Klient: Keskmise suurusega Euroopa 2. astme autode tarnija
Tööstus: Autode konstruktsiooniklambrid
Projekti ulatus: Progressiivne stantsimine ja tootmine, masstootmine
Partner: MetalStampingParts.ltd – Manufa täppismetallist stantsimine, Hiina
1. Kliendi taust
Meie klient, väljakujunenud Tier 2 tarnija, kes teenindab suurt Euroopa autotööstuse originaalseadmete valmistajat, toodab terasest tugevdusklambreid, mida kasutatakse eesmise alamraami koostudes. Osa – 2,8 mm paksune külmvaltsitud terasest kronstein (SAPH440 klass), mille mõõtmed on ligikaudu 120 mm × 85 mm – on ohutuse seisukohalt kriitiline, nõudes suuremahulise tootmise korral ühtlast mehaanilist jõudlust.
Töölevõtu ajal oli kliendi aastane nõudlus 2 000 000 tükki, mudeli elutsükli prognoosid ulatuvad 7 aastani. Nende olemasolev tootmisprotsess põhines nelja jaama ühe toiminguga tööriistade seadistamine: tühjendamine, augustamine, vormimine ja koputamine, igaüks eraldi mehaaniliste pressidega. See killustatud töövoog nõudis nelja masinaoperaatorit, nelja pressi seadistust ja märkimisväärset jaamade vahelist pooleliolevat (WIP) inventuuri. Tüki hind oli püsinud $1.82– see arv, mida kliendi hankemeeskond pidas OEM-kliendi kasvava kulude vähendamise surve tõttu jätkusuutmatuks.
Klient pöördus meie poole selge ülesandega: vähendage ühikuhinda alla $1.20 , kahekordistades samal ajal igakuist läbilaskevõimet 80 000 kuni 160 000 tükki – kõik ilma range mm ±0,05 mõõtmete tolerantsid, mis on vajalikud originaalseadmete tootja koosteliini automatiseeritud robotkeevitamiseks.
2. Väljakutse
Kolm omavahel seotud piirangut määrasid selle projekti tehnilise raskuse:
kulusihtmärgi järgimiseta. Olemasolev ühikukulu 1,82 dollarit pidi langema vähemalt 34%. 2 miljoni aastase ühiku juures tähendas see kokkuhoidu, mis ületab 1,2 miljonit dollarit ühe mudeliaasta jooksul – mittetriviaalne nõue küpse tembeldatud osa järele, mis on juba aastatepikkuse kaizen-tegevuse kaudu optimeeritud.
Maht pudelikael. Ühe operatsiooniga liin oli maksimaalselt 80 000 tükki kuus kolmes vahetuses. Nõudluse prognoosid nõuavad 18 kuu jooksul 160 000 tükki kuus. Olemasolevate tööriistade lihtsalt dubleerimine oleks nõudnud 240 000 dollarit täiendavat kõvatööriistainvesteeringut pluss tehase põrandapinda, mida kliendil ei olnud.
Tolerantsi virnastamine. Nelja eraldiseisva kinnitusseadme ja nelja operaatorist sõltuva laadimis-/mahalaadimistsükliga kogunesid protsessile omased positsioneerimisvead. ±0,05 mm säilitamine kriitilistel aukudest servani ulatuvatel mõõtmetel nõudis 100% kontrollimist ja sagedast tööriistade reguleerimist, suurendades tööjõu- ja vanaraua kulusid. Iga uus lahendus pidi need mitme seadistuse veaallikad kõrvaldama.
Klient kandis ka a 4,7% sisemine praagi määr, mis on suuresti tingitud sekundaarsete vormimis- ja väljavõtmisjaamade valest joondamisest.
3. Meie lahendus
Pärast seda, kui koostasime koos kliendi insenerimeeskonnaga üksikasjaliku DFM-i (Design for Manufacturability) ülevaatuse, pakkusime välja ühe 18-jaamaline progressiivne stants koondab kõik toimingud ühte pidevasse pressitsüklisse.
