Облегчение конструкции в производстве грузовых автомобилей

11.05.2020 - Markus Isgro

Производственные системы EMAG LaserTec для обработки дифференциалов грузовых автомобилей

EMAG LaserTec разрабатывает комплексное производственное решение для обработки крупногабаритного дифференциала грузового автомобиля

Термин «облегченная конструкция», как правило, применяется в отношении легковых автомобилей и очень редко используется в серийном производстве грузовиков. При этом крупногабаритные и тяжелые компоненты трансмиссии грузового автомобиля обладают колоссальным потенциалом в отношении снижения массы и сокращения расходов на производство единицы продукции. Преимущества, обеспечиваемые комплексными производственными системами EMAG LaserTec на базе технологии лазерной сварки, демонстрирует текущий пример внедрения на одном из североамериканских предприятий-субпоставщиков автомобильной промышленности. В настоящее время для производства крупногабаритного дифференциала грузового автомобиля на этом предприятии используется производственная система EMAG, выполняющая сварку трех отдельных компонентов в единый узел - это позволяет избавиться от приблизительно 40 значительно более дорогих винтовых соединений. Какой же именно производственный процесс осуществляется на этой линии, ключевым элементом которой является установка лазерной сварки ELC 600 от EMAG LaserTec?

К 2040 году число грузовых автомобилей на наших дорогах возрастет – причем резко, по крайней мере, согласно последним исследованиям рынка грузовых автомобилей, проведенного компанией Shell. По данным этого исследования, число регистраций новых автомобилей в Германии увеличится с 290 000 до 344 000 в год. В 2040 году общее количество автомобилей составит почти 3,5 миллиона (на сегодняшний день: 2,9 миллиона). В то же время, для ддостижения амбициозных целей в сфере энергетики и защиты климата, увеличится политическое давление на автопроизводителей, которые будут вынуждены разрабатывать более экономичные автомобили. Одним из самых действенных факторов в производстве грузовых автомобилей является облегчение всей конструкции. В этой связи взгляд многих разработчиков грузовиков неизбежно обращается к решениям, уже хорошо зарекомендовавшим себя в производстве легковых автомобилей и позволяющим существенно снизить вес транспортного средства – а именно здесь успешно применяется лазерная сварка. Она давно уже является неотъемлемым этапом производства различных компонентов трансмиссии легковых автомобилей. Во многих местах этих деталей сварные соединения заменяют использовавшиеся в прошлом винтовые соединения. Как следствие, деталь становится не только легче, но и дешевле в производстве, поскольку стоимость качественных винтовых соединений значительно выше. Так, например, в современных конструкциях коробок передач с двухдисковым сцеплением, присутствует до 16 различных швов, выполненных лазерной сваркой, – на шестернях, двухдисковом сцеплении и дифференциале. Поэтому не стоит удивляться, что одно из североамериканских предприятий-субпоставщиков производства грузовых автомобилей обратился с запросом на предприятие EMAG LaserTec, ведь данная компания из г. Хойбах специализируется на разработке комплексных установок лазерной сварки. «Заказчик знал о нас, поскольку он уже использует различные станки группы EMAG на других технологических операциях. Он хотел бы существенно снизить вес крупногабаритного дифференциала грузового автомобиля и сократить расходы на его производство. Это идеальная задача для нас, которую мы впервые реализуем – теперь и в производстве грузовых автомобилей, – поясняет доктор Андреас Моотц (Andreas Mootz), директор EMAG LaserTec. – Для наших заказчиков чрезвычайно важно, чтобы мы использовали свой богатый опыт системного поставщика. Мы разрабатываем комплексные производственные цепочки для лазерной сварки, что в значительной мере упрощает заказчику самостоятельное планирование производства, а также обеспечивает высокую надежность и эффективность процессов».

Очистка, напрессовка, сварка и контроль на одной линии

С помощью нашего решения осуществляется идеально отлаженный процесс изготовления дифференциала грузового автомобиля, перед началом состоящего из трех отдельных компонентов: двух частей корпуса и ведомой конической шестерни. Эти компоненты весят до 130 кг и имеют диаметр до 600 мм. Вот как выглядит процесс:

После загрузки компонентов посредством двух отдельных загрузочных станций обе части корпуса и ведомая коническая шестерня проходят через систему лазерной очистки EMAG – собственную разработку компании. Данная обработка производится чрезвычайно быстро. С помощью фокусированного лазерного луча удаляются все остатки, такие как СОЖ или консерванты, – локально по месту, в зоне будущего сварного шва.
Затем роботы-манипуляторы извлекают компоненты с установок лазерной очистки. Ведомая коническая шестерня сначала подвергается индукционному нагреву и только после этого подается на позицию сборки (предварительный нагрев осуществляет низкочастотный генератор EMAG eldec). Обе части корпуса подаются непосредственно на станцию сборки, где собираются, и на них напрессовывается ведомая коническая шестерня. Данный процесс осуществляется с контролем усилия/перемещения.
После этого узел готов к сварке – с этой целью робот загружает его в установку EMAG ELC 600. После зажима по оси осуществляется окончательная фиксация компонентов посредством двух сварных швов (соединение частей корпуса и ведомой конической шестерни).
Система ультразвукового контроля EMAG полностью автоматически проверяет качество сварных соединений – это ключевой этап, который для специалистов настолько же важен, как и сама обработка заготовки.

Проект был реализован всего за 12 месяцев! При этом специалистам EMAG LaserTec пришлось решить ряд производственно-технических проблем, – ведь в данном случае речь шла о сварных швах, представляющих собой соединения чугуна и цементируемой стали с большой глубиной проварки, выполняемые с помощью твердотельного лазера 8 кВт с присадочным материалом. Кроме того, габариты технологической системы впечатляют: вся система состоит из двух лазерных станций очистки, станции нагревания, станции термической сборки, сварочной установки ELC 600 и станции ультразвукового контроля, соединенных сложной системой логистики деталей и двумя промышленными роботами.

Отличительная особенность на рынке

«Данная разработка является показательным примером того, как мы осуществляем работу над проектом, – говорит господин Моотц о комплексной лазерной производственной системе. – Мы всегда исходим из параметров конкретной детали и ее компонентов, разрабатывая подходящий процесс с оптимальным тактом выпуска и системой управления. Так возникают «индивидуальные решения», обеспечивающие высокую производительность и надежность производственного процесса». При этом EMAG LaserTec обладает колоссальным опытом в разработке решений для широкого спектра компонентов коробок передач и приводов – всего заказчикам было поставлено уже более 160 установок лазерной сварки ELC. EMAG является лидером мирового рынка по производству установок сборки и лазерной сварки дифференциалов. Еще одним решающим фактором является то, что разработка решений производится на базе унифицированных станочных модулей EMAG, в число которых входит множество компонентов, уже доказавших на практике свою эффективность. Не в последнюю очередь в разработке концепции и реализации таких систем помогает опыт в автоматизации широкого спектра металлорежущих станков. Специалисты из Хойбаха убеждены, что нынешнее развитие в сфере производства грузовых автомобилей связано с этой технологией, поскольку общая тенденция ужесточения требований по снижению производственных расходов, а также спрос на экономичные транспортные средства постоянно возрастает. «Как бы там ни было, в данном случае наши позиции чрезвычайно сильны», – подчеркивает господин Мооц.

– Разработка комплексных производственных систем для любых видов лазерной сварки – это то, что выделяет EMAG LaserTec на рынке».

More information ELC 160 Laser Welding Machine

More information LC 4-2 Laser Cleaning Machine