Klients: Vidēja izmēra Eiropas 2. līmeņa automobiļu piegādātājs
Nozare: Automobiļu konstrukciju kronšteini
Projekta darbības joma: Progresīvais štancēšanas dizains un ražošana, masveida ražošana
Partneris: MetalStampingParts.ltd — Manufa Precision Metalc štancēšana, China
1. Klienta fons
Mūsu klients, labi izveidots Tier 2 piegādātājs, kas apkalpo lielāko Eiropas automobiļu OEM, ražo tērauda stiegrojuma kronšteinus, ko izmanto priekšējo apakšrāmju komplektos. Detaļa — 2,8 mm biezs auksti velmēta tērauda kronšteins (SAPH440 klase), kura izmēri ir aptuveni 120 mm × 85 mm – ir drošībai kritiski svarīga, un tai ir nepieciešama konsekventa mehāniskā veiktspēja liela apjoma ražošanā.
Līguma noslēgšanas brīdī klienta ikgadējais pieprasījums bija 2 000 000 vienībuar modeļa dzīves cikla prognozēm līdz 7 gadiem. Viņu esošais ražošanas process balstījās uz četru staciju vienas darbības instrumentu iestatīšana: noformēšana, caurduršana, formēšana un pieskaršanās katra no tām tika veikta uz atsevišķām mehāniskām presēm. Šai sadrumstalotajai darbplūsmai bija nepieciešami četri mašīnu operatori, četri preses iestatījumi un ievērojams nepabeigtās darba (WIP) inventārs starp stacijām. Izmaksas par vienu gabalu bija $1.82— skaitlis, ko klienta iepirkumu komanda uzskatīja par neilgtspējīgu, ņemot vērā pieaugošo izmaksu samazināšanas spiedienu no OEM klienta puses.
Klients vērsās pie mums ar skaidru norādījumu: samaziniet vienības izmaksas zem $1.20 , vienlaikus dubultojot ikmēneša caurlaidspēju no plkst. no 80 000 līdz 160 000 vienībām — tas viss, neapdraudot stingro mm ±0,05 izmēru pielaidēm, kas nepieciešamas automatizētai robotizētai metināšanai oriģinālā aprīkojuma ražotāja montāžas līnijā.
2. Izaicinājums
Trīs savstarpēji saistīti ierobežojumi noteica šī projekta tehniskās grūtības:
izmaksu mērķi. Esošajām vienības izmaksām USD 1,82 apmērā bija jāsamazinās par vismaz 34%. Ar 2 miljoniem gada vienību tas nozīmēja ietaupījumus, kas pārsniedz 1,2 miljonus ASV dolāru vienā modeļa gadā — tas ir nenozīmīgs pieprasījums pēc nobriedušas apzīmogotas daļas, kas jau ir optimizēta, gadiem ilgi veicot pakāpeniskas kaizen aktivitātes.
Jaudas sašaurinājums. Vienas darbības līnijas maksimālais apjoms bija 80 000 vienību mēnesī trīs maiņās. Pieprasījuma prognozēm 18 mēnešu laikā bija nepieciešami 160 000 vienību mēnesī. Vienkārši dublējot esošos instrumentus, būtu nepieciešami papildu ieguldījumi cietajos instrumentos USD 240 000, kā arī rūpnīcas platība, kas klientam nebija.
pielaižu ķēde-up. Ar četriem atsevišķiem ķermeņiem un četriem no operatora atkarīgiem iekraušanas/izkraušanas cikliem process pēc būtības uzkrāja pozicionēšanas kļūdas. Lai saglabātu ±0,05 mm kritiskos izmērus no cauruma līdz malai, bija nepieciešama 100% tieša pārbaude un bieža instrumenta regulēšana, palielinot darbaspēka un metāllūžņu izmaksas. Jebkuram jaunam risinājumam bija jānovērš šie vairāku iestatīšanas kļūdu avoti.
Klients nesa arī a 4,7% iekšējo metāllūžņu likme, kas galvenokārt saistīts ar novirzi sekundārās formēšanas un izgriešanas stacijās.
3. Mūsu risinājums
Pēc tam, kad kopā ar klienta inženieru komandu bija veikta detalizēta DFM (Design for Manufacturability) pārskatīšana, mēs piedāvājām vienu 18 staciju progresīvā prese apvienojot visas darbības vienā nepārtrauktā presēšanas ciklā.
