Kako 5-osna obdelava izboljša kakovost avtomobilskih prototipov

Tam si že bil. Nov prototip se vrne iz strojne delavnice in prva stvar, ki jo naredi vaša inženirska ekipa, ni praznovanje -, temveč preverjanje prileganja. Ali je nosilec poravnan? Ali je sedež ohišja poravnan s spojnim delom? Pogosteje, kot bi si kdo želel, je odgovor "skoraj" in "skoraj" pomeni še en krog predelave, še dva-tedenska čakanja in še eno zamudo pri vašem razvojnem načrtu.

To je tihi strošek, ki ga krije veliko avtomobilističnih ekip, ne da bi jih kdaj našteli. Vsak dodaten cikel prototipa ni samo težava pri načrtovanju -, ampak je izgubljen material, izgubljen strojni čas in pregled dizajna, ki se nadaljuje. Ko postajajo vozila vse bolj zapletena, zlasti s prehodom na električne pogone in sisteme ADAS s-senzorji, deli niso več preprosti bloki z izvrtano luknjo. So ukrivljeni, nagnjeni in polni potez na vsakem obrazu. In ravno tu se številni tradicionalni pristopi obdelave začnejo boriti.

Tukaj je5-osni rezkalni delproizvodnja zasluži svoj ugled. Namesto večkratnega obračanja in ponovnega-vpenjanja dela, da bi dosegli vsako površino, se lahko 5-osni stroj približa obdelovancu iz skoraj katerega koli kota v eni sami nastavitvi. Pri izdelavi avtomobilskih prototipov, kjer sta natančnost in ponovljivost pomembni prav tako kot hitrost, se ta razlika pokaže takoj - v strožjih tolerancah, čistejših površinah in prototipih, ki se dejansko ujemajo z modelom CAD prvič.

Sodobni avtomobilski deli preprosto niso več oblikovani kot nekoč. Ohišja motorjev za električna vozila, sesalni razdelilniki, nosilci senzorjev, komponente ohišja baterije - ti deli rutinsko združujejo sestavljene krivulje, kotne izbokline in globoke žepe na več kot eni strani. Del, ki je bil prej preprost nosilec, ima zdaj funkcije za montažo na treh različnih ravninah.

Ta geometrijska zapletenost je v nasprotju s hitrostjo razvoja, ki se nenehno stiska. Proizvajalci originalne opreme in dobavitelji prve stopnje so pod nenehnim pritiskom, da skrajšajo validacijske cikle, kar pomeni, da trgovine s prototipi nimajo več razkošja počasnih, več-stopenjskih procesov. Prototip, ki zahteva tri ločene nastavitve na 3-osnem rezkanju, ni le počasnejši - vsako ponovno-vpenjanje povzroči majhno pozicijsko napako. Dodajte dva ali tri korake ponovnega pritrjevanja in te majhne napake se združijo v del, ki je zunaj tolerance, kjer šteje največ: na spojnih površinah.

To je običajno takrat, ko je prototip zavrnjen pri sestavljanju, ne zato, ker je bil material napačen ali je bila zasnova pomanjkljiva, temveč zato, ker sam proces obdelave ni mogel obdržati geometrije skupaj v več nastavitvah. To je procesna težava, ne konstrukcijska težava -, in za rešitev te težave je zasnovano rezkanje zapletene geometrije na eni platformi.

Pomislite na to takole: 3-osni rezkalnik lahko premika rezalno orodje le navzgor, navzdol, levo in desno - kot zelo natančna vrtalna stiskalnica. Če želite doseči nagnjeno ploskev, morate fizično odpreti del, ga zavrteti in znova vpeti. Vsak od teh korakov je priložnost, da se del premakne, čeprav rahlo.

5-osni stroj doda dve rotacijski osi, tako da se lahko rezalna glava - ali miza, ki drži del, nagiba in vrti, medtem ko je orodje še vklopljeno. V praksi to pomeni, da je del s funkcijami na petih ali šestih straneh pogosto mogoče končati v eni sami nastavitvi, ne da bi ga kdaj sprostili.

Pri prototipnem delu se praktične razlike hitro seštejejo:

Manj nastavitev - najbolj zapleteni deli gredo s 3-4 operacij vpenjanja na eno

Strožji nadzor tolerance - brez ponovnega-pritrjevanja pomeni, da ni zložene položajne napake

Boljša površinska obdelava na ukrivljeni geometriji - orodje ostane pod optimalnim rezalnim kotom, namesto da bi kompenziralo s krogličnim-končnim rezkarjem pod strmim kotom

Hitrejša obdelava - krajši čas ročne ponovne-nastavitve med operacijami

To je pravzaprav bistvo razloga5-osni CNC obdelovalni deliso postali privzeta izbira za vse, kar presega najpreprostejši nosilec ali distančnik v avtomobilski izdelavi prototipov. Ne gre za to, da bi bil postopek "naprednejši" sam po sebi -, temveč za odpravo določenega koraka, ki povzroča večino zavrnitev prototipov.

Raziskave proizvodnje o skrajšanju nastavitev dosledno kažejo na ne{0}}čas rezanja - vpenjanje, poravnavo, menjavo orodij med operacijami - kot enega največjih skritih dejavnikov k skupnemu času priprave zapletenih delov, ki pogosto predstavlja večji delež skupnega časa cikla kot dejansko rezanje samo. Zmanjšanje tega z več nastavitev na eno ne prihrani le popoldneva v delavnici. Pri tipičnem avtomobilskem prototipnem programu, ki izvaja tri ali štiri iteracije načrtovanja, lahko zmanjšanje prostih dni v vsakem ciklu pomeni več tednov od celotne časovne premice validacije.

