«Реальный споттинг штампов: разговор с итальянским инструментальщиком Franci» (перевод интервью https://formingworld.com/cf-franci-die-spotting-simulation/). Часть первая.
Предисловие Ивана Лещинского: с радостью представляю вам материал о теоретических основах спаривания штампов — о «споттинге». К сожалению, теория наладки и доводки штампов толком никем не разработана, и чаще всего отдается «на откуп» опытным рабочим-слесарям. Между тем, обобщением и капитализацией опыта в этой сфере должны заниматься как раз инженеры-технологи вроде меня (см. https://tttttt.me/metalformingforall/389). Увы, в нашей стране с этим всё достаточно печально, как, впрочем, и во Франции — все держится на одиночках-энтузиастах. Но вот в США, Японии и Германии (все три страны находятся на передовом крае в области технологии листовой штамповки), а также в Швейцарии (родине софта Autoform) и Италии изучать эти процессы является обязательным, как для ИТР, так и для квалифицированных рабочих. Я стараюсь сделать максимум для того, чтобы у нас было примерно так же. Приятного чтения!
Основной конечной целью четвертой промышленной революции, так называемой Индустрии 4.0, является ускорение процессов разработки и производства, какого не было никогда ранее. Цифровизация, смарт-производство, цифровые двойники и искусственный интеллект - всё это методы достижения большей эффективности и результативности на протяжении всей производственной цепочки в целом, от разработки концепции детали до ее массового производства. Несмотря на развитие софта компьютерного моделирования процессов штамповки, фаза наладки штампов до сих пор требует интенсивного ручного труда и целиком полагается на опыт тех, кто осуществляет эту работу.
По факту наладка штампов представляет 30% их стоимости и занимает, по грубым прикидкам, 40% от общего времени, требуемого на разработку оснастки и запуск ее в производство. А споттинг штампов, в свою очередь, забирает 70-80% от общего времени наладки штампов — вот почему важна наибольшая эффективность в течение этой фазы! Даже небольшое сокращение времени наладки несет за собой солидный выигрыш в человекочасах и общей стоимости проекта.
Чтобы лучше понять, что должен предоставить процесс компьютерного моделирования процесса штамповки (симуляции) для сокращения времени, затрачиваемого на наладку штампов, мы поговорили с руководителем группы инжиниринга штампов Маттео Вальсеччи и начальником цеха производства штампов Марко Рота — оба из компании-производителя оснастки Франчи, расположенной в Лекко (Италия). Компания занимается производством штампов уже 60 лет (!), их специализация как инструментальщиков — разработка и запуск в производство потоков штампов передних крыльев для холодной листовой штамповки деталей различных автопроизводителей. Для этой статьи мы сконцентрировались на процессе споттинга в целом, чтобы определить потенциальные меры сокращения времени наладки.
- Споттинг штампов является существенным и затратным по времени этапом наладки. Еще до проверки геометрического соответствия деталей нам нужно гарантировать, что обеспечена минимально необходимая спаренность рабочих поверхностей штампа (как правило, 80%), это является обязательным условием для начала процедуры приемки штампов. Стратегия споттинга изначально планируется исходя из нашего опыта, а также из результатов симуляций. Как только она определена, ее передают на согласование, обсуждают, и утверждают совместно с потребителем» (М. Вальсеччи, Franci)
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ. #немного_матчасти #переводы #franci
Поддержать канал:
5469550046228679
Предисловие Ивана Лещинского: с радостью представляю вам материал о теоретических основах спаривания штампов — о «споттинге». К сожалению, теория наладки и доводки штампов толком никем не разработана, и чаще всего отдается «на откуп» опытным рабочим-слесарям. Между тем, обобщением и капитализацией опыта в этой сфере должны заниматься как раз инженеры-технологи вроде меня (см. https://tttttt.me/metalformingforall/389). Увы, в нашей стране с этим всё достаточно печально, как, впрочем, и во Франции — все держится на одиночках-энтузиастах. Но вот в США, Японии и Германии (все три страны находятся на передовом крае в области технологии листовой штамповки), а также в Швейцарии (родине софта Autoform) и Италии изучать эти процессы является обязательным, как для ИТР, так и для квалифицированных рабочих. Я стараюсь сделать максимум для того, чтобы у нас было примерно так же. Приятного чтения!
