身体に「正しい」というものはない
単純な穴の移動、拡大、追加には多くのインターフェイスが必要であることに注意してください。 1 つの穴の変更でも、適切に管理しないと、製造ラインと車両全体の構築の両方が中断される可能性があります。 gyn9038/Getty Images/iStockphoto
製造用に自動車の車体構造を設計およびエンジニアリングしているときに、次のようなリクエストを定期的に受け取ることがあります。
「この穴を5mmほどずらしてもらえますか?」
「この側壁を 3 mm 内側に移動するだけです。」
「この穴のサイズを変更する必要があるだけです。」
「このフランジを1mmだけ切ってもらえますか?」
これらは、車両の発売前、発売中、発売後に、ホワイトボディ (BIW) 構造エンジニアに求められる一般的なリクエストです。 それで大丈夫です。 これは正常です。 BIW 構造はサポート システムであり、その主な機能は他の車両システムをサポートすることであることを覚えておくことが重要です。 ただし、単純な穴の移動、拡大、追加には、次のような多くのインターフェイスが必要になることに注意してください。
単純な穴の変更であっても、問題を防ぐために生産チェーン全体をチェックする必要があることに注意してください。 1 つの穴の変更でも、適切に管理しないと製造ラインと車両全体の製造が停止する可能性があります。
簡単または単純な BIW 変更はありません。 製品の段階に関係なく、各リクエストには細心の注意を払う必要があるため、常に目を離さないようにしてください。特に「ただ」という言葉の範囲内でデザインを変更する必要がある場合は注意してください。
インターフェースは車両システムの設計と製造において重要であり、BIW 構造ではさらに重要です。 ほとんどの場合、インターフェイスは設計戦略、場合によっては本体のアーキテクチャに関する最終決定を決定します。
しかし、インターフェイスとは正確には何を意味するのでしょうか? 簡単に言えば、それはすべての単一部品と、部品全体に近いすべての車両内容です。 部品が別の部品に直接接触しているか、一定のクリアランスを保って接触しているかは関係なく、すべての製造プロセスや必要なツールを含むすべてが重要です。
単一のパーツを設計している場合でも、パーツが分離されることはないことに留意してください。 溶接などの他のシステムやプロセスは、部品の変更によって影響を受けます。 RicAguiar/E+/ゲッティイメージズプラス。
怖いですよね? はい、そうです。 冷蔵庫を思い浮かべてみるのも良いかもしれません。 各棚には独自のスペース、容量、荷物の制限があります。 冷蔵庫の中のものはすべて部品です。
自動車業界に携わるすべての人にとって明らかなことが 1 つあります。それは、単一のユニットを完成させるには、多くの部品と数十の手順が必要であるということです。 このとき、すべてのシステム インターフェイスが行われます。 冷蔵庫の中に物を入れようとしたけど、スペースがなかったことはありませんか?
この複雑なワークロードを適切に管理するために、基本的に、設計システムと製造プロセスという 2 つの主要な分析によってシステム インターフェイスを分割します。
デザインシステム。 システム機能と関連するエンジニアリング成果物を含め、動的および静的クリアランスを考慮して、すべての部品間のインターフェースをチェックします。
製造プロセス。 ボルト締め、溶接、積み込み、設置、人間工学のためのツールを含むすべての生産ステップに加え、塗装、車体製造、最終組み立てに関する生産上の制約を考慮します。
システム インターフェイスの好例はフロント フェンダーです。 そのデザインがフロントドア、ボンネット、ボディサイド、フロント構造、ヘッドランプ、フェイシア、アーチライナー、タイヤエンベロープとどのように連携するかを管理する必要があります。 また、電動工具へのアクセスを含め、部品の取り扱い、積み込み、ボルト締めの製造プロセスも考慮する必要があります。
単一のパーツを設計している場合でも、パーツが決して孤立していないことを常に念頭に置いてください。 他のシステムやプロセスはその部品によって影響を受けます。
すべての OEM にとって共通の事項が 1 つあります。それは、継続的な設計変更です。 さまざまな理由が考えられますが、車両のライフサイクルのある時点で部品の交換が必要になることがあります。
