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        車身軟模開發(fā)流程及日韓軟模開發(fā)技術對比

        2016-08-20 10:52:24張燕瑰王運生李志光馮波丁華馮擎峰
        汽車工程師 2016年1期
        關鍵詞:模件調(diào)試工序

        張燕瑰 王運生 李志光 馮波 丁華 馮擎峰

        (吉利汽車研究院)

        隨著市場對汽車需求量不斷增大,各汽車廠正積極加快開發(fā)新車型的速度。為了縮短開發(fā)周期以及降低開發(fā)成本,各汽車公司在研發(fā)階段會制作試制樣車進行各項試驗,以提前驗證汽車各項功能,避免硬模開發(fā)過程中大規(guī)模設變現(xiàn)象發(fā)生。目前國內(nèi)汽車車身軟模開發(fā)能力較差,零件質(zhì)量及開發(fā)周期與日本、韓國等國家相比仍差距甚遠,車身軟模開發(fā)能力有較大提升空間。為了深入了解軟模開發(fā)過程,文章首先介紹了車身軟模開發(fā)流程,然后對日韓軟模開發(fā)技術優(yōu)缺點進行比對。對國內(nèi)軟模件開發(fā)技術提高有很好的指導作用。

        1 車身軟模件開發(fā)流程

        文章以某車型車身軟模件開發(fā)過程為例,簡要介紹車身軟模件開發(fā)流程。

        1.1 數(shù)據(jù)審核

        接收到數(shù)據(jù)以后,供應商需安排專人對所有數(shù)據(jù)進行管理,首先核對數(shù)據(jù)與BOM一致性(材料、料厚、單車用量等信息),并確保廠家發(fā)送的設變能夠實時體現(xiàn)。

        1.2 軟模模具設計

        確認數(shù)據(jù)無誤后,軟模模具設計人員對零件進行模具設計,除側圍[1]、翼子板[2]等復雜工藝零件外,其余零件沖壓工序基本上不多于2序。圖1示出汽車后背門模具設計數(shù)據(jù)。

        圖1 后背門軟模模具設計數(shù)據(jù)

        1.3 模具制作

        軟模模具分為鋼板模和鑄造模。零件尺寸較小、結構簡單時通常采用鋼板模。鋼板模制作過程:采購鋼板,鋼板按設計尺寸進行焊接。尺寸較大或結構較復雜零件采用鑄造模。鑄造模首先需制作保麗龍泡沫模,然后進行鑄造。圖2a示出鋼板模,圖2b示出鑄造模。

        圖2 軟模模具

        1.4 模具數(shù)控加工

        模具焊接/鑄造完成后送至數(shù)控加工機床進行加工,數(shù)控加工中后背門模具,如圖3所示。

        圖3 數(shù)控加工中后背門模具

        1.5 模具精加工

        凸模數(shù)控加工后,表面要進行機器粗打磨和手工細打磨,手工打磨砂紙需求量大,打磨后表面質(zhì)量好,打磨后對表面進行噴漆及劃線處理。除外覆蓋件外,凹模通常只進行機器打磨。經(jīng)打磨、劃線處理后的凸模模具,如圖4所示,粗打磨后的凹模模具,如圖5所示。

        圖4 精加工后后背門模具

        圖5 粗打磨后后背門凹模

        1.6 零件沖壓調(diào)試

        軟模模具制作完成后進入零件沖壓調(diào)試階段。模具調(diào)試者經(jīng)驗豐富,零件調(diào)試速度快慢是決定軟模件開發(fā)周期長短的一個重要因素。模具調(diào)試者在調(diào)試出現(xiàn)問題時需迅速找出解決對策。調(diào)試過程中常用解決方法有:1)修剪坯料尺寸;2)打磨模具圓角;3)二次拉延;4)涂刷潤滑油或增加塑料薄膜張數(shù)等。調(diào)試完成后,開始一批次沖壓工作。圖6示出調(diào)試后的后背門。

        1.7 激光切割

        零件在沖壓或翻邊整形結束后,送至激光切割機進行激光切割。此工序與量產(chǎn)不同,量產(chǎn)工藝中修邊和沖孔工序是由修邊沖孔模完成,而軟模件開發(fā)過程中修邊和割孔均采用激光切割,激光切割大大縮短零件開發(fā)周期。

        若激光切割工序為最后序,則單獨進行切割調(diào)試即可;若激光切割后需要進行翻邊整形,則需要結合翻邊整形工藝進行切割調(diào)試。圖7示出激光切割后后背門內(nèi)板。

        圖7 激光切割后的后背門內(nèi)板

        1.8 翻邊整形(根據(jù)零件工藝確定是否需要)

