Com o vigoroso desenvolvimento da indústria automobilística, a concorrência entre as empresas automotivas está se intensificando. Reduzir os custos de fabricação de veículos e melhorar a eficiência da produção tornou-se um foco crucial para eles.
O custo de produção da carroceria do veículo é um componente importante do custo total do veículo. Os custos de produção de estampagem incluem principalmente os custos de desenvolvimento de ferramentas de inspeção, custos de peças de estampagem, custos de estampagem de moldes, custos de depreciação de equipamentos e custos de mão de obra.
Do ponto de vista do projeto do processo, reduzir os custos de material e de punção é uma forma eficaz de reduzir os custos de estampagem.
Reduzindo o custo de materiais
A redução dos custos de material pode ser estudada tanto em termos de redução dos custos de compra de material quanto de melhoria da utilização de material de peças estampadas.
Reduzindo o custo de compra de materiais
Toda a carroceria branca é composta por aproximadamente 400 peças estampadas, com a combinação de materiais e espessuras das peças estampadas automotivas variando de 60 a 80.
A escolha do material e da classe corretos pode efetivamente melhorar a utilização do material e reduzir os custos de compra.
Para gerenciar o material e a espessura das peças estampadas de modelos de carros anteriores, será estabelecida uma biblioteca de seleção de materiais.
Ao selecionar materiais para novos modelos de automóveis, será dada prioridade aos materiais e espessuras de materiais que foram verificados para modelos anteriores. Isso evitará o uso de materiais incomuns ou difíceis de adquirir, como chapas extralargas e chapas de espessura especial, etc.
O complexo processo de aquisição de materiais especiais pode restringir severamente o ciclo de desenvolvimento de peças estampadas, resultando em compras múltiplas de materiais em folha, o que aumentará os custos de transporte, armazenamento e gerenciamento.
Além disso, é necessário escolher o material e a espessura do material adequados com base nos índices de desempenho e requisitos de processo de estampagem de peças para evitar a qualidade excessiva das peças estampadas e o aumento dos custos de material.
Melhorar a taxa de utilização de material
1) Otimização do processo de conformação.
Alongamento e conformação são processos de conformação comuns usados para estampar peças.
Para peças estampadas que passam por processo de conformação por estiramento, a taxa de utilização de material é limitada devido ao aumento do perfil suplementar do processo.
No entanto, algumas peças estruturais com formatos simples e pequenas características onduladas podem utilizar o processo de conformação por blanking, o que melhora significativamente as taxas de utilização do material.
Fig. 1 Molde da peça estampada
Ambos os processos de desenho e conformação podem atingir as peças estampadas mostradas na Figura 1.
O processo de trefilação compreende três sequências: trefilação → recorte + puncionamento → flangeamento.
Para garantir um corte de qualidade, a peça desenhada deve reservar uma margem de corte de aproximadamente 10mm. Este processo aumenta a superfície suplementar do processo.
Conforme ilustrado na Figura 2, o processo de trefilação apresenta uma taxa de utilização de material de 59,1%.
O processo de conformação também envolve três sequências: blanking de tira → conformação → conformação + puncionamento, mas apresenta uma taxa de utilização de material superior de 65,9% para estampagem de peças.
Portanto, se a qualidade das peças estampadas atender aos requisitos de uso, o processo de formação de blanks é preferido. Este processo pode efetivamente aumentar a taxa de utilização do material e reduzir o custo de produção de estampagem.
Fig.2 Plano de processo de desenho
2) Escolha um método de layout razoável.
O layout das peças de estampagem pode ser dividido em vários tipos, como layout de linha única, layout de linha dupla, layout misto de duas peças, layout escalonado, etc.
A escolha do método de layout tem impacto direto no aproveitamento do material das peças estampadas.
Na Figura 3 é mostrado um esquema de layout de linha única para estampagem de peças, que apresenta uma taxa de utilização de material de 61,4%. Por outro lado, a Figura 4 demonstra um esquema de layout escalonado para estampagem de peças, com taxa de utilização de material de 73,7%.
