Клијент: Добављач аутомобилске индустрије средње величине за европски ниво 2
Индустрија: Аутомобилски структурни носачи
Обим пројекта: Прогресивни дизајн калупа, производња и масовна производња
Партнер: металстампингпартс.лтд — Произвођач прецизних металних штанцања, Кина
1. Позадина клијента
Наш главни клијент је 2009. године. аутомобилски ОЕМ, производи челичне арматурне носаче који се користе у склоповима предњих потконструкција. Део — хладно ваљани челични носач дебљине 2,8 мм (класа САПХ440) димензија приближно 120 мм × 85 мм — је критичан за безбедност и захтева доследне механичке перформансе у производњи великог обима.
У време ангажовања, годишња потражња клијента износила је 2.000.000 комада, са продужењем животног циклуса модела на пројекције од 7 година. Њихов постојећи производни процес ослањао се на а Подешавање алата са четири станице са једном операцијом: слепљење, бушење, обликовање и урезивање сваки се изводи на одвојеним механичким пресама. Овај фрагментирани ток посла захтевао је четири оператера машина, четири подешавања за штампу и значајан инвентар рада у току (ВИП) између станица. Цена по комаду је стала на $1.82, цифру коју је клијентов тим за набавку сматрао неодрживом с обзиром на све већи притисак на смањење трошкова од стране њиховог ОЕМ клијента.
Клијент нам се обратио са јасним предлогом: смањите јединичну цену испод $1.20 док истовремено удвостручите месечни проток са 80,000 комада на 80,000 комада — све без угрожавања строгих ±0,05 мм толеранција димензија потребних за аутоматско роботско заваривање на производној линији ОЕМ-а.
2. Изазов
Три међусобно повезана ограничења дефинисала су техничку потешкоћу овог пројекта:
Циљна цена. Постојећа јединична цена од 1,82 долара требало је да падне за најмање 34%. Са 2 милиона годишњих јединица, ово је представљало уштеду од преко 1,2 милиона долара током једне године модела – нетривијалан захтев за зрелим печатираним делом који је већ оптимизован током година постепених каизен активности.
Уско грло капацитета. Линија са једном операцијом достигла је максимум од 80.000 комада месечно у три смене. Пројекције потражње захтевале су 160.000 комада месечно у року од 18 месеци. Једноставно дуплирање постојеће алатке захтевало би 240.000 долара додатних улагања у чврсте алате плус фабрички простор који клијент није имао.
Толеранце Стацк-уп. Са четири одвојена уређаја и четири циклуса утовара/истовара зависна од оператера, процес је инхерентно акумулирао грешке у позиционирању. Одржавање ±0,05 мм на критичним димензијама од рупе до ивице захтева 100% ин-лине инспекцију и честа подешавања алата, што повећава трошкове рада и отпада. Свако ново решење морало је да елиминише ове изворе грешака са више подешавања.
Клијент је такође носио 4,7% интерну стопу отпада, што се углавном приписује неусклађености у секундарним станицама за формирање и точење.
3. Наше решење
Након спровођења детаљног прегледа дизајна за производност (ДФМ) са инжењерским тимом клијента, предложили смо једну прогресивну матрицу са 18 станица која консолидује све операције у један континуирани циклус пресовања.
3.1 Распоред траке и коришћење материјала
Највећа полуга трошкова била је сировина. Оригинални процес користио је траку завојнице ширине 140 мм са једноредним распоредом, што је дало 68% искоришћења материјала. Наш инжењерски тим је користио симулацију формирања засновану на АутоФорм-у за валидацију 3-редног поређаног (цик-цак) распореда са оптимизацијом носеће траке. Нови распоред је сузио траку на 108 мм по реду у троредној конфигурацији, постижући 92% искоришћења материјала — повећање од 24 процентна поена - 0,2 који је сам допринео уштеди од приближно 0 долара по материјалу.