        軟模件開發(fā)中部分零件需進行翻邊整形,該工序通常在激光切割后。翻邊整形工序調(diào)試需與激光切割同時進行。圖8示出翻邊整形后的后背門內(nèi)板。紅色圓圈所指區(qū)域為翻邊整形部位。

        圖8 翻邊整形后后背門內(nèi)板

        1.9 手工鈑金修整

        根據(jù)開發(fā)周期與軟模件品質(zhì)要求,經(jīng)翻邊整形后未能達到廠家要求的零件,通常采用手工鈑金修整方式進行整改。若經(jīng)沖壓整形后零件精度高,則鈑金修整量小,軟模件開發(fā)周期較短,若零件精度低,鈑金修整量大,則開發(fā)周期較長。

        1.10 零件檢測

        每批次軟模件加工結束后需進行檢測,若檢測合格(根據(jù)廠家提供檢測標準),則入庫等待發(fā)運;若不合格,則需進行手工鈑金修整,若手工鈑金仍不能解決,則需整改模具重新加工。

        零件檢測方式常用的有三坐標檢測、掃描檢測、檢具檢測以及以模代檢。零件精度要求高的零件,需采用三坐標檢測;零件精度要求低的零件,可采用以模代檢。通常汽車廠家會指定某些復雜或重要零件進行三坐標檢測。外覆蓋件通常制作單件檢具進行檢測。

        2 日韓車身軟模開發(fā)技術比對

        雖然國內(nèi)汽車車身軟模開發(fā)流程與韓國基本一樣,但是由于韓國軟模行業(yè)起步較早,經(jīng)過多年積累沉淀,韓國軟模開發(fā)技術較為成熟。因此,韓國開發(fā)的軟模件不論是質(zhì)量還是周期均優(yōu)于國內(nèi)。

        日本軟模件開發(fā)工藝比較接近于量產(chǎn)模具工藝,工序較多,通常都包含翻邊整形工序,開發(fā)周期相對韓國較長。但是由于日本具有特殊軟模工藝及開發(fā)方式,其軟模件質(zhì)量比韓國好。

        以日本某供應商(具有40多年軟模開發(fā)歷史)以及韓國某供應商(近30年軟模開發(fā)歷史)車身軟模開發(fā)為例,對日韓軟模開發(fā)技術及管理方式進行比對。

        2.1 數(shù)據(jù)管理

        韓國供應商接收到數(shù)據(jù)后有專門的數(shù)據(jù)管理員對整車數(shù)據(jù)進行管理,核對后若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與BOM存在不一致(如材料、料厚、是否缺件或多件等),馬上反饋給廠家進行確認。另外,對于開發(fā)過程中出現(xiàn)的設變問題,會及時反饋給各個部門進行同步更新,并對管控清單中信息進行更新,保證最終產(chǎn)品與數(shù)據(jù)一致。

        日本供應商無專門數(shù)據(jù)管理員,接收數(shù)據(jù)部門為數(shù)據(jù)部,該部門人員只負責下載數(shù)據(jù),并不對數(shù)據(jù)進行管理。若開發(fā)過程零件出現(xiàn)設變,管控清單中圖片、材料、料厚等信息無人負責更新,這將導致零件標簽中圖片、材料、料厚信息與實物不符。若清關被查,會導致清關時間加長,影響零件交付期。

        2.2 二級供應商數(shù)量

        韓國供應商具有固定二級供應商(6家以上),每次軟模供應商得到項目后,根據(jù)二級供應商工作飽和度和各自開發(fā)能力,對零件進行分配,該軟模供應商負責開發(fā)大件和復雜件,其余中小件則分配給二級供應商開發(fā)。二級供應商每2~3天以進度管控表形式進行開發(fā)進度匯報。

        日本供應商大部分零件均由自己負責開發(fā),少數(shù)簡單件委外,且二級供應商數(shù)量較韓國少。

        2.3 零件制造工藝

        2.3.1 加工工序

        韓國軟模件除側圍(3序)、翼子板(4序)等復雜件外,其余零件制作工序一般在2序以內(nèi)(通常為1序)。為節(jié)省成本并加快開發(fā)周期,側圍整形工序,只制作部分模具,以減少模具材料與加工工時。這是韓國軟模開發(fā)的一大優(yōu)點。圖9示出某側圍OP30整形工序的模具。

        圖9 側圍外板整形模具

        日本軟模件加工工序較多,零件加工工序通常為2序,較復雜零件多為4序。大部分零件加工工藝接近量產(chǎn),該做法優(yōu)點是零件質(zhì)量好,缺點是開發(fā)周期相對較長。

