وقد اشتركت شركة فورد موتور كومباني مع WMG ، وجامعة Warwick ، و Gestamp ، و GRM Consulting لتطوير مفصل تعليق خلفي مركب خفيف الوزن لفئة C من Innovate UK.
من خلال الانتشار الفريد لألياف الكربون ، واستخدام التكنولوجيا المحسنة وعمليات الإنتاج المخصصة ، يمكن تقليل مفصل التعليق الخلفي المركب بما يصل إلى 50٪ مقارنةً بمكونات الفولاذ المُصنَّعة حاليًا.
من خلال التطبيق المتكامل لتقنية المعالجة المتقدمة وتقنية محاكاة GRM Consulting ، طور الفريق تصميمًا يعد الأول من نوعه.
تصميم المكون مثالي ، في الوقت الحاضر ، يتم إنتاج واختبار المكونات ، بهدف تطوير عملية الإنتاج الضخم على نطاق واسع.
مركب النموذج المفصلي حبل
المفصل الصلب - قضيب التعادل
مقدمة
من أجل تلبية أنظمة الانبعاثات الصارمة المتزايدة ومتطلبات العملاء لتوسيع نطاق السيارات الكهربائية ، تعمل صناعة السيارات العالمية على تكثيف الجهود لتحقيق أهداف تخفيض الوزن.
أطلقت شركة فورد موتورز دورة التطوير عن طريق إعادة تصميم مكون تعليق فولاذي بكميات كبيرة لجعله مكونًا خفيف الوزن لمركب قابل للتصنيع.
وتعرض الأجزاء المختارة المتطلبات المتناقضة "للصلابة الدنيا والصلابة القصوى" و "مؤشر التباين ومؤشر القوة".
إن تخفيض وزن هذا المكون الخاص من الدعم غير الربيعي يزيد من الفعالية النسبية للربيع والمثبط ، مما يعمل على تحسين راحة الركاب وإمكانية تشغيل السائق.
أثبت هذا الجزء المركب حديثًا أنه مناسب للمركبات عالية الأداء من الفئة C.
يؤدي التوازن الدقيق والكمال بين خيارات المواد والعمليات إلى زمن دورة إنتاجية إجمالي يصل إلى 5 دقائق.
التعاون ضروري
قصة النجاح هذه هي نتاج لمشروع مدته سنتان بتمويل من Innovate UK وتنفذه مجموعة من المنظمات بما في ذلك شركة فورد للسيارات ، و Gestamp ، و WMG ، و Warwick University و GRM Consulting.
اسم المشروع هو "نظام تعليق المركبات خفيفة الوزن المركبة (يشار إليه باسم" CLASS ")".
دخلت التكنولوجيا المركبة إلى حد كبير في ممارسة هندسة السيارات من البحوث الأكاديمية وصناعة الطيران لتعويض الزيادة في الوزن المتأصل للسيارات الكهربائية والمستقلة.
بالنسبة لصناعة السيارات السائدة ككل ، يبقى تعقيد الأداء المركب مشكلة صعبة للتغلب عليها.
على الرغم من أنه تم تخصيص قدر كبير من الأبحاث لفهم المواد المركبة من المستويين الصناعي والأكاديمي ، إلا أن فن التنبؤ بأداء المواد المركبة لا يزال في مهده.
تتمتع GRM Consulting بخبرة تمتد لعقود من الخبرة في تطوير الأدوات التنبؤية لهيكل ألياف الكربون لسيارات السباق ، وقد قدمت الشركة مساهمات كبيرة في هذا المشروع من خلال تجنب الطرق التقليدية وخفض عدد الاختبارات الميكانيكية المطلوبة.
باستخدام VR & D Genesis تحليل العناصر المحدودة وبرنامج تحسين التصميم ، اعتمدت GRM Consulting نهجًا قائمًا على التحسين لتقليل التكاليف وخفض وقت الهندسة دون المساس بالأداء.
