デザインのヒント、BIW スタンピングのテクニック

設計アーキテクチャに基づいて、設計ギャップと呼ばれる設計にマージンを追加することで、組み立て中のフィットアップに関する潜在的な問題を軽減できます。 この戦略は数学よりも製造業で学んだ教訓に基づいています。

優れた車体構造のパフォーマンスを実現するには、板金部品をどのように設計すればよいでしょうか?

たった 1 つの魔法のような応答を求めているのなら、ごめんなさい。 それは存在しません。 ただし、一部の設計のベスト プラクティスは、多くの場合、期待される車体構造のパフォーマンスを達成し、潜在的な問題を防ぐのに役立ちます。

車両の構造に関係なく、車体構造の設計者とエンジニアは常にストレスと緊張という 2 つの「悪者」に遭遇します。 あなたが経験豊富な自動車デザイナーであろうと初心者であろうと、おそらくストレスや緊張に対処する方法を探しているでしょう。

一部の属性の問題は、さまざまな材料グレードと厚さを使用することで管理できます。 形状も性能目標を達成する上で重要な役割を果たしており、耐久性と安全性能を実現する場合にはさらに解決策の一部となる必要があります。

以下は、潜在的なパフォーマンスの問題を軽減し、設計周囲のストレス ライザーや集中装置を回避するのに役立つ設計の主要なベスト プラクティスです。

仮想フェーズから実際のフェーズに移行するときは、常に相関ギャップが存在する可能性があることに留意してください。 言い換えれば、仮想解析中に問題が見つからなかったとしても、物理的な検証中に問題が発生しないという意味ではありません。 そのため、設計内の潜在的な問題を軽減するためにあらゆる方法で作業する必要があります。

最初のスケッチから、設計内のすべてのパーツとジョイントで応力集中点を避けることが常に最善です。 これはお金と時間を節約するのに役立ちます。

初期のシート メタル パーツ設計とスタンピング プロセスの定義であるため、注意が必要なもう 1 つの用語は、パンチ方向です。

すべてのホワイトボディ (BIW) パーツには多数の穴があり、それぞれに特定の機能があります。 主な機能は、位置決め、クリッピング、ガンアクセス、ジョイントクリアランス、回転防止、および重量軽減です。

ピアシング段階の後、パーツには、パンチが材料を突き破る場所の反対側の穴の周囲にバリができます。 これはプロセスに固有の正常な予期された結果です。

フルート設計はシンプルな設計戦略です。 一部のフランジを一部の表面から離して合わせ面の間に隙間を作ることで、部品の剛性が強化されます。

バリは必ず発生しますが、バリを管理しないと、組み立てステップ中のクリッピング作業に直接悪影響を及ぼします。 穴の品質の厳しさは、内装トリム、外装装飾、配線システムとの境界面でのクリッピングに影響します。

バリを軽減する最善の方法は、設計でパンチ方向を定義し、パンチングとクリッピングの設置を同じ方向に配置することです。 ただし、プロセスの制約によりこれが不可能な場合があり、穴の公差で逆方向を処理する必要があります。 切断エッジを含むバリには合格基準があり、これも品質検査と BIW 成果物の一部です。

設計ギャップは、BIW の製造段階をサポートするための有用な戦略です。

幾何学的およびプロセスのすべての変動を考慮すると、BIW の組み立てステップにおける主な課題の 1 つは、部品の結合です。 幾何寸法および公差 (GD&T) および仮想解析で以前に特定された部品の形状とアセンブリ公差の積み重ねに基づいて、いくつかの制約がすでに予想されています。 それでも、物理環境におけるプロセス変動の管理は複雑です。 これは、たとえ宿題をきちんとやっていても、予期せぬ問題に直面する可能性があることを意味します。

製造ロールアウト中に最も避けたいのは、溶接治具や部品の位置を調整するオプションがない BIW アセンブリの問題が発生することです。

確かに、場合によっては組み立てるオプションや他の部品がない場合があり、根本原因が見つかるまで作業を続ける必要があります。 これが実際の現場の様子です！

幸いなことに、設計アーキテクチャに基づいて、可能な修正として設計にマージンを追加することで、組み立てステップ中に発生する可能性のある問題の一部を予測し、軽減することができます。 それはデザインギャップ戦略と呼ばれます。 この戦略は数学よりも製造業で学んだ教訓に基づいています。

簡単な例としては、一致する 3 つ以上の合わせ面を持つ 1 つのパーツが挙げられます。 すでに GD&T と協力したことがある場合は、潜在的な懸念を理解できるかもしれません。 それに加えて、形状の複雑さとサブアセンブリ インターフェイスを追加します。

重要なのは、別の方法でインターフェイスを設計する選択肢がない場合があるため、最悪の条件下での組み立てステップ中に部品が適切に適合することを確認する必要があるということです。 さらに、適切な品質を管理する必要があります。 デザイン ギャップ アプリケーションにはいくつかの制限とパラメーターがあり、製品リリース前の製造承認の一部です。

単に部品間に隙間を作るだけではありません。 これらの表面は、接合の品質や外観に影響を与えずに溶接する必要があります。

エスカロップ フランジは、溶接接合に使用されないフランジに沿って材料を単純に切断することで、本体の重量を軽減する設計機能です。

これは、製造プロセスに着目した製品エンジニアリングの簡単な例です。 これは、部品を設計し、プロセスを定義し、適切な製造品質を提供するための最良の方法です。

フルート設計は、構造的な剛性を失うことなく BIW の成果物をサポートするためのシンプルな戦略です。

BIW アセンブリは関数と属性をサポートするように設計されていることを忘れないでください。 あらゆる単一の穴、フランジ、フォーム、および形状には、システム インターフェイスと完全な車両の納品物をサポートするための特定の機能があります。

