Bearbejdningsproblemer og løsninger til større dele af elbiler

2021/08/15


Vi analysererbearbejdningproblemer bragt af de nye dele af elektriske køretøjer i forhold til konventionelle køretøjer, og diskuter de tilsvarende bearbejdningsløsninger ved hjælp af MAPALs avancerede værktøjer som et eksempel.


1 Forord
For at spare energiforbrug, beskytte miljøet og reducere CO2 -emissioner skal bilindustrien ændre kraftkildens kilde og de tilhørende mekanismer og reducere sin egen masse og dermed kræve teknologisk innovation og modifikation i mange aspekter. I øjeblikket er drivkilden begyndt at skifte fra brændstofdrevet forbrændingsmotor til hybriddrev, rent elektrisk drev og brintbrændselscelledrev. Blandt dem er rene elbiler de mest energibesparende og har enkel struktur, hurtig acceleration, lav pris og lav støj. Men der er også mange mangler, såsom kort rækkevidde, opladning er stadig ubelejlig og lang, samt modtagelig for ydre forhold; olie-elektriske hybrid-energikøretøjer har stadig brug for forbrændingsmotorer, så der er transmission, rotation, brændstoftank og oliekredsløb osv. i tide efter opladning kan køres elektrisk for at køre kørsel, driving range end rene elektriske køretøjer. Indtil videre eksisterer brændstofdrevne forbrændingsmotorer og hybrid- og elektriske typer biler samtidigt, men branchens insidere vurderer, at før eller siden vil biler, der udelukkende drives af elektricitet, udgøre størstedelen af ​​køretøjerne på vejen.

Kina er nu verdens førende producent og sælger af nye energikøretøjer, og i 2020 vil Kina have produceret og solgt i alt 5 millioner rene elektriske og nye plug-in hybridbiler. Mange af de komponenter, der bruges i nye energikøretøjer, adskiller sig fra de originale hovedkomponenter i forbrændingsmotorer, og de anvendte behandlingsprocesser og værktøjer er også forskellige. MAPAL Group i Tyskland, for eksempel, som en stor leverandør af skæreværktøjer til bilindustrien, har de længe overvejet dette problem og gradvist overført den avancerede teknologiske erfaring, der er akkumuleret i de sidste årtier med forarbejdning af konventionelt drivværk til behandling af nyt energikøretøj dele. Der kommer en vidtrækkende teknologisk forandring, som forårsager vibrationer og ændringer i maskinforarbejdningsindustrien, og vi er forberedte og ser denne ændring som en mulighed. "Desuden er mange virksomheder i mange lande for selv de nye energikøretøjer selv konstant at udvikle nye systemkomponenter, forbedre introduktionen af ​​nye dele og vedtage nye materialer for at forbedre og perfektionere sig selv.For at klare disse nye komponenter og effektiv behandling af nye materialer, bør produktionsvirksomheder også foretage rettidige forberedelser i overensstemmelse hermed.

2 Elbil typiskdele behandlingproblemer og løsninger
Med elektricitet som hele eller en del af strømkilden skal den have elektrisk motorsystem (som hjertet), batterisystem (som brændstoftank) og kraftelektronik (som nervesystem til kontrol) og andre relaterede dele; derudover er der mange ekstra elektriske apparater, såsom elektrisk kølekompressor, elektrisk hjælpevarmer, elektrisk start- og hjælpestyringsudstyr osv. Udviklingen af ​​forskellige elektriske elektriske styreanlæg vil uundgåeligt bringe mange nye dele. Dette papir introducerer flere vigtige spørgsmål opsummeret af MAPAL og dets nye bearbejdningsløsninger i henhold til dets vigtigste typiske dele.

2.1 Opgave 1

Hvordan opnås økonomisk og pålidelig præcisionsbearbejdning af elektriske systemskaldele, især skaller med større diameter? Elektrisk systemskal er hovedsageligt kedelig bearbejdning, i henhold til den generelle behandlingsmetode, til at bære en stor værktøjsværktøjsstang og rotationsinerti, skæremoment kan nå 50N-m, ofte bør monteres på værktøjsskankgrænsefladen til HSK-A100 spindel , hvilket kræver brug af stort maskinudstyr, installation og brug er meget ubelejligt, høje omkostninger og dårlig økonomi. Af denne grund har MAPAL anvendt et fint boreværktøj med ultralet struktur og en skaftgrænseflade af HSK-A63, som kan bruges på et værktøjsmaskine med en mindre spindel. På samme tid er kølekanalen blevet forbedret for at muliggøre omvendt skylning, hvilket gør det let at aflade chips og undgå at ridse overfladen af ​​det færdige hul, hvilket gør bearbejdningskvaliteten væsentligt forbedret og økonomisk og effektiv.

