宾利极速8型(Bentley EXP Speed 8)赛车挑战勒芒大赛
“公路赛完全是一项团体运动,汽车制造也同样如此。工作人员要通力协作,各种软件要互连互通,公司之间也要相互合作。有时,成败之间差之毫厘。”
— Rtn运营主管Hiroshi Fushida
在全球最具挑战的汽车大赛 - 勒芒24小时耐力赛 -中获得第4名好成绩的宾利极速8型,外观上与2001年获得第3名的汽车非常相似。但二者实际上差别很大。
在发动机方面,今年的流行车由全新的宾利4升双涡轮V8引擎提供动力。这款由奥迪跑车(Audisport)为宾利特别定制、使用PTC软件设计的新引擎,扭矩更大,范围更广。这一变化以及2001年的经历,意味着公司对创新单壳体车身和传动装置做了巨大修改。
今年,车身的75%是新的。车头更短,可以容纳更强劲的扩压器,尾部更长,夸张地突出更短的双板平翼,侧壳被重新设计,能为更大的冷热气自动调节机提供更稳定的气流。2002宾利勒芒赛车在诺威奇(Norwich)市郊RTN有限公司的车间首次亮相。在那里,用碳化纤维铸造出了数百个单独的车身部件。
复杂而优秀的外形
RTN运营主管Hiroshi Fushida说:“我们必须设计制造比以前更复杂、更优秀的外形,以便大大减少空气阻力。Pro/ENGINEER有助于节省时间,能让我们比手工为碳化纤维制造木模时更精确地完成工作。现在,我们采用CNC五轴刨槽机制造一个零件的3D雕刻件作为模型。机床可以直接使用来自Pro/ENGINEER的设计数据进行加工。”
Hiroshi继续说:“我们使用PTC软件达到的高精度对于汽车的成功至关重要。依靠手工生产的部件无法达到我们要求的精度。即使是细微的缝隙也会严重影响空气动力。我们使用PTC软件通过无缝过程生产出无缝终端产品,设计人员工作站中的数据可以直接控制切削刀具。”
安装在内部的单壳式结构必须与外形相匹配的要求,使本已复杂的一项工作变得更加困难重重。建造车身所需的数据相应更加复杂。2D制图无法满足要求。3D设计已成为必要。
但是不仅仅车身需要使用Pro/ENGINEER。包括V8引擎在内的所有部件通常都要使用PTC软件进行设计和生产前评估。Hiroshi说:“我们使用碳化纤维、钢铁和铝合金。Pro/ENGINEER非常善于处理这些截然不同的材料。”
为了让赛车能准时出现在试车道上,制造工程师Ki Wong部分工作的完工期非常紧张。“对于制造人员来说,Pro/ENGINEER非常有用。它不需要设计师或负责人员的操作即可将设计转化为成品部件。虽然Pro/ENGINEER本身具有相当的智能化特点,但它也为我们提供了我们所需的灵活性。允许我们把加工数据从设计人员的工作站直接传送到CNC刨槽机上,意味着交付时间已大幅缩减。”Ki说,“我们以前使用的其它系统在处理零件之前要花大量时间进行预处理(尤其在多轴加工的情况下)。那就非常浪费时间了。使用Pro/ENGINEER,刀具在运转时一直保持高效状态。”
Pro/ENGINEER不仅仅提供设计数据。在同一数据文件夹中,还包含了零件的3D制图和装配信息,这些数据会被很快送到后续的生产车间。另外,系统还为操作刨槽机的工作人员提供了在处理原料时刀具应该放在何处的信息。Pro/ENGINEER数据也可以直接用于生成装配信息,也可以直接用于切割碳化纤维片。
组件和子部件的可视化
Pro/MANUFACTURING也能非常完美地与rtn五轴刨槽机联合使用,它使Ki能对随着赛车的进展而出现的不可避免的新变更作出快速反应。他在设计人员提供的Pro/ENGINEER数据上建立了一个刀路轨迹,并把它传到刨槽机上。设计曲面的变更不一定会影响生产车间的工作。在大多数情况下,Ki只是重新生成制造模型,并借助此工具重新生成新刀路轨迹。
ProductView也在rtn找到了用武之地。这一工具被用在只读系统中,它能让技师在屏幕上装配和拆解组件,从而避免了不正确装配所带来的毁损风险。
