Môže CNC obrábanie nahradiť odlievanie a lisovanie vo výrobe automobilov?

1. Porovnanie charakteristík procesu: Troj-hra na presnosť, efektivitu a cenu: CNC obrábanie je štandardom pre presnosť a všestrannosť.
S počítačovým numerickým riadiacim systémom môže CNC obrábanie regulovať pohyb nástroja v rozmedzí ± 0,01 mm a drsnosť povrchu sa môže priblížiť k Ra < 0,4 μm, čo je oveľa lepšie ako tradičné metódy odlievania a razenia. Jeho hlavné výhody sú:
Sloboda dizajnu: Dokáže pracovať s komplikovanými povrchmi, dutými štruktúrami a nerovnými kusmi, ako sú lopatky turbodúchadla, držiaky hriadeľa prevodovky z uhlíkových vlákien a iné ľahké diely bez použitia foriem na premenu výkresov na hotové predmety.
Prispôsobivosť materiálov: Môže pracovať so širokou škálou ľahkých materiálov vrátane zliatin hliníka, horčíkových zliatin, titánových zliatin, vysoko{0}}pevných ocelí a kompozitných materiálov. To spĺňa rôzne požiadavky na kvalitu materiálu pri odľahčovaní vozidiel.
Flexibilná výroba: Zmena CNC programu uľahčuje konverziu medzi modelmi produktov. Je to skvelé na výrobu malých sérií rôznych typov produktov, ako je napríklad rýchly vývoj nových batérií energetických vozidiel.
Existujú však aj veľké problémy s CNC obrábaním:
Odpad materiálov: Pri rezaní sa spotrebuje len 50 % až 70 % surovín a zvyšok sa stratí ako triesky, čo zvyšuje ceny.
Ako dobre funguje výroba: Spracovanie jedného kusu trvá dlho. Napríklad CNC obrábanie valca motora z hliníkovej zliatiny trvá 4 až 8 hodín, čo sťažuje uspokojenie potrieb-výroby vo veľkom meradle.
Náklady na vybavenie: Päť{0}}osové spojovacie obrábacie centrá a iné špičkové{1}}nástroje sú drahé a vyžadujú operátorov s množstvom technických znalostí, čo ešte viac zvyšuje náklady na jednotku.
Proces odlievania: nájdenie rovnováhy medzi komplikovanou štruktúrou a nákladmi
Odlievanie je proces nalievania roztaveného kovu do formy. Dá sa to urobiť rôznymi spôsobmi, ako je liatie do piesku, tlakové -liatie a nízkotlakové liatie-. Jeho hlavná hodnota je v:
Výroba dielov s mnohými rôznymi tvarmi: Dokáže vyrábať vnútorné duté, tenkostenné{0}}a vystužené položky vrátane blokov valcov motorov vozidiel a krytov prevodoviek s úrovňou zložitosti konštrukcie, ktorá je oveľa vyššia ako pri CNC obrábaní.
Miera využitia materiálu: Používajú sa takmer všetky suroviny, čo výrazne znižuje ceny materiálu. To je obzvlášť dobré pre použitie ľahkých materiálov, ako sú hliníkové zliatiny a horčíkové zliatiny vo veľkom meradle.
Efektívnosť výroby: Technológia tlakového odlievania- dokáže vyrobiť jednu položku len za 1 až 3 minúty, čo je skvelé pre hromadnú výrobu s ročnou produkciou viac ako 100 000 kusov. Napríklad integrovaný spodný panel karosérie od spoločnosti Tesla-spája 70 kusov do jedného, ​​vďaka čomu je výroba o 300 % efektívnejšia.
Proces odlievania má však určité problémy:
Obmedzenia presnosti: Tolerancia je zvyčajne väčšia ako ± 0,1 mm a drsnosť povrchu Ra je väčšia alebo rovná 3,2 μm, preto je potrebné diel znovu opracovať alebo vyleštiť.
Náklady na formu: premrštené-formy na tlakové liatie môžu stáť státisíce až milióny juanov a prehnané náklady na zmenu dizajnu sťažujú výrobu malých sérií.
Vlastnosti materiálu: Môžu sa vyskytnúť problémy s odliatkami, ako je zmršťovanie a pórovitosť a mechanické vlastnosti je potrebné napraviť tepelným spracovaním alebo procesom spevnenia T6.
Proces lisovania: dobrý spôsob výroby tenkých plechových dielov
Lisovanie používa formy na vyvíjanie tlaku na plechy, vďaka čomu sa ohýbajú do správneho tvaru. Je to bežný spôsob výroby plechových dielov na autá.