Основной конечной целью четвертой промышленной революции, так называемой Индустрии 4.0, является ускорение процессов разработки и производства, какого не было никогда ранее. Цифровизация, смарт-производство, цифровые двойники и искусственный интеллект - всё это методы достижения большей эффективности и результативности на протяжении всей производственной цепочки в целом, от разработки концепции детали до ее массового производства. Несмотря на развитие софта компьютерного моделирования процессов штамповки, фаза наладки штампов до сих пор требует интенсивного ручного труда и целиком полагается на опыт тех, кто осуществляет эту работу.
По факту наладка штампов представляет 30% их стоимости и занимает, по грубым прикидкам, 40% от общего времени, требуемого на разработку оснастки и запуск ее в производство. А споттинг штампов, в свою очередь, забирает 70-80% от общего времени наладки штампов — вот почему важна наибольшая эффективность в течение этой фазы! Даже небольшое сокращение времени наладки несет за собой солидный выигрыш в человекочасах и общей стоимости проекта.
Чтобы лучше понять, что должен предоставить процесс компьютерного моделирования процесса штамповки (симуляции) для сокращения времени, затрачиваемого на наладку штампов, мы поговорили с руководителем группы инжиниринга штампов Маттео Вальсеччи и начальником цеха производства штампов Марко Рота — оба из компании-производителя оснастки Франчи, расположенной в Лекко (Италия). Компания занимается производством штампов уже 60 лет (!), их специализация как инструментальщиков — разработка и запуск в производство потоков штампов передних крыльев для холодной листовой штамповки деталей различных автопроизводителей. Для этой статьи мы сконцентрировались на процессе споттинга в целом, чтобы определить потенциальные меры сокращения времени наладки.
- Споттинг штампов является существенным и затратным по времени этапом наладки. Еще до проверки геометрического соответствия деталей нам нужно гарантировать, что обеспечена минимально необходимая спаренность рабочих поверхностей штампа (как правило, 80%), это является обязательным условием для начала процедуры приемки штампов. Стратегия споттинга изначально планируется исходя из нашего опыта, а также из результатов симуляций. Как только она определена, ее передают на согласование, обсуждают, и утверждают совместно с потребителем» (М. Вальсеччи, Franci)
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ. #немного_матчасти #переводы #franci
Поддержать канал:
5469550046228679
«Реальный споттинг штампов: разговор с итальянским инструментальщиком Franci» (перевод интервью https://formingworld.com/cf-franci-die-spotting-simulation/). Часть вторая.
Один из первых заданных нами вопросов: Какие предварительные условия являются необходимыми для получения потока штампов с требуемым уровнем качества, произведенного за приемлемое время?
- Хороший и качественный споттинг начинается с правильной механической обработки штампов. Чем ниже качество механической обработки, тем больше времени потребуется на окончание работ и удовлетворение требований автопроизводителя (M. Рота, Franci)
Запомните это утверждение, мы вернемся к нему позже! Первый штамп, подлежащий спариванию (споттингу) — это штамп вытяжки; сначала зона прижима (пример показан ниже), далее — рабочая поверхность матрицы при достигнутой «мертвой точке» - заданной закрытой высоте. Пуансон обычно не подлежит обдирке и остается «базой».
Давайте посмотрим на процесс споттинга штампа вытяжки более пристально, чтобы увидеть, как проходит сама процедура.
