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Reducción del tiempo de fabricación de moldes: consejos y estrategias de expertos

El ritmo de actualización de los modelos de vehículos se acelera con la creciente competencia en la industria automovilística, lo que se traduce en ciclos de desarrollo más cortos. El departamento de desarrollo de moldes necesita resumir y analizar cada aspecto del desarrollo de moldes para acortar el ciclo de desarrollo y mejorar la eficiencia del desarrollo de moldes.

El desarrollo de moldes para paneles de carrocería de automóviles se divide en dos etapas: diseño y fabricación. El diseño incluye el SE de estampación, el diseño del diagrama DL del proceso de estampación, el análisis CAE y el diseño de compensación de la superficie del molde, el diseño CAM de la superficie del molde, estructura del molde diseño, FMC, estructura y programación de la superficie del molde.

Reducción del tiempo de fabricación de moldes: consejos y estrategias de expertos

La fabricación incluye la producción de FMC, la preparación de piezas brutas fundidas y forjadas, el tratamiento primario, el montaje inicial, el tratamiento secundario, el ensamblaje, el ajuste, la depuración, la mejora de la calidad y la entrega.

En el ciclo de desarrollo del molde, el ciclo completo de diseño del molde del vehículo suele ser de unos 4-5 meses, mientras que el ciclo de fabricación del molde puede alcanzar los 12 meses, y la depuración y la mejora de la calidad ocupan entre 5 y 6,5 meses.

Por lo tanto, mejorar la eficiencia de fabricación de los moldes es importante para acortar el ciclo de desarrollo.

I. Estado del diseño y la fabricación de moldes para paneles de carrocería

En los últimos años, el desarrollo de moldes para paneles de carrocería ha experimentado importantes avances tecnológicos, y en la mayoría de ellos se ha logrado el diseño de diagramas DL tridimensionales y el análisis CAE de proceso completo.

Se ha iniciado el diseño de compensación de la superficie del molde y se ha implementado el diseño de huecos desiguales para las superficies del molde. Las estructuras de los moldes se diseñan como entidades tridimensionales, con simulaciones de interferencia dinámica, deslizamiento de residuos y línea automática de estampado.

En cuanto a la fabricación de moldes, se ha implantado el procesamiento tridimensional con FMC, el procesamiento primario está totalmente programado, el procesamiento secundario está automatizado y se están fomentando las técnicas de endurecimiento de moldes (incluido el endurecimiento por media frecuencia y el endurecimiento por llama).

Algunas empresas han iniciado endurecimiento por láser y el tratamiento de precisión de la superficie del molde tras el endurecimiento. Se ha introducido un modelo de fabricación de "flujo único" para la fabricación de moldes.

El largo ciclo de fabricación de moldes se debe principalmente a las dificultades para sujeción determinadas piezas, huecos inadecuados entre los moldes cóncavos y convexos, grandes volúmenes de trabajo de ajuste, depuración y rectificación repetidas debido a defectos como el agrietamiento, las arrugas y el rebote de las piezas, gestión inadecuada de los planos y errores de diseño.

II. Problemas en el diseño del proceso y de la superficie del molde

  1. La procesabilidad del producto no es razonable, lo que no puede resolverse completamente desde la perspectiva del proceso de estampación, dificultando el cumplimiento de los requisitos de calidad y complicando la depuración, lo que lleva a modificaciones del molde o a repetidas depuraciones.
  2. Los parámetros establecidos para el análisis CAE no son razonables, o el propiedades del material utilizados para el análisis superan a los realmente utilizados en la producción. Si no se tienen en cuenta los márgenes de seguridad o los requisitos especiales del producto, se producen desviaciones significativas entre los datos de diseño del proceso y los resultados de la depuración de fabricación, lo que provoca repetidas depuraciones.
  3. Hay defectos en los datos del proceso o en los datos del producto de la pieza, que se resuelven durante la depuración posterior.
  4. El diseño de los huecos de la superficie del molde no es razonable, lo que provoca una gran cantidad de trabajo de ajuste en las fases posteriores. El diseño no tiene en cuenta los cambios de espesor del material durante el conformado de la pieza, la compensación de la flecha de la máquina herramienta o el tratamiento de expansión de la pieza. Las piezas no coloreadas del molde de embutición de la cubierta del tejado se diseñan de acuerdo con los huecos de grosor del material, lo que provoca que el espacio de superficie de las piezas coloreadas se ajuste por completo, desperdiciando más de 30 horas.
  5. El ángulo del borde de recorte no es razonable, o se generan fácilmente rebabas en la unión de las cuchillas de recorte positiva y lateral, lo que a menudo conduce a repetidas depuraciones. La precisión de la expansión del borde de recorte o la verificación del material de prueba es insuficiente, lo que conduce a un ajuste del borde y a un proceso de soldadura. En particular, a veces el borde modificado no es vertical, no está afilado y es desigual, lo que genera rebabas y repetidas depuraciones.
  6. El diseño de la superficie del molde no tiene en cuenta la limpieza de las raíces ni las grandes zonas de presión, lo que obliga a los montadores a limpiar las raíces o a realizar mucho trabajo de montaje.
  7. No se produce la transferencia de información sobre el proceso. Por ejemplo, los montadores no comprenden los requisitos de ajuste de las distintas partes del molde, y tratamiento superficial El personal no comprende la zona de enfriamiento, lo que da lugar a reprocesamientos o a un largo tiempo de confirmación de la información.

