Projektberichte

Lasergeschnittenes Chassis: ein Weg bis zum Ziel

Eine geschweißte Baugruppe ist ein Reihenfolgeproblem in Geometriekleidung. Jedes Teil kann in Toleranz sein und die Baugruppe kommt trotzdem aus dem Quadrat, weil Schweißen Wärme zufügt und Wärme Bewegung erzeugt. Diese Fallstudie handelt davon, diese Bewegung zu steuern, statt sie hinterher zu messen.

Geprüft von Tom, Leitender Verfahrensingenieur·Quellwerk in Dongguan · 11+ Jahre Präzisionsblech
Lasergeschnittenes Chassis: ein Weg bis zum Ziel
Kurzantwort

Ein geschweißtes Chassis aus lasergeschnittenen und umgeformten Teilen, bei dem die konstruktive Schwierigkeit nicht in einem einzelnen Bauteil lag, sondern darin, die Baugruppe durch das Schweißen hindurch rechtwinklig zu halten. Eine Vorrichtung um zwei Lochbezüge beseitigte den Verzug, der sich beim manuellen Einspannen aufgestaut hatte.

Die Baugruppe

Ein rechteckiges Chassis von etwa 600 × 400 × 150 mm aus 1,5-mm-SPCC-Stahl: eine Bodenwanne, zwei Seitenwände, zwei Stirnplatten und ein internes Trennblech. Gefügt durch WIG-Schweißen an den Außenecken, Sichtflächen nachgearbeitet. Flach verpackt an den Kunden oder bei uns montiert.

Die funktionale Anforderung war, dass die Montagefüße in einer Ebene liegen und dass die beiden Seitenwände über die gesamte Länge innerhalb von 0,5 mm parallel sind, weil das innen montierte Einschubmodul auf feste Breite gefertigt ist.

Wo die Toleranz verloren ging

Einzeln betrachtet war jedes Teil innerhalb seiner Zeichnungstoleranz. Von Hand eingespannt und geheftet kam die Baugruppe mit Wänden heraus, die an den Enden parallel und in der Mitte zusammengepresst waren, und einem Boden, der sich zwischen den Füßen gewölbt hatte. Der Fehler war klein – unter einem Millimeter – und ausschließlich die Folge von Schweißschrumpfung an einer nicht abgestützten Platte.

Zwei weitere Effekte verschärften das. Heften in einem Durchgang und Fertigschweißen später bedeutete, dass sich die Baugruppe bereits bewegt hatte, bevor die endgültige Naht sie festlegte. Und weil die Seitenwände an den Boden statt aneinander eingespannt wurden, übertrug sich der Ebenheitsfehler des Bodens in den Wandabstand.

Die Maßnahmen in der Reihenfolge ihrer Einführung

ÄnderungGrund
Zwei Bezugslocher im Boden ergänzt, schon in der Laserphase gestanztGibt der Vorrichtung eine eindeutige Referenz, statt sich auf Kanten zu verlassen
Vorrichtung gebaut, die auf diesen Bezügen positioniert und die Wände gegeneinander einspanntStoppt die Übertragung des Ebenheitsfehlers des Bodens in den Wandabstand
Sequenz geändert: Naht in einer Wärmefahrt vollendet, Seiten wechselndReduziert den Gesamtwärmeeintrag und verteilt die Schrumpfung gleichmäßig über das Teil
Provisorische Strebe über die offene Oberseite ergänzt, nach dem Abkühlen entferntHält das kritische Maß, während das Material am heißesten und schwächsten ist
Nacharbeitung auf den Zeitpunkt nach dem vollständigen Abkühlen verlegtDas Schleifen einer heißen Naht baut Spannung ab und verdreht das zuvor Gerade erneut
Reihenfolgeänderungen, die die Baugruppe in Toleranz brachten

Prüfung

Der Prüfplan prüft zuerst die Bezüge, dann die davon gemessenen Merkmale, dann die Baugruppe als Ganzes. Die Parallelität der Wände wird an drei Positionen entlang der Länge gemessen statt an einer – eine einzelne Messung hätte die zusammengepresste Baugruppe durchgelassen, die diesen Auftrag auslöste.

Ein Erstprüfbericht mit Maßangaben wird zum Baugruppenplan mit Positionsnummern für das erste Stück ausgestellt und nach jeder Änderung an Sequenz oder Vorrichtung. Das ist der Punkt, an dem ein Vorrichtungsproblem noch billig zu beheben ist.

Was übertragbar ist

  • Bei geschweißten Baugruppen konstruieren Sie die Bezüge schon beim Schneiden in die Teile; ein bei der Montage erfundener Bezug ist ein Bezug, der wandert.
  • Die Reihenfolge ist eine Spezifikation. Zwei Betriebe können dieselben Teile nach derselben Zeichnung schweißen und unterschiedliche Baugruppen erhalten.
  • Verzugssteuerung schlägt Verzugskorrektur – eine Vorrichtung kostet weniger als Nacharbeit und Richten an jedem einzelnen Stück.
  • Nennen Sie das kritische Baugruppenmaß auf der Zeichnung. Was nicht benannt ist, hält niemand ein.

Häufig gestellte Fragen

Warum gerät eine geschweißte Baugruppe aus dem Quadrat, obwohl die Teile in Toleranz sind?

Weil Schweißen Wärme zufügt und Wärme Bewegung erzeugt. Die Schrumpfung wirkt auf die ganze Baugruppe, nicht auf einzelne Teile, und eine nicht abgestützte Platte wölbt sich, bevor die Naht sie festlegt. Bauteiltoleranzen garantieren keine Baugruppentoleranzen.

Bauen Sie die Schweißvorrichtung oder der Kunde?

Wir bauen sie, weil die Vorrichtung zur Sequenz passen muss, die wir fahren werden. Sie wird als Einmalelement angeboten, damit der Kunde sieht, was sie kostet, und sie bleibt beim Programm, statt in einen Stückpreis eingerechnet zu werden.

Hätte eine dickere Blechdicke das verhindert?

Teilweise – zum Preis von Gewicht und Material an jedem Stück. Vorrichtung und Sequenzänderung lösten es bei 1,5 mm, und sie kosten einmalig statt laufend – das ist auf einem Serienprogramm der bessere Tausch.

Kann die Baugruppe flach versandt und vor Ort geschweißt werden?

Flach versenden und anderswo fügen lässt es sich – dann werden aber Schweißqualität und Rechtwinkligkeit zum Problem des Kunden, und die Vorrichtung reist nicht mit den Teilen. Wir würden das nur empfehlen, wo das Frachtvolumen die Gesamtkosten tatsächlich dominiert.

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