Чистая листовая заготовка зажимается прижимными поверхностями (до первого касания пуансона) — так мы получаем заготовку для оценки спаренности прижима. Далее, эту заготовку окрашивают специальной краской в области контакта с прижимом, и снова делают ход пресса на той же высоте. Прижим оставляет пятна контакта на заготовке (и соответствующие им пятна на штампе), и они показывают, какие места нужно обдирать для достижения равномерного споттинга (см. пример незавершенного споттинга ниже). ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ. #немного_матчасти #переводы #franci
Поддержать канал:
5469550046228679
Один из первых заданных нами вопросов: Какие предварительные условия являются необходимыми для получения потока штампов с требуемым уровнем качества, произведенного за приемлемое время?
- Хороший и качественный споттинг начинается с правильной механической обработки штампов. Чем ниже качество механической обработки, тем больше времени потребуется на окончание работ и удовлетворение требований автопроизводителя (M. Рота, Franci)
Запомните это утверждение, мы вернемся к нему позже! Первый штамп, подлежащий спариванию (споттингу) — это штамп вытяжки; сначала зона прижима (пример показан ниже), далее — рабочая поверхность матрицы при достигнутой «мертвой точке» - заданной закрытой высоте. Пуансон обычно не подлежит обдирке и остается «базой».
Давайте посмотрим на процесс споттинга штампа вытяжки более пристально, чтобы увидеть, как проходит сама процедура.
Чистая листовая заготовка зажимается прижимными поверхностями (до первого касания пуансона) — так мы получаем заготовку для оценки спаренности прижима. Далее, эту заготовку окрашивают специальной краской в области контакта с прижимом, и снова делают ход пресса на той же высоте. Прижим оставляет пятна контакта на заготовке (и соответствующие им пятна на штампе), и они показывают, какие места нужно обдирать для достижения равномерного споттинга (см. пример незавершенного споттинга ниже). ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ. #немного_матчасти #переводы #franci
Поддержать канал:
5469550046228679
«Реальный споттинг штампов: разговор с итальянским инструментальщиком Franci» (перевод интервью https://formingworld.com/cf-franci-die-spotting-simulation/). Часть третья.
Фото в конце прошлой части показывает нам эффект изменения толщины заготовки в процессе вытяжки вкупе с упругими деформациями штампов и пресса в зоне прижима. Мы можем различить области, где краска отсутствует, потому что она перенеслась на штамп в ходе контакта; в тех областях, где краска еще остается на заготовке, контакт со штампом является частичным или отсутствует вовсе.
Локальные зоны контакта на штампе — это зоны, которые надо обдирать для достижения равномерного споттинга.
Область, которая всегда подлежит доводке споттинга (спариванию) — это область между перетяжными ребрами и линией границы с пуансоном. Зона за ребрами в некоторых случаях спаривается с учетом локального утолщения заготовки в ходе затягивания в матрицу, в других случаях просто высвобождается. Это решение согласовывается с потребителем.
Итак, сколько точно нам нужно обдирать? Другими словами, можем ли мы перевести объем краски, по которому мы обдираем штамп, в десятые доли миллиметра, которые надо ободрать для достижения равномерного споттинга?
«Обычно мы проводим качественный анализ», говорит М. Рота. «Мы начинаем обдирать по 0,05 мм в зонах жесткого контакта по всей поверхности прижима, затем проверяем снова; это метод проб и ошибок, который объясняет, почему спаривание прижима может занять вплоть до недели. Возьмите также в расчет, что радиус перетяжных ребер должен быть воссоздан обдиркой ровно так, как он был спроектирован — или смоделирован, если хотите. Как только прижим спарен, мы переходим к поверхности (гравюре) матрицы. Процедура по логике практически та же, что и с прижимом».
