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快速制造在摩托车新产品设计试制中的应用

2017/2/27    来源:互联网    作者:刘帮全      
关键字:快速制造  设计试制  摩托车  
介绍在机械制造业新产品设计试制中快速制造的种类和应用;重点叙述在摩托车新产品设计试制中围绕各开发阶段的目的,选择快速制造工艺的要素以及典型案例,从而为新产品设计试制工程师在选择快速制造工艺方面提供一些见解和启发。

    3)样件开发深度

    新品开发中依据企划目标,新开发件深度会不同,其中大部分件都是以量产车型为基础进行开发设计,与基础部品有材料、结构和工艺的相同和相似性;因部品开发深度不同,则采用的快速制造工艺也不同。例如:对部分开发的试制件因与基础量产件结构相似但大部分不同,其材料和工艺路线相同,从而选择了CNC 加工,硅胶模、快速试制简易模成型和快速切割来快速试制。

    4)样件尺寸及精度

    因许多快速成型原理是用激光加热或烧结分层累积,因而存在温度场不均匀(特别是扁而长的工件),加上材料有热胀冷缩特性,以及制作工序过程中累积变形,从而需依据尺寸大小、精度高低和表面粗糙度来选择不同的快速成型工艺,详见表1 所示。

    表1 不同快速成型工艺的选择

                       3                   

    此外,同样是塑料覆盖件,因尺寸大小的差异,汽车前护杠采用环氧树脂模低压灌注,汽车仪表盘采用硅胶与环氧树脂相结合的真空灌注,而摩托车覆盖件则只采用硅胶模真空灌注;对于硅胶模复制的工件越大,变形也越大,为此通常采用加钢筋等防变形的工艺。

    5)自制和外协资源

    在满足设计验证的情况下,常常有多种快速制造工艺可供选择。除考虑以上要素情况下,还需考虑自制和外协人力和设备资源,从内外协作优势或互补合作方案去分析和比较试制周期和成本,从而选择最佳的快速制造方案。反过来说,在研发部门增加设计试制设备也需考虑外协相应资源是否配备,市场竞争厂家是否充分,自备设备的利用率和折旧率从成本上考虑是否合算,从而从规划投资方面提前进行权衡和分析;总之,自制资源配备和外协资源利用也是快速制造工艺选择和规划所必须考虑的要素。

    2.2 应用案例分析

    近六年来通过广泛与国内外相关人员交流和合作,从中学到了许多快速制造知识并积累了许多快速制造经验。表2 为摩托车发动机开发中几种典型案例。

    表2 125mL 发动机开发设计试制典型部品汇总

                          4                      

    从以上案例可以看出,在发动机开发设计试制先行试验阶段,依据结构和材料,试制数量、部品功能和产品验证的目的,选择了不同的快速制造工艺。在此分析如下:

    1)左右箱体是发动机基础件,外形毛坯尺寸精度要求不高,只是安装部位尺寸需要控制,在此设试阶段用快速铸造砂模制作铝合金毛坯,用CNC加工来控制安装尺寸,从而避免新开发件因重大设计变更而发生模具的报废,这样节约了开发成本和缩短了开发周期。

    2)气缸盖是发动机心脏部件,它的结构与发动机中燃烧、润滑、进排气和冷却功能有直接关联,设计变更可能性大;且内外结构复杂,模具需外模和型芯组合,特别是冷却风道和进排气道要求模具有较高的毛坯尺寸精度,从而成本也高。因此在此设试阶段采用快速成型和消失模铸相结合的快速铸造工艺,最终避免了因设计变更发生模具修改或报废的损失。

    3)曲轴连杆是发动机传动零部件,材质和性能要求高。因与同类同排量机型的曲轴连杆的尺寸和结构基本相近,设变不多且对应容易;为此,为了满足试验要求,在此阶段的这种零部件采用快速试制简易模中的更换模芯的方案进行试制。

    4)空滤器橡胶出气管是空滤器与发动机相联接的通气管,考虑到空滤器与周边装配零件的间隙大小或可能干涉,两个接口位置会常常需要调整,从而其形状和尺寸也存在设变;为此,在此阶段通常采用硅胶模复制,因材料是类橡胶,与量产材料性能相比表现为脆性和耐热度低,只做装配尺寸验证和功能评审。

    5)链轮盖是发动机的一个外护罩(材料PA6+20%玻纤),考虑此件结构简单和尺寸小且工艺性不强,因属外观件,设变的可能性存在;为此,在此阶段采用了塑料板材进行CNC 快速加工,制作成本低。通过与以前开发设试产品对比,此阶段试制周期从原90d 缩短至60d,费用节省约三分之一,并达到了这个阶段的设计试制目的。

    3 结论

    从以上论述可以看出,充分和全面了解快速制造工艺,结合各自行业特点正确选择快速制造工艺在企业新产品的快速开发中有着重要的作用,它可以极大地帮助企业缩短新产品的开发周期,降低开发阶段的成本。

责任编辑:郝秋红
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