To je vrsta sestavljenega učinka, ki se pokaže v razporedu programa, ne le v poročilu o učinkovitosti v delavnici -, in to je velik del razlogov, zakaj inženirske ekipe vedno bolj določajoCNC rezkani prototipiproizvedeno na 5-osni opremi, ko geometrija dela preseže določen prag kompleksnosti.

Nedavni projekt, ki ga izvaja Sunhingstones, je dobra ilustracija, kako se to izkaže v praksi. Proizvajalec novih energetskih vozil je potreboval preoblikovan prototip ohišja motorja - del z pritrdilnimi izboklinami na štirih straneh, notranjim profilom hladilnega kanala in zahtevo za toleranco na sedežu ležaja, ki skoraj ni puščala prostora za napake.

Prva različica, ki jo je na 3-osni opremi obdelal prejšnji dobavitelj, se je dvakrat spodletela pri sestavljanju. Temeljni vzrok najdemo v nakopičenem premikanju položaja zaradi ponavljajočih se ponovnih pritrjevanj med operacijami.

Inženirska ekipa podjetja Sunhingstones je ponovno-načrtovala del za eno-nastavljeno 5-osno proizvodnjo. Z obdelavo vseh kritičnih elementov - sedeža ležaja, pritrdilnih izboklin in profila hladilnega kanala - v eni neprekinjeni nastavitvi je ekipa ohranila toleranco sedeža ležaja v okviru specifikacije v prvem članku in del je uspešno prestal preverjanje prileganja sklopa brez predelav. Odjemalčeva časovnica programa se je premaknila naprej brez drugega zavrnitvenega cikla, ki jih je pri prejšnji različici že stal dva tedna.

To je praktična vrednost proizvodnje 5-osnih rezkalnih delov za izdelavo prototipov: ne gre le za doseganje natančnejše številke na specifikacijskem listu, temveč za to, da dela ni treba ponavljati.

Če ocenjujete dobavitelje za prihajajoči prototipni program, bi vam že sama kompleksnost geometrije morala povedati, ali potrebujete 5-osno delavnico. Nekaj ​​stvari, ki jih je vredno preveriti, preden program zaupate dobavitelju:

Zapisi o kalibraciji stroja - sprašujejo, kako pogosto je oprema preverjena glede na toleranco, ne le ob nakupu

Razpon materialov - dober proizvajalec avtomobilskih prototipov bi moral delati z aluminijevimi zlitinami, inženirsko plastiko in vse lažjimi kompoziti, ne da bi zamenjal prodajalca

Izkušnje z načrtovanjem namestitve - vprašajte, kako bi pristopili k vašemu določenemu delu, ne le specifikacijam svojih strojev

Dokumentacija o kakovosti - najprej-poročila o pregledu artikla in podatki o dimenzijah, ne samo ustna potrditev

Transparentnost preobrata - zanesljiva 5-osna CNC obdelovalna tovarna bi vam morala vnaprej zagotoviti realističen dobavni rok, ne pa grobo ugibanje

Če nabavljate količino v več iteracijah prototipov, se prav tako splača vprašati, ali lahko trgovina deluje kot veleprodajni dobavitelj CNC prototipov za spremljanje-na proizvodnih serijah, tako da ne-ponovno kvalificirate novega prodajalca, ko je zasnova potrjena.

Dobavitelji natančnih strojev, ki služijo avtomobilskemu sektorju, se vse pogosteje merijo glede na standarde, ki jih postavljajo organizacije, kot je ESTA, katerih nenehno delo na področju varnosti proizvodnje in zanesljivosti procesov še naprej oblikuje najboljše prakse v celotni industriji. Trgovine, ki ostajajo usklajene s temi razvijajočimi se standardi, so običajno tiste, ki dosledno ohranjajo toleranco v proizvodnih serijah, ne le na enem vzorčnem delu.

Izbira materiala vpliva tako na obdelovalnost kot tudi na reprezentativnost prototipa za končni proizvodni del. Nekaj ​​pogostih možnosti:

Aluminijeve zlitine (6061, 7075) - lahke, dobro obdelovalne, široko uporabljene za ohišja in strukturne nosilce

Inženirska plastika (POM, PA) - uporabna za funkcionalne prototipe, kjer je pomembna teža ali električna izolacija

Nerjaveče jeklo - za dele, ki zahtevajo večjo trdnost ali odpornost proti koroziji, kot so pritrdilni elementi ali konstrukcijski nosilci

Titanove zlitine - se selektivno uporabljajo za visoko-zmogljivost ali motošport-sosednje aplikacije, kjer je razmerje med-in-težo ključnega pomena

Pravi material je odvisen od tega, kaj mora prototip dokazati samo - prileganje in obliko ali funkcionalno zmogljivost pod obremenitvijo.

Če vaši trenutni prototipi ne ustrezajo-preverjanju ali trajajo dlje, kot lahko prenese vaš programski načrt, bi bilo morda vredno ponovno-ovrednotiti, kako so obdelani, ne le kje. Obrnite se, da se pogovorite o svoji geometriji delov in dobite realistično oceno zahtev glede nastavitev, zmožnosti tolerance in preobrata za vaš naslednji avtomobilski prototip.

Viri

Partnerstvo za razširitev proizvodnje in akademske raziskave o ne{0}}času rezanja (nastavitev, vpenjanje, menjava orodij) kot glavnem prispevku k skupnemu času obdelovalnega cikla v proizvodnji kompleksnih-delov

Industrijsko poročanje o kompresiji razvojnega cikla avtomobilskih prototipov med kompleksnostjo zasnove EV in ADAS

ESTA (Združenje proizvajalcev opreme/Evropski pridruženi organi) je objavilo smernice o varnosti proizvodne opreme in procesnih standardih