Produkcja obudowy podłokietnika konsoli środkowej samochodu poprzez formowanie wtryskowe

Podłokietnik konsoli środkowej pełni zarówno funkcję estetyczną, jak i funkcjonalną. Konstrukcja i wykończenie materiałowe przyczyniają się do ogólnego piękna kabiny. Podłokietnik pełni jednak przede wszystkim rolę funkcjonalną, zapewniając komfort i zwiększając wygodę. Na przykład, podłokietnik jest zwykle wyposażony w tajny schowek na przedmioty osobiste, takie jak telefony, portfele i klucze.

Podłokietnik konsoli środkowej zapewnia miejsce odpoczynku dla wewnętrznych ramion kierowcy i pasażera z przodu. Zmniejsza to ryzyko sztywności mięśni i zmęczenia, szczególnie podczas długiej jazdy. Gdy ramiona są odpowiednio wypoczęte, kierowca może utrzymać stabilną i zrelaksowaną postawę, co ma kluczowe znaczenie dla lepszej kontroli nad pojazdem.

Elementy podłokietnika konsoli środkowej w nowoczesnych pojazdach

Producenci większości nowoczesnych pojazdów chcą, aby każdy element zwiększał komfort lub zapewniał nowe funkcje. Różne komponenty zintegrowane z produkcją części podłokietnika konsoli środkowej są zaprojektowane tak, aby spełnić tę wizję.

Wymagania klienta

Klient miał ścisłe wymagania dotyczące wyglądu i funkcjonalności. Jeśli chodzi o wygląd, klient chciał, aby część podłokietnika konsoli środkowej była wolna od wad powszechnie występujących na zakrzywionych powierzchniach, w tym śladów zatopienia, linii spoin i śladów płynięcia. Jako producent samochodów klasy premium, najmniejszy błąd formowania wtryskowego podłokietnika konsoli środkowej może wpłynąć na atrakcyjność kabiny.

Jeśli chodzi o funkcjonalność, oczekiwano dobrej stabilności strukturalnej i wymiarów zatrzaskowych ułatwiających montaż. Inne cechy, na których zależało klientowi, to prostopadłość słupków montażowych, luz pasowania oraz tolerancja części ±0,1 mm i tolerancja formy ±0,05 mm.

Ponieważ podłokietnik ma wytrzymać nacisk ramienia, a także przetrwać kilka cykli otwierania i zamykania, producentowi zależało również na trwałości. Jeśli podłokietnik ulegnie awarii zbyt wcześnie, może to rzucić zły obraz na producenta samochodów.

Wyzwania i rozwiązania

Każde z wymagań określonych przez producenta wiązało się z wyjątkowym wyzwaniem. Projekt producenta zawierał kilka specyfikacji materiałowych i wymiarowych, które były trudniejsze do osiągnięcia przy użyciu zwykłej techniki formowania.

Osiągnięcie nieskazitelnego wyglądu cienkiej obudowy podłokietnika konsoli środkowej

Pierwszym z serii wyzwań, które First Mold miał pokonać, było stworzenie stabilnej części o cienkich ściankach. Lekkość jest niezwykle istotna dla oszczędności paliwa w samochodach. Jednym ze sposobów osiągnięcia tego celu są modyfikacje konstrukcyjne, które promują mniejsze zużycie materiałów.

Cienkie ściany są wzmacniane żebrami w celu zapewnienia stabilności. Jednak żebra często wprowadzają słabe punkty w strukturze, jeśli materiał lub proces są nieodpowiednie. Może to powodować takie problemy, jak złamanie zatrzasku lub wypaczenie powłoki (prowadzące do tego, że podłokietnik nie otwiera się / zamyka lub staje się luźny). Każdy z tych problemów skraca cykl życia produktu, który dla większości komponentów motoryzacyjnych wynosi zwykle ≥ 5 lat.

Oprócz uzyskania wyglądu wolnego od typowych błędów produkcyjnych obudowy podłokietnika konsoli środkowej, producent samochodów chciał również, aby podłokietnik konsoli środkowej miał stylizowaną teksturę grawerowania. Aby to osiągnąć, grawer musiał zostać wyrzeźbiony w formie, co wymagało szczegółowej obróbki CNC.

Obawy dotyczące trwałości w przypadku konstrukcji zatrzaskowej

Aby zapewnić trwałość formowania wtryskowego obudowy podłokietnika konsoli środkowej, firma First Mold musiała sprostać wyzwaniom związanym z modułami zatrzaskowymi, które muszą przetrwać tysiące cykli otwierania i zamykania. W konstrukcjach zatrzaskowych zwykle występuje koncentracja naprężeń wokół podstawy, co wymaga dodania zaokrągleń lub promieni. Inne wyzwania, którym First Mold musiała sprostać, to m.in:

• Awaria zmęczeniowa: Awaria ta wynika z wielokrotnego montażu i demontażu zatrzasków. Jednym ze sposobów uniknięcia tego problemu jest zastosowanie krzywych naprężenie-liczba cykli, znanych również jako krzywe S-N, przy wyborze materiału.
• Creep: Z czasem tworzywo sztuczne naturalnie ulega deformacji pod wpływem długotrwałego obciążenia, co osłabia zatrzask. Dlatego do produkcji zatrzasków niezbędne jest stosowanie materiałów odpornych na pełzanie, takich jak politereftalan butylenu, mocne, półkrystaliczne tworzywo konstrukcyjne lub inne wzmocnione tworzywa sztuczne. W przypadku tego projektu produkcji obudowy podłokietnika konsoli środkowej, firma First Mold zdecydowała się na mieszankę akrylonitrylo-butadieno-styrenu (ABS), który charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, sztywnością i odpornością na ciepło, oraz poliwęglanu (PC). Materiał hybrydowy oferuje doskonałą równowagę między trwałością, wytrzymałością i właściwościami termicznymi.

