Klientas: Vidutinio dydžio Europos 2 pakopos automobilių tiekėjas
Pramonė: Automobilių konstrukciniai laikikliai
Projekto apimtis: Progresyvus štampų projektavimas, gamyba ir masinė gamyba
Partneris: metalstampingparts.ltd – Tiksliojo metalo štampavimo gamintojas, Kinija
1. Kliento fonas
Mūsų klientas, gerai įsitvirtinęs 2 pakopos tiekėjas, aptarnaujantis didžiausią Europos automobilių gamintojų originalios įrangos gamintoją, gamina plieninius armatūros laikiklius, naudojamus priekinio rėmo mazguose. Ši dalis – 2,8 mm storio šaltai valcuotas plieninis laikiklis (SAPH440 markė), kurio matmenys yra maždaug 120 mm × 85 mm – yra labai svarbi saugai, todėl gaminant didelės apimties, reikalingas pastovus mechaninis veikimas.
Užsiėmimo metu kliento metinis poreikis buvo 2 000 000 vienetų, modelio gyvavimo ciklo prognozės pratęsiamos iki 7 metų. Jų esamas gamybos procesas rėmėsi a keturių stočių vienos operacijos įrankių sąranka: išlyginimas, pradūrimas, formavimas ir sriegimas, kiekvienas atliekamas atskirais mechaniniais presais. Šiai suskaidytai darbo eigai reikėjo keturių mašinų operatorių, keturių spaudos sąrankų ir didelės nebaigtos darbo (WIP) inventoriaus tarp stočių. Vieneto kaina sumažėjo iki $1.82, o kliento pirkimų komanda laikė netvariu, atsižvelgiant į didėjantį OĮG kliento spaudimą mažinti išlaidas.
Klientas kreipėsi į mus su aiškiu nurodymu: sumažinti vieneto savikainą žemiau $1.20 ir tuo pačiu padvigubinti mėnesio apyvartą nuo 80 000 00001 vnt. – visa tai nepažeidžiant griežtų ±0,05 mm matmenų leistinų nuokrypių, reikalingų automatizuotam suvirinimui robotu OEM surinkimo linijoje.
2. Iššūkis
Trys tarpusavyje susiję apribojimai apibrėžė šio projekto techninius sunkumus:
Tikslinės išlaidos. Esama 1,82 USD vieneto kaina turėjo sumažėti bent 34%. 2 milijonai metinių vienetų sutaupo daugiau nei 1,2 milijono JAV dolerių per vienerius modelio metus – tai nereikšmingas prašymas už subrendusią štampuotą dalį, jau optimizuotą per ilgus metus besitęsiančią kaizen veiklą.
Talpa. Vieno veikimo linija buvo maksimaliai pagaminta iki 80 000 vienetų per mėnesį per tris pamainas. Paklausos prognozėms reikėjo 160 000 vienetų per mėnesį per 18 mėnesių. Tiesiog dubliuojant esamus įrankius būtų reikėję 240 000 USD papildomų investicijų į kietuosius įrankius ir gamyklos ploto, kurio klientas neturėjo.
Tolerancijos sukrovimas. Naudojant keturis atskirus įtaisus ir keturis nuo operatoriaus priklausančius pakrovimo / iškrovimo ciklus, procesas iš esmės kaupė padėties nustatymo klaidas. Norint išlaikyti ±0,05 mm kritinius matmenis nuo skylės iki krašto, reikėjo 100 % tikrinti ir dažnai reguliuoti įrankius, todėl padidėjo darbo ir laužo sąnaudos. Bet koks naujas sprendimas turėjo pašalinti šiuos kelių sąrankos klaidų šaltinius.
Klientas taip pat gabeno 4,7 % vidinio laužo normos, daugiausia dėl antrinio formavimo ir sriegimo stočių nesutapimo.
3. Mūsų sprendimas
Su kliento inžinierių komanda atlikę išsamią Gamybos projektavimo (DFM) peržiūrą, pasiūlėme vieną 18. sujungia visas operacijas į vieną nepertraukiamą presavimo ciklą.