3.1 Riba paigutus ja materjali kasutamine
Suurim kuluhoob oli tooraine. Algses protsessis kasutati 140 mm laiust üherealise paigutusega mähisriba, mille tulemuseks oli 68% materjalikasutus. Meie insenerimeeskond kasutas AutoForm-põhine vormimissimulatsioon , et kinnitada kolmerealine astmeline (siksakiline) paigutus kanduriba optimeerimisega. Uus paigutus ahendas riba 108 mm-ni rea kohta kolmerealises konfiguratsioonis, saavutades 92% materjalikasutus — 24-protsendiline kasum, mis ainuüksi aitas kokku hoida umbes 0,28 dollarit materjali tüki kohta.
18-jaamaline jada kavandati järgmiselt.
| Jaam | Operatsioon |
| 1 | Pilot augustamine (Ø6,0 mm, 2×) |
|---|---|
| 2–3 | Progressiivne sälkumine ja ümbermõõt jämetöötlus |
| 4 | Tühikäik (stantsi konstruktsiooni tugevdustsoon) |
| 5–6 | Sisemine akna augustamine (piklikud pilud, 12×5 mm) |
| 7 | Eelvormimispain (45° osaline äärik) |
| 8 | Tühikäik |
| 9 | Lõplik vormimispain (90° ±0,5°) |
| 10 | Restrike / coining painderaadiuse juhtimiseks |
| 11 | Reljeef (jäigastav rant, kõrgus 1,2 mm) |
| 12–13 | Äärik (Z-pain, mõlemad pooled korraga) |
| 14 | Tühikäik (anduri kontrolltsoon) |
| 15 | Täpsus.0 mm. 4×) |
| 16 | Keermestamine – integreeritud sisemine servo-keermestusseade (M6×1,0, 2×) |
| 17 | Eraldamine / lõikamine |
| 18 | Vanametalli tükeldamine |
3.2 Tööriistaterase ja katte valik
Kõrge kulumisajaga sisestusjaamade, stantsimisjaamade, läbitorkamisjaamade ja läbitorkamisjaamade jaoks SKD11 (JIS G4404) cold-work tool steel hardened to 60–62 HRC, numbriga TiCN (titaankarbonitriid) PVD kate -ni karastatud külmtöötlemise tööriistateras kantakse kõikidele lõike- ja vormimispindadele. See kombinatsioon annab ületava pinna kõvaduse 3000 HV, pikendades tööriista eluiga hinnanguliselt 5 miljonit lööki suurte renoveerimistööde vahel – kriitilise tähtsusega 2 miljonit aastas programmi jaoks.
Juhtsambad ja puksid täpsustati dokumendis SKH51 kiirteras kuulpuuri kinnitustega, et tagada juhtimistäpsus 0,003 mm piires kogu pressimiskäigu ulatuses.
3.3 In-die koputamise integreerimine
Võimalik, et tehniliselt kõige ambitsioonikam element oli M6 × 1.0 kraanioperatsiooni integreerimine otse jaama 16 progressiivsesse matriitsi. Traditsioonilised lähenemisviisid ühendavad kraani võrguühenduseta, kasutades selleks spetsiaalseid masinaid, lisades käitlemiskulusid ja tsükliaja varieeruvust. Meie disainis kasutati a servoajamiga sisekeermestusseade sünkroniseeritud pressi vända nurgaga, saavutades 50 lööki minutis koputamiskiiruse automaatse laastu eemaldamisega. Kohapealne koputamine kaotas ühe täisoperaatori koha ja vähendas ühe osa koputamise kulusid 0,09 dollarilt alla 0,02 dollarile.
3.4 Simulatsioonipõhine valideerimine
Enne terase lõikamist käitasime:
– Vormimise simulatsioon (AutoForm R8): kinnitatud hõrenemine < 20%, kortsudeta vormimine, tagasilöögikompensatsioon 0,8° 90° äärikul
– Struktuurne FEA (ANSYS): Kinnitatud stantsi pinged alla 980 MPa kõikidel kriitilistel sisetükkidel 250-tonnise presskoormuse juures
– Ribade edenemise kinematika: Kontrollitud piloodi haakumine igas jaamas. Kanduri minimaalne laius 8 kogu ulatuses.
