Gia công nguội và gia công các bộ phận hộp số: Sự khác biệt là gì và tại sao quy trình sản xuất lại quan trọng?

Khi các nhóm mua sắm, kỹ sư nhà cung cấp cấp 1 và người quản lý tìm nguồn cung ứng OEM đánh giá các nhà cung cấp phụ tùng hộp số, cuộc trò chuyện kỹ thuật thường tập trung vào thông số kỹ thuật kích thước, cấp vật liệu và chứng nhận chất lượng. Ít được thảo luận thường xuyên hơn - nhưng không kém phần quan trọng để hiểu liệu một bộ phận có hoạt động như được chỉ định trong suốt thời gian sử dụng của nó hay không - là quy trình sản xuất được sử dụng để sản xuất bộ phận đó. Đối với các bộ phận có độ chính xác nhỏ như thanh chống đồng bộ, chốt hãm, khối dừng, tay chuyển số và các bộ phận truyền động liên quan, việc lựa chọn giữa đầu nguội, kéo nguội, dập, luyện kim bột và gia công CNC thông thường không chỉ đơn giản là vấn đề chi phí: nó xác định các đặc tính vật liệu của bộ phận hoàn thiện, tính nhất quán về kích thước của nó trong các lần sản xuất và hoạt động của nó trong điều kiện tải theo chu kỳ của hộp số đang hoạt động.

Hướng dẫn này giải thích các quy trình sản xuất chính được sử dụng cho các bộ phận chính xác của hộp số ô tô chở khách, từng quy trình tác động như thế nào đến vật liệu, khi nào mỗi quy trình đều là lựa chọn chính xác và các nhóm mua sắm nên hiểu những điều gì khi so sánh các nhà cung cấp sản xuất cùng một bộ phận trên danh nghĩa theo các quy trình khác nhau.

Tại sao quy trình sản xuất ảnh hưởng nhiều hơn chi phí

Thanh chống đồng bộ được gia công từ phôi thanh cứng và thanh chống đồng bộ có đầu nguội từ phôi dây có thể có kích thước bên ngoài giống hệt nhau, ký hiệu cấp vật liệu giống hệt nhau và chỉ số độ cứng giống hệt nhau trên thang đo Rockwell - nhưng vẫn hoạt động rất khác nhau trong bộ truyền động. Sự khác biệt nằm ở cấu trúc vật liệu dưới bề mặt mà quá trình sản xuất tạo ra hoặc phá hủy.

Quá trình tạo hình kim loại - gia công nguội, kéo nguội, dập - gia công kim loại ở nhiệt độ môi trường. Gia công nguội thực hiện đồng thời hai việc đối với cấu trúc vật liệu: tinh chỉnh và căn chỉnh dòng chảy của hạt kim loại dọc theo đường viền của bộ phận hoàn thiện và gia công làm cứng bề mặt thông qua biến dạng dẻo. Cả hai hiệu ứng đều có lợi cho các thành phần chịu tải theo chu kỳ: dòng hạt thẳng hàng giúp cải thiện khả năng chống mỏi (các vết nứt ưu tiên lan truyền qua các ranh giới hạt, do đó dòng hạt thẳng hàng với hình dạng bộ phận sẽ chống lại sự lan truyền vết nứt); làm cứng làm tăng độ cứng bề mặt mà không cần bước xử lý nhiệt riêng trong nhiều trường hợp.

Gia công từ phôi thanh rắn sẽ loại bỏ vật liệu. Khi làm như vậy, nó cắt ngang dòng hạt của thanh thay vì chuyển hướng nó dọc theo các đường viền của bộ phận. Kết quả là một bộ phận hoàn thiện có dòng hạt bị gián đoạn trên các bề mặt được gia công - chính những bề mặt nơi xảy ra nồng độ ứng suất trong quá trình sử dụng. Đối với một bộ phận như thanh chống đồng bộ có phần đất trung tâm chịu tải trọng tiếp xúc lặp đi lặp lại với mỗi lần chuyển số trong suốt vòng đời của xe, sự khác biệt về cấu trúc thớ dưới bề mặt này chuyển trực tiếp thành tuổi thọ mỏi và trạng thái mài mòn.