3.1 Juostos išdėstymas ir medžiagų panaudojimas
Vienintelis didžiausias sąnaudų svertas buvo žaliava. Pradiniame procese buvo naudojama 140 mm pločio ritės juosta su vienos eilės išdėstymu, todėl sunaudota 68 % medžiagos. Mūsų inžinierių komanda naudojo AutoForm pagrįstą formavimo modeliavimą patvirtinti 3 eilučių laipsnišką (zigzago) išdėstymą su nešiklio juostos optimizavimu. Naujasis išdėstymas sumažino juostą iki 108 mm vienoje eilėje trijų eilučių konfigūracijoje, 92 % medžiagos panaudojimas – 24 procentinių punktų prieaugis, kuris vien tik padėjo sutaupyti maždaug 0,28 USD už vienetą.
18 stočių seka buvo sukurta taip:
| Stotis | Operacija |
| 1 | Pilotinis skylių pramušimas (Ø6,0 mm, 2×) |
|---|---|
| 2–3 | Progresyvus įpjovimas ir perimetro grublėtas |
| 4 | Tuščiosios eigos (štampai) konstrukcijos sutvirtinimas |
| 5–6 | Vidinis lango pradurimas (pailgos grioveliai, 12×5 mm) |
| 7 | Iš anksto formuojamas lenkimas (45° dalinis flanšas) |
| 8 | Tuščioji eiga |
| 9 | Galutinis formavimo lenkimas (90° ±0,5°) |
| 10 | Restrike / Coining lenkimo spindulio kontrolei |
| 11 | Reljefinis (standinamasis rutulys, 1,2 mm aukštis) |
| 12–13 | Flanšas (Z lenkimas, abi pusės vienu metu) |
| 14 | Tuščioji eiga (jutiklio patikros zona) |
| 15 | Tikslus skylių pradurimas (Ø8,2 mm ±0,02 mm, 4×) |
| 16 | Sriegimas – integruotas servo sriegimo blokas (M6×1,0, 2×) |
| 17 | Atskyrimas / atjungimas |
| 18 | Laužo smulkinimas |
3.2 Įrankių plieno ir dangos pasirinkimas
Didelio susidėvėjimo stotims (vėrimo štampams, formavimo įdėklams ir sriegimo stotims) nurodėme SKD11 (JIS G4404) šalto apdirbimo įrankių plienas, grūdintas iki 60–62 HRC, su TiCN (titano karbonitrido) PVD danga taikoma visiems pjovimo ir formavimo paviršiams. Šis derinys užtikrina paviršiaus kietumą, viršijantį 3000 HV, pailginant įrankio tarnavimo laiką iki apytiksliai 5 milijonų smūgių tarp pagrindinių atnaujinimų – tai labai svarbu 2 mln. per metus programai.
Kreipiamosios kolonos ir įvorės buvo nurodytos SKH51 greitaeigiame pliene su rutulinio narvelio laikikliais, kad būtų užtikrintas nukreipimo tikslumas 0,003 mm per visą presavimo eigą.
3.3 Sriegio sriegimo integracija
Bene techniškai ambicingiausias elementas buvo M6×1.0 sriegimo operacijos integravimas tiesiai į 16 stoties laipsnišką štampą. Mūsų konstrukcijoje buvo naudojamas servovaromas sriegio įtaisas sinchronizuojamas su presavimo švaistiklio kampu, pasiekiamas 50 smūgių per minutę bakstelėjimo greitis su automatiniu drožlių pašalinimu. Sriegimas vietoje pašalino vieną operatoriaus vietą ir sumažino vienos dalies bakstelėjimo kainą nuo 0,09 USD iki mažiau nei 0,02 USD.
3.4 Imitacija pagrįstas patvirtinimas
Prieš pjaustydami plieną, atlikome:
– Formavimo modeliavimas (AutoForm R8): Patvirtintas retinimas < 20%, formavimas be raukšlių, 0,8° spyruoklės kompensavimas 90° flanše
– Struktūrinis FEA (ANSYS): Patvirtinti, kad visų svarbių įdėklų štampavimo įtempiai yra mažesni nei 980 MPa, esant 250 tonų presavimo apkrovai
– Juostos progresavimo kinematika: Patikrintas piloto įsijungimas kiekvienoje stotyje. Mažiausias 8 mm nešiklio plotis
Pasirengimo gamybai modeliavimas sumažino fizinių bandymų iteracijų skaičių nuo pramonei įprastų 5–7 raundų iki vos 3.