Tootmiseelne simulatsioon vähendas füüsilise proovi iteratsiooni tööstusharule tüüpiliselt 5–7 ringilt vaid 3-le.
4. Rakendamine
4.1 Tootmise ajaskaala
| Faas | Kestus | Peamised verstapostid |
| DFM-i ja ribade paigutus | 1.–2. nädal | Simulatsiooniga kinnitatud paigutus, allkirjastatud |
|---|---|---|
| Die Disain (3D CAD) | Nädal 2–4 | SolidWorksi täielik koost 478 komponendiga |
| Tooraine hankimine | Nädal 2–3 | SKD11 plokid tarnitakse ettevõttelt Hitachi Metals |
| CNC-mehaaniline töötlemine ja traadi EDM | 4.–7 | 5-teljeline töötlemine + Sodick-traadi EDM materjali paksuse/stantsi vahekauguseks (6–8% materjalist) |
| Assembly & Bench | 7.–8. nädal | Matriitsikomplekti koost, suunava joonduse kontrollimine |
| Prooviproov – 1. voor | 8. nädal | Esialgne tembeldamine, tuvastati kolm väiksemat jämeda asukohta |
| Prooviproov – 2. voor | 9. nädal | Purgid lahendatud, tagasilöögid lubatud piires |
| Proovikatse – 3. voor | 9. nädal | PPAP-i täiskogus: 300 tükki, kõik mõõtmed spetsifikatsioonis |
| Kohaletoimetamine ja paigaldus | 10. nädal | Die tarnitud, paigaldatud kliendi 250T AIDA pressile |
Kogu teostusaeg ostutellimusest masstootmisvalmiduseni: 10 nädalat.
4.2 Esimese artikli tulemused
Kolmas ja viimane katse andis 96% esmase läbimise tootlikkus 300-osalise PPAP proovi kohta. Mõõtmete ülevaatus Zeiss CONTURA CMM-il kinnitatud:
– Kõik 47 spetsifikatsiooni
– Cpk ≥ 1,67 kõigi 12 kriitilise kvaliteedi (CTQ) omaduse kohta
– spetsifikatsioonist kõrvalekalduvaid mõõtmisi pole kogu proovi ulatuses
mõõtmete karakteristikku Ülejäänud 4% mittevastavus piirdus reljeefse randi pinna väiksema kulumisega – lahendati stantsimise pinnaviimistluse 0,5 µm suurenemisega (Ra 0,1 µm → Ra 0,05 µm teemantpoleerimisega).
5. Tulemused
5.1 Kulude jaotus (tüki kohta)
| Kuluelement | Enne | Pärast | Muuda |
| Tooraine | $0.74 | $0.46 | ↓ 37.8% |
|---|---|---|---|
| Otsene töö | $0.38 | $0.09 | ↓ 76.3% |
| Masina amortisatsioon | $0.28 | $0.21 | ↓ 25.0% |
| Kulumaterjalid ja tööriistad | $0.15 | $0.12 | ↓ 20.0% |
| Vanametalli ja ümbertöötlemine | $0.08 | $0.02 | ↓ 75.0% |
| Üldkulude eraldis | $0.19 | $0.25 | ↑ 31.6%* |
| Kokku | $1.82 | $1.15 | ↓ 36.8% |
Üldkulud suurenesid suurema pressitonnaaži jaotuse tõttu; rohkem kui kompenseeritakse muude säästudega.*
5.2 Toimivusmõõdikud
| KPI | Algtase | Saavutatud | Sihtmärk |
| Ühiku maksumus | $1.82 | $1.15 | $1.20 |
|---|---|---|---|
| Kuumaht | 80 000 tk | 180 000 tk | 160 000 tk |
| Protsessivõime (Cpk) | 1.12 | 1.67+ | 1,33 min |
| Materjali kasutamine | 68% | 92% | — |
| Sisemine praagi määr | 4.7% | 0.8% | <2.0% |
| Operaatorite arv | 4 | 1 | — |
| Vahetusaeg | 45 min | 8 min | — |
5.3 Aastane kokkuhoid
2 000 000 tk aastas, kokkuhoid 7 dollarit tõlke kohta. 1 340 000 $ aastane kulude vähendamine. Täielik järkjärguline investeering (ligikaudu 185 000 dollarit, sealhulgas disain, materjalid, töötlemine, katmine ja proovimine) saavutas tasuvus vähem kui 9 nädala jooksul toodangut.