Число человеко-часов, необходимых для окончания работ по споттингу зависит прежде всего от требований потребителя, затем от типа детали и ее размера, добавляет Рота:
«Для наружных (лицевых) панелей мы обычно стараемся избегать сплошного контакта между матрицей и пуансоном в зоне конечной формы детали, чтобы избежать лицевых дефектов. Исключением являются стилевые линии, где требуется превосходный контакт. Для внутренних панелей, напротив, мы должны обеспечить хороший контакт по всем областям, чтобы все формы поверхности детали, обеспечивающие ее жесткость, получались с вытяжки корректно. В дополнение к этому, мы должны учитывать, образуются ли разрывы и утонения при достижении конечной закрытой высоты. В случае их возникновения мы начинаем возвращаться к предыдущим шагам по времени доводки, с тем чтобы установить, в какой именно момент возникает трещина. Это всегда означает по факту, что разрывы могут быть убраны улучшением спаренности штампов. Такое решение может применяться еще до одобрения потребителем».
Что можно сказать о доводке споттинга штампов операций, идущих после вытяжки?
«Штампы обрезки и фланцовки также требуют много времени на доводку по споттингу. В случае штампов обрезки нам нужно спаривать съемник (прижим; вслед за опытными слесарями предлагаю называть прижим для операций после вытяжки «съемником» - прим. Ивана Лещинского) в области, прилегающей к линии обрезки, для штампов фланцовки — в зоне, прилегающей к фланцу. Контакт по этим поверхностям должен быть превосходным, потому что не допускается смещения листа под прижимом при обрезке; в противном случае от смещения может появляться заусенец — там, где переход не обрезается, а деформируется».
Насколько широкой должна быть область хорошего споттинга при обрезке/правке/фланцовке? «Это зависит от того, говорим мы о внутренней панели или о наружной. Для внутренних панелей мы обычно спариваем съемник на ширине 15-20 мм; для наружных панелей ширина должна быть больше, обычно 30 мм, для того чтобы избежать дефектов поверхности в видимой части детали, создаваемых большим давлением съемника при достижении закрытой высоты».
Иллюстрация ниже показывает разницу между спаренным съемником в случае внутренней и наружной панелей. ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ. #немного_матчасти #переводы #franci
Поддержать канал:
5469550046228679
Фото в конце прошлой части показывает нам эффект изменения толщины заготовки в процессе вытяжки вкупе с упругими деформациями штампов и пресса в зоне прижима. Мы можем различить области, где краска отсутствует, потому что она перенеслась на штамп в ходе контакта; в тех областях, где краска еще остается на заготовке, контакт со штампом является частичным или отсутствует вовсе.
Локальные зоны контакта на штампе — это зоны, которые надо обдирать для достижения равномерного споттинга.
Область, которая всегда подлежит доводке споттинга (спариванию) — это область между перетяжными ребрами и линией границы с пуансоном. Зона за ребрами в некоторых случаях спаривается с учетом локального утолщения заготовки в ходе затягивания в матрицу, в других случаях просто высвобождается. Это решение согласовывается с потребителем.
Итак, сколько точно нам нужно обдирать? Другими словами, можем ли мы перевести объем краски, по которому мы обдираем штамп, в десятые доли миллиметра, которые надо ободрать для достижения равномерного споттинга?
«Обычно мы проводим качественный анализ», говорит М. Рота. «Мы начинаем обдирать по 0,05 мм в зонах жесткого контакта по всей поверхности прижима, затем проверяем снова; это метод проб и ошибок, который объясняет, почему спаривание прижима может занять вплоть до недели. Возьмите также в расчет, что радиус перетяжных ребер должен быть воссоздан обдиркой ровно так, как он был спроектирован — или смоделирован, если хотите. Как только прижим спарен, мы переходим к поверхности (гравюре) матрицы. Процедура по логике практически та же, что и с прижимом».