Tiêu đề nguội: Quy trình tiêu chuẩn cho các bộ phận chính xác truyền tải khối lượng lớn

Đầu nguội (còn gọi là rèn nguội hoặc tạo hình nguội trong một số ngữ cảnh, mặc dù tiêu đề này đề cập cụ thể đến việc tạo thành đầu hoặc hình dạng của một bộ phận từ dây hoặc thanh truyền) là quy trình sản xuất chủ yếu cho các thanh chống đồng bộ, chốt chặn, khối chặn và các bộ phận truyền động bằng thép nhỏ tương tự trong sản xuất xe khách số lượng lớn. Quá trình này hoạt động như sau:

Dây hoặc thanh thép có loại thép quy định được đưa vào máy cán nguội tự động. Chiều dài dây đặt trước sẽ được cắt và chuyển sang một loạt khuôn định hình. Các khuôn đóng lại dưới lực cơ học cao - thường là hàng trăm đến hàng nghìn kilonewton, tùy thuộc vào kích thước bộ phận - và làm biến dạng dẻo phôi kim loại nguội thành hình dạng mong muốn trong một hoặc nhiều giai đoạn tạo hình lũy tiến. Không có nhiệt được áp dụng; tất cả sự hình thành xảy ra ở nhiệt độ môi trường xung quanh. Sau đó, phôi đã tạo hình sẽ được chuyển sang nguyên công gia công (tiện CNC, mài hoặc phay) để hoàn thiện kích thước cuối cùng của các bề mặt quan trọng - đặc biệt là chiều cao tâm, hình dạng mặt tiếp xúc và bất kỳ lỗ hoặc khe nào mà khuôn định hình không thể đạt được.

Ưu điểm của tiêu đề nguội cho các bộ phận chính xác của hộp số:

Tuổi thọ mệt mỏi vượt trội. Quá trình gia công nguội buộc dòng hạt của thép đi theo đường viền của phần hoàn thiện. Tại vùng đất trung tâm - vị trí chịu ứng suất cao nhất trên thanh chống đồng bộ, nơi ống bọc liên tục tải và dỡ bề mặt đất sau mỗi lần dịch chuyển - dòng hạt chạy song song với bề mặt chịu tải thay vì cắt ngang nó. Dòng hạt thẳng hàng này, kết hợp với ứng suất dư nén do gia công nguội trên bề mặt tạo ra, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ mỏi của bộ phận so với cùng một hình dạng được gia công từ thanh.

Đầu ra có kích thước nhất quán ở mức âm lượng cao. Đầu nguội là một quá trình dựa trên khuôn: hình dạng khuôn xác định hình dạng được hình thành và mọi bộ phận được tạo ra bởi cùng một bộ khuôn đều có cùng hình dạng trong khả năng chịu mài mòn của khuôn. Đối với các thanh chống đồng bộ, trong đó chiều cao trung tâm phải nhất quán ở mức ±0,02mm hoặc chặt hơn trong một lô sản xuất để duy trì cảm giác dịch chuyển đồng nhất trong suốt quá trình sản xuất xe, khả năng lặp lại của quy trình gia công nguội là một lợi thế đáng kể về chất lượng so với gia công từ thanh, trong đó sự thay đổi kích thước phụ thuộc vào độ mòn của dụng cụ, sự thay đổi lực cắt và hiệu ứng nhiệt trong quá trình gia công.

Hiệu quả vật chất. Tiêu đề nguội tạo thành bộ phận từ kho dây có chất thải vật liệu gần như bằng không - kim loại được phân phối lại chứ không bị loại bỏ. Gia công từ một thanh rắn tạo ra chip (vật liệu phế liệu) chiếm một tỷ lệ đáng kể trong trọng lượng thanh đầu vào cho các bộ phận nhỏ, phức tạp. Đối với hợp kim thép, chi phí nguyên liệu trên mỗi kg quan trọng ở khối lượng sản xuất hộp số ô tô.

