stražnju donju ploču koja kombinuje 70 elemenata u jedan. Ovo čini proizvodnju 300% efikasnijom i smanjuje troškove za 40%. Ipak, dijelovi za tlačno livenje i dalje trebaju CNC obradu na važnim montažnim površinama:
Kompenzacija preciznosti: obradni centar sa pet-osovina koristi se za preciznu obradu dijelova za{1}}lijevanje pod pritiskom. Ovo osigurava da se baterija i sistem oslanjanja uklapaju zajedno sa tačnošću od ± 0,05 mm.
Popravak kvara: Rješavanje problema kao što su poroznost i skupljanje koji se mogu dogoditi tokom procesa{0}}lijevanja pod pritiskom kako bi proizvodi bili pouzdaniji.
Proširenje funkcije: Dodavanje rupa sa navojem, igle za pozicioniranje i drugih karakteristika za{0}}odlivanje komada tako da se mogu brzo povezati s drugim dijelovima.
Slučaj 2: CNC tehnologija je napravila karoseriju od karbonskih vlakana BMW i-serije
Karoserija BMW-a i3 izrađena je od plastike ojačane karbonskim vlaknima (CFRP), a glavni način izrade je CNC obradom:
Rezanje prethodno-impregniranog materijala: CNC mašina za lasersko rezanje seče materijal od prethodno-impregniranog karbonskih vlakana u obliku dizajna sa nepreciznošću manjom od 0,1 mm.
Pozicioniranje: CNC robotska ruka automatski polaže tkaninu od karbonskih vlakana na način koji održava smjer vlakana u skladu sa smjerom sile, što strukturu čini jačom.
Nakon kompresijskog oblikovanja, CNC glodanje se koristi za izradu montažnih rupa, vodilica i drugih struktura u dijelovima od karbonskih vlakana. Tolerancije se drže unutar ± 0,02 mm.
Slučaj 3: Izrada rezervoara za skladištenje vodonika od legure titanijuma za Toyotine automobile sa vodoničnim gorivnim ćelijama
Završni poklopac rezervoara za vodonik Toyote Mirai je napravljen od legure titanijuma i obrađen je CNC mašinom.
Usklađivanje svojstava materijala: Titanijumska legura je veoma tvrda i ne provodi dobro toplotu, pa je verovatno da će tipično livenje pucati. Niska{1}}tehnologija rezanja čini CNC obradu stabilnom.
Precizna obrada zaptivne površine: obradni centar sa pet-osnih spojnica radi ultra-preciznu obradu na zaptivnoj površini krajnjeg poklopca. Greška ravnosti je manja ili jednaka 0,002 mm, što drži stopu curenja vodonika ispod 0,1 ppm.
Lagana provjera dizajna: CNC brza izrada prototipa može pomoći u dizajnu optimizacije topologije za spremnike za pohranu vodonika, što smanjuje njihovu težinu za 25% dok ih održava jakima.