Число человеко-часов, необходимых для окончания работ по споттингу зависит прежде всего от требований потребителя, затем от типа детали и ее размера, добавляет Рота:
«Для наружных (лицевых) панелей мы обычно стараемся избегать сплошного контакта между матрицей и пуансоном в зоне конечной формы детали, чтобы избежать лицевых дефектов. Исключением являются стилевые линии, где требуется превосходный контакт. Для внутренних панелей, напротив, мы должны обеспечить хороший контакт по всем областям, чтобы все формы поверхности детали, обеспечивающие ее жесткость, получались с вытяжки корректно. В дополнение к этому, мы должны учитывать, образуются ли разрывы и утонения при достижении конечной закрытой высоты. В случае их возникновения мы начинаем возвращаться к предыдущим шагам по времени доводки, с тем чтобы установить, в какой именно момент возникает трещина. Это всегда означает по факту, что разрывы могут быть убраны улучшением спаренности штампов. Такое решение может применяться еще до одобрения потребителем».
Что можно сказать о доводке споттинга штампов операций, идущих после вытяжки?
«Штампы обрезки и фланцовки также требуют много времени на доводку по споттингу. В случае штампов обрезки нам нужно спаривать съемник (прижим; вслед за опытными слесарями предлагаю называть прижим для операций после вытяжки «съемником» - прим. Ивана Лещинского) в области, прилегающей к линии обрезки, для штампов фланцовки — в зоне, прилегающей к фланцу. Контакт по этим поверхностям должен быть превосходным, потому что не допускается смещения листа под прижимом при обрезке; в противном случае от смещения может появляться заусенец — там, где переход не обрезается, а деформируется».
Насколько широкой должна быть область хорошего споттинга при обрезке/правке/фланцовке? «Это зависит от того, говорим мы о внутренней панели или о наружной. Для внутренних панелей мы обычно спариваем съемник на ширине 15-20 мм; для наружных панелей ширина должна быть больше, обычно 30 мм, для того чтобы избежать дефектов поверхности в видимой части детали, создаваемых большим давлением съемника при достижении закрытой высоты».
Иллюстрация ниже показывает разницу между спаренным съемником в случае внутренней и наружной панелей. ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ. #немного_матчасти #переводы #franci
Поддержать канал:
5469550046228679
«Реальный споттинг штампов: разговор с итальянским инструментальщиком Franci» (перевод интервью https://formingworld.com/cf-franci-die-spotting-simulation/). Часть четвертая.
На фотографии споттинга для наружной панели (см. прошлую часть) вы можете увидеть, что съемник оставляет некоторые неприемлемые следы (деформации) на переходе. В случае операции фланцовки, область контакта съемника должна всегда быть больше (30 мм и более). Это отчасти связано с высоким усилием фланцовки, требующим большего давления съемника во избежание любого смещения или искажения формы, особенно в случае применения клиновых механизмов. Иллюстрация ниже показывает нам пример споттинга в области фланцовки зоны арки колеса и фары на панели переднего крыла. Съемник не должен оставлять ни малейшей отметки в этих зонах, или не будет достигнут окончательный уровень качества. Чтобы обеспечить защиту от искажений и деформаций, зона споттинга возле фары сделана с шириной более 30 мм. «Когда таково решение проблемы, которое надо применить, мы должны согласовать его с потребителем», утверждает М. Рота.
Очевидно, что такой сверхтонкий процесс доводки требует много ручного сложного труда. Спаривание потока штампов (4 операции) для достижения целей по внешнему виду и геометрии может потребовать от четырех до пяти месяцев, и даже больше в некоторых случаях.
Сейчас, когда нам довольно понятен процесс споттинга, возникает вопрос: как виртуальный споттинг в симуляциях может сократить реальный ручной труд? В дополнение к этому, какие результаты компьютерного моделирования (симуляций) могут быть учтены при механической обработки рабочих поверхностей штампов, и как это сделать, с учетом ограничений по допускам механической обработки и условиям симуляций?
«Хороший и приемлемый по качеству споттинг начинается с механической обработки штампов», объяснял нам М. Рота в начале нашей беседы. Итак, какова процедура подготовки поверхностей для механической обработки с учетом споттинга?