Hiệu suất quá trình và chi phí đơn vị. Một máy làm nguội nhiều giai đoạn hiện đại có thể sản xuất hàng trăm đến hàng nghìn bộ phận mỗi giờ. Đối với các bộ phận như thanh chống đồng bộ được sản xuất với số lượng hàng triệu mỗi năm trên nhiều nền tảng truyền động, lợi thế về thời gian chu kỳ của việc gia công nguội so với gia công là rất đáng kể. Hoạt động gia công CNC sau đây được giới hạn ở các bề mặt yêu cầu hoàn thiện kích thước chặt chẽ - phần lớn công việc tạo hình đã được thực hiện bởi khuôn dập.

Vẽ nguội: Dành cho các bộ phận định hướng theo biên dạng

Bản vẽ nguội kéo dây hoặc thanh nguyên liệu qua khuôn làm giảm mặt cắt ngang của nó và định hình lại hình dạng của nó thành một hình học cụ thể. Giống như tiêu đề nguội, bản vẽ nguội gia công kim loại ở nhiệt độ môi trường xung quanh và tạo ra sự liên kết dòng hạt thuận lợi dọc theo biên dạng được vẽ. Vẽ nguội đặc biệt phù hợp với các bộ phận có mặt cắt ngang có thể được xác định bằng khuôn vẽ - mặt cắt kéo dài, mặt cắt có mặt cắt ngang nhất quán dọc theo chiều dài của chúng hoặc mặt cắt yêu cầu hoàn thiện bề mặt được vẽ thay vì gia công.

Đối với một số thiết kế thanh dẫn và khối dẫn hướng đồng bộ, bản vẽ nguội tạo ra biên dạng trống hiệu quả hơn tiêu đề nguội và phôi được vẽ yêu cầu gia công tiếp theo ít hơn để đạt được kích thước cuối cùng. Sự lựa chọn giữa tiêu đề và bản vẽ cho một thiết kế thanh chống cụ thể phụ thuộc vào hình học: các biên dạng có những thay đổi mặt cắt ngang đáng kể dọc theo tiêu đề chiều dài của chúng (tạo thành khoảng trống dần dần qua nhiều giai đoạn); hồ sơ với bản vẽ phù hợp với mặt cắt ngang nhất quán.

Vẽ nguội, giống như tiêu đề nguội, tạo ra ứng suất dư nén có lợi và sự liên kết dòng chảy của hạt. Bề mặt được vẽ thường có bề mặt hoàn thiện tốt hơn bề mặt được gia công, có thể loại bỏ các hoạt động hoàn thiện đối với các bề mặt không quan trọng.

Dập: Dành cho các thành phần mỏng và nhẹ

Dập (ép) tạo thành các phôi kim loại tấm thành các hình dạng ba chiều bằng cách ép giữa các khuôn đã khớp. Đối với các bộ phận của hộp số, quá trình dập được sử dụng cho các bộ phận có hình dạng chức năng có thể đạt được bằng kim loại mỏng: giá đỡ dây đai, miếng đệm làm việc, giá đỡ DCT, giá đỡ MT và một số thiết kế thanh trượt đồng bộ nhẹ trong đó cấu trúc rỗng được chỉ định để đáp ứng mục tiêu trọng lượng của nhà sản xuất xe.

Các bộ phận được dập đạt được hình dạng chức năng của chúng thông qua độ cứng vốn có của tấm kim loại trong phần được tạo hình, thay vì thông qua mặt cắt ngang của vật liệu rời. Giá đỡ dây đai có tem nhẹ hơn hình dạng tương đương được gia công từ chất rắn và có giá thành trên mỗi bộ phận thấp hơn khi sản xuất số lượng lớn vì thời gian chu kỳ dập nhanh và mức sử dụng vật liệu cao. Sự đánh đổi là các bộ phận có mặt cắt mỏng được dập không phù hợp với các ứng dụng yêu cầu tải trọng nén hoặc kéo cao thông qua độ dày bộ phận - chúng thích hợp cho các chức năng hỗ trợ, định vị và gắn kết hơn là các đường truyền tải điện có ứng suất cao.

