Технологические процессы листовой штамповки в автопроме становятся все более и более сложными в связи с увеличением количества моделей выпускаемых автомобилей, геометрической сложностью штампуемых деталей и все более широким применением высокопрочных сталей. В свете постоянно растущей конкуренции на глобальном рынке, задачей производителей авто компонентов является выпуск высококачественных штампованных деталей с использованием современных технологий, позволяющих делать это в максимально короткие сроки. Для решения этой задачи компания AutoForm Engineering разработала инновационный подход для систематического улучшения технологически процессов листовой штамповки. Этот подход позволяет инженерам осуществлять систематическое улучшение технологических процессов листовой штамповки на самых ранних стадиях проектирования.
Систематическое улучшение технологических процессов (Systematic Process Improvement или сокращенно SPI) дает более глубокое понимание технологического процесса и делает его более прозрачным и понятным для инженера за счет нахождения параметров, оказывающих влияние на качество выпускаемой детали и за счет определения степени влияния каждого из этих параметров. Подход SPI подразумевает проведение серии моделирований штамповки, которое происходит в автоматическом режиме, без вмешательства пользователя. При этом происходит варьирование технологических параметров, а инженер оценивает интересующие его показатели качества штампуемой детали. Такими показателями качества могут быть одна или несколько выходных переменных, например, переменные, характеризующие наличие/отсутствие разрывов, наличие/отсутствие складок или достаточное количество пластической деформации материала. Таким образом на ранней стадии проектирования могут быть определены технологические параметры, которые оказывают наибольшее влияние на штампуемость детали. Инженер может произвести необходимые корректировки технологических параметров и, глядя на экран своего компьютера, оценить, как это повлияет на штампуемость детали в целом. Вкратце, это и есть систематическое улучшение технологических процессов листовой штамповки.
В качестве примера успешного применения подхода SPI на практике и иллюстрации его отличий от метода проб и ошибок можно рассмотреть задачу моделирования штамповки внутренней крышки багажника автомобиля. После моделирования штамповки этой детали с номинальными параметрами технологического процесса были выявлены проблемные зоны, в которых вероятно возникновение разрывов. На данном этапе задачей инженера является оценка того, попадают эти проблемные зоны в чистовую деталь или нет, какие меры могут быть предприняты, что бы разрывов в этих зонах не было и как эти меры повлияют на штампуемость детали в целом. Очевидным решением проблемы разрывов, в данном случае, будет изменение силы прижима, которая в номинальном моделировании составляла 1800 кН.
Зоны потенциальных разрывов в детали «внутренняя крышка багажника»
Традиционный метод проб и ошибок подразумевает, что инженер изменяет силу прижима и запускает новое моделирование. По результатам нового моделировании можно сделать вывод, возникнут ли разрывы в процессе штамповки этой детали при новом значении силы прижима. Если опасность возникновения разрывов остается, то инженер снова изменяет силу прижима и снова запускает моделирование, и так до тех пор, пока разрывы не исчезнут. Параметры технологического процесса первого успешного моделирования в этой серии и признаются оптимальными, согласно этому методу. Вероятность успешного решения стоящей перед инженером проблемы, в данном случае, сильно зависит от его опыта. Кроме того, этот метод сильно затратен по времени, т.к. требует множества «ручных» коррекций параметров технологического процесса. Очевидно, что желательно иметь более быстрый и надежный инструмент решения этой задачи. Применение подхода SPI позволяет получить надежные результаты моделирования, которые, в сочетании с их корректной интерпретацией, приводят к существенному сокращению времени, требуемого на решение данной инженерной задачи получения детали приемлемого качества.
Подход SPI может существенно усовершенствовать процесс штамповки. Для начала выбираются показатель качества штампуемой детали, которые будут отслеживаться, в данном случае это наличие/отсутствие разрывов. После этого выбираются варьируемые параметры технологического процесса, в данном случае это сила прижима. Номинальное значение силы прижимы, как отмечалось ранее, – 1800 кН. Это значение будет варьироваться в диапазоне от 1000 кН (минимум) до 2000 кН (максимум). В автоматическом режиме AutoForm проводит ряд моделирований с различными значениями силы прижима. После этого AutoForm визуализирует весь набор моделирований в едином окне, отображая зеленым значения силы прижима, при которой разрывов не возникает, а красным – значения, при которым разрывы вероятны. Для данной детали, штамповка без разрывов возможна при силе прижима, лежащей в диапазоне от 1000 до 1240 кН, а гарантирована при силе прижима не более 1100 кН.
SPI позволяет найти технологические параметры процесса, при которых не будет критических зон разрывов
Подход SPI помогает найти наилучшие, для штампуемости детали, параметры технологического процесса. Этот подход позволяет инженеру справляться с очень сложными по форме деталями, с деталями из высокопрочных сталей и алюминиевых сплавов, в том числе в условиях жестких сроков и высоких требований к качеству. За счет более глубокого осмысления инженером сути процесса штамповки при использовании SPI значительно сокращаются сроки разработки технологических процессов. SPI позволяет устранить все ключевые проблемы, которые могут возникнуть, до запуска этой детали в производство.
Подход SPI может быть легко реализован пользователем в последнем релизе AutoFormplus R7. Этот релиз позволяет использовать все возможности модуля AutoForm-Sigmaplus т.к. этот модуль полностью интегрирован в AutoForm-ProcessExplorerplus. В результате пользователи могут значительно усовершенствовать весь свой рабочий процесс проектирования технологических процессов штамповки и получать детали высочайшего качества.