ما هو الدور الذي تلعبه التصنيع باستخدام الحاسب الآلي في تخفيف وزن السيارات؟

1. محرك دقيق للعمل مع المواد الخفيفة
الفكرة الرئيسية وراء السيارات خفيفة الوزن هي استخدام مواد جديدة مثل سبائك الألومنيوم وسبائك المغنيسيوم ومركبات ألياف الكربون بدلاً من الفولاذ. هذه المواد خفيفة وقوية، ولكنها تحتاج إلى معدات أكثر دقة وتحكم أفضل في العمليات للعمل معها. يتيح لك التحكم الرقمي في البرنامج في تكنولوجيا التحكم العددي تصنيع المواد خفيفة الوزن بدقة عالية جدًا.
خطوة كبيرة إلى الأمام في معالجة سبائك الألومنيوم
على سبيل المثال، كتل أسطوانات المحرك المصنوعة من الحديد الزهر القياسية ثقيلة جدًا، في حين أن كتل أسطوانات سبائك الألومنيوم يمكن أن تقلل الوزن بنسبة 40% إلى 50%. باستخدام تقنية ربط المحاور الخمسة-، يمكن لمركز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي معالجة الأسطح المعقدة، وفتحات حقن الوقود، وفتحات شمعة الإشعال في تجويف جسم الأسطوانة في وقت واحد. يمكنها القيام بذلك بدقة تبلغ ± 0.005 مم وخشونة سطح Ra أقل من أو تساوي 0.8 ميكرومتر. قام أحد صانعي السيارات الراقية-بتقليص الوقت المستغرق لإنتاج الأسطوانات بنسبة 30% وكمية الخردة بنسبة 12% إلى 0.8% بعد التحول إلى التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. من خلال تحسين معلمات القطع في نفس الوقت، تم زيادة عمر الأداة بنسبة 300%.
التحكم في صب المواد المركبة من ألياف الكربون
في البداية، تم استخدام مواد ألياف الكربون بشكل أساسي في السيارات-الراقية مثل السيارات الفائقة نظرًا لارتفاع ثمنها وصعوبة التعامل معها. أتاحت تكنولوجيا التحكم العددي في التصنيع تصنيع أغطية الجسم من ألياف الكربون التي تتناسب بشكل مثالي من خلال الجمع بين الطحن عالي السرعة- والقطع بالليزر. على سبيل المثال، تستخدم إحدى شركات مركبات الطاقة الجديدة دعامات هيكل من ألياف الكربون المعالجة باستخدام الحاسب الآلي -وهي أخف بنسبة 20% وأقوى بنسبة 15% من سبائك الألومنيوم. يتم الحفاظ على تشوه المعالجة في حدود 0.1 مم عن طريق ضبط زاوية طبقة الألياف.
صنع الكثير من أجزاء سبائك المغنيسيوم في وقت واحد
تبلغ كثافة سبائك المغنيسيوم 2/3 فقط من كثافة سبائك الألومنيوم، ولكن ميلها إلى الأكسدة وقوة القطع يجعلها أقل فائدة. تتميز معدات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بنظام تبريد عالي الضغط-وميزة تحسين معلمات القطع الذكية. وهذا يعني أنه يمكنه معالجة أجزاء مثل دعامات لوحة العدادات وإطارات المقاعد المصنوعة من سبائك المغنيسيوم دون أي مشاكل. استخدم أحد موردي الأجزاء التصنيع باستخدام الحاسب الآلي لخفض وزن أذرع التحكم المصنوعة من سبائك المغنيسيوم بنسبة 60% مقارنة بالأجزاء الفولاذية النموذجية. كما استخدموا أيضًا المحاكاة لتحسين مسار الأداة، مما جعل المعالجة أكثر كفاءة بنسبة 40%.
2. "أداة تصنيع" لصنع هياكل معقدة وخفيفة الوزن
يتضمن التصميم خفيف الوزن أكثر من مجرد مواد جديدة؛ كما يحتاج أيضًا إلى استخدام التحسين الهيكلي "لتقليل الوزن دون فقدان الوزن". من خلال الربط متعدد المحاور- والمحاكاة والميزات الأخرى، فإن تكنولوجيا التحكم العددي في الآلات تجعل من الممكن إنشاء هياكل معقدة مثل الجمالونات المجوفة وأقراص العسل المحاكاة الحيوية.
تصنيع كائنات هندسية معقدة باستخدام روابط متعددة المحاور-.
