Введение 4
1 Анализ методов проектирования изделий из пластмассовых материалов в
автомобилестроении 8
1.1 Анализ тенденций использования пластмассовых деталей в
конструкции легкового автомобиля 8
1.2 Виды материалов из пластмассы для легкового автомобиля 11
1.3 Обзор методов проектирования изделий из пластмассы в
автомобилестроении 16
1.4 Обзор программного обеспечения для проектирования изделий из
пластмассы 27
1.5 Обзор основных процессов получения пластиковых деталей 28
1.6 Дефекты, возникающие при эксплуатации полимерных деталей 35
2 Разработка в САПР электронных моделей пластмассовых деталей
легкового автомобиля 38
2.1 Описание конструкции узлов из полимерных материалов легкового
транспорта 38
2.2 Построение в САПР электронных моделей полимерных деталей панели
управления легкового автомобиля 41
2.3 Построение в САПР электронной модели сборки системы панели
управления автомобиля 51
3 Инженерный анализ деталей панели приборов в САПР 57
3.1 Построение сетки КЭ для полимерных деталей панели приборов 57
3.2 Инженерный анализ расчёта деталей панели управления 79
Заключение 88
Список используемой литературы и используемых источников 89
Актуальность исследования. Интерес к проектированию изделий из пластмасс обозначен их широким применением в машиностроении. Недостаточная прочность и износостойкость полимерных деталей в интерьере автомобиля - также, является темой для обсуждения. В качестве износостойкого материала, работающего в условиях трение - износ, в автомобилестроении широко применяют полипропиленовые (PP), поликарбонатные (PC+ABS), акрилонитрил-бутадиен-стирольные (ABS) и полиамидные (PA) материалы. Замена металлических материалов на полимеры, вызвана снижением суммарной массы автомобиля для ряда возможностей: снижения потребляемой доли топлива, удешевления цены автомобиля и повышения экологичности производства [1]. Наибольшее распространение такие полимеры нашли в машиностроении, в частности для производства панели приборов (интерьерные детали), бамперов (экстерьерные детали) и разных декоративных вставок [1].
Для производства верхней накладки панели приборов используют полипропиленовый материал, который имеет хорошие прочностные характеристики, но при этом не является хрупким материалом, что важно для безопасности пассажиров в автомобиле и легкому вмешательству декоративных технологий для привлечения внимания потребителя.
Структура панели приборов изготавливается из поликарбоната, что важно для износостойкости и прочности в условиях эксплуатации автомобиля, как несущей конструкции. В зависимости от состава, вида и режимов производства полимера, материал может быть обеспечен различным уровнем механических и трибологических свойств. Что, должным образом, удовлетворяет противоречивым требованиям, предъявляемым к характеристикам разного вида изделий. Так, определяется более чёткое регламентирование требований к структуре и свойствам полимеров с определенным соотношением фазовых составляющих и, следовательно, приводит к минимизированию потерь, связанных с браком.
Несмотря на то, что исследуемые материалы применяются в производстве давно, существуют ограничения на пути повышения качества [1], связанные с нестабильными свойствами в процессе технологической переработки и возможностями проектирования. Запросы дизайнеров часто являются геометрически-сложными, что требует точности в подборе поверхностей класса «А» и радиусов, которые являются критически важными.
В исходной шихте используется некоторое количество отходов, которые повышают максимально допустимое процентное содержание примесей, как тальк, стеклочастицы и другие [1]. Это приводит к браку при литье под давлением, так как образуются высокие напряжения по критическим сечениям заготовки [1].
Основным способом повышения износостойкости и долговечности конструкции является проектирование рёбер жёсткости и упрощение геометрии детали [1]. Поиск оптимальных вариантов конструкции деталей, обеспечивающих повышение механических свойств деталей в зависимости от различной нагрузки, является одним из перспективных направлений для повышения их работоспособности.
Правильное и систематическое проектирование деталей панели приборов влияет на мнение потребителя, что приводит к окупаемости продукта-процесса. В связи с этим, к процессу проектирования предъявляют требования, которые обеспечивают качество и низкую себестоимость изделия. Данная тема является актуальной по причине необходимости в современном производстве снижения вероятности появления дефектов на стадии отливки детали, что возможно достичь путём совершенствования методов проектирования деталей в САПР.
...
В результате работы были сформированы закономерности, позволившие получить более подробные сведения о процессах, протекающих при проектировании пластмассовых деталях в САПР.
На основании полученных данных по материалам и дефектам, были обобщены основные требования к проектированию деталей интерьера автомобиля. Проведены CAE - расчёты с оценкой прочности, устойчивости конструкции, а также с определением частоты колебаний деталей.
На основании полученных результатов расчётов были сформулированы рекомендации, направленные на повышение качества полимерных деталей интерьера легкового автомобиля с целью уменьшения процента возникновения дефектов на стадии их эксплуатации.
В настоящей работе достигнуты следующие основные результаты:
1. Выполнен обзор методов проектирования полимерных деталей для группы панели приборов, где выделены особые требования: безопасность, долговечность и трудоёмкость процесса. Данные требования достигаются при соблюдении требований к радиусам, кромкам, бобышкам, а также обоснованным выбором подходящего материала для процесса литья.
2. Построены электронные модели выбранных деталей группы панели приборов с помощью ПО - NX. Собран сборочный узел деталей, проведён анализ зазоров и пересечений деталей электронной модели сборки.
3. Предложены подходы по идеализации электронных моделей тонкостенных деталей с геометрией повышенной степени сложности.
4. Выполнена разработка конечно-элементной модели с оценкой ее качества.
5. Проведена оценка частоты собственных колебаний, устойчивости и прочности деталей в сборе, даны рекомендации по снижению вероятности появления дефектов.
