Conseils de conception, techniques d'estampage BIW

Sur la base de l'architecture de conception, vous pouvez atténuer certains problèmes potentiels d'ajustement lors de l'assemblage en ajoutant des marges dans la conception appelées écarts de conception. La stratégie consiste davantage à fabriquer des leçons apprises qu'à faire des mathématiques.

Comment concevoir une pièce en tôle pour offrir de bonnes performances aux structures de caisse ?

Si vous cherchez une réponse unique et magique, désolé ; ça n'existe pas. Mais certaines meilleures pratiques de conception aident souvent à atteindre les performances attendues des structures de carrosserie et à prévenir les problèmes potentiels.

Quelle que soit l'architecture du véhicule, les concepteurs et les ingénieurs de la structure de la carrosserie rencontrent toujours deux «méchants»: le stress et la tension. Que vous soyez un concepteur automobile expérimenté ou novice, vous cherchez probablement des moyens de gérer le stress et la fatigue.

Certains problèmes d'attributs peuvent être gérés en utilisant différentes qualités et épaisseurs de matériaux. La forme joue également un rôle important dans la réalisation d'un objectif de performance et devrait également faire partie de la solution, encore plus lorsque vous travaillez pour offrir des performances de durabilité et de sécurité.

Voici les meilleures pratiques de conception clés pour vous aider à atténuer les problèmes de performances potentiels, en évitant les élévateurs et les concentrateurs de contraintes autour de votre conception :

Gardez à l'esprit que vous pouvez toujours avoir des écarts de corrélation lorsque vous passez des phases virtuelles aux phases réelles. En d'autres termes, même si un problème n'est pas détecté lors de l'analyse virtuelle, cela ne signifie pas qu'il n'en apparaîtra pas lors des validations physiques. C'est pourquoi vous devez travailler de toutes les manières pour atténuer les problèmes potentiels dans votre conception.

Il est toujours préférable d'éviter les points de concentration de contraintes pour toutes les pièces et tous les joints de votre conception, dès la première esquisse. Cela vous aidera à économiser de l'argent et du temps.

Un autre terme qui mérite attention, puisqu'il s'agit de la conception initiale des pièces en tôle et de la définition du processus d'emboutissage, est la direction du poinçon.

Toutes les pièces de carrosserie en blanc (BIW) ont un certain nombre de trous, chacun ayant une fonction spécifique. Les principales fonctions sont la localisation, le clippage, l'accès au pistolet, le dégagement des articulations, l'anti-rotation et l'allégement du poids.

Après les étapes de perçage, la pièce présente des bavures autour des trous opposés à l'endroit où le poinçon traverse le matériau. Il s'agit d'un résultat normal et attendu, inhérent au processus.

La conception des flûtes est une stratégie de conception simple. En gardant certaines brides à l'écart de certaines surfaces pour créer des espaces entre les surfaces de contact, vous renforcez la rigidité de la pièce.

Vous aurez toujours quelques bavures, mais si elles ne sont pas contrôlées, elles affecteront directement et négativement l'opération de détourage lors des étapes d'assemblage. La gravité de la qualité des trous affecte l'écrêtage à l'interface avec la garniture intérieure, l'ornementation extérieure et les systèmes de câblage.

La meilleure façon d'atténuer les bavures est de définir la direction du poinçonnage dans votre conception, en plaçant l'installation de poinçonnage et d'écrêtage dans la même direction. Mais parfois, il n'est pas possible de le faire en raison de contraintes de processus, et les tolérances de trou doivent gérer les directions inverses. Il existe un critère d'acceptation pour les bavures, y compris les bords coupés, et cela fait également partie de l'inspection de la qualité et des livrables BIW.

Un écart de conception est une stratégie utile pour prendre en charge les phases de fabrication BIW.

Compte tenu de toutes les variations géométriques et de processus, l'un des principaux défis lors des étapes d'assemblage BIW est le mariage des pièces. Certaines contraintes sont déjà attendues, basées sur la géométrie des pièces et l'empilement des tolérances d'assemblage précédemment identifiées lors du dimensionnement et du tolérancement géométriques (GD&T) et de l'analyse virtuelle. Pourtant, la gestion des variations de processus dans un environnement physique est complexe. Cela signifie que même lorsque vous faites très bien vos devoirs, vous pouvez rencontrer des problèmes inattendus.