Aluminiumsmotorhuset i rene elektriske køretøjer har en stor centerboring, normalt> 250 mm. For at afslutte et sådant stort hul med et dybt hul har MAPAL videnskabeligt designet et let, svejset strukturboret værktøj, der er ideelt til bearbejdning af forskellige typer tyndvæggede ustabile huse. Den høje nøjagtighed af de bearbejdede dele, selv med et langt værktøjsudhæng, skyldes, at den svejsede struktur bestemmes beregningsmæssigt ved hjælp af finite element analyse (se figur 1), en metode baseret på strukturel mekanik til effektiv numerisk analyse af de forskellige strukturens parametre. Der findes en række forskellige software til at simulere de skæreskræfter, der skal påføres, for at bestemme en rimelig forkantfordeling, for at beregne rotationsinertisitet og masse, for at evaluere svejsesømmen, for at beregne deformationen under de påførte aksialkræfter og moment, til beregne systemets iboende frekvens, og beregne fordelingen og strømningshastigheden af ​​skærevæsken på skæret og styrestangen osv. En præcis viden om disse parametre tillader design af den mest materialeffektive og letteste pålidelige struktur. Denne svejsede værktøjsholderstruktur er kun 1/2 af massen af ​​et typisk kedeligt værktøj, og den har en ekstra sværdstøtte og en veldesignet ribbet plade for at forbedre bøjningsmodstanden, hvilket gør den meget stabil under bearbejdning med minimal snak. De bruger også den endelige elementmetode i designet af indsatsens forside til at producere en særlig og rimelig struktur til spåneskæring og spånfjernelse for at sikre, at der dannes en passende spånform under skæring, så den kan skæres af og udledes med tiden og skærekraften reduceres til et meget lavt niveau. Derudover bruges et godt fastspændingssystem og en passende skæremængde under bearbejdningen, så bearbejdningsnøjagtigheden på mm -niveau kan opnås.
Figur 1 Eksempel på endelig elementanalyse

Strukturen af ​​forskellige kvalitetsreducerende boreværktøjer, der bruges i forskellige bearbejdningstrin, er vist i figur 2. Råbearbejdningstrinnet anvender et ISO-boreværktøj med en værktøjsholder og PCD ISO-indekserbar indsats; halvfabrikatet anvender et præcisionsborende værktøj med et svejset konstruktionsdesign og PCD ISO indekserbart skær; efterbehandlingsfasen anvender et præcisionsstyringsværktøj med et svejset konstruktionsdesign og en finjusterende PCD-indekserbar indsats og understøttelsesguide. Alle faser af kedelige værktøjer bruger ISO -standard økonomiske PCD -indekserbare udskiftningsindsatser, der er velegnede til bearbejdning af aluminiumlegeringer, med lang levetid og høj bearbejdningskvalitet.
Image

Figur 2 Kedelige værktøjer, der bruges i forskellige bearbejdningstrin

2.2 Opgave 2

Da der er mange tyndvæggede dele til elektriske køretøjer, deformeres de let af kræfter under bearbejdning, så forskellige værktøjer og processer skal bruges i henhold til forskellige krav. MAPALs unikke og avancerede endefræsere af SPM-typen til fræsning af tyndvæggede husdele er vist i figur 3, som har en stor skærekant med en stor frontvinkel for at reducere skærekræfterne, et rimeligt arrangement af plads til spånudladningsslidser, som er godt poleret, og en synergi af PCD -indsatsmateriale og olietåge -smøringsteknologi for at reducere skærekræfterne med cirka 15%. Hvis skærekræfterne stadig er for høje, kan de kombineres med cykloide fræsemetoder for at minimere skærekræfterne på flere måder og dermed reducere emnets deformation. Efter grovbearbejdning, halvfabrikation og efterbehandling kan bearbejdningsnøjagtigheden af ​​mm-niveau opnås.