«В соответствии с согласованной стратегией споттинга, мы применяем специальные припуски для поверхностей, подлежащих спариванию, напрямую на рабочие поверхности штампов», говорит М. Вальсеччи. «К сожалению, мы не можем в полной мере учесть изменения толщины заготовки в ходе штамповки. Автоматическая процедура передачи изменения толщины металла при штамповке, задаваемая при механической обработке, была бы идеальной для сокращения времени спаривания штампов, и при этом нам надо учитывать окончательное качество поверхности после механической обработки (зачастую необходима финальная затирка масляным или водяным камнем, и полировка — прим. Ивана Лещинского).
Каким был бы наилучший путь учета вариации толщины заготовки на рабочие поверхности штампов, с тем, чтобы сократить до минимума этап ручного споттинга штампов? Мы увидим это в будущих подобных материалах. #немного_матчасти #переводы #franci
Поддержать канал:
5469550046228679
На фотографии споттинга для наружной панели (см. прошлую часть) вы можете увидеть, что съемник оставляет некоторые неприемлемые следы (деформации) на переходе. В случае операции фланцовки, область контакта съемника должна всегда быть больше (30 мм и более). Это отчасти связано с высоким усилием фланцовки, требующим большего давления съемника во избежание любого смещения или искажения формы, особенно в случае применения клиновых механизмов. Иллюстрация ниже показывает нам пример споттинга в области фланцовки зоны арки колеса и фары на панели переднего крыла. Съемник не должен оставлять ни малейшей отметки в этих зонах, или не будет достигнут окончательный уровень качества. Чтобы обеспечить защиту от искажений и деформаций, зона споттинга возле фары сделана с шириной более 30 мм. «Когда таково решение проблемы, которое надо применить, мы должны согласовать его с потребителем», утверждает М. Рота.
Очевидно, что такой сверхтонкий процесс доводки требует много ручного сложного труда. Спаривание потока штампов (4 операции) для достижения целей по внешнему виду и геометрии может потребовать от четырех до пяти месяцев, и даже больше в некоторых случаях.
Сейчас, когда нам довольно понятен процесс споттинга, возникает вопрос: как виртуальный споттинг в симуляциях может сократить реальный ручной труд? В дополнение к этому, какие результаты компьютерного моделирования (симуляций) могут быть учтены при механической обработки рабочих поверхностей штампов, и как это сделать, с учетом ограничений по допускам механической обработки и условиям симуляций?
«Хороший и приемлемый по качеству споттинг начинается с механической обработки штампов», объяснял нам М. Рота в начале нашей беседы. Итак, какова процедура подготовки поверхностей для механической обработки с учетом споттинга?
«В соответствии с согласованной стратегией споттинга, мы применяем специальные припуски для поверхностей, подлежащих спариванию, напрямую на рабочие поверхности штампов», говорит М. Вальсеччи. «К сожалению, мы не можем в полной мере учесть изменения толщины заготовки в ходе штамповки. Автоматическая процедура передачи изменения толщины металла при штамповке, задаваемая при механической обработке, была бы идеальной для сокращения времени спаривания штампов, и при этом нам надо учитывать окончательное качество поверхности после механической обработки (зачастую необходима финальная затирка масляным или водяным камнем, и полировка — прим. Ивана Лещинского).
Каким был бы наилучший путь учета вариации толщины заготовки на рабочие поверхности штампов, с тем, чтобы сократить до минимума этап ручного споттинга штампов? Мы увидим это в будущих подобных материалах. #немного_матчасти #переводы #franci
Поддержать канал:
5469550046228679
P.S. пример учета припуска на доводку ("назначаемый зазор" между штампами, отличающийся от стандартного) из результатов компьютерного моделирования процесса штамповки и изменения толщины перехода с вытяжки (для обеспечения сокращения времени на последующее спаривание) для съемника операции обрезки переднего крыла (к прошлому материалу). #немного_матчасти #franci