4. Diegimas
4.1 Gamybos laiko juosta
| Fazė | Trukmė | Pagrindiniai etapai |
| DFM ir juostelių išdėstymas | 1–2 savaitė | Modeliavimo patvirtintas maketas, pasirašytas |
|---|---|---|
| Die Design (3D CAD) | 2–4 savaitė | Visas SolidWorks komplektas su 478 komponentais |
| Žaliavų pirkimas | 2–3 savaitė | SKD11 metaliniai blokai iš metalo šaltinio |
| CNC apdirbimas ir vielos EDM | 4–7 savaitė | 5 ašių apdirbimas + Sodick vielos EDM perforatoriaus/štampavimo tarpams (6–8 % medžiagos storio) |
| Surinkimas ir montavimas ant stalo | 7–8 savaitė | Štampo rinkinio surinkimas, kreipiamojo išlygiavimo patikra |
| Bandymas – 1 turas | 8 savaitė | Pradinis štampavimas, nustatytos 3 nedidelės įbrėžimų vietos |
| Bandymas – 2 turas | 9 savaitė | Įdubimai išspręstos, atstumas iki tolerancijos |
| Bandymas – 3 turas | 9 savaitė | Visas PPAP važiavimas: 300 vnt., visi matmenys nurodyti specifikacijoje |
| Pristatymas ir montavimas | 10 savaitė | Išsiųstas, sumontuotas ant kliento 250T AIDA preso |
Bendras pristatymo laikas nuo pirkimo užsakymo iki pasirengimo masinei gamybai: 10 savaičių.
4.2 Pirmojo gaminio rezultatai
Trečiasis ir paskutinis bandymas davė 96 % PPAP pavyzdį. Zeiss CONTURA CMM matmenų patikra patvirtinta:
– Visos 47 matmenų charakteristikos pagal specifikaciją
– Cpk ≥ 1,67 visoms 12 kritinės kokybės (CTQ) charakteristikų
– Jokių reikalavimų neatitinkančių matavimų visame pavyzdyje
Likęs 4 % neatitikimas apsiribojo nedideliu paviršiaus įbrėžimu ant reljefinio paviršiaus (5 µch paviršiaus padidėjimas su reljefiniu sluoksniu Ram. 0,1 µm → Ra 0,05 µm naudojant deimantinį poliravimą).
5. Rezultatai
5.1 Išlaidų suskirstymas (už vienetą)
| Kainos elementas | Prieš | Po | Keisti |
| Žaliava | $0.74 | $0.46 | ↓ 37.8% |
|---|---|---|---|
| Tiesioginis darbas | $0.38 | $0.09 | ↓ 76.3% |
| Mašinų amortizacija | $0.28 | $0.21 | ↓ 25.0% |
| Eksploatacinės medžiagos ir įrankiai | $0.15 | $0.12 | ↓ 20.0% |
| Laužas ir perdirbimas | $0.08 | $0.02 | ↓ 75.0% |
| Pridėtinės išlaidos | $0.19 | $0.25 | ↑ 31.6%* |
| Iš viso | $1.82 | $1.15 | ↓ 36.8% |
Pridėtinės išlaidos padidėjo dėl didesnio preso tonažo paskirstymo; daugiau nei kompensuoja kitos santaupos.*
5.2 Našumo metrika
| KPI | Pradinė padėtis | Pasiekta | Tikslas |
| Vieneto kaina | $1.82 | $1.15 | $1.20 |
|---|---|---|---|
| Mėnesio talpa | 80 000 vnt | 01 vnt. | 160 000 vnt. |
| Proceso galimybė (Cpk) | 1.12 | 1.67+ | 1,33 min. |
| Medžiagų panaudojimas | 68% | 92% | — |
| Vidinis laužo kiekis | 4.7% | 0.8% | <2.0% |
| Operatorių skaičius | 4 | 1 | — |
| Perjungimo laikas | 45 min | 8 min | — |
5.3 Metinis taupymas
2 000 000 vienetų per metus sutaupę 0,67 USD už vienetą reiškia 1 340 000 USD metinių išlaidų sumažinimą. Pasiektos visos progresyvios investicijos (apie 185 000 USD, įskaitant dizainą, medžiagas, apdirbimą, dengimą ir bandymą). atsipirks per mažiau nei 9 savaites gamybos.