3.1. Sloksnes izkārtojums un materiālu izmantošana
Vienīgā lielākā izmaksu svira bija izejmateriāli. Sākotnējā procesā tika izmantota 140 mm plata spoles sloksne ar vienas rindas izkārtojumu, iegūstot 68% materiāla izmantošana. Mūsu inženieru komanda izmantoja Uz automātiskās formas balstīta formēšanas simulācija , lai apstiprinātu 3 rindu pakāpenisku (zigzaga) izkārtojumu ar nesēja sloksnes optimizāciju. Jaunais izkārtojums sašaurināja joslu līdz 108 mm vienā rindā trīsrindu konfigurācijā, sasniedzot 92% materiāla izmantošana — 24 procentu punktu pieaugums, kas vien deva apmēram USD 0,28 materiālu ietaupījumu par katru gabalu.
18 staciju secība tika izveidota šādi:
| Stacija | Darbība |
| 1 | Pilot caurumu (Ø6,0 mm, 2×) |
|---|---|
| 2–3 | Progresīva iecirtums un perimetra rupjmaiņa |
| 4 | Tukšgaita (strāvas konstrukcijas pastiprinājuma zona) |
| 5–6 | Iekšējā loga caurduršana (iegarenas spraugas, 12×5 mm) |
| 7 | Pirmsformēšanas līkums (45° daļējs atloks) |
| 8 | Tukšgaita |
| 9 | Galīgās formēšanas līkums (90° ±0,5°) |
| 10 | Restrike / coining lieces rādiusa kontrolei |
| 11 | Reljefs (stingrības lodītes, 1,2 mm augstums) |
| 12–13 | Atloki (Z-loce, abas puses vienlaicīgi) |
| 14 | Tukšgaita (sensora pārbaudes zona) |
| 15 | Precizitāte mm.2 mm. ±8 4×) |
| 16 | Vītņgriešana — integrēta servo izgriešanas iekārta (M6×1,0, 2×) |
| 17 | Atdalīšana / nogriešana |
| 18 | Metāllūžņu smalcināšana |
3.2 Instrumentu tērauda un pārklājuma izvēle
Augsta nodiluma stacijām, štancēšanas un caurduršanas stacijām, norādītajām caurduršanas stacijām. SKD11 (JIS G4404) aukstās apstrādes instrumentu tērauds, kas rūdīts līdz 60–62 HRC, ar TiCN (titāna karbonitrīds) PVD pārklājums , piemērots visām griešanas un formēšanas virsmām. Šī kombinācija nodrošina virsmas cietību, kas pārsniedz 3000 HV, pagarinot instrumenta kalpošanas laiku līdz aptuveni 5 miljoni gājienu starp lieliem remontdarbiem — kritiski svarīgi programmai 2 miljoni gadā.
Vadlīnijas un bukses tika norādītas SKH51 ātrgaitas tērauds ar lodīšu sprostu fiksatoriem, lai nodrošinātu vadīšanas precizitāti 0,003 mm robežās visā nospiešanas gājienā.
3.3. In-Die pieskaršanās integrācija
Iespējams, tehniski vērienīgākais elements bija M6 × 1.0 vītņošanas darbības integrēšana tieši progresīvajā matricā 16. stacijā. Tradicionālās pieejas tiek veikta bezsaistē, izmantojot speciālas iekārtas, pievienojot apstrādes izmaksas un cikla laika mainīgumu. Mūsu dizains izmantoja a servo piedziņas vītņgriezes iekārta sinhronizēts ar presēšanas kloķa leņķi, panākot 50 gājienus minūtē pieskaršanās ātrumu ar automātisku skaidu evakuāciju. Pieskaroties iekšā, tika likvidēta viena pilna operatora vieta un samazinātas vienas daļas pieskaršanās izmaksas no 0,09 USD līdz 0,02 USD.
3.4. Simulācijas vadīta validācija
Pirms tērauda griešanas mēs veicām:
– Formēšanas simulācija (AutoForm R8): apstiprināta retināšana < 20%, bezgrumbu veidošanās, atsperes kompensācija 0,8° uz 90° atloka
– Strukturālā FEA (ANSYS): Apstiprinātais presēšanas spriegumi zem 980 MPa visiem kritiskajiem ieliktņiem pie 250 tonnu presēšanas slodzes
– Sloksnes progresēšanas kinemātika: Verificēta pilota iesaiste katrā stacijā. Visā stacijā uzturēts vismaz 5 mm.