A taxa de utilização de material na Figura 4 é 12,3% superior à da Figura 3.
Fig.3 Layout de linha única
Fig.4 Layout escalonado
As peças estampadas são confeccionadas em material DC01, com espessura de 2,0mm e peso aproximado de 0,14kg por peça. A quantidade necessária para cada peça é 1.
Com base em um cálculo de preço de chapa de 4.500 yuans/tonelada, o custo do material para uma peça de estampagem é reduzido em 0,16 yuans.
Supondo um plano de produção de 50.000 veículos por ano, a Figura 4 pode economizar 8.000 yuans por ano em comparação com a Figura 3.
Portanto, é essencial otimizar continuamente o método de layout durante a fase de projeto do processo, determinar o melhor plano e melhorar a taxa de utilização de material do veículo.
Durante as etapas de fabricação e produção, é fundamental reconfirmar o método de layout para garantir a implementação do melhor plano.
3) Utilização de resíduos.
Normalmente existem duas abordagens para a utilização de resíduos: usar grandes resíduos de blanks como pequenos blanks ou empregar a produção de kits.
A utilização de materiais residuais pode aumentar indiretamente a taxa de utilização de materiais e reduzir o custo de produção de estampagem. Na prática, algumas peças estampadas grandes precisam ser cortadas com um processo de desenho ou material de queda para garantir a conformabilidade, como o material de gota para aberturas de portas laterais.
Após a coleta dessas sobras, elas podem ser utilizadas para formar pequenas peças estampadas diretamente ou após o corte e adequação do material e espessura.
A Figura 5 mostra o padrão de desenrolamento do material da placa externa de um caminhão, no qual a sucata cortada na posição da porta pode ser utilizada para a produção de duas pequenas peças estampadas para o modelo do veículo. A quantidade de produção é precisamente suficiente para atender aos requisitos de uma única pequena peça estampada.
Fig. 5 Reaproveitamento de resíduos da parede lateral da abertura da porta externa
A produção de kits refere-se a um agrupamento de estampados, no qual pequenos estampados são projetados para caber diretamente na área de sucata suplementar do processo de estampados grandes. Eles são então formados junto com os grandes estampados e separados por corte pós-sequência. Alternativamente, pequenas peças estampadas podem ser produzidas combinando peças esquerda/direita em uma área complementar de processo, conforme mostrado na Figura 6.
A produção de kits pode melhorar as taxas de utilização de materiais, reduzir o custo de pequenas peças estampadas e minimizar o custo dos tempos de puncionamento. Porém, a produção de kits aumenta a dificuldade do processo, sendo necessário otimizar repetidamente o formato do produto e realizar análises CAE na etapa SE para garantir a conformabilidade das duas peças estampadas.
Além disso, é essencial considerar o método de coleta de pequenas peças estampadas na fase de projeto para evitar defeitos de qualidade, como batidas e arranhões, durante o processo de produção.
Fig. 6 Planejamento do processo de estampagem do kit
Reduzindo o custo de estampagem
Existem duas maneiras principais de reduzir o custo da estampagem de automóveis: reduzindo a tonelagem da prensa e diminuindo o número de matrizes necessárias.
Reduzindo a tonelagem da prensa
A tonelagem de uma prensa é determinada principalmente por vários fatores, incluindo a força de conformação necessária para a peça estampada, o tamanho da matriz, a altura de fechamento da matriz e a altura de carga da matriz.
Se o tamanho da matriz for o fator limitante na seleção da tonelagem da prensa, é possível reduzir a tonelagem otimizando a estrutura interna da matriz e reduzindo seu tamanho. Isto, por sua vez, ajuda a reduzir o custo da estampagem.
Quando o tamanho da matriz se torna um fator limitante para a escolha da tonelagem da prensa, é crucial garantir o desempenho e a resistência estrutural da matriz. Ao otimizar a estrutura interna da matriz e reduzir seu tamanho, a tonelagem da prensa pode ser reduzida, reduzindo assim o custo de estampagem da matriz.