La dernière chose que vous souhaitez lors d'un déploiement de fabrication est d'avoir un problème d'assemblage BIW sans possibilité d'ajuster les montages de soudage ou l'emplacement des pièces.

Il est vrai que parfois vous n'aurez pas d'option ou d'autres pièces à assembler, et vous devez continuer jusqu'à ce que vous trouviez la cause première. C'est la vraie vie en atelier !

Heureusement, sur la base de l'architecture de conception, vous pouvez prévoir et atténuer certains problèmes potentiels lors des étapes d'assemblage en ajoutant des marges dans la conception en tant que correctifs possibles. C'est ce qu'on appelle la stratégie d'écart de conception. La stratégie consiste davantage à fabriquer des leçons apprises qu'à faire des mathématiques.

Un exemple simple est une pièce unique avec plus de trois surfaces de contact à faire correspondre. Si vous avez déjà travaillé avec GD&T, vous comprenez peut-être les préoccupations potentielles. En plus de cela, ajoutez la complexité de la forme et les interfaces des sous-assemblages.

Le fait est que parfois vous n'aurez pas la possibilité de concevoir l'interface d'une autre manière, vous devez donc vous assurer que la pièce s'adaptera correctement pendant les étapes d'assemblage dans les pires conditions. De plus, vous devez toujours avoir une bonne qualité sous contrôle. L'application des écarts de conception a des limites et des paramètres et fait partie de l'approbation de la fabrication avant la sortie du produit.

Il ne s'agit pas seulement de créer un jeu entre les pièces. Vous avez toujours besoin que ces surfaces soient soudées sans affecter la qualité et l'apparence du joint.

Les brides d'escalope sont des caractéristiques de conception qui réduisent le poids du corps en coupant simplement le matériau le long des brides non utilisées pour les joints de soudage.

Il s'agit d'un exemple simple d'ingénierie de produits travaillant avec les yeux sur le processus de fabrication. C'est la meilleure façon de concevoir des pièces, de définir des processus et de fournir une qualité de fabrication appropriée.

Une conception de cannelures est une stratégie simple pour prendre en charge les livrables BIW sans perdre de rigidité structurelle.

N'oubliez jamais que l'assemblage BIW est conçu pour prendre en charge les fonctions et les attributs. Chaque trou, bride, forme et forme a une fonction spécifique pour prendre en charge les interfaces du système et les livrables complets du véhicule.

Donc, si vous travaillez pour l'ingénierie corporelle, vous devez très bien connaître votre système - ce qu'il signifie, pourquoi, comment et quand chaque détail est ajouté à chaque pièce.

La conception des flûtes est une stratégie de conception simple. Fondamentalement, vous gardez certaines brides sur certaines surfaces pour créer des espaces entre les surfaces de contact. C'est une bonne stratégie pour empêcher toute la bride de la ligne de diminuer la rigidité de la pièce, ce qui est la dernière chose que vous voulez perdre dans la structure BIW. Cette stratégie de conception est utilisée pour prendre en charge quelques livrables BIW. Par exemple:

Le principal avantage de l'utilisation de la stratégie de conception des cannelures est que vous pouvez conserver la même rigidité de pièce la plupart du temps. Vous pouvez conserver les brides avec des cannelures au lieu de rajouter des encoches qui fragilisent les systèmes.

Ainsi, que vous ayez besoin d'ajouter une fonction de drainage e-coat, d'atténuer les grincements et les cliquetis, ou de créer un nouveau joint de soudure, n'oubliez pas d'essayer d'abord d'ajouter des flûtes. La plupart du temps ça marche. Mais n'oubliez jamais de vérifier également la faisabilité de l'estampage.

Il s'agit d'un moyen intelligent d'atteindre l'objectif de poids BIW tout en conservant la fonction de la pièce.

Le poids est l'un des éléments livrables les plus importants d'un véhicule. En plus d'être lié à la classe d'inertie et aux émissions, il affecte les performances du véhicule et fait partie des réalisations de l'ingénierie de la carrosserie. Oui, la conception a un objectif de poids. Le BIW est le plus grand système de véhicule, ce qui signifie une plus grande contribution de poids.