Pirmsražošanas simulācija samazināja fiziskās izmēģinājuma atkārtojumus no nozarei tipiskām 5–7 kārtām līdz tikai 3.
4. Īstenošana
4.1 Ražošanas laika skala
| fāze | Ilgums | Galvenie atskaites punkti |
| DFM un sloksnes izkārtojums | 1.–2. nedēļa | Simulācijas apstiprināts izkārtojums, parakstīts |
|---|---|---|
| Preču dizains (3D CAD) | 2.–4. nedēļa | Pilna SolidWorks montāža ar 478 komponentiem |
| Izejmateriāls | 2.–3. nedēļa | SKD11 bloki, kas iegūti no Hitachi Metals |
| CNC apstrāde un stiepļu EDM | 4.–7. nedēļa | 5 asu apstrāde + Sodick stieples EDM materiāla biezumam (6–8 %). |
| Montāžas un stenda montāža | 7.–8. nedēļa | Formu komplekta montāža, virzošās izlīdzināšanas pārbaude |
| Izmēģinājums — 1. kārta | 8. nedēļa | Sākotnējā štancēšana, identificētas 3 nelielas atslāņošanās vietas |
| Izmēģinājums — 2. kārta | 9. nedēļa | Atbrīvojumi ir novērsti, atspere atbilst pielaidei |
| Izmēģinājums — 3. kārta | 9. nedēļa | Pilna PPAP sērija: 300 gab., visi izmēri norādīti |
| Piegāde un uzstādīšana | 10. nedēļa | Nosūtīts, uzstādīts uz klienta 250T AIDA preses |
Kopējais izpildes laiks no pirkuma pasūtījuma līdz gatavībai masveida ražošanai: 10 nedēļas.
4.2. Pirmā raksta rezultāti
Trešajā un pēdējā mēģinājumā tika iegūts 96% pirmās kārtas ienesīgums 300 gabalu PPAP paraugā. Apstiprināta Zeiss CONTURA CMM izmēru pārbaude:
– Visi 47 izmēru raksturlielumi saskaņā ar specifikāciju
– Cpk ≥ 1,67 par visiem 12 kritiskās kvalitātes (CTQ) parametriem
– Nav neatbilstošu mērījumu visam paraugam
Atlikušie 4% neatbilstība aprobežojās ar nelieliem virsmas nobrāzumiem uz reljefa lodītes — tas tika atrisināts, par 0,5 µm palielinot perforācijas virsmas apdari (Ra 0,1 µm → Ra 0,05 µm).
5. Rezultāti
5.1. Izmaksu sadalījums (par gabalu)
| Izmaksu elements | Pirms | Pēc | Mainīt |
| Izejviela | $0.74 | $0.46 | ↓ 37.8% |
|---|---|---|---|
| Tiešais darbs | $0.38 | $0.09 | ↓ 76.3% |
| Mašīnas amortizācija | $0.28 | $0.21 | ↓ 25.0% |
| Izejmateriāli un instrumenti | $0.15 | $0.12 | ↓ 20.0% |
| Lūžņi un pārstrāde | $0.08 | $0.02 | ↓ 75.0% |
| Pieskaitāmās izmaksas | $0.19 | $0.25 | ↑ 31.6%* |
| Kopā | $1.82 | $1.15 | ↓ 36.8% |
Pieskaitāmās izmaksas palielinājās sakarā ar lielāku preses tonnāžas sadalījumu; vairāk nekā kompensē citi ietaupījumi.*
5.2 Veiktspējas metrika
| KPI | Bāzes stāvoklis | Sasniegts | Mērķis |
| Vienības cena | $1.82 | $1.15 | $1.20 |
|---|---|---|---|
| Ikmēneša jauda | 80 000 gab | 180 000 gab. | 160 000 gab. |
| Procesa iespējas (Cpk) | 1.12 | 1.67+ | 1,33 min |
| Materiālu izmantošana | 68% | 92% | — |
| Iekšējā lūžņu likme | 4.7% | 0.8% | <2.0% |
| Operatoru skaits | 4 | 1 | — |
| Pārslēgšanās laiks | 45 min | 8 min | — |
5.3 Ikgadējie ietaupījumi
Pie 2 000 000 gab. gadā, ietaupot 6 gab., 7 $ pārtulko. $1 340 000 ikgadējā izmaksu samazināšana. Pilnīgi progresīvie ieguldījumi (aptuveni 185 000 $, ieskaitot dizainu, materiālus, apstrādi, pārklājumu un izmēģināšanu) sasniedza atmaksāšanās mazāk nekā 9 nedēļās produkcijas.