6. Klientų atsiliepimai
„Per pastaruosius 15 metų dirbome su keliais įrankių partneriais visoje Azijoje, o šis projektas su metalstampingparts.ltd išsiskiria kaip vienas sklandžiausių perėjimų, kuriuos kada nors patyrėme. Modeliavimo metodas reiškė, kad mūsų inžinierių komanda buvo visiškai pasitikėjusi prieš plieno gamybą. dalių per tris pamainas, 37 % sumažinimas viršijo mūsų pradinį tikslą, ir, galbūt, dar svarbiau, kad mes pagaminome daugiau nei 800 000 vienetų, o klientų atmetė nulinius matmenis.
— Inžinerijos direktorius, Europos 2 pakopos automobilių tiekėjas
Pavadinimas nuslėptas pagal NDA
7. Raktų išsinešti
🔗 Taip pat žr. Medicinos prietaisų tikslaus štampavimo atvejo tyrimas . Kaip JAV medicinos prietaisų įmonė pasiekė ±0,01 mm nuokrypį nuo 0,15 mm 304 nerūdijančio plieno ir sumažinome kiekvieno komponento kainą 53%.
1. Laipsniškas štampų konsolidavimas yra ne tik greitis – tai klaidų pašalinimas. Kiekvieną kartą, kai dalis nuimama ir vėl tvirtinama, atsiranda tolerancijos rizika. 18 stočių konstrukcija pašalino tris perdavimo taškus, o proceso pajėgumai pagerėjo nuo 1,12 Cpk iki 1,67+ dėl tiesioginio poveikio.
2. Medžiagų panaudojimas dažnai yra didžiausias sąnaudų svertas – jis dažnai nepakankamai optimizuotas. 24 procentiniais punktais pagerėjęs medžiagų išeiga labiau prisidėjo prie sutaupytų vienetų nei darbo jėgos mažinimo. Kelių eilučių išdėstymas, patvirtintas naudojant modeliavimą, gali padėti sutaupyti daug medžiagų nepakenkiant formavimui.
3. Antrinės operacijos (sriegiavimas, suvirinimas, surinkimas) yra techniškai sudėtingos, bet komerciškai transformuojančios. Servo sriegimo blokas buvo sudėtingiausias štampų posistemis, tačiau jis pašalino visą neprisijungusį procesą ir operatorių, todėl sriegimo sąnaudos sumažėjo 78 %.
4. Modeliavimo investicijos atsiperka per trumpesnį išbandymo laiką. Trys bandomieji raundai vietoj tipiškų pramonei 5–7 raundų sutaupė maždaug 12 000 USD spaudos laiko, medžiagų ir inžinerinių valandų – maždaug 3 kartus daugiau nei paties modeliavimo darbų kaina.
5. Įrankio plieno ir dangos pasirinkimas turi atitikti programos gyvavimo ciklo ekonomiką. SKD11 + TiCN pasirodė optimalus šiai 7 metų 14 milijonų vienetų programai. Didesniems tūriams arba abrazyvinėms medžiagoms paprastai rekomenduojame miltelių metalurgijos rūšis (pvz., ASP seriją) arba alternatyvias dangas (AlCrN, kai naudojama aukštesnėje temperatūroje).
Šis atvejo tyrimas yra tikras projektas, kurį vykdo metalstampingparts.ltd. Tam tikra klientą identifikuojanti informacija buvo anonimizuota pagal neatskleidimo sutartis. Visi techniniai duomenys, sąnaudų skaičiai ir veiklos rodikliai yra patikrinti iš projekto dokumentacijos ir atlikus auditą po gamybos.
Jei turite klausimų apie laipsniškus štampavimo įrankius, sąnaudų mažinimo inžineriją arba didelės apimties metalo štampavimo partnerystes, susisiekite su mūsų inžinierių komanda adresu metalstampingparts.ltd.
Susiję ištekliai
- Automobilių originalios įrangos gamintojų sąnaudų mažinimo atvejo tyrimas – kaip laipsniškas štampų optimizavimas sumažino automobilių OĮG išlaidas 37 %.