Dập khuôn liên tục — một phương pháp gia công tiên tiến trong đó một cuộn kim loại tấm tiến qua một loạt các trạm cắt, uốn và tạo hình trong một bộ khuôn duy nhất — được sử dụng để sản xuất khung và miếng đệm khối lượng lớn, đạt được tính nhất quán về kích thước rất cao và chi phí mỗi sản phẩm thấp.

Luyện kim bột: Dành cho các bộ phận có hình dạng gần như lưới phức tạp

Luyện kim bột (PM) tạo ra các bộ phận bằng cách nén bột kim loại trong khuôn ở áp suất cao, sau đó nung kết khối ở nhiệt độ cao để hợp nhất các hạt thành một bộ phận rắn. PM sản xuất các bộ phận gần dạng lưới với hình học ba chiều phức tạp đòi hỏi phải gia công nhiều trục rộng rãi để đạt được từ thanh đặc hoặc phôi gia công nguội.

Đối với các bộ phận đồng bộ hóa có hình học mặt cắt ngang phức tạp — đặc biệt là các thanh trượt và thanh chống có biên dạng mà hình dạng khuôn dập nguội không thể tái tạo — PM cung cấp giải pháp thay thế hiệu quả về mặt chi phí cho gia công từ thanh ở khối lượng sản xuất từ ​​trung bình đến cao. Các bộ phận PM có các đặc tính cơ học hơi khác so với thép rèn (định hình) có cùng thành phần danh nghĩa vì cấu trúc vi mô thiêu kết vẫn giữ được một số độ xốp được kiểm soát, nhưng các đặc tính này có đặc tính tốt và được chỉ định cho ứng dụng. Mật độ bề mặt thường cao hơn mật độ khối ở các bộ phận thiêu kết, mang lại khả năng chống mài mòn tốt ở các bề mặt tiếp xúc.

Gia công CNC từ vật liệu rắn: Khi nào và tại sao nó được sử dụng

Gia công CNC thông thường từ thanh hoặc phôi rắn là quy trình linh hoạt nhất — mọi hình học phù hợp với phạm vi công việc của máy đều có thể được tạo ra mà không cần đầu tư vào công cụ, biến nó thành quy trình chính xác cho các nguyên mẫu, bộ phận tùy chỉnh khối lượng thấp và các bộ phận có hình học mà quy trình tạo hình không thể đạt được. Đối với các thanh chống đồng bộ hóa có cấu hình tùy chỉnh dành cho các loại xe đặc biệt có khối lượng thấp, các biến thể kích thước không chuẩn cho các thế hệ hộp số cụ thể hoặc các mẫu bài viết đầu tiên cho chương trình OEM mới, gia công từ khối rắn là quy trình thích hợp.

Để sản xuất khối lượng lớn các bộ phận chính xác của hộp số tiêu chuẩn, gia công từ khối chỉ được sử dụng khi quá trình tạo hình thực sự không thể đạt được hình dạng cần thiết. Sự kết hợp giữa tuổi thọ mỏi thấp hơn (dòng hạt bị gián đoạn), chi phí vật liệu trên mỗi bộ phận (phế liệu chip) cao hơn và thời gian chu kỳ dài hơn với chất lượng tương đương khiến nó trở thành quy trình ít được ưu tiên nhất để sản xuất số lượng lớn các bộ phận như thanh chống đồng bộ, chốt hãm và khối chặn.