Chris Sumner是rtn的一个设计工程师。除了使用Pro/ENGINEER工作外,他还使用Pro/MECHANICA来浏览各组件和子部件在运动时运转行为和相互影响。
“Pro/MECHANICA的设计扩展功能使我们不仅仅局限于设计零件或子部件。我们可以立即看到一个零件在赛车运动时如何发挥作用。如果我们希望看看转向角和其它悬挂包络,我们可以在屏幕上将悬挂放在特定角度。之后我们可以获取相关信息,分析后用于定义形状。使用这种方法,我们可以了解子部件与相邻组件之间在任何给定时间的距离。这项工作的意义非常重大。很明显,我们既可以制造出完美的车身外形,又可以设计从微小零件到车身的所有部分。PTC帮助我们看到外壳下面的东西。”Chris说。
“Pro/MECHANICA能让我们在屏幕上调整设计。它也能提供图形化数据来显示某个零件和子部件在不同条件下的运动量。用2D设计工具计算角度、图形化显示不同负载不同速度条件下前悬架系统以及其它系统的复杂情况,其难度众所周知,”他说。
与常规的运输车相比,制造模塑公差要求非常高的2002宾利极速8型赛车车身,更象是一场令人难以忘怀的紧张战斗。只有亲身经历的人员才知道车身不仅仅是一个模塑制件。
使用Pro/ENGINEER一举成功
2002宾利勒芒赛车的空气动力特性需要一个极其复杂的车门形状和开启机构。车门通过铰链在2个位置进行固定,向上打开,打开到一定角度,就像蝴蝶的翅膀。当车门首次被安装到车身上时,就能开关自如,不需要做任何调整。以前从未设计过车门部件(更不用说如此复杂的赛车车门)的设计师使用Pro/ENGINEER就能一举成功,足以证明该软件的实力。
“另外,Pro/ASSEMBLY还通过缩短交付时间对我们工作提供帮助,”Chris说:“我也非常喜欢我在PTC产品中发现的细微功能。我不必把时间浪费在将数据输入到工程明细表中等事务性技术制图上,我可以把更多时间用在设计上。毫无疑问,有了PTC软件,我现在的效率比以前提高了许多。勿庸置疑,Pro/ENGINEER和Pro/MECHANICA大大提高了我们的竞争优势。”
另外,rtn还使用PTC的专业软件建立了一些组件,如散热管和刹车管等。对设计人员来说,涡轮增压管设计曾是一个最大的挑战。空气从车顶的天窗进来,必须被送到车体和引擎‘A’框架之下,而涡轮增压管就在车体与引擎之间。所以,涡轮增压管被挤进非常狭窄的空间,必须很大弯曲才能装配进去。但是,在赛车运行时,涡轮管必须保持固定的横截面,不能对气流造成任何阻碍。
rtn设计人员使用PTC的行为建模软件来确定所需的横截面,并把几何体变成可处理的工程解决方案。即使经过严格的测试,我们也发现,不论涡流如何变化,设计出来的涡流增压器不需任何修改都能容纳流经管道的气流。
PTC的包络体技术有助于rtn与汽车引擎供应商奥迪跑车(Audisport)更有效地进行合作。在使用包络体技术之前,rtn不得不处理奥迪提供的高达2G的原始Pro/ENGINEER文件。处理这些文件时经常会使系统瘫痪。
PTC提供软件培训和建议
包络体技术将这些大型部件文件压缩成30 MB,但是,它所包含的引擎和变速箱模型的质量属性、几何体以及空间包络,与大型文件所定义的完全一样,只是与Pro/ENGINEER设计相关的大量特征信息被压缩了。
Hiroshi说,“公路赛完全是一项团体运动,汽车制造也同样如此。工作人员要通力协作,各种软件要互连互通,公司之间也要相互合作。有时,成败之间差之毫厘。我们追求完美。PTC为我们提供了所需的软件、培训和建议。它使我们有更多时间去思考。创意无限。”
毫无疑问,从根本上讲,宾利2002勒芒赛车的成功归功于rtn设计团队,同样也归功于Pro/ENGINEER及相关软件。所以,这款赛车的尾部打上三个字母恰如其分。毕竟PTC在3D设计软件方面占绝对优势。
发布于:2024-12-17,除非注明,否则均为
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