Figur 3 SPM-type endefræsning, der fræser tyndvæggede skaldele

Mange konstruktionsdele i aluminiumlegeringer skal fræses med fast materiale, og selv op til 95% af materialet fræses væk. Efterhånden som mere og mere materiale fræses væk under bearbejdning, bliver væggen i delene tyndere og tyndere, mere tilbøjelige til deformation og vibrationer og meget ustabil, mens kravene til dimensionelle nøjagtighed og overfladeruhed stadig er meget høje. For effektivt at kunne behandle dele af høj kvalitet, skal du prøve at få værktøjet til at fuldføre al forarbejdning i en fastspænding, så den indbyrdes positionsnøjagtighed for hver overflade af delene kan nå det højeste. Derfor er udviklingen af ​​specialværktøjer normalt løsningen til bearbejdning af disse dele med mange tynde vægge, hulrum og afbrudte overflader samt til støbninger med meget variable bearbejdningsgodtgørelser.

Hvornårbearbejdning af store delemed flere processer er det normalt nødvendigt at bruge flere værktøjer, når det er den ideelle løsning til effektivt at sammensætte flere værktøjer og designe et eller to multifunktionelle værktøjer, hvilket vil sikre bearbejdningsnøjagtighed og reducere hjælpetiden for værktøjsskift under bearbejdning. Med en fuld forståelse af bearbejdningsprocessen til behandling af ustabile konstruktionsdele, foreslår MAPAL følgende 3 aspekter, der skal lægges vægt på baseret på den knowhow, der er akkumuleret over en lang periode: â ‘Vælg de passende skæreparametre for at undgå begge dele værktøjsvibration og emnevibration for at undgå skader på både under bearbejdning og forbedre værktøjets levetid. "I værktøjsdesignet skal værktøjsstangens materiale og strukturvalg være opmærksom på vibrationsmodstand og dæmpning, og form og fordeling af skær skal holde skærekraften på et minimum. â ‘¢ Ved valget af bearbejdningsprocessen skal processen med sikkerhed og reduktion af skærekraft vælges, og spiralinterpoleringsmetoden skal bruges til at erstatte de generelle fræsnings- og boremetoder, hvis det er nødvendigt. OptiMill-SPM fræseværktøj af MAPAL fræsere tyndvæggede skaldele på bearbejdningscentret med godebearbejdningkvalitet og stabil proces. Derudover kan en række tilsvarende værktøjer og procesmetoder designes målrettet til at løse bearbejdningsudfordringerne for forskellige dele på dette område under forskellige bearbejdningsforhold.

2.3 Opgave tre

For at løse forarbejdningsproblemerne for nogle særlige dele af elektriske køretøjer i tide er der brug for forskellige tilsvarende avancerede værktøjer (se figur 4). Køretøjets elektrificering involverer ikke kun dele til drev og energilagring, men også noget ekstraudstyr, såsom elektriske kølekompressorer, hvis kerne dele er to sammenbidte aluminiumsnekkehjul - statoren og rotoren - og kompressorens effektivitet afhænger af bearbejdningen nøjagtigheden af ​​disse to dele. Deres form og positionsnøjagtighed skal være i mm -niveau, og bearbejdningens vinkelrethed skal være under 0,04 mm, og overfladeruheden skal også være høj. Af denne grund har MAPAL udviklet en spiralformet endefræser til efterbehandling med en geometri med en stor frontvinkel og nøjagtighedstolerance på mm-niveau, hvilket garanterer næsten vibrationsfri skæring og en ekstra affasningskant på værktøjets ydre diameter, således at hele bearbejdningen af ​​hullets bund, væg og endefasninger kan udføres i et snit, hvilket sikrer de strenge krav til vinkelrethed og overfladeruhed samt processikkerhed.

Fig. 4 Forskellige avancerede værktøjer, der bruges til specielle dele

3 Konklusion
Ud over de 3 aspekter, der er nævnt i dette papir, vil de fremtidige nye materialer, der bruges i nye energikøretøjer, især rene elektriske køretøjer, for at reducere deres egen masse også være hovedretningen, såsom kulfibermaterialer CFRP og magnesiumlegeringsmaterialer osv. ., i konstruktionsdesignet for at sikre, at de har tilstrækkelig stivhed. Disse nye materialer udgør den nye særlige struktur for de effektive delepræcisionsbehandling, vil også være de nye udfordringer og opgaver, bilindustrien står over for.