6. Kliendi tagasiside
„Oleme viimase 15 aasta jooksul teinud koostööd mitme tööriistapartneriga Aasias ja see projekt koos metallstantsimineparts.ltd-ga paistab silma kõigi aegade sujuvaima üleminekukogemusena. See lähenemine tähendas, et meie insenerimeeskonnal oli täielik usaldus enne terase lõikamist. Kui stants saabus, töötas see 37% võrra rohkem kui meie esialgne eesmärk, ja mis veelgi olulisem, on meil olnud üle 800 000 tüki, mille kliendid ei suuda täpselt vastata.
— Euroopa 2. taseme autode tarnija inseneridirektor
NDA alusel peidetud nimi
7. Võtmed
🔗 Vaata lisaks: Meditsiiniseadmete täppisstantsimise juhtumiuuring — Kuidas saavutasime USA meditsiiniseadmete tootja jaoks 0,15 mm 304 roostevaba terase tolerantsi ±0,01 mm, vähendades komponendi maksumust 53%.
1. Progressiivne stantside konsolideerimine ei seisne ainult kiiruses – see on vigade kõrvaldamine. Iga detaili eemaldamisel ja uuesti kinnitamisel lisandub taluvusrisk. 18-jaamaline disain kõrvaldas kolm edastuspunkti ja protsessi võimekus paranes Cpk 1,12-lt 1,67+-le selle otsese tulemusena.
– sageli on see kõige suurem materjalikulu ja sageli on see kõige suurem kulu. alaoptimeeritud. Materjali saagise 24 protsendipunktiline paranemine aitas rohkem kaasa tüki kokkuhoiule kui tööjõu vähenemisele. Mitmerealised astmelised paigutused, kui need kinnitatakse simulatsiooni abil, võimaldavad oluliselt säästa materjali ilma vormitavust kahjustamata.
3. Sekundaarsed toimingud (keermestamine, keevitamine, montaaž) on tehniliselt nõudlikud, kuid äriliselt muutlikud. Servokeermestamise seade oli matriitsi kõige keerulisem alamsüsteem, kuid see välistas kogu võrguühenduseta protsessi ja operaatori, vähendades koputuskulusid 78%.
4. Simulatsiooniinvesteering tasub end ära lühema katseajaga. Kolm prooviringi tööstusharu tüüpiliste 5–7 ringi asemel säästsid umbes 12 000 dollarit pressiaja, materjalide ja inseneritundide arvelt – ligikaudu 3 korda simulatsioonitöö enda maksumusest.
5. Tööriistateras ja katte valik peavad vastama programmi elutsükli ökonoomsusele. SKD11 + TiCN osutus selle 7-aastase ja 14 miljonist tükist koosneva programmi jaoks optimaalseks. Suuremate koguste või abrasiivsemate materjalide puhul soovitame tavaliselt pulbermetallurgia klassi (nt ASP-seeria) või alternatiivseid katteid (AlCrN kõrgel temperatuuril kasutatavate rakenduste jaoks).
See juhtumiuuring esindab tegelikku projekti, mille teostas MetalStampingParts.ltd. Teatud klienti tuvastavad üksikasjad on mitteavaldamise lepingute alusel anonüümseks muudetud. Kõik tehnilised andmed, kulunäitajad ja jõudlusnäitajad kontrollitakse projekti dokumentatsiooni ja tootmisjärgsete auditite põhjal.
Progressiivse stantsimise, kulude vähendamise inseneri või suuremahuliste metallistantsimise partnerluste kohta päringute saamiseks võtke ühendust meie insenerimeeskonnaga aadressil MetalStampingParts.ltd.
Seonduvad ressursid
- Autotööstuse OEM-i kulude vähendamise juhtumiuuring — kuidas järkjärguline stantside optimeerimine vähendas autotööstuse originaalseadmete valmistaja kulusid 37% võrra.