תיאור וניתוח של שיפור תכנון מבני של צלחת חיזוק ציר Liftgate1

בשנים האחרונות ענף הרכב במדינה חווה פיתוח מהיר, במיוחד עם תוספת של מותגים בבעלות עצמית ומותגי מיזם משותפים. זה הוביל להפחתה במחירי הרכב ולשיטפון של עשרות אלפי מכוניות שנכנסות לשוק הצרכנים מדי שנה. ככל שהזמנים מתקדמים והכנסותיהם של אנשים משתפרים, בעלות על מכונית הפכה לאמצעי תחבורה נפוץ באלפי משקי בית, ותורמת ליעילות הייצור הגוברת ושיפור איכות החיים.

עם זאת, ההתרחשות התכופה של זיכרונות מכוניות עקב בעיות תכנון בענף הרכב משמשת תזכורת שכאשר פיתוח מוצרים חדשים, תשומת לב לא רק להינתן למחזורי פיתוח ועלויות, אלא גם לאיכות המוצר ולצרכי המשתמש. כדי להבטיח איכות ושביעות רצון טובה יותר עבור הצרכנים, "פעולת שלוש ההתחייבויות" עבור מוצרי רכב קובעת דרישות מחמירות יותר, כולל תקופת תוקף מינימלית של שנתיים או 40,000 ק"מ, ותקופת תוקף מינימלית של 3 שנים או 60,000 ק"מ. לפיכך, חשוב להתמקד בשלבים המוקדמים של פיתוח המוצר, לייעל את מבנה העיצוב ולהימנע מהצורך "לפצות" על כל חסרונות בהמשך.

תחום ספציפי אחד של דאגה בתעשיית הרכב הוא התרחשות הסדק בפאנל הפנימי בציר של צלחת החיזוק של ציר Liftgate. בעיה זו נתקלה במהלך בדיקות כביש של כלי רכב בפועל, מה שהוביל לצורך לחקור כיצד להפחית את ערך לחץ המתכת בגיליון באזור הציר. המטרה היא לייעל את מבנה לוחית חיזוק הציר ולהשיג את המצב האופטימלי להפחתת ערכי הלחץ ולהעצים את הביצועים של מערכת Liftgate. שימוש בכלי הנדסה בעזרת מחשב (CAE) לאופטימיזציה מבנית יכול לשפר את איכות העיצוב, לקצר את מחזור העיצוב ולחסוך עלויות בדיקה וייצור.

הניתוח של בעיית הסדק בלוח הפנימי בציר Liftgate העלה כי הגבול במשטח התקנת הציר והגבול העליון של לוחית החיזוק של הציר הועברו, מה שגרם ללוח הפנימי להיות במצב לחץ יחיד, שלא סיפק הגנה נאותה לצלחת הפנימית. זה הביא לחתך בגבול העליון של משטח ההתקנה של הציר, מה שהוביל לפיצוח מוגבר. יתר על כן, ריכוז הלחץ בקצה התחתון של משטח ההרכבה הציר חרג מחוזק התשואה של הצלחת, מהווה סיכון לפיצוח.

כדי לטפל בסוגיות אלה, הוצעו וניתחו תוכניות אופטימיזציה מבנית שונות באמצעות חישובי CAE. תוכננו ארבע תוכניות שונות, וערכי הלחץ של הלוחות הפנימיים חושבו והושוו. התוצאות הראו כי כל מדדי האופטימיזציה היו יעילים להפחתת ערכי הלחץ, כאשר סכמה 4 השגה את הפחתה הגדולה ביותר. עם זאת, יישום תוכנית 4 ידרוש שינויים משמעותיים בתהליך הייצור, מה שיוביל לעלויות תיקון עובש גבוהות ולתקופת שיפוץ ארוכה. סכמה 2, שהשיגה ירידה של 35% בערכי הלחץ בהשוואה לתכנית המקורית, נחשבה כפתרון האפשרי והחסכוני ביותר.

כדי לאמת את היעילות של התוכנית שנבחרה, נוצרו דגימות ידניות של החלקים שהשתנו, ובוצעו בדיקות כביש ייצור רכב ואמינות. התוצאות הראו כי תוכנית 3 ותכנית 4 הצליחו ואילו סכמה 1 נכשלה. בהתבסס על ממצאים אלה, נקבעה תוכנית התכנון המבנית המשופרת האופטימלית (סכמה 4) של לוחית החיזוק של הציר. עם זאת, כדי לטפל בבעיות של נוחות תהליכים ואיכות נתפסת, בוצעו שיפורים נוספים במבנה של תוכנית 4, וכתוצאה מכך תכנון סופי שביטל את הפעלת התהליך המדהימה, המשופרת והבטיחה יישום עקבי של איטום.

לסיכום, הניתוח, האופטימיזציה והאימות של מבנה צלחת החיזוק של הציר הראו כי הפחתת ערכי הלחץ בצלחת הפנימית בציר קשורה קשר הדוק לעיצוב לוחית החיזוק של הציר. אמנם הגדלת מתכת או שימוש בתהליכים מיוחדים יכולים להשיג הפחתה מסוימת בערכי הלחץ, אך לעתים קרובות גישות אלה מסבכות את התהליך ומגדילות את העלויות. לפיכך, חשוב לתכנן בזהירות ולייעל את מבנה לוחית החיזוק של הציר מהשלבים המוקדמים של פיתוח המוצר כדי להשיג את התוצאות הטובות ביותר מבחינת הפחתת לחץ. שיפור מתמיד בתהליכי תכנון וייצור מוצרים חיוני בכדי לעמוד בדרישות הגוברות לאיכות ואמינות בענף הרכב.