もう一つの条件は、生産ラインを止めることができないことです。 そうですね、ラインは停止する可能性がありますが、販売可能な単位に相当する量産の計画時間内には決して停止してはなりません。
すべてに最大限の注意を払う必要があり、十分に同期する必要があります。 すべての関係者は、部品の交換が製品の品質に悪影響を与えたり、製造ラインのスケジュールを混乱させたりしないことを確認する必要があります。
製品の変更に原材料が含まれるかゲージが含まれるかにかかわらず、変更は変更です。 変更されたパーツを現在の実稼働チェーンにとって新しいものとして扱う必要があります。 部品の品質と適合性を確保するには、生産ラインで部品を永久に交換する前に、いくつかの検証を実行する必要があります。 モルサイメージズ/E+/ゲッティイメージズ。
製品の変更に原材料が含まれるかゲージが含まれるかにかかわらず、変更は変更です。 現在の部品を新しい部品に交換できるという確信が持てるまでは、変更された部品を現在の生産チェーンにとって新しいものとして扱う必要があります。
設計変更の主な理由は次のとおりです。
部品の品質と適合性を確保するには、生産ラインで部品を永久に交換する前に、いくつかの検証を実行する必要があります。 たとえば、部品の材質グレードまたはゲージを永久に交換する前に、まずいくつかの検証手順に従う必要があります。
問題は、現在の生産 (施設とサプライヤー) を中断することなく、これらすべての検証を実行することです。 部品の品質と属性の成果物を確認するには、車両テストを実行する必要があります。
これらのトライアウトとシステム検証を正常に完了した後にのみ、製造現場と生産ラインに変更を永続的に導入することができます。 実稼働検証は、変更の重大度、部品の複雑さ、システム機能に依存することに注意することが重要です。
標準的なことは 1 つだけです。「ただ」ということは決してありません。
デザイントリガーは、ボディ構造の負荷を管理するためのシンプルな戦略です。 トリガーの主な機能は、ボディ システムの動作を駆動し、車両の構造全体をサポートすることです。 これは、ヒューズのようなもので、負荷入力の管理と吸収に役立つはずです。
設計トリガーの好例は、開発が非常に複雑なシステムであるフロント バンパー ビーム アセンブリで発生します。 バンパー アセンブリは、正面からの衝撃を受け入れるのに十分な強度を備えている必要がありますが、対向車の構造物への荷重経路を吸収して管理することもできなければなりません。 したがって、フロントバンパービームアセンブリの一部の部品は弱く、潰れるように設計されています。 場合によっては、一部の領域を弱めると、構造全体のパフォーマンスが向上します。 トリガーには、このワークロード上で重要な機能があります。 直観に反するように思えるかもしれませんが、部品の強度を高めることが必ずしも車両の性能を向上させるとは限りません。 身体システムはバランスが取れており、すべての負荷入力を管理できるように開発されている必要があります。
バンパービームアセンブリの衝撃挙動は、A ピラーの性能に影響を与える可能性があります。 そのため、バンパー ビームでの最初の入力後にこのパスを管理する必要があります。
トリガーの設計には、非常に複雑で繊細なエンジニアリングのトレードオフが関係します。 トリガーはこの成果をサポートする重要な機能ですが、トリガーを追加するだけでは負荷を簡単に管理し、期待どおりの結果を提供できるわけではありません。 目標が達成されるまで他のインプットを考慮する必要があります。トリガーは 1 つだけです。
BIW 構造エンジニアは、スタンピングプロセスを理解する必要があります。 必ずしもスタンピングの専門家である必要はありませんが (ただし、専門家であれば便利です)、実際に必要なのは、シート メタルの成形プロセスと方法、特に製造上の制約についての知識だけです。 板金部品の設計を進めて主導する前に、少なくとも部品がどのように作られるのかを理解する必要があります。
さらに、開発段階では、大幅な設計変更が必要となる問題に直面することもあります。 そのため、実行可能なソリューションを分析して提供できる必要があります。
たとえば、スプリングバックとは何か知っていますか? 設計または金属製造プロセスでそれを制御し、対抗する方法を知っていますか? これは、シート メタル パーツを設計するときに遭遇する可能性がある制約の 1 つにすぎません。 スタンプ同僚やツールメーカーのサポートの有無にかかわらず、問題を解決できる必要があります。