III. Problemas en el diseño de moldes y en el proceso de fabricación

  1. Los orificios de escape y los orificios para tornillos en el molde no están diseñados, por lo que es necesario que los montadores los hagan. A los montadores les lleva mucho tiempo y les resulta laborioso encontrar las posiciones de los orificios de escape para las nervaduras de apertura posterior, y la adaptación de los orificios de los tornillos requiere un procesamiento en serie, lo que da lugar a ciclos largos. La eficacia de la perforación de agujeros laterales por parte de los montadores es baja.
  2. La sujeción de cuñas oblicuas, correderas o algunos bloques de empalme pequeños es difícil. El diseño no tiene en cuenta el mandril del proceso de sujeción, que suele añadirse in situ durante las revisiones. Sin un mandril, se necesitan múltiples procesos de sujeción durante el procesamiento, lo que resulta en una baja precisión de procesamiento. Algunos modelos reales se añaden in situ, y la programación no comprende la posición del mandril, lo que puede provocar riesgos de colisión de la herramienta y, a menudo, obliga a repetir la programación.
  3. No existe una norma para el marcado de moldes, y no hay marcas en la entidad de diseño. Especialmente en la producción no gráfica, cuando las piezas de fundición y los bloques de empalme acaban de entrar en la fábrica, es difícil distinguir y encontrar las piezas, lo que supone una pérdida de tiempo.
  4. Es necesario optimizar los parámetros para el fresado de la superficie del molde. El ajuste tradicional para la tolerancia de mecanizado de precisión es de 0,15 mm, la precisión de la superficie del molde después del fresado de precisión es de ±0,05 mm, y la rugosidad superficial no puede cumplir los requisitos. La precisión dimensional es escasa, el volumen de trabajo de ajuste es grande y el ciclo es largo.
  5. En el diseño del proceso, el recorte, el volteo, las superficies del molde del bloque de empalme y los bordes se procesan después de apretar los tornillos de la base del molde y del bloque de empalme. El procesamiento en serie de la base del molde y los bloques de empalme afecta al ciclo de fabricación del molde.

IV. Consideraciones sobre el proceso de estampación y el diseño de la superficie del molde

  1. Una vez recibido el modelo numérico del producto, debe iniciarse el estampado SE. En combinación con la base de datos, los resultados del análisis CAE y el contenido del formulario de revisión, se utiliza la tecnología FEMA para el análisis. Comunicar los problemas del producto al departamento de diseño del producto en forma de informe ECR, optimizando al máximo la procesabilidad del producto. Al diseñar el esquema del proceso, tener en cuenta la garantía de calidad de la pieza.
  2. Cálculo de precisión CAE. Establecer normas y criterios de evaluación de los parámetros CAE para paneles interiores y exteriores y piezas típicas, y crear una base de datos para la reconstrucción de modelos numéricos y planes de compensación para piezas típicas. Por ejemplo, la estipulación del margen de seguridad CAE, selección de materiales requisitos, requisitos de la tasa de adelgazamiento para diversos materiales, requisitos de deslizamiento del material, y los requisitos de la tasa de calificación para el análisis de todo el proceso, sólo los que cumplan los requisitos pueden proceder. Marque líneas de contracción en el molde, establezca una cuadrícula en la pieza en bruto y compare el CAE con la depuración durante la depuración de la pieza, integrando los resultados en los datos.
  3. Añadir un paso de confirmación para procesar los datos de la superficie del molde y los datos del producto al proceso de diseño, evaluar las piezas del panel exterior durante el análisis CAE, añadir la compensación de la superficie del molde a las zonas sangradas, reduciendo la gran cantidad de horas de trabajo de investigación y adaptación de los montadores.
  4. Establecer normas de diseño de la holgura de la superficie del molde. Al diseñar una superficie de molde de dibujo, considere el uso del corazón de matriz de la máquina herramienta de estampado (inspeccione y depure el corazón de matriz del punzón y el banco de trabajo y el deslizador de la máquina herramienta del usuario, y establezca una base de datos), compense el dibujo de la superficie del molde de acuerdo con el tamaño y el tipo de la pieza; amplíe el diseño de la superficie del molde de dibujo; maneje la holgura del área de prensado y blanking de la superficie de gestión de la costilla de dibujo; considere el manejo de la holgura de la superficie funcional de la pieza y el área de prensado y blanking para resolver. springbackconsiderar la compensación de la holgura de la superficie del molde para el adelgazamiento del material; diseño posterior de la superficie del molde, la holgura negativa entre la zona de prensado del prensador y el parche de conformación; compensar la holgura de la superficie del molde en la zona de adelgazamiento del material.
  5. Prestar atención al problema del recorte de rebabas en el diseño del proceso, priorizar el recorte secuencial en condiciones permisibles, resumir la verificación de datos del desarrollo de la línea de álabes para mejorar la precisión del análisis CAE, garantizar el desarrollo preciso de las piezas en bruto y cancelar el contenido de la verificación de la línea de álabes.
  6. Al establecer el diseño estándar de la superficie del molde, debe realizarse un diseño de limpieza de raíces para los filetes no importantes.
  7. La transferencia oportuna y precisa de la información de diseño es una parte importante para reducir las repeticiones. Para garantizar un flujo de información fluido, establezca normas y formularios de información, como formularios de traspaso de datos, fichas de colores de investigación y correspondencia, indicaciones de las zonas de enfriamiento para voltear moldes, etc. Todas las normas y formularios de información se almacenan en PDM y ERP.

