Descrizione e analisi del miglioramento della progettazione strutturale della piastra di rinforzo della cerniera di sollevamento1

Negli ultimi anni, l'industria automobilistica nel mio paese ha sperimentato un rapido sviluppo, in particolare con l'aggiunta di marchi di proprietà e marchi di joint venture. Ciò ha portato a una riduzione dei prezzi automobilistici e a un diluvio di decine di migliaia di auto che entrano ogni anno nel mercato dei consumatori. Man mano che i tempi avanzano e i redditi delle persone migliorano, il possesso di un'auto è diventato un mezzo di trasporto comune in migliaia di famiglie, contribuendo ad aumentare l'efficienza della produzione e una migliore qualità della vita.

Tuttavia, il frequente verificarsi di richiami di automobili a causa di problemi di progettazione nell'industria automobilistica serve da promemoria che quando si sviluppano nuovi prodotti, l'attenzione non dovrebbe solo essere prestata ai cicli e ai costi di sviluppo, ma anche alla qualità del prodotto e alle esigenze degli utenti. Per garantire una migliore qualità e soddisfazione per i consumatori, la "tre legge garanti" per i prodotti automobilistici stabilisce requisiti più severi, incluso un periodo di validità minima di 2 anni o 40.000 km e un periodo di validità minima di 3 anni o 60.000 km. Pertanto, è fondamentale concentrarsi sulle prime fasi dello sviluppo del prodotto, ottimizzare la struttura del design ed evitare la necessità di "compensare" eventuali carenze in seguito.

Un'area specifica di preoccupazione nell'industria automobilistica è il verificarsi di cracking nel pannello interno alla cerniera della piastra di rinforzo della cerniera di sollevamento. Questo problema è stato riscontrato durante i test su strada dei veicoli effettivi, portando alla necessità di indagare su come ridurre il valore di sollecitazione in lamiera nell'area della cerniera. L'obiettivo è ottimizzare la struttura della piastra di rinforzo della cerniera e raggiungere lo stato ottimale per ridurre i valori di sollecitazione e migliorare le prestazioni del sistema di sollevamento. L'uso di strumenti di ingegneria assistita da computer (CAE) per l'ottimizzazione strutturale può migliorare la qualità del design, ridurre il ciclo di progettazione e risparmiare costi di test e produzione.

L'analisi del problema del cracking nel pannello interno alla cerniera di sollevamento ha rivelato che il confine sulla superficie dell'installazione della cerniera e il limite superiore della piastra di rinforzo della cerniera sono stati sfalsati, causando il fatto che il pannello interno sia sotto uno stato di stress a strato singolo, che non ha fornito una protezione adeguata alla piastra interna. Ciò ha comportato un taglio nel limite superiore della superficie di installazione della cerniera, portando ad un aumento del cracking. Inoltre, la concentrazione di stress all'estremità inferiore della superficie di montaggio della cerniera ha superato la resistenza di snervamento della piastra, ponendo un rischio di cracking.

Per affrontare questi problemi, sono stati proposti e analizzati vari schemi di ottimizzazione strutturale attraverso i calcoli CAE. Sono stati progettati quattro diversi schemi e sono stati calcolati e confrontati i valori di sollecitazione delle piastre interne. I risultati hanno mostrato che tutte le misure di ottimizzazione erano efficaci nel ridurre i valori di stress, con lo Schema 4 che ha raggiunto la massima riduzione. Tuttavia, l'implementazione dello schema 4 richiederebbe cambiamenti significativi al processo di produzione, portando ad alti costi di riparazione dello stampo e un lungo periodo di ristrutturazione. Lo schema 2, che ha ottenuto una riduzione del 35% dei valori di stress rispetto allo schema originale, è stato considerato la soluzione più fattibile ed economica.

Per convalidare l'efficacia dello schema prescelto, sono stati creati campioni manuali delle parti modificate e sono stati condotti test di produzione e affidabilità dei veicoli. I risultati hanno mostrato che lo schema 3 e lo schema 4 hanno avuto successo, mentre lo schema 1 non è riuscito. Sulla base di questi risultati, è stato determinato lo schema di progettazione strutturale migliorata ottimale (schema 4) della piastra di rinforzo delle cerniere. Tuttavia, per affrontare le questioni di comodità del processo e qualità percepita, sono stati apportati ulteriori miglioramenti alla struttura dello Schema 4, con conseguente progettazione finale che ha eliminato l'interruzione dei confini, il miglioramento del funzionamento di processo e garantire un'applicazione costante di sigillante.

In conclusione, l'analisi, l'ottimizzazione e la convalida della struttura della piastra di rinforzo della cerniera hanno dimostrato che la riduzione dei valori di sollecitazione nella piastra interna alla cerniera è strettamente correlata alla progettazione della piastra di rinforzo della cerniera. Mentre l'aumento della lamiera o l'utilizzo di processi speciali può ottenere una certa riduzione dei valori di sollecitazione, questi approcci spesso complicano il processo e aumentano i costi. Pertanto, è fondamentale progettare e ottimizzare attentamente la struttura della piastra di rinforzo delle cerniere dalle prime fasi dello sviluppo del prodotto per ottenere i migliori risultati in termini di riduzione dello stress. Il miglioramento continuo della progettazione del prodotto e dei processi di produzione è essenziale per soddisfare le crescenti esigenze di qualità e affidabilità nel settore automobilistico.