„Liftgate“ vyrių armatūros plokštelės struktūrinio projektavimo gerinimo aprašymas ir analizė1

Pastaraisiais metais mano šalies automobilių pramonė patyrė greitą vystymąsi, ypač pridedant savarankiškų prekės ženklų ir bendrų įmonių prekės ženklų. Dėl to sumažėjo automobilių kainos ir dešimtys tūkstančių automobilių potvynis kasmet patenka į vartotojų rinką. Tobulėjant laikui ir žmonių pajamoms pagerėja, automobilio turėjimas tapo įprasta transporto priemone tūkstančiams namų ūkių, prisidedant prie padidėjusio gamybos efektyvumo ir geresnės gyvenimo kokybės.

Tačiau dažnai automobilių atšaukimas dėl projektavimo problemų automobilių pramonėje yra priminimas, kad kuriant naujus produktus reikia skirti ne tik plėtros ciklams ir išlaidoms, bet ir produktų kokybei bei vartotojo poreikiams. Siekdama užtikrinti geresnę vartotojų kokybę ir pasitenkinimą, „trijų garantijų įstatymas“ automobilių gaminiams nustato griežtesnius reikalavimus, įskaitant minimalaus galiojimo laikotarpį - 2 metus arba 40 000 km ir minimalų 3 metų galiojimo laikotarpį arba 60 000 km. Todėl labai svarbu sutelkti dėmesį į ankstyvas produkto kūrimo etapus, optimizuoti projektavimo struktūrą ir išvengti poreikio „kompensuoti“ vėliau.

Viena iš konkrečių susirūpinimą keliančių automobilių pramonėje yra įtrūkimų vidinis skydelyje, esančiame „Liftgate“ vyrio armatūros plokštelės vyriuose. Ši problema kilo atliekant realių transporto priemonių bandymus keliais, todėl reikėjo ištirti, kaip sumažinti lakštinio metalo įtempio vertę vyrio srityje. Tikslas yra optimizuoti vyrio armatūros plokštelės struktūrą ir pasiekti optimalią būseną, kad būtų sumažinta streso vertės ir padidintų lifto gate sistemos veikimą. Naudojant kompiuterinius inžinerijos (CAE) įrankius, skirtus konstrukciniam optimizavimui, gali pagerinti projektavimo kokybę, sutrumpinti projektavimo ciklą ir išsaugoti bandymus bei gamybos sąnaudas.

Įtrūkimo problemos analizė vidinėje skydelyje esančiame „Liftgate“ vyrio skydelyje parodė, kad buvo pakopinta riba, esanti vyrio montavimo paviršiaus ir viršutinėje vyrio armatūros plokštelės riboje, todėl vidinis skydelis buvo po vieno sluoksnio įtempio būkle, o tai nepateikė tinkamos apsaugos vidinei plokštelei. Dėl to supjaustė vyrio montavimo paviršiaus viršutinę ribą, todėl padidėjo įtrūkimas. Be to, streso koncentracija apatiniame vyrio tvirtinimo paviršiaus gale viršijo plokštelės išeigos stiprumą ir kelia įtrūkimo riziką.

Norint išspręsti šias problemas, buvo pasiūlytos įvairios struktūrinio optimizavimo schemos ir analizuojamos atliekant CAE skaičiavimus. Buvo suprojektuotos keturios skirtingos schemos, o vidinių plokštelių įtempių vertės buvo apskaičiuotos ir palygintos. Rezultatai parodė, kad visos optimizavimo priemonės buvo veiksmingos mažinant streso vertes, o 4 schema pasiekė didžiausią sumažinimą. Tačiau įgyvendinant 4 schemą reikės reikšmingų gamybos proceso pakeitimų, dėl kurių didelės pelėsių remonto išlaidos ir ilgo renovacijos laikotarpis. 2 schema, kuriai streso vertės sumažėjo 35%, palyginti su pradine schema, buvo laikomas labiausiai įmanomu ir ekonomiškiausiu sprendimu.

Norint patvirtinti pasirinktos schemos veiksmingumą, buvo sukurti rankiniai modifikuotų dalių pavyzdžiai ir atlikti transporto priemonių gamybos ir patikimumo kelių bandymai. Rezultatai parodė, kad 3 ir 4 schema buvo sėkmingi, o 1 schema nepavyko. Remiantis šiais duomenimis, buvo nustatyta optimali patobulinta konstrukcijos projektavimo schema (4 schema). Tačiau siekiant išspręsti proceso patogumo ir suvokiamos kokybės problemas, buvo dar labiau patobulinti 4 schemos struktūra, dėl kurios buvo sukurtas galutinis dizainas, kuris pašalino ribinius stulbinančius, patobulintus proceso veikimą ir užtikrino nuoseklų sandariklio pritaikymą.

Apibendrinant galima pasakyti, kad vyrio armatūros plokštės struktūros analizė, optimizavimas ir patvirtinimas parodė, kad vidinės plokštelės įtempių verčių sumažinimas vyrio vidinėje plokštelėje yra glaudžiai susijusi su vyrio armatūros plokštelės projektavimu. Nors didėjantis lakštinis metalas ar naudojant specialius procesus, gali būti šiek tiek sumažintos streso vertės, šie metodai dažnai apsunkina procesą ir padidina išlaidas. Todėl labai svarbu kruopščiai suprojektuoti ir optimizuoti vyrio armatūros plokštelės struktūrą nuo ankstyvų produkto kūrimo stadijų, kad būtų pasiektos geriausi rezultatai dėl streso mažinimo. Nuolat tobulinant produktų projektavimo ir gamybos procesus, būtina patenkinti didėjančią automobilių pramonės kokybės ir patikimumo poreikį.