Outra alternativa é escolher uma prensa com mesa de trabalho maior na compra de equipamento de prensa. Isso pode ajudar a reduzir os requisitos de tamanho da máquina-ferramenta para a matriz.
Reduzindo o número dos dados
(1) Escolha o processo de produção de matriz combinada.
A produção de matrizes combinadas pode não apenas reduzir a geração de resíduos de processos suplementares e melhorar a utilização de materiais, mas também diminuir o número de moldes, economizando assim custos de desenvolvimento de matrizes e puncionamento, conforme ilustrado na Figura 7.
Ao utilizar a produção de matrizes combinadas, o piso esquerdo/direito não apenas melhora a conformabilidade das peças estampadas, mas também economiza diretamente 4 pares de custos de estampagem de matrizes em comparação com a produção única.
Fig. 7 Processo de produção de matriz combinada
A produção de matrizes combinadas não se limita a peças simétricas esquerda/direita. Portanto, durante a fase de projeto do processo, é importante considerar totalmente o processo de produção da matriz combinada, a fim de reduzir o custo de estampagem de todo o carro.
(2) O uso de matriz de múltiplas posições.
Uma matriz multiposições pode ser usada para produzir uma ou mais peças estampadas em uma única matriz com diversos conteúdos de processo, conforme ilustrado na Figura 8 (estrutura da matriz).
Com esta máquina-ferramenta, três processos de estampagem de peças podem ser realizados em um ciclo de puncionamento:
Corte + puncionamento OP20 → flangeamento + modelagem OP30 → corte + puncionamento OP40 + puncionamento lateral.
O tamanho do molde é de aproximadamente 1720mm×1940mm×900mm e pode ser usado em uma prensa de 1000t.
O custo de um golpe é de cerca de 4,5 yuans.
Se os 3 processos da peça de estampagem forem projetados de acordo com 3 conjuntos de matrizes, as tonelagens de prensa exigidas pela matriz são 500t, 630t e 500t, respectivamente, e o custo de uma perfuração é de cerca de 5,9 yuans.
O uso de uma matriz multiposições não apenas reduz os custos de desenvolvimento da matriz e minimiza o tempo de fluxo entre os processos, mas também reduz diretamente o custo de estampagem de peças.
Figura 8 matriz multiestação
(3) vocêse morrer progressivo.
O desenho do processo de matriz progressiva para um modelo de carro é exibido na Figura 9.
Durante a produção, um único operador e uma prensa são suficientes para fabricar as peças estampadas.
O uso da tecnologia progressiva de matrizes reduz significativamente o número de operadores e prensas necessários, ao mesmo tempo que garante alta estabilidade de produção e garante efetivamente a qualidade das peças.
Fig.9 Projeto do processo de matriz progressiva
- Soco
- Corte
- Corte
- Dobrando
- Estação Vazia
- Flexão 45°
- Estação Vazia
- Dobrando 90°
- Soco
- Corte e apagamento
(4) UMAdotar os dois-mofo layout do processo de estampagem.
Alguns fabricantes de estamparia instalam dois conjuntos de moldes em uma prensa de grande tonelagem diretamente ou por meio de um modelo para produção, para resolver o problema da saturação da produção de prensas de pequena tonelagem e do desperdício de recursos na produção de molde único de prensas de grande tonelagem.
Para implementar este método de produção, é necessário garantir que as alturas de fechamento dos dois moldes sejam idênticas e que as forças de conformação necessárias sejam semelhantes, para evitar que forças desiguais nos lados esquerdo e direito afetem a precisão da prensa.
Conclusões
Melhorar a taxa de utilização de material e reduzir o custo de puncionamento pode não ter um impacto significativo em uma única peça estampada, mas pode aumentar muito a eficiência e a relação custo-benefício de um veículo completo com uma produção anual de mais de 10.000 unidades.
Portanto, as empresas automobilísticas devem se concentrar no estudo e na implementação de novas tecnologias e processos de estampagem para alcançar esses benefícios.
Também é importante melhorar continuamente a utilização de materiais e minimizar os custos de estampagem, o que ajudará as empresas a estabelecer uma posição forte na indústria e facilitará o crescimento constante.