V. Optimización del diseño de la estructura del molde y del proceso de fabricación

  1. Orificios de escape y orificios para tornillos El diseño de los orificios de escape del molde y de los orificios de los tornillos se realiza mediante fresado CNC, o con punteado de orificios verticales y fresado lateral. Los orificios verticales los taladra un ajustador, lo que acorta el perforación tiempo y mejora la precisión.
  2. El establecimiento de sistemas de soporte de sujeción estándar para piezas como moldes convexos irregulares, cuñas y correderas, y el diseño de mandriles de proceso reservados pueden unificar la programación y el mecanizado, mejorando la eficacia y la precisión. En la figura 9 se ilustra el diseño de los mandriles deslizantes y el uso de sujeción.
  3. Identificación de moldes: Combinando las características de varios usuarios y fábricas de moldes, establecemos normas de identificación de moldes. Los identificadores o posiciones de impresión se diseñan en las bases de fundición y los bloques de empalme, y preferiblemente se funden en las piezas. Esto permite a los operarios encontrar e instalar según los identificadores, lo que también facilita el mantenimiento del molde. La figura 10 muestra un ejemplo de reparación de correderas de molde de punzón e identificadores de superficie de instalación.
  4. Investigación sobre los parámetros del proceso de mecanizado de superficies de fresado numérico que afectan a la precisión y la eficiencia, en combinación con las características de diversas piezas. Se lleva a cabo la optimización de parámetros como la velocidad de la herramienta, el avance, la distancia de paso, el modo de corte y el ajuste de la tolerancia. Por ejemplo, el ajuste de la tolerancia de acabado de la superficie del molde a 0,05 mm y el ajuste de la velocidad de la herramienta y la alimentación puede aumentar la eficiencia de semi-fino y fino de fresado numérico de superficies de moldes por más de 40%, mejorando significativamente la rugosidad de la superficie y la precisión.
  5. Ajuste de la ruta del proceso de mecanizado para bloques de empalme de recorte y volteo: Las superficies y los bordes de los bloques de empalme de recorte y volteo se procesan por pasos, se ensamblan después del tratamiento térmico y sólo se deja el margen para el mecanizado fino después del enfriamiento para el borde del molde de recorte. Esto ahorra el ciclo de procesamiento y tratamiento térmico de las superficies y bordes de los bloques de empalme.

VI. Conclusión

Con el perfeccionamiento de la base de datos de moldes de recubrimiento y la aplicación en profundidad del software de análisis, así como la mejora de la precisión de mecanizado de la máquina herramienta, siempre y cuando el trabajo de diseño en cada etapa técnica sea detallado, y las cuestiones antes mencionadas se tengan en cuenta durante la etapa de diseño, a partir del diseño del producto, el diseño del proceso, y las fuentes de diseño del molde, llevando a cabo una verificación virtual suficiente, prevenir los problemas o defectos encontrados anteriormente en el análisis, tomar medidas con antelación, y garantizar que la información se entrega en su lugar puede reducir el tiempo de montaje, sujeción de mecanizado, y auxiliares, mejorar la precisión de fabricación, reducir en gran medida el tiempo de investigación y desarrollo y la frecuencia de depuración, cumplir con los requisitos de calidad de las piezas de estampación, y en última instancia, lograr el objetivo de acortar el ciclo de fabricación del molde.

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