يمكن للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي ذي الخمسة-محاور أن يصنع أسطحًا مكانية يصعب تصنيعها باستخدام أدوات آلية عادية ذات-محاور. على سبيل المثال، يجب أن تحتوي شفرات الشاحن التوربيني على أسطح ديناميكية هوائية معقدة. يتحكم مركز التصنيع CNC في المحاور X وY وZ ومحاور الدوران A وB في نفس الوقت. وهذا يحافظ على دقة سطح الشفرة ضمن ± 0.01 مم وخشونة السطح Ra <0.4 ميكرومتر. وهذا يجعل كفاءة التعزيز ترتفع بنسبة 10% وينخفض ​​الوزن بنسبة 15%.
تحسين مسار المعالجة باستخدام المحاكاة
عند العمل مع الهياكل المجوفة خفيفة الوزن، يمكن لنظام CNC استخدام برنامج CAD/CAM لنمذجة مخاطر إصابة الأداة بقطعة العمل وتحسين معلمات القطع. استخدمت إحدى الشركات التي عملت مع إطارات فرعية من سبائك الألومنيوم المحاكاة لخفض شوط التباطؤ بنسبة 25% وتقلب قوة القطع بنسبة 40%. أدى هذا إلى تقليل وقت المعالجة من 45 دقيقة إلى 28 دقيقة. وأيضًا، من خلال تغيير معدل التغذية بسرعة، تم تقليل معدل تآكل الأداة إلى النصف.
تعمل تقنية تعويض الأخطاء على التأكد من بقاء الدقة كما هي.
الأجزاء خفيفة الوزن معرضة جدًا للأخطاء التي تحدث أثناء الطحن. يتم استخدام مقاييس التداخل الليزرية بواسطة أدوات آلية التحكم العددي لمراقبة التشوه الحراري للمغزل، ومشاكل درجة المسمار، وأشياء أخرى في الوقت الفعلي. ثم يقومون تلقائيًا بتقديم هذه المعلومات إلى نظام التحكم. على سبيل المثال، عند تصنيع أعمدة نقل الحركة من ألياف الكربون، فإن تقنية تصحيح الأخطاء تحافظ على خطأ المحورية بين 0.05 مم و0.02 مم، مما يزيد من كفاءة نقل الطاقة بنسبة 3٪.
3. تعزيز الكفاءة للنماذج الأولية السريعة والإنتاج المرن
تحتاج السيارات خفيفة الوزن إلى توازن جيد بين مدى جودة إجراء البحث والتطوير ومدى مرونتها في الإنتاج. باستخدام تقنية التحكم العددي، يمكنك عمل العينات بسرعة وتغيير خطوط الإنتاج، مما يؤدي إلى تسريع دورة تكرار المنتج.
تساعد النماذج الأولية السريعة باستخدام الحاسب الآلي على التحقق من التصاميم.
يمكن للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي أن يصنع نماذج أولية من سبائك الألومنيوم لصناديق بطاريات مركبات الطاقة الجديدة خلال 72 ساعة، وهو أسرع بنسبة 80% من تصنيعها بالقوالب التقليدية. استخدمت شركة معينة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي لاختبار جدوى تصميم الهيكل المجوف على عينات علبة بطارية من سبائك المغنيسيوم. أدى هذا إلى خفض وزن المنتج النهائي بنسبة 25% وتكلفة معالجة العينات بنسبة 60% من خلال تحسين نظام التثبيت.
يمكن لخط التصنيع المرن التعامل مع العديد من أنواع الإنتاج المختلفة.
أدى الجمع بين أدوات آلة CNC والروبوتات الصناعية وعربات AGV إلى إنشاء خط إنتاج مرن للأجزاء الخفيفة. على سبيل المثال، كان أحد مصانع علب التروس قادرًا على تصنيع 12 نوعًا مختلفًا من التروس في نفس الوقت باستخدام مراكز التصنيع CNC وأنظمة التثبيت الآلية. أدى هذا إلى تقليل وقت التغيير من ساعتين إلى 15 دقيقة وزيادة كفاءة المعدات الإجمالية (OEE) بنسبة 40%.
استخدام تقنية التوأم الرقمي لتحسين معلمات العملية
عند معالجة عجلات سبائك الألومنيوم خفيفة الوزن، يستخدم نظام CNC التوائم الرقمية لنمذجة كيفية تغير مجال درجة الحرارة عند سرعات القطع المختلفة. ثم يقوم تلقائيًا باستيراد أفضل الإعدادات إلى الأداة الآلية. بعد استخدام هذه الطريقة، تمكنت شركة معينة من خفض معدل العيوب السطحية لمعالجة محور العجلة من 5% إلى 0.3% وتقليل وقت التوقف عن العمل غير المخطط له بنسبة 70% من خلال التنبؤ بتآكل الأداة.