لقاء عدد لا حصر له من مجموعات من اتجاه الألياف قوة، وصلابة والتواء متطلبات الحمل، تحتاج المنظمات لفهم نقطة الفشل. ولهذه الغاية، WMG، وتطبيق فهمهم واسعة من السلوك المادي للجامعة وارويك وحدة التصنيع الأكثر تقدما، بحيث هيكل السيارة شركة تصنيع GESTAMP، الشركة الرائدة عالميا في تصميم المكونات الضرورية لتلبية الاحتياجات الوظيفية تلعب دورا هاما.
طريقة تصميم
أثناء تطوير المشروع لمدة عامين، وتصميم هذه الأجزاء المركبة، المكونات من مادة واحدة وضعت لتصميم مجموعة متنوعة من المواد، الأمر الذي يشكل تحديات للتصنيع والفريق الأمثل.
يشير المفهوم المعلومات الأولية من الكتاب، وخفيفة الوزن مركب قسم مفهوم القيادة، أي قد يكون واحد مادي مركب ورقة صب (SMC) تنفيذها.
ومع ذلك ، قاد الجدول الهندسي طويل الأجل فريق الهندسة التصميمية للانتقال إلى مجموعة متنوعة من أنظمة المواد: فطبقة prepreg تضيف الخصائص الميكانيكية المستوية المطلوبة حيث تقع ، و overmolding SMC يسمح بالتفاصيل الهندسية المعقدة والأسطح. صلابة خارجية.
ويعني هذا التقوية الأولية ذات المحور الأحادي والمركبة مع SMC أن الجزء المركب يمكن أن يحقق قوة ميكانيكية ، وصلابة وربط أهداف.
تشير تحديات التصميم الأخرى إلى ضرورة إدخال المزيد من الابتكار مع الحفاظ على هذا التصميم العام دون التأثير على التصنيع.
بعد الانتهاء من أعمال المحاكاة والاختبار المكثفة ، تم الانتهاء من التصميم ، مما سمح بتحسين التصميم وتحسينه ليتناسب مع متانة OEM وأهداف NVH.
التأثير النهائي لإنقاص الوزن للمشروع هو أنه مع نفس الوظيفة ، فإن الحد الأدنى من فقدان الوزن هو 30 ٪ ، والحد الأقصى لخسارة الوزن هو 50 ٪.
تكنولوجيا تصنيع مبتكرة
تم تطوير عملية صب قادرة على إنتاج كتلة مثل مفاصل التعليق ذات القوة العالية والمعقدة ، وفي الربع الثاني من عام 2017 ، تم تنفيذ الإنتاج والاختبار الميكانيكي لعنصر توضيحي.
يتم توفير هذه المواد من قبل شركة ميتسوبيشي رايون.
قبل بدء تصنيع قضيب ربط المفصل المركب ، تم تشكيل مادة ألياف الكربون المرشحة في CLASS في مركز البحث والتطوير في فورد في ديربورن ، الولايات المتحدة الأمريكية ، من أجل تحسين معلمات العملية للحصول على أفضل الخصائص الميكانيكية والشكل. الدقة توفر المساعدة.
ملخص الخبرة
من خلال الجهود المشتركة لشركة GRM الاستشارية وجميع الشركات المشاركة ، حقق المشروع أهدافًا هيكلية وخفض الوزن.
ساعدت الخبرة المكتسبة في هذه العملية المهندسين على فهم كيفية تحقيق التوازن الأمثل مع تصميمات متعددة للمواد.
مع تقدم المشروع ، تم تحسين طريقة تحسين VR & D Genesis وتم تحسين طريقة اختيار المواد لتوفير الدعم لمهندسي التصميم والتصنيع لتلبية المتطلبات الصارمة.
قبل فريق مشروع فورد التحدي المتمثل في "تسليم مكونات شديدة التحمل للخدمة الشاقة" ، مما يشير إلى أنه سيكون من السهل نسبيا تقديم العديد من مكونات السيارات الأخرى ، إن وجدت على الإطلاق.وهناك مؤشرات على أن هذا قد جلب فرصًا كبيرة لفقدان الوزن على السيارة بأكملها. .