6. Klientu atsauksmes
“Pēdējo 15 gadu laikā esam strādājuši ar vairākiem instrumentu partneriem visā Āzijā, un šis projekts ar MetalStampingParts.ltd izceļas kā visspilgtākā pārejas pieredze. Šī pieeja nozīmēja, ka mūsu inženieru komandai bija pilnīga pārliecība, pirms tas tika sagriezts, un tas darbojās ar ražošanas kvalitātes detaļām trīs maiņu laikā.
— Inženierdirektors, Eiropas 2. līmeņa automobiļu piegādātājs
Vārds aizturēts saskaņā ar NDA
7. Galvenās līdzņemšanas iespējas
🔗 Skatīt arī: Medicīnisko ierīču precīzās štancēšanas gadījuma izpēte — Kā mēs panācām ±0,01 mm pielaidi 0,15 mm 304 nerūsējošajam tēraudam ASV medicīnas ierīču uzņēmumam, samazinot katras sastāvdaļas izmaksas par 53%.
1. Progresīvā presformu konsolidācija nav tikai ātrums — tā ir kļūdu novēršana. Ikreiz, kad kāda daļa tiek noņemta un no jauna piestiprināta, tiek ieviests pielaides risks. 18 staciju dizains likvidēja trīs pārsūtīšanas punktus, un procesa iespējas uzlabojās no Cpk 1.12 līdz 1.67+ kā tiešs rezultāts.
2, un bieži vien tā ir lielākā materiāla izlietojuma izmaksas. nepietiekami optimizēts. Materiālu ražības uzlabojums par 24 procentpunktiem vairāk veicināja ietaupījumu par vienu gabalu, nevis darbaspēka samazinājumu. Vairāku rindu izkārtojumi, kas apstiprināti ar simulācijas palīdzību, var ievērojami ietaupīt materiālu, neapdraudot formējamību.
3. Sekundārās darbības (izgriešana, metināšana, montāža) ir tehniski sarežģītas, taču komerciāli pārveidojamas. Servo izgriešanas iekārta bija vissarežģītākā veidnes apakšsistēma, tomēr tā izslēdza visu bezsaistes procesu un operatoru, nodrošinot par 78% samazinājumu izgriešanas izmaksās.
4. Simulācijas ieguldījums atmaksājas īsākā izmēģinājuma laikā. Trīs izmēģinājuma kārtas nozarei raksturīgo 5–7 kārtu vietā ietaupīja aptuveni 12 000 USD no preses laika, materiālu un inženierijas stundu — aptuveni 3 reizes no paša simulācijas darba izmaksām.
5. Instrumenta tēraudam un pārklājuma izvēlei jāatbilst programmas dzīves cikla ekonomijai. SKD11 + TiCN izrādījās optimāls šai 7 gadu 14 miljonu vienību programmai. Lielākiem apjomiem vai abrazīvākiem materiāliem mēs parasti iesakām pulvermetalurģijas kategorijas (piemēram, ASP sērija) vai alternatīvus pārklājumus (AlCrN izmantošanai paaugstinātā temperatūrā).
Šis gadījuma pētījums atspoguļo reālu projektu, ko realizē MetalStampingParts.ltd. Noteikta klientu identifikācijas informācija ir padarīta anonimizēta saskaņā ar neizpaušanas līgumiem. Visi tehniskie dati, izmaksu rādītāji un veiktspējas rādītāji tiek pārbaudīti no projekta dokumentācijas un pēcražošanas auditiem.
Ja jums ir jautājumi par progresīvu presformu, izmaksu samazināšanas inženieriju vai liela apjoma metāla štancēšanas partnerībām, sazinieties ar mūsu inženieru komandu MetalStampingParts.ltd.
Saistītie resursi
- Automobiļu OEM izmaksu samazināšanas gadījuma izpēte — Kā progresīva štancēšanas optimizācija samazināja izmaksas par 37% automobiļu OEM.