Пресс-форма — это основное технологическое оборудование автомобильной промышленности. Более 90% деталей и компонентов в автомобилестроении изготавливаются с помощью пресс-форм. По словам эксперта по пресс-формам Ло Байхуэя, для производства обычного автомобиля требуется около 1500 пресс-форм, из которых используется более 1000 штамповочных. При разработке новых моделей 90% работы приходится на изменение профиля кузова. Примерно 60% затрат на разработку новых моделей уходит на разработку кузова и штамповочных процессов и оборудования. Около 40% себестоимости производства автомобиля приходится на стоимость штампованных деталей кузова и их сборки.
В развитии автомобильной промышленности, как в стране, так и за рубежом, технологии изготовления пресс-форм демонстрируют следующие тенденции.
1. Моделирование процесса штамповки (CAE) является более распространенным.
В последние годы, с быстрым развитием компьютерного программного и аппаратного обеспечения, технология моделирования (CAE) процесса штамповки играет все более важную роль. В развитых странах, таких как США, Япония и Германия, технология CAE стала необходимой частью процесса проектирования и изготовления пресс-форм. Она широко используется для прогнозирования дефектов формования, оптимизации процесса штамповки и структуры пресс-формы, повышения надежности конструкции пресс-формы и сокращения времени испытаний пресс-форм. Многие отечественные компании по производству автомобильных пресс-форм также добились значительных успехов в применении CAE и получили хорошие результаты. Применение технологии CAE позволяет значительно сэкономить на стоимости опытных образцов пресс-форм и сократить цикл разработки штамповочных пресс-форм, что стало важным средством обеспечения качества пресс-форм. Технология CAE постепенно трансформирует проектирование пресс-форм из эмпирического в научное.
2. Позиция 3D-проектирования пресс-форм укрепилась.
Трехмерное проектирование пресс-формы является важной частью цифровой технологии проектирования пресс-форм и основой для интеграции проектирования, изготовления и контроля пресс-форм. Такие компании, как Toyota и General Motors в США, уже реализовали трехмерное проектирование пресс-форм и добились хороших результатов в их применении. Некоторые методы, используемые в 3D-проектировании пресс-форм за рубежом, заслуживают нашего внимания. Помимо того, что трехмерное проектирование пресс-формы способствует реализации интегрированного производства, оно также имеет еще одно преимущество: удобство контроля на наличие помех и возможность проведения анализа помех от движения, что решает проблему, присущую двухмерному проектированию.
В-третьих, цифровая технология изготовления пресс-форм стала основным направлением развития.
В последние годы стремительное развитие цифровых технологий изготовления пресс-форм стало эффективным способом решения многих проблем, возникающих при разработке автомобильных пресс-форм. Так называемая цифровая технология изготовления пресс-форм — это применение компьютерных технологий или автоматизированного проектирования (CAX) в процессе проектирования и изготовления пресс-форм. Обобщая успешный опыт отечественных и зарубежных компаний, занимающихся автомобильными пресс-формами, в применении автоматизированных технологий, цифровая технология изготовления автомобильных пресс-форм включает в себя следующие основные аспекты: ① Проектирование с учетом технологичности (DFM), то есть технологичность учитывается и анализируется на этапе проектирования для обеспечения успеха процесса. ② Вспомогательные технологии для проектирования профиля пресс-формы, разработка интеллектуальной технологии проектирования профиля. ③ CAE помогает в анализе и процессе штамповки, прогнозировании и устранении возможных дефектов и проблем формования. ④ Замена традиционного двухмерного проектирования на трехмерное проектирование структуры пресс-формы. ⑤ В процессе изготовления пресс-форм используются технологии CAPP, CAM и CAT. ⑥ Под руководством цифровых технологий решаются проблемы, возникающие в процессе испытания пресс-форм и штамповки.
В-четвертых, стремительное развитие автоматизации обработки пресс-форм.
Передовые технологии и оборудование для обработки являются важной основой для повышения производительности и обеспечения качества продукции. Нередко на передовых предприятиях по производству автомобильных пресс-форм используются станки с ЧПУ с двойными рабочими столами, автоматические устройства смены инструмента (ATC), фотоэлектрические системы управления для автоматической обработки и системы онлайн-измерения заготовок. Технологии обработки с числовым программным управлением (ЧПУ) развились от простой профильной обработки до комплексной обработки профильных и конструктивных поверхностей, от средне- и низкоскоростной обработки до высокоскоростной обработки, и развитие технологий автоматизации обработки происходит очень быстро.
5. Технология штамповки высокопрочных стальных листов – это перспективное направление развития.
Высокопрочная сталь обладает превосходными характеристиками с точки зрения коэффициента текучести, характеристик упрочнения при деформации, способности к распределению деформации и поглощению энергии удара, и ее использование в автомобилестроении продолжает расти. В настоящее время высокопрочные стали, используемые в автомобильной штамповке, в основном включают сталь, упрочняемую краской (BH-сталь), двухфазную сталь (DP-сталь) и сталь с фазовым превращением, индуцированным пластичностью (TRIP-сталь). Международный проект сверхлегких кузовов (ULSAB) прогнозирует, что 97% передовых концептуальных автомобилей (ULSAB—AVC), выпущенных в 2010 году, будут изготовлены из высокопрочной стали. Доля усовершенствованной высокопрочной стали в материалах автомобиля превысит 60%, а доля двухфазной стали составит 74% автомобильных стальных листов. Серия мягких сталей, в основном используемых в качестве высокопрочной стали, будет представлена серией высокопрочных стальных листов, а высокопрочная низколегированная сталь будет представлена двухфазной сталью и сверхвысокопрочной сталью. В настоящее время применение высокопрочных стальных листов в отечественных автомобильных деталях в основном ограничивается конструкционными элементами и балками, а предел прочности используемых материалов, как правило, ниже 500 МПа. Поэтому быстрое освоение технологии штамповки высокопрочных стальных листов является важной проблемой, требующей срочного решения в автомобильной промышленности нашей страны.
6. Новые виды пресс-форм будут выпущены в установленный срок.
С развитием высокоэффективного и автоматизированного производства штампованных деталей для автомобилей, применение прогрессивных штамповочных форм будет расширяться. Все чаще с помощью прогрессивных штампов изготавливаются детали сложной формы, особенно мелкие и средние детали, требующие многократных комплектов штамповочных матриц в соответствии с традиционными технологиями. Прогрессивные штампы — это высокотехнологичный тип пресс-форм, технически сложный, требующий высокой точности изготовления и имеющий длительный производственный цикл. Многопозиционные прогрессивные штампы станут одним из важнейших типов пресс-форм в нашей стране.
Семь, материалы для пресс-форм и технологии обработки поверхности будут использованы повторно.
Качество и характеристики материалов для пресс-форм являются важными факторами, влияющими на качество, срок службы и стоимость пресс-форм. В последние годы, помимо непрерывного внедрения различных высокопрочных и износостойких штамповочных сталей для холодной обработки, холоднокатаных штамповочных сталей с пламенной закалкой и штамповочных сталей для холодной обработки методом порошковой металлургии, за рубежом целесообразно использовать чугун для изготовления штампов больших и средних размеров. Высокопрочный чугун обладает хорошей ударной вязкостью и износостойкостью, хорошими свариваемыми свойствами, обрабатываемостью, способностью к поверхностному упрочнению, а также более низкой стоимостью по сравнению с легированным чугуном, поэтому он все чаще используется в штамповочных изделиях для автомобильной промышленности.
8. Научное управление и информатизация являются направлением развития предприятий по производству пресс-форм.
Дата публикации: 11 мая 2021 г.