順送金型、タンデム金型、およびトランスファー金型プロセスの主な違いは何ですか。 スタンピングとロールフォーミング。 冷間成形と熱間成形は? これらの用語と、これらのプロセスが設計にどのような影響を与えるかを理解する必要があります。
コンピュータ画面上にある素敵なカラーの CAD モデルは単なる始まりにすぎないことに留意してください。 部品は製造する必要があり、プロセスと製造に関連するすべてのステップも製品設計の一部です。 製品エンジニアリングのワークストリームは最終的には製造現場でのみ行われます。 スタンピングプロセスは部品のコストと品質にも影響し、製品設計を左右します。 適切なソリューションを提供し、最初のスケッチで実現可能なデザインを提供する方法を理解する必要があります。
最後に重要なことですが、「これらの機能をデザインに本当に追加する必要があるか?」と常に自問してください。
適切なタイミングでこの単純な質問を自問することで、お金と時間を節約できます。 シート メタル パーツには、実際の目的を持たないビード、ポケット、フランジ、さらには穴が追加された特大のデザインが含まれることは珍しくありません。
既存の設計を参照として使用して新しい部品を設計する場合、これは当然のことであり、通常の間違いです。 誰かが以前にこれらの機能を追加した場合は、そのままにしておきますよね? 間違っている。
新しい設計に同じ機能を多数追加する必要がないわけではありませんが、新しい設計に機能を追加する前に、その理由について技術的な理由を理解する必要があります。 誰かが以前にその機能を使用したからといって、あなたにもその機能が必要になるとは限りません。 おそらく、「どうやってそれを知ることができるの?」と疑問に思われるでしょう。
同じシステム パフォーマンスを維持しながら、シート メタル パーツを再設計して以前の設計から機能を削除し、よりクリーンで安価な設計を実現できます。 はい、それは可能です、そしてそれをするのにハリー・ポッターである必要はありません。
ビーズ。 部品設計で最も頻繁に使用される特徴は、曲げ線にまたがるビードです。 設計者やエンジニアは、スプリングバックの制御や側壁の安定化と強化のためにこれらのビードをよく使用します。 ただし、ビードが必要になるのは、システムが本当にビードを必要とする場合、およびスタンピング シミュレーションでスプリングバックが示され、他にそれを制御するオプションがない場合のみです。 すべての曲げ線にビードが必要なわけではありません。 曲げ線に数個のビードがあるだけでも、工具や部品のコストが増加する可能性があります。 よくわからない場合は、ビーズを使用した場合と使用しない場合のブランク ホルダーとダイのインターフェイスの設計を想像してください。
重要なのは、スタンプ部品の設計にフィーチャーを追加すると、部品と工具のコストが増加することがよくあるということです。 簡単に言えば、機能が増えるほどダイセットは複雑になり、製造にかかる時間が長くなります。
マテリアルゲージ。 もう 1 つの一般的な過剰設計は、素材の厚さです。 厚すぎる素材を使用することは、ジャングルを横断するときに小鳥や大きなライオンに遭遇するかどうかわからないハンターがティラノサウルスから身を守るためにエレファントガンを持ち歩くようなものです。
シートが薄いほど、工具が安価になり、必要なプレス力も少なくなります。 これには、ガス スプリング、スプリング、パンチ、ダイスが含まれます。
経験則としては、新しいデザインを常にできるだけクリーン、シンプル、フラットに始めることです。 フィーチャーを追加する適切なタイミングは、スタンピング シミュレーション、属性、機能分析を開始した後です。これまではありませんでした。 すっきりとしたシンプルなデザインは、機能を提供するように設計されているため、部品の機能を損なうことはありません。 機能を追加する技術的な理由がない場合は、追加しないでください。
これが知識と経験の主な違いです。 デザインテクニックを知ることが重要であるだけでなく、それをいつどのように適用するかを知る必要があります。
身体構造工学は速く、魅力的で、非常にダイナミックなので、毎日学習を続け、経験や発見をチームと共有できるように最善を尽くしてください。 それはスキルを学び成長させる良い方法です。