Секвенца од 18 станица је дизајнирана на следећи начин:
| Статион | Операција |
| 1 | Пробијање пилот рупа (Ø6,0 мм, 2×) |
|---|---|
| 2–3 | Прогресивно зарезивање и груба обрада по ободу |
| 4 | Реструктурална зона (информација у мировању) |
| 5–6 | Пробијање унутрашњег прозора (дугуљасти прорези, 12×5 мм) |
| 7 | Кривина за претходно формирање (45° делимична прирубница) |
| 8 | Празан |
| 9 | Завршно формирање кривине (90° ±0,5°) |
| 10 | Рестрике радиус контрола / контрола кованице |
| 11 | Утискивање (перла за учвршћивање, висина 1,2 мм) |
| 12–13 | Прирубница (З-савијање, обе стране истовремено) |
| 14 | Празан ход (зона провере сензора) |
| 15 | Прецизно бушење рупа (Ø8,2 мм ±0,02 мм, 4×) |
| 16 | Урезивање — интегрисана серво јединица за урезивање утичница (М6×1.0, 2×) |
| 17 | Одвајање / одсецање |
| 18 | Сцрап цхоппинг |
3.2 Избор алатног челика и премаза
За станице са високим хабањем (пробијање, уметци за обликовање и станица за урезивање), навели смо СКД11 (ЈИС Г4404) алатни челик за хладну обраду каљен на 60–62 ХРЦ, са ТиЦН (Титаниум Царбонитрид) ПВД премаз нанесен на све површине за сечење и формирање. Ова комбинација даје површинску тврдоћу већу од 3.000 ХВ, продужавајући век трајања алата на процењених 5 милиона удараца између великих реконструкција — критично за програм од 2М годишње.
Водећи стубови и чауре су специфицирани у СКХ51 брзорезном челику са држачима с кугличним кавезом како би се осигурала тачност вођења унутар 0,003 мм преко пуног хода притиска.
3.3 Интеграција урезивања у калупу
Можда је технички најамбициознији елемент био интегрисање операције урезивања М6×1.0 директно у прогресивну матрицу на станици 16. варијабилност. Наш дизајн је користио серво покретану јединицу за точење синхронизовано са углом ручице пресе, постижући брзину нарезивања од 50 удараца у минути са аутоматском евакуацијом струготине. Урезивање у матрици је елиминисало једну пуну позицију оператера и смањило цену урезивања по делу са 0,09 УСД на мање од 0,02 УСД.
3.4 Валидација вођена симулацијом
Пре сечења челика, покренули смо:
– Симулација формирања (АутоФорм Р8): Валидирано стањивање < 20%, формирање без бора, компензација повратне опруге од 0,8° на прирубници од 90°
– Структурни ФЕА (АНСИС): Потврђени напони испод 980 МПа на свим критичним уметцима при оптерећењу притиска од 250 тона
– Кинематика напредовања траке: Верификовано ангажовање пилота на свакој станици, минимална ширина носача од 8 мм.
Симулација пре производње смањила је итерације физичког тестирања са типичних за индустрију 5–7 рунди на само 3.
4. Имплементација
4.1 Временски оквир производње
| Фаза | Трајање | Кључне прекретнице |
| ДФМ & Стрип Лаиоут | Недеља 1–2 | Изглед потврђен симулацијом је потписан |
|---|---|---|
| Дизајн калупа (3Д ЦАД) | Недеља 2–4 | Комплетан СолидВоркс склоп са 478 компоненти |
| Набавка сировина | Недеља 2–3 | СКД11 метални блокови пореклом из Хитацхи блокова |
| ЦНЦ обрада и жица ЕДМ | Недеља 4–7 | Машинска обрада са 5 оса + ЕДМ жица од содицк за зазоре за бушење/матрице (6–8% дебљине материјала) |
| Монтажа и монтажа стола | Недеља 7–8 | Склоп сета матрица, верификација вођења поравнања |
| Проба — 1. круг | 8. недеља | Почетно жигосање, идентификоване 3 мања места зарезивања |
| Проба — 2. рунда | 9. недеља | Решене неравнине, повратак у границама толеранције |
| Проба — 3. круг | 9. недеља | Пуни ППАП рад: 300 комада, све димензије у спецификацији |
| Достава и монтажа | Недеља 10 | Матрица је испоручена, инсталирана на клијентову 250Т АИДА пресу |
Укупно време испоруке од наруџбенице до спремности за масовну производњу: 10 недеља.
4.2 Резултати првог чланка
Трећа и последња проба је произвела 96% приноса првог пролаза на узорку од 300 комада. Инспекција димензија на Зеисс ЦОНТУРА ЦММ потврдила је:
– Свих 47 димензионалних карактеристика унутар спецификације
– Цпк ≥ 1,67 на свих 12 карактеристика критичног за квалитет (ЦТК)
– Нема мерења ван спецификације у целом узорку
Преосталих 4% неусаглашености је било ограничено на мања површинска огреботина на површини —м рељефно повећање са утиснутим удубљењем. завршна обрада (Ра 0,1 µм → Ра 0,05 µм дијамантским полирањем).