        軟模開發(fā)需綜合衡量開發(fā)質(zhì)量與周期,從而考慮選擇哪種開發(fā)方式。

        2.3.2 模具鑄造能力及模具材料

        韓國供應商鑄造模需委外,交由專門的模具鑄造公司進行制作。韓國鑄造模所用模具材料基本為鑄鐵。

        日本供應商具備制作鑄造模的全套設備與能力。從設計人員處取得軟模件模具圖紙后,首先進行泡沫模制作,然后送至鑄造車間進行鑄造。該軟模供應商鑄造模材料采用鋅鋁合金,該材料熔點低,機械加工性能好,表面處理效果佳,而且重熔利用率高。圖10示出日本軟模供應商制作的泡沫模和鑄造模。

        圖10 泡沫模和鑄造模

        2.3.3 激光切割支架形式

        韓國供應商激光切割支架采用鐵棒與樹脂材料制作而成,激光切割時零件置于樹脂上容易出現(xiàn)偏差,導致零件定位不準,出現(xiàn)輕微誤差。圖11示出韓國激光切割支架。

        圖11 韓國激光切割支架

        日本供應商采用鋼板作為零件的支撐,鋼板上鋪設切開的零件作為激光切割時放置零件的支撐面,該種設計方式保證零件激光切割時與支架完全貼合。圖12示出日本激光切割支架。

        圖12 日本激光切割支架

        2.3.4 折彎工藝

        韓國供應商折彎工藝使用較少,基本上采用拉延工藝,只有小支架類件使用折彎機。

        日本供應商折彎機使用頻率非常高,汽車橫梁類零件基本使用先拉延后折彎的工藝。該工藝可以很好地控制零件回彈。使用折彎工藝也是日本生產(chǎn)零件精度較高的原因之一。采用折彎工藝制作的零件開發(fā)過程,如圖13所示。

        圖13 折彎工藝零件開發(fā)過程

        2.3.5 熱成型件制作能力

        韓國供應商不具備熱成型件[3]制作所需的加熱設備,故不具有制作熱成型件的條件。

        日本供應商具備制作熱成型件所需設備(加熱爐、1000 t壓機)及技術,并對成型后零件屈服/抗拉強度、硬度和延伸率等進行測量(實驗室中具備硬度計、拉伸機及顯微鏡等設備)。

        圖14示出熱成型件制作所需設備,加熱爐最高可加熱至1 100℃。

        圖14 熱成型用設備

        2.4 過程控制

        韓國供應商開發(fā)軟模件過程中關注較多的是開裂、起皺和表面質(zhì)量問題,對于過程中質(zhì)量控制關注較少。日本供應商則比較細致,以下幾點過程控制方法明顯優(yōu)于韓國供應商。

        1)產(chǎn)品減薄率關注度高。在產(chǎn)品可能存在減薄率較大處,對其減薄率進行測量與計算。該做法可以將零件減薄率嚴格控制在要求范圍內(nèi),保證零件強度。若減薄率在廠家要求范圍內(nèi),則繼續(xù)加工;若減薄率超出廠家要求范圍,則重新調(diào)試。如果通過現(xiàn)場調(diào)試仍無法滿足減薄率要求,供應商立即將問題反饋給廠家進行確認,是否可以對零件進行設變,經(jīng)廠家跟蹤人員與設計方分析確認后,決定是對零件進行設變還是對零件讓步接收。

        2)風險件預留一套模具。對于一些尺寸較大或成型困難風險件,日本供應商會預留一套鑄件,以備風險件零件精度達不到要求時追加一道整形工序。該做法非??扇。梢杂行ьA防零件精度不達標導致開發(fā)進度延后問題。日本供應商零件精度的控制主要依靠模具開發(fā)過程,其后期鈑金修整量較少,該做法有利于保證零件品質(zhì)一致性。

        3)自制簡易檢具制作使用。韓國供應商只負責開發(fā)廠家指定數(shù)量零件檢具,用于后期零件的檢測驗收工作中。

        日本供應商除了開發(fā)廠家要求部分零件檢具外,其余大部分零件均開發(fā)自制簡易檢具,以用于零件的制作過程中。日本供應商在激光切割或鈑金修整后均將零件置于自制檢具中進行檢測,再根據(jù)檢查結果進行調(diào)整。該做法大大提高了零件的制造精度。圖15示出日本某零件自制簡易檢具。

        圖15 自制簡易檢具

        3 結語

        通過日韓軟模開發(fā)技術比對,為國內(nèi)車身軟模供應商提供了技術對標基準。通過學習日韓優(yōu)秀的開發(fā)技術,反思自身在軟模開發(fā)過程中存在的問題,并可以選擇適合自己開發(fā)模式的技術,加以學習研究,最終達到提高自身軟模件開發(fā)能力的目標。

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