个性化多功能冷镦成型零部件的精密制造

2024-04-10 16:48
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众所周知,大多数传统紧固件都采用冷镦成型的加工工艺。

其实对于复杂的多功能零部件,冷镦成型也是车削等高成本机加工艺的替代方案。

从早期设计阶段到后期的原型样件,设计工程师和开发人员都受益于其高效的流程,

使得他们的产品能够更快地投入批量生产。出处:Annedore Bose-Munde


阿诺德以 Conform® 命名,开发了用于多功能应用的复杂冷成型部件。这些零部件实际上是与每个客户共同制定的客制化解决方案,以满足客户特定的应用要求。这些零件通常应用于电动汽车市场或轻量化领域。多功能部件的公差要求越来越高。因此,参与到客户的设计和开发阶段非常重要,如此才能为客户带来最大利益。


Marius Fallmann, Conform®系列领导者

Fallmann20189月开始在公司任职,自完成工业工程学位起,

他就在功能部件项目管理部门工作,负责Conform®系列产品。


因此,部件的设计应保证其适用于冷成型工艺。在某些情况下,例如在制造带有内螺纹的空心零件时,可能还需要通过一些机加方式进行后处理。在开发过程的开始,考虑产能以选择制造技术和产生的成本也很重要。由阿诺德在设计、开发阶段生产的功能样品,为生产过程提供了支持。换言之,冷镦成型零部件的最终设计已经可用于初始生产乃至批量生产,无需进一步更改。


关于铝制和铜制零部件的机遇和挑战

阿诺德多年来一直在制造 Conform® 零部件。在过去的几年里,产品的范围发生了变化。就减轻重量和导电性而言,铝制部件变得越来越重要。铜部件的需求也因其良好的导电性逐步扩大。” Conform® 团队负责人的 Fallmann说。

如今,三分之一的询价都是针对铝制或铜制零部件。因为铝和铜更柔软,所以其成型方式与钢不同。这意味着可能会出现撞击点,有时候难以满足均匀度要求。在生产和加工过程中必须考虑这一点。因此,为保证质量,阿诺德提供铝制部件和铜制部件作为散装货物的选择,这在冷成型零件的加工中很常见,在某些情况下还包括单个零件的处理。

此外,铝制和铜制零部件需要进行特定的清洁过程,并需要适当的表面涂层保护。尤其是铜制零部件,在项目阶段经常会发生表面处理和涂层厚度的变化和调整。因此,阿诺德会与客户和供应商一起在设计阶段开发合适的表面处理方案。


制造能力、制造极限和制造扩展

Conform® 产品通常是在五到七工位的冷镦机上制造。根据几何形状要求,有时需要进行滚压或其他后续加工。当然,从成本角度来说,最理想的情况是所有要求都可以通过冷成型满足,无需再加工。钢制的Conform®产品的最大直径可从20毫米提高到大约30毫米。外径超过30毫米的零部件主要采用较软的材料,如铝和铜,这取决于零件的几何形状。零件的长度通常取决于它的直径,最长可达100毫米。

Conform® 工艺的另一个优势是阿诺德拥有自己的模具制造部门。大多数模具都是在内部生产的。这为我们提供了快速反应的条件,特殊情况下,我们可以为新零件的生产提供全方位的保障”Marius Fallmann 说。

最重要的是,我们投资了新的清洁技术,包括用于铝和铜制零部件的篮式清洗系统。较软材质的零件可以在篮子内平移即可。这是一种避免撞击的温和处理方式。此外,还有许多不同的清洁程序来处理不同的部件。

阿诺德有一个名为 Conform® Next 的新部门,以扩展组件材料和尺寸相关的产品和服务为主要工作内容。该部门主要专注于大尺寸、复杂几何形状的铝制和铜制零部件的生产及加工。工程师们目前正在为新的Conform® Next 部门开发机器。此后,我们可以制造直径达50 毫米、长度达120 毫米的铜制和铝制零部件。

使用 Conform® 开发过程,通过冷成型无需切割即可

生产用于系列生产的复杂精密部件。(图片来源:阿诺德成型技术有限公司)


应用程序和组件设计拥有无限潜力


目前,Conform® 专注于电动汽车和轻量化结构领域的应用。但也有很多工业领域的应用,将来很有可能还会应用于更广泛的其他领域。一般来说,Conform® 可以制造大量成本友好的多功能部件。通过个性化的制造流程,应用领域和设计可能性几乎是无限的。例如,精密零件、带齿零件、空心零件以及螺母和衬套等。

幸运的是,我们多年来一直参与主要 OEM 的各种项目开发。最初的年度需求预测已经大幅上调。这就是为什么说汽车电动化是该领域重要机遇的原因” Fallmann 继续说道。

由于电动汽车领域的发展,Fallmann 表示,客户的需求也发生了显著的变化。在过去,客户的询问经常是针对现有的、标准的和已知的项目。例如,对于表面处理方面,有关于镀锌或镀锌镍的标准。现在,随着电气化的发展,客户对产品也有了全新的要求他说。例如,我们需要评估导电性、铜和铝的强度要求以及表面张力。例如,作为典型纯铜的替代品,阿诺德提供铜--锆的解决方案 (CuCrZr1)。通过添加铬和锆,材料强度显着提高,但导电率因此有所降低。此外,银和锡等涂层系统也开始受到关注。这些产品的处理方式也需要调整。

客户、供应商与紧固解决方案制造商(即阿诺德)之间的定期讨论构成了为客户寻找解决方案的技术基础和实施基础。

一种通过冷镦成型制造的多功能紧固件。(图片来源:阿诺德成型技术有限公司)

当谈到电池包连接时,紧固解决方案的密封性以及如何制定适当

的密封概念就成为了非常有价值的问题。(图片来源:阿诺德成型技术有限公司)


处理项目的最佳方法

如果可能的话,从项目的初始就站在客户的角度思考是非常重要的,换句话说,在开发阶段。我们就需要与客户的技术人员取得直接联系。”Fallmann 解释了处理项目的最佳方式。在我们开始评估一个项目之前,我们需要清楚以下问题:它是针对车辆内部还是外部的应用程序?需要什么形式的腐蚀保护或什么表面涂层?有清洁要求吗?可以改变几何形状吗?是否可以针对冷镦成型更改材料?是否有密封要求,如果有,是哪一种?

连同报价,客户会收到一份成本优化的实施方案的图纸,以及制造生产的可行性评估。客户也可以在开发阶段订购碳排放计算。通过阿诺德内部开发的二氧化碳计算器,阿诺德可以明确回复客户所询零件的碳排放量,然后与客户一起进一步商讨优化方案。


阿诺德拥有最新的工厂和机械,并提供多种选择来处理Conform® 订单 (图片来源:阿诺德成型技术有限公司)


为客户带来的技术利益和商业利益

阿诺德拥有最新的工厂和机器设备来处理 Conform® 订单。可提供多达 7个工位的冷镦机。在单个冷镦机上,可以在最后一个工位安装一个轧制工位,以便在同一机器上直接轧制滚花。除此以外,阿诺德还拥有完善的清洁和涂层技术。

使用Conform®系列的部件,阿诺德的客户不仅可以减轻多功能部件的重量,还能获得许多其他生产方面的益处。比如客户可以选择特定的几何形状,也可以选择特殊的材料,同时还可以对产品的运行进行早期检查。除此之外,使用阿诺德的Fastener Express技术,还可以节省高达80%的成本,减少需处理的零件数量,缩短装配时间,缩短开发时间。