Les objectifs de poids sont quelque chose auquel chaque ingénieur BIW est confronté, et avec lequel ils ont des problèmes et des défis. Atteindre un objectif de poids est une tâche complexe, et encore plus lorsque vous devez améliorer les performances structurelles en ajoutant des pièces ou en augmentant les sections ou les jauges. C'est un métier de conception complexe sans possibilité d'échouer, peu importe comment. Le poids du véhicule doit être livré.

Même sous contrôle, les bavures ne sont pas sans arêtes vives. Il s'agit d'une condition critique qui présente un risque de blessure pour les opérateurs. Pour éviter les risques de blessures, concevez simplement des brides pour toutes les fentes accessibles aux mains.

Pour vous aider dans cette tâche, étant donné que le BIW est lourd, vous pouvez utiliser une stratégie de conception appelée brides d'escalope pour réduire le poids.

Cette stratégie consiste simplement à découper le matériau le long des brides non utilisées pour les joints de soudure afin de réduire la forme finale de la pièce.

Cela semble simple mais ne l'est pas. Avant de pouvoir appliquer cette stratégie de conception, certaines interfaces doivent être prises en compte. Ils comprennent l'application d'étanchéité statique, la faisabilité de l'emboutissage, la zone de fusion par soudage et les performances globales du système. Enlever de la matière signifie souvent réduire la rigidité de la pièce. L'ajout de l'escalope crée également des déclencheurs le long des brides, de sorte que cette stratégie joue souvent contre la rigidité structurelle.

Vous pouvez également utiliser cette stratégie de conception pour améliorer la faisabilité de l'emboutissage en supprimant les plis ou les zones d'amincissement de la conception de la pièce. Ce n'est pas la meilleure option, mais c'est parfois la seule que vous avez. Comme toujours, l'objectif principal est la forme finale de la pièce travaillant sur l'ensemble du système BIW. Gardez à l'esprit qu'en utilisant la stratégie d'escalope de conception, la réduction de l'épaisseur ou la réduction des sections de pièce, l'objectif de poids BIW doit être atteint. Il en va de même si le poids est inférieur à l'objectif.

Une règle de conception très importante qui ne peut être oubliée pendant les phases d'ingénierie et l'approbation de la fabrication virtuelle concerne les arêtes vives. Que vous soyez un ingénieur expérimenté en structures de carrosserie ou que vous débutiez, une chose que vous devez savoir est que tous les bords externes des pièces en tôle sont aussi tranchants qu'une lame de samouraï. Oui, chaque fois que vous devez saisir une pièce avec vos mains, portez des gants appropriés et faites-le toujours avec une grande attention. N'oublie jamais ça!

Sachant que les bavures sont inhérentes au processus de perçage, de coupe et d'emboutissage, vous devez suivre certains critères d'acceptation pour contrôler les bavures.

Il ne s'agit pas seulement de se blesser les mains; les bavures peuvent également affecter le mariage des pièces, la protection contre la corrosion, l'installation des systèmes et les attributs.

Outre le contrôle des bavures, vous devez tenir compte de certaines règles d'ingénierie liées à l'affûtage des arêtes pendant les phases de fabrication, principalement pour les étapes finales d'assemblage manuel. Fondamentalement, vous devez empêcher les bords de tôle d'entrer en contact direct avec les mains et les bras de l'opérateur dans toutes les fenêtres ouvertes ou les fentes des structures qui peuvent nécessiter un accès manuel lors de l'installation des systèmes.

Même sous contrôle, les bavures ne sont pas sans arêtes vives. Il s'agit d'une condition critique qui présente un risque de blessure pour les opérateurs. La sécurité d'abord, toujours !

Pour éviter les blessures, bridez simplement toutes les fentes accessibles aux mains dans la structure BIW. C'est le meilleur moyen d'éviter que l'opérateur ne touche directement les arêtes vives lors des étapes de montage. Tous les bords des pièces en tôle qui présentent des risques de blessure pour l'opérateur doivent être évités. Comme avantage supplémentaire, le bridage des fentes aide souvent à améliorer la rigidité des pièces.

Ainsi, avec une seule caractéristique de conception, vous atténuez les blessures de l'opérateur, réduisez le poids du BIW et renforcez la rigidité structurelle du BIW. Enfin, essayez toujours d'utiliser les défis de conception pour apporter des avantages à la structure de votre carrosserie. Les exigences du véhicule ne changent pas souvent, il s'agit donc simplement de trouver la meilleure façon de les livrer.