Wyzwania związane z kompatybilnością montażową części podłokietnika konsoli środkowej

Łatwość montażu konstrukcji zatrzaskowej zależy od relacji między współpracującymi częściami. Elementy konstrukcyjne, takie jak wymiary zatrzasków, luz pasowania, prostopadłość słupków montażowych i tolerancja, określą, jak prawidłowo będą działać części.

• Wymiary zatrzaskowe: Dwie współpracujące części muszą mieć precyzyjne wymiary i być wykonane z elastycznych materiałów. Dzięki temu dwie połówki mogą tymczasowo odkształcić się podczas montażu i odzyskać swój pierwotny kształt, tworząc szczelne połączenie. Właściwy wymiar zapewnia odpowiednią wytrzymałość.
• Luz montażowy: Jest to przestrzeń pomiędzy współpracującymi częściami. Pasowanie z luzem obejmuje znaczną przestrzeń między dwiema częściami, co ułatwia montaż. Z drugiej strony, pasowanie z wciskiem lub na wcisk jest stosowane w celu stworzenia mocniejszego, półtrwałego połączenia. W przypadku pasowania wtłaczanego części są większe niż otwory, do których pasują, a ich montaż wymaga użycia pewnej siły.
• Prostopadłość słupków montażowych: Aby zapewnić prawidłowe połączenie współpracujących części, słupki montażowe muszą być ustawione dokładnie pod kątem 90 stopni do powierzchni podstawy. Pozwala to na ich płaskie osadzenie na powierzchni i uniknięcie naprężeń lub niewspółosiowości.
• Tolerancja: Jest to dopuszczalne odchylenie wymiarów części. Żaden proces produkcyjny nie jest doskonały. W związku z tym części będą zazwyczaj wykazywać niewielkie (najczęściej pomijalne) różnice. Tolerancja określa limit dopuszczalnych odchyleń, jakie mogą mieć części. Gdy części mieszczą się w dopuszczalnych tolerancjach, oczekuje się, że zostaną zmontowane i będą działać poprawnie. W przypadku tego projektu produkcji części podłokietnika konsoli środkowej klient ustalił limit dla części na ±0,1 mm, a limit dla formy na ±0,05 mm.

Jakie korzyści odnieśli klienci dzięki współpracy z First Mold's Solution?

Ze względu na złożoną konstrukcję obudowy podłokietnika konsoli środkowej, firma First Mold wykorzystała oprogramowanie symulacyjne Moldflow, aby z wyprzedzeniem przewidzieć wypełnienie/skurcz produktu. Moldflow symuluje sposób, w jaki stopiony polimer wpływa i wypełnia gniazdo formy. Symulacja ta pomaga zidentyfikować pułapki powietrzne, krótkie strzały, nierówne wypełnienie i linie spoin.

Rezultat pozwolił First Mold zoptymalizować strukturę suwaka/podnośnika w narzędziu do formowania wtryskowego obudowy podłokietnika konsoli środkowej. Na przykład, aby zapobiec wypływaniu z formy, co prowadzi do zwiększonych strat materiału i bardziej żmudnego wykańczania wtórnego, First Mold zapewnił, że prześwit między suwakami i podnośnikami wynosi ≤0,02 mm.

Dzięki wirtualnej symulacji firma First Mold była w stanie ograniczyć próby formowania do 2-3 razy. Wielokrotne próby są czasochłonne i kosztowne. Dzięki odpowiedniemu planowaniu i wykorzystaniu najnowszych technologii wirtualnych, firma First Mold była w stanie zaoferować klientowi lepszą wartość, pod względem szybszego wprowadzenia produktu na rynek i pieniędzy.

Wdrożenie bufora zdolności produkcyjnych 20%

Aby pomóc klientowi sprostać wymaganiom w zakresie wydajności formowania wtryskowego podłokietników konsoli środkowej, firma First Mold wdrożyła wiele wtryskarek tego samego modelu. Minimalna zdolność produkcyjna 20% została zarezerwowana jako bufor.

Innymi słowy, jeśli wszystkie formy do produkcji części podłokietnika konsoli środkowej pracują z wydajnością 80%, zaspokoją one bieżące zapotrzebowanie klienta. Jeśli wszystkie formy pracują z wydajnością 100%, liczba części, które zostaną utworzone, będzie o 20% większa niż zapotrzebowanie. Ten nadmiar 20% tworzy bufor na wypadek niedoborów, które mogą wynikać z konserwacji, nagłych skoków popytu i nieoczekiwanych zakłóceń.

Dodatkowa zdolność produkcyjna 20% może również przydać się do testowania nowych materiałów bez negatywnego wpływu na linie produkcyjne.

Dokumentacja procesu zatwierdzania części produkcyjnych

First Mold działa zgodnie z systemem certyfikacji IATF 16949 i dostarcza dokumentację PPAP. Dokumentacja ta wykazuje, że dostarczone przez nas narzędzia do formowania wtryskowego podłokietników konsoli środkowej będą konsekwentnie spełniać wymagania techniczne i jakościowe części podłokietników konsoli środkowej klienta.

FAQ