So sánh quy trình cho các bộ phận chính xác của hộp số xe khách

Điều này có ý nghĩa gì đối với việc mua sắm phụ tùng

Khi đánh giá các nhà cung cấp thanh chống đồng bộ, chốt hãm, khối chặn, thanh trượt và các bộ phận chính xác khác của hộp số xe khách, quy trình sản xuất được sử dụng là một yếu tố phân biệt kỹ thuật quan trọng và hợp lệ — không chỉ là một chi tiết sản xuất. Cụ thể:

Dành cho các chương trình cung cấp OEM số lượng lớn , Gia công hoàn thiện tiêu đề nguội là quy trình sản xuất được mong đợi cho hầu hết các thiết kế thanh chống đồng bộ. Nhà cung cấp trích dẫn các bộ phận này chỉ từ gia công từ thanh nên được đặt câu hỏi về dữ liệu thử nghiệm độ mỏi và khả năng duy trì dung sai độ cao của điểm trung tâm trong suốt quá trình sản xuất với khối lượng yêu cầu. Chi phí trên mỗi sản phẩm khi gia công từ thanh với khối lượng lớn cũng thường cao hơn so với sản phẩm nguội, do đó báo giá thấp hơn từ nhà cung cấp chỉ gia công với khối lượng thử nghiệm thấp có thể không giữ được ở khối lượng sản xuất đầy đủ.

Dành cho nguồn cung cấp hậu mãi và xây dựng lại , quy trình này rất quan trọng đối với tuổi thọ sử dụng: thanh chống đầu nguội vốn có khả năng chống mỏi tốt hơn so với thanh chống được gia công tương đương. Đối với một hộp số được chế tạo lại ở quãng đường cao, việc lắp đặt các thanh chống đầu nguội sẽ kéo dài tuổi thọ sử dụng còn lại của xe là kết quả tốt hơn so với việc lắp đặt các thanh chống được gia công có thể bị mòn trở lại trong khoảng thời gian ngắn hơn.

Đối với hồ sơ tùy chỉnh / không chuẩn — chẳng hạn như thanh trượt đồng bộ hóa không chuẩn tương thích với các biến thể hộp số Aisin hoặc thiết kế dành riêng cho ứng dụng cho nền tảng xe mới — quy trình chính xác phụ thuộc vào khối lượng và hình dạng. Đối với việc cung cấp nguyên mẫu và sản phẩm đầu tiên với khối lượng thấp, gia công từ vật liệu rắn hoặc PM là phù hợp. Đối với việc tăng cường sản xuất và cung cấp hàng loạt, khả năng nhà cung cấp chuyển sang tiêu đề nguội hoặc bản vẽ theo hình dạng yêu cầu là một yếu tố tạo nên sự phù hợp của họ với tư cách là đối tác sản xuất lâu dài.

Câu hỏi thường gặp

Làm cách nào để biết quy trình sản xuất nào đã được sử dụng cho bộ phận mà tôi đang tìm nguồn cung ứng?

Các bộ phận được gia công nguội và kéo nguội thường thể hiện các đặc điểm bề mặt đặc trưng: bề mặt hoàn thiện rất mịn, đồng nhất trên các mặt không được gia công (các bề mặt tiếp xúc với khuôn có chất lượng bề mặt được xác định bởi quá trình hoàn thiện của chính khuôn); không có vết dụng cụ trên các bề mặt này; và trong mặt cắt ngang, dòng hạt đi theo mặt cắt của bộ phận (có thể nhìn thấy trong quá trình khắc mặt cắt ngang luyện kim). Các bộ phận được gia công hiển thị các dấu vết của máy tiện hoặc dụng cụ phay trên các bề mặt được gia công và, trong mặt cắt ngang, dòng hạt cắt ngang các bề mặt được gia công. Đối với việc mua sắm, cách tiếp cận đáng tin cậy nhất là yêu cầu các nhà cung cấp nêu rõ quy trình sản xuất của họ trong hồ sơ kỹ thuật và cung cấp chứng chỉ vật liệu cũng như xác nhận quy trình - nhà cung cấp chất lượng trong chuỗi cung ứng ô tô sẽ cung cấp tài liệu này theo tiêu chuẩn.

Chứng nhận IATF16949 có đảm bảo rằng nhà cung cấp sử dụng đúng quy trình sản xuất không?