したがって、ボディ エンジニアリングの仕事に携わっている場合は、システムが何を意味するのか、なぜ、どのように、いつ各パーツに各詳細が追加されるのかなど、システムをよく知っている必要があります。

フルート設計はシンプルな設計戦略です。 基本的に、いくつかのフランジをいくつかのサーフェスから離して、合わせ面の間にギャップを作成します。 これは、ライン フランジ全体で部品の剛性が低下しないようにするための良い戦略であり、BIW 構造で最も失いたくないものです。 この設計戦略は、いくつかの BIW 成果物をサポートするために使用されます。 例えば：

フルート設計戦略を使用する主な利点は、ほとんどの場合、同じ部品の剛性を維持できることです。 システムを弱めるノッチを追加する代わりに、フランジを溝付きのままにすることができます。

したがって、電着塗装の排水機能を追加する必要がある場合でも、きしみやガタガタ音を軽減する必要がある場合でも、新しい溶接接合部を作成する必要がある場合でも、必ず最初に溝を追加してみてください。 ほとんどの場合、うまくいきます。 ただし、スタンピングの実現可能性を確認することも忘れないでください。

これは、部品の機能を維持しながら BIW 重量目標を達成するための賢い方法です。

重量は車両の最も重要な成果物の 1 つです。 慣性クラスや排出ガスに関連することに加えて、車両の性能にも影響を与え、車体工学の成果の一部でもあります。 はい、設計には目標重量があります。 BIW は最大の車両システムであり、より多くの重量に貢献します。

重量目標は、すべての BIW エンジニアが直面し、悩みや課題を抱えているものです。 重量目標の達成は複雑な作業ですが、部品を追加したり、セクションやゲージを増やしたりして構造性能を向上させる必要がある場合はさらに複雑になります。 これは複雑な設計取引であり、どのようにしても失敗する選択肢はありません。 車両重量を納入する必要があります。

制御されていても、バリには鋭いエッジがないわけではありません。 これはオペレーターにとって怪我の危険がある重大な状態です。 怪我のリスクを回避するには、手でアクセスできるすべてのスロットにフランジを設計するだけです。

このタスクを支援するには、BIW が重いことを考慮して、エスカロップ フランジと呼ばれる設計戦略を使用して重量を軽減できます。

この戦略は、溶接接合に使用されていないフランジに沿って材料を単純に切断して、最終的な部品の形状を小さくすることで構成されています。

簡単そうに聞こえますが、実際はそうではありません。 この設計戦略を適用する前に、いくつかのインターフェイスについて検討する必要があります。 これらには、静的シールの適用、スタンピングの実現可能性、溶接融着領域、およびシステム全体のパフォーマンスが含まれます。 材料を除去するということは、多くの場合、部品の剛性を下げることを意味します。 エスカロップを追加すると、フランジに沿っていくつかのトリガーも作成されるため、この戦略は多くの場合、構造の剛性に悪影響を及ぼします。

この設計戦略を使用して、部品設計からしわや薄くなった領域を除去することで、スタンピングの実現可能性を向上させることもできます。 これは最良のオプションではありませんが、場合によってはこれが唯一のオプションである場合もあります。 いつものように、主な焦点は、BIW システム全体で作業する最終的な部品形状です。設計エスカロップ戦略を使用し、部品セクションをダウンゲージまたは削減することにより、BIW 重量目標を達成する必要があることに留意してください。 体重が目標を下回っている場合も同様です。

エンジニアリング段階や仮想製造の承認時に忘れてはいけない非常に重要な設計ルールは、鋭いエッジに関するものです。 経験豊富な車体構造エンジニアであろうと、初心者であろうと、知っておくべきことの 1 つは、板金部品のすべての外側のエッジが武士の刃のように鋭いということです。 はい、手で部品を掴む必要があるときはいつでも、適切な手袋を着用し、常に細心の注意を払って作業を行ってください。 これを決して忘れないでください！

バリはピアシング、切断、スタンピングのプロセスに固有のものであることを承知しており、バリを制御するにはいくつかの許容基準に従う必要があります。

手を傷つけるだけではありません。 バリは、部品の結合、腐食保護、システムの設置、および特性にも影響を与える可能性があります。

バリの制御に加えて、製造段階、主に最終的な手作業による組み立てステップでのエッジの研磨に関連するいくつかのエンジニアリング ルールを考慮する必要があります。 基本的に、システムの設置中に手のアクセスが必要になる可能性のある構造物のすべての開いた窓またはスロットで、板金のエッジがオペレーターの手や腕に直接接触しないようにする必要があります。

制御されていても、バリには鋭いエッジがないわけではありません。 これはオペレーターにとって怪我の危険がある重大な状態です。 安全第一、常に！

怪我を避けるために、手でアクセスできるすべてのスロットを BIW 構造にフランジ付けするだけです。 これは、組み立てステップ中にオペレーターが鋭利なエッジに直接触れないようにするための最良の方法です。 オペレータに怪我の危険をもたらす板金部品の端はすべて避けなければなりません。 追加の利点として、スロットにフランジを付けると、部品の剛性が向上することがよくあります。

したがって、1 つの設計機能により、オペレーターの怪我を軽減し、BIW の重量を軽減し、BIW の構造剛性を強化することができます。最後の注意点として、車体構造に利点をもたらすために設計上の課題を常に活用するようにしてください。 車両の要件は頻繁に変更されるものではないため、必要なのは、それらを配送する最適な方法を見つけることだけです。