Vysoká{0}}rýchlosť výroby: môže raziť desiatky krát za minútu, vďaka čomu je vhodná na výrobu automobilových dverí, krytov motora, podbehov kolies a iných veľkých dielov.
Cenová výhoda: Náklady na formy sú nízke pre každého a náklady na kus rýchlo klesajú, keď výroba stúpa. Napríklad náklady na lisované diely pre vnútorné panely dverí auta môžu byť tak lacné ako niekoľko juanov za kus.
Kvalita povrchu: Povrch lisovaných komponentov je hladký a nepotrebuje žiadne extra leštenie, čo je presne to, čo proces lakovania potrebuje.
Technológia razenia má však určité problémy, ako napríklad:
Obmedzenie hrúbky materiálu: funguje len na tenkých plechových dieloch s hrúbkou 0,1 až 6 mm; nedokáže spracovať konštrukčné kusy s hrubými stenami.
Ako komplikovaný je dizajn: Zložité povrchy potrebujú na fungovanie viac ako jeden postup a ťažnosť materiálu obmedzuje, ako hlboko môže ťah ísť.
Náklady na výmenu formy: Prepracovanie formy na nový výrobok trvá dlho a stojí veľa, preto nie je vhodné pre situácie, keď potrebujete urobiť zmeny rýchlo.
2. Čo sa robí v priemysle: Bežné príklady spoločnej práce
Prípad 1: Integrované tlakové liatie Tesla a CNC spolupracujú
Tesla Model Y používa 6 000-tonový odlievací stroj-na výrobu integrovanej zadnej spodnej dosky, ktorá spája 70 prvkov do jedného. Vďaka tomu je výroba o 300 % efektívnejšia a náklady sa znižujú o 40 %. Diely na tlakové liatie však stále potrebujú CNC obrábanie na dôležitých montážnych povrchoch:
Presná kompenzácia: Päť{0}}osové obrábacie centrum sa používa na presné obrábanie dielov odlievaných pod tlakom-. To zaisťuje, že akumulátor a závesný systém do seba zapadajú s presnosťou ± 0,05 mm.
Oprava defektov: Oprava problémov, ako je pórovitosť a zmršťovanie, ktoré sa môžu vyskytnúť počas procesu tlakového odlievania-, aby boli produkty spoľahlivejšie.
Rozšírenie funkcie: Pridanie otvorov so závitom, polohovacích kolíkov a ďalších prvkov na odlievanie dielov-, aby sa mohli rýchlo pripojiť k iným častiam.
Prípad 2: Technológia CNC vytvorila karosériu z uhlíkových vlákien BMW radu i{1}}
Karoséria BMW i3 je vyrobená z plastu vystuženého uhlíkovými vláknami (CFRP) a hlavným spôsobom jej výroby je CNC obrábanie:
Rezanie pred-impregnovaného materiálu: CNC laserový rezací stroj reže karbónovými vláknami vopred -impregnovaný materiál do tvaru dizajnu s nepresnosťou menšou ako 0,1 mm.
Polohovanie: Robotické rameno CNC automaticky položí tkaninu z uhlíkových vlákien tak, aby bol smer vlákna v súlade so smerom sily, čo robí štruktúru pevnejšou.
Po lisovaní sa CNC frézovanie používa na výrobu montážnych otvorov, vodiacich koľajníc a iných štruktúr v častiach uhlíkových vlákien. Tolerancie sú udržiavané v rozmedzí ± 0,02 mm.
Prípad 3: Výroba nádrží na skladovanie vodíka z titánovej zliatiny pre automobily Toyota s vodíkovými palivovými článkami
Koncový uzáver zásobníka vodíka Toyota Mirai je vyrobený z titánovej zliatiny a je opracovaný CNC.
Zhoda vlastností materiálov: Zliatina titánu je veľmi tvrdá a zle vedie teplo, preto je pravdepodobné, že typický odliatok praskne. Technológia rezania pri nízkych-teplotách robí CNC obrábanie stabilným.
Presné obrábanie tesniaceho povrchu: Päť{0}}osové obrábacie centrum so spojkami vykonáva mimoriadne{1}}presné obrábanie tesniaceho povrchu koncového krytu. Chyba rovinnosti je menšia alebo rovná 0,002 mm, čo udržuje mieru úniku vodíka pod 0,1 ppm.
Overenie ľahkého dizajnu: CNC rýchle prototypovanie môže pomôcť s návrhom optimalizácie topológie pre zásobníky vodíka, čo zníži ich hmotnosť o 25 % a zároveň ich udrží silné.