IATF16949 là chứng nhận hệ thống quản lý chất lượng - nó chứng nhận rằng nhà cung cấp đã ghi lại các quy trình, kế hoạch kiểm soát, hệ thống đo lường và quy trình hành động khắc phục đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn. Nó không chỉ rõ quy trình sản xuất nào phải được sử dụng cho bất kỳ sản phẩm cụ thể nào. Chứng nhận IATF16949 xác nhận rằng nhà cung cấp có hệ thống chất lượng đang hoạt động tốt; nó không xác nhận rằng quy trình sản xuất đã chọn của họ phù hợp tối ưu với các yêu cầu kỹ thuật của bộ phận cụ thể. Cả hoạt động gia công nguội và gia công đều có thể có chứng nhận IATF16949. Lựa chọn quy trình vẫn là một quyết định kỹ thuật phải được đánh giá riêng biệt với chứng nhận chất lượng.

Nhà cung cấp có thể chuyển từ quy trình này sang quy trình khác giữa chương trình không?

Trong các chương trình cung cấp OEM ô tô, bất kỳ thay đổi nào đối với quy trình sản xuất - từ tiêu đề nguội đến gia công hoặc từ dạng vật liệu này sang dạng vật liệu khác - đều cấu thành thay đổi quy trình sản xuất đòi hỏi phải có thông báo và phê duyệt chính thức thông qua Quy trình phê duyệt bộ phận sản xuất (PPAP) trước khi các bộ phận thay đổi có thể được vận chuyển. Điều này là do những thay đổi trong quy trình có thể ảnh hưởng đến các đặc tính của bộ phận (như được mô tả ở trên) theo những cách mà việc kiểm tra kích thước đơn thuần có thể không phát hiện được. Đối với nguồn cung cấp thay thế không có yêu cầu PPAP chính thức, người mua nên yêu cầu dữ liệu thử nghiệm chứng minh rằng các bộ phận được sản xuất theo quy trình đã thay đổi đáp ứng các thông số kỹ thuật chức năng - đặc biệt là hiệu suất mỏi và mài mòn - trước khi chấp nhận thay đổi quy trình của nhà cung cấp.

Phụ tùng hộp số xe khách từ Gia Hưng OnRoll

Gia Hưng OnRoll Machinery Co., Ltd. , Gia Hưng, Chiết Giang, sản xuất thanh chống đồng bộ, cụm khối dẫn hướng đồng bộ, khối dừng đồng bộ, chốt hãm, thanh trượt nhựa, giá đỡ DCT, giá đỡ MT, giá đỡ dây đai, tay chuyển số và các bộ phận hộp số chính xác khác cho ô tô khách, xe thương mại và xe buýt. Quy trình sản xuất cốt lõi: gia công CNC nguội cho các bộ phận đồng bộ tiêu chuẩn; gia công bản vẽ nguội cho các thiết kế định hướng theo biên dạng; dập khuôn liên tục cho giá đỡ và miếng đệm; Tiện CNC cho các biên dạng tùy chỉnh và phức tạp. Chứng nhận IATF16949. Thiết bị kiểm tra kích thước và lực lò xo tự động để kiểm tra thanh chống đồng bộ. Các chương trình OEM và ODM có sẵn; hồ sơ tùy chỉnh được phát triển theo thông số kỹ thuật của khách hàng, bao gồm các biến thể không tương thích với Aisin tiêu chuẩn và các ứng dụng truyền động phương tiện năng lượng mới.

Liên hệ với chúng tôi về thông số kỹ thuật thành phần, ứng dụng hộp số, khối lượng hàng năm và yêu cầu giao hàng của bạn để nhận được đề xuất và báo giá kỹ thuật.

Sản phẩm liên quan: Phụ tùng hộp số xe khách | Phụ tùng hộp số ô tô thương mại | Bộ phận hộp số xe buýt | Bộ phận truyền năng lượng mới | Nhà máy OEM