5. Резултати
5.1 Распоред трошкова (по комаду)
| Елемент трошкова | Пре | После | Цханге |
| Сирови материјал | $0.74 | $0.46 | ↓ 37.8% |
|---|---|---|---|
| Директан рад | $0.38 | $0.09 | ↓ 76.3% |
| Амортизација машине | $0.28 | $0.21 | ↓ 25.0% |
| Потрошни материјал и алат | $0.15 | $0.12 | ↓ 20.0% |
| Отпад и прерада | $0.08 | $0.02 | ↓ 75.0% |
| Расподела режијских трошкова | $0.19 | $0.25 | ↑ 31.6%* |
| Укупно | $1.82 | $1.15 | ↓ 36.8% |
Режијски трошкови су повећани због веће алокације тонаже штампе; више него надокнађен другим уштедама.*
5.2 Показатељи перформанси
| КПИ | Баселине | Ацхиевед | Таргет |
| Јединична цена | $1.82 | $1.15 | $1.20 |
|---|---|---|---|
| Месечни капацитет | 80.000 ком. | 180.000 ком. | 160.000 ком |
| Могућност процеса (Цпк) | 1.12 | 1.67+ | 1.33 мин |
| Искоришћеност материјала | 68% | 92% | — |
| Стопа унутрашњег отпада | 4.7% | 0.8% | <2.0% |
| Број оператера | 4 | 1 | — |
| Време промене | 45 мин | 8 мин | — |
5.3 Годишња уштеда
Са 2.000.000 комада годишње, уштеда од 0,67 долара по комаду значи 1.340.000 долара у годишњем смањењу трошкова. Потпуна прогресивна инвестиција у калупе (приближно 185.000 долара укључујући дизајн, материјале, машинску обраду, премазивање и тестирање) је постигнута отплата за мање од 9 недеља производње.
6. Повратне информације клијената
„Радили смо са више партнера за алате широм Азије у протеклих 15 година, а овај пројекат са металстампингпартс.лтд истиче се као један од најглаткијих симулационих приступа – наш тим за симулацију је искуствовао. Имао је пуно поверење пре него што је челик стигао, производио је квалитетне делове у року од три смене. Смањење трошкова за 37% је премашило наш почетни циљ, а – што је још важније – стабилност процеса је била изузетна.
— Директор инжењеринга, европски добављач аутомобилске индустрије Тиер 2
Име задржано под НДА
7. Кључне речи
🔗 Погледајте такође: Студија случаја прецизног штанцања медицинских уређаја — Како смо постигли толеранцију ±0,01 мм на нерђајућем челику од 0,15 мм 304 за америчку компанију за медицинске уређаје, смањујући цену по компоненти за 53%.
1. Прогресивна консолидација калупа није само брзина – већ и елиминација грешака. Сваки пут када се део уклони и поново причврсти, уводи се ризик толеранције. Дизајн са 18 станица елиминисао је три тачке преноса, а способност процеса је побољшана са Цпк 1,12 на 1,67+ као директан резултат.
2. Коришћење материјала је често највећа полуга трошкова — и често је недовољно оптимизована. Побољшање приноса материјала од 24 процентна поена је више допринело уштеди по комаду него смањењу радне снаге. Распореди распореди у више редова, када се валидирају путем симулације, могу откључати драматичне уштеде материјала без угрожавања могућности обликовања.
3. Секундарне операције у калупу (урезивање, заваривање, монтажа) су технички захтевне, али комерцијално трансформативне. Серво јединица за урезивање је била најкомплекснији подсистем у матрици, али је елиминисала цео офф-лине процес и оператера, испоручујући 78% смањење трошкова урезивања.
4. Улагање у симулацију се исплати у смањеном времену испробавања. Три пробне рунде уместо индустријских типичних 5-7 рунди уштеделе су око 12.000 долара у времену за штампу, материјалу и инжењерским сатима — отприлике 3 пута у цени самог симулационог рада.
5. Одабир алатног челика и премаза мора одговарати економији животног циклуса програма. СКД11 + ТиЦН се показао оптималним за овај 7-годишњи програм од 14 милиона комада. За веће запремине или више абразивних материјала, обично бисмо препоручили металуршке разреде у праху (нпр. АСП серија) или алтернативне премазе (АлЦрН за апликације на повишеним температурама).
Ова студија случаја представља стварни пројекат који је извршио металстампингпартс.лтд. Одређени детаљи који идентификују клијента су анонимизовани према уговорима о неоткривању података. Сви технички подаци, цифре трошкова и метрика учинка су верификовани из пројектне документације и ревизија након производње.
За упите о прогресивном алату са калупима, инжењерингу за смањење трошкова или партнерствима за штанцање метала великог обима, контактирајте наш инжењерски тим на металстампингпартс.лтд.
Повезани ресурси
- Студија случаја смањења трошкова ОЕМ-а за аутомобиле — Како је прогресивна оптимизација матрице смањила трошкове за 37% за ОЕМ-а аутомобила.