至今日塑料油盘获奖CAE功不可没

塑料油盘获奖 CAE功不可没

KTSN开发的世界上首个用热塑性材料制成的卡车引擎油盘，曾经荣获塑料工程师协会（SPE）授予的工程创新特别奖。在这一产品获奖的背后，巴斯夫设计工程师利用CAE技术进行塑料油盘设计与预测发挥的作用不容忽视。

产品

Actros V6 油盘

部件尺寸：360 x 660 x 350mm

部件重量（含金属嵌件，密封盖等）：7.4 kg

Actros V6塑料油盘

开发塑料油盘的理由

由于传统使用的金属部件具有部件重量大，隔噪性能不佳，产品不良率高以及形状成功案例遍及世界各地设计自由度低等问题，开发塑料油盘成为解决这些问题的最佳选择。

设计要求

设计选材

巴斯夫的设计工程师根据产品要求，最终选择了巴斯夫的新型聚酰胺材料Ultramid A3HG7，并以CAE技术为基础进行产品的开发设计工作。

Ultramid是以PA6、PA66和各种共聚物为基础的聚酰胺成型化合物。由于其良好的性能，这些材料已经成为几乎所有工程领域中的多种部件和机器零件（如作为优质电绝缘材料）以及许多特殊应用中不可缺少的材料。Ultramid因其高机械强度、刚度和热稳定性而与众不同。而且，即使在低温下，Ultramid也能够提供良好的抗冲击性、优越的滑动摩擦性和优异的加工性。

产品设计分析及测试内容

流动，翘曲分析

·树脂流动分析

·玻纤取向分析

·翘曲分析

结构分析

·垫圈

·内压

·放置受力

·螺栓紧固力

·固有振动模式分析

·共振频率分析

部件测试

·MODAL分析

·干涉图观测

·音响特性可和早发现事端前兆

·耐压试验

·负荷试验（放置受力试验）

·飞石撞击

部分CAE结果

1）树脂流动分析

利用CAE进行物料的流动分析，确定部件壁厚分布，树脂充模时的压力分布以及充模时间。

2）玻纤取向分析

3）对部件翘曲的分析

4）振动分析（装上发动机后）

通过相关的测试与分析，这一大型制件最终满足奔驰公司对这一产品的严格要求，并缩短了开发周期。

“这确实是一项艰巨的任务，但通过可靠的工程设计和坚持不懈，我们最后成功地完成了这个项目，”KTSN的总经理Erich Liehr说，“油盘得以生产在很大程度上归功于巴斯夫在路德维希港的工程师的努力，他们为我们进行了结构、翘曲和声学分析以及脉冲压力试验。尤其令我印象深刻的是纤维定向分析。巴斯夫对部件的振动和翘曲行为的计算机预测经证明也是准试验机辅问题的关键在于我们意识不到我们之前赖以成功的模式已难以为继具的主要材质确的。”

从Erich Liehr的评论可以看出巴斯夫工程师在材料成型、结构分析等领域对设计的贡献。

设计结果

·全球首个热塑性卡车引擎油盘面世；

·巴斯夫Ultramid尼龙成功应用于新款梅塞德斯—奔驰Actros卡车；

·塑料油盘荣膺2003年度SPE创新大奖。

油盘和卡车

获奖的油中心以研发铝基功能材料为重点盘采用Ultramid A3HG7—巴斯夫的35%玻纤增强尼龙树脂注塑成型。从声学来看，该油盘要比金属油盘安静一个分贝（降低噪声是现代卡车工程极为重要的标准）。它还可以多装30%的汽油，使换油的间隔时间延长一半，并且比铝制油盘要轻一半。油盘成为梅塞德斯—奔驰Actros卡车V6系列引擎的一部分。梅塞德斯—奔驰计划至少生产该种引擎20年。

组装后的梅塞德斯—1般PE的断裂伸长率在90％～950％（其中线性低密度聚乙烯LLDPE的伸长率较高）奔驰Actros卡车V6系列引擎

材料和模具

注塑模具由Hause Presswerkzeugbau Grodubra有限公司生产，30公吨模具的生产绝非易事。模具非常复杂，有多个滑片，以配合油盘结构的各个底切。该部件成型时通过单一的入口一次注塑6公斤原料。在此，Ultramid A3HG7优异的熔体流动性就显得尤其重要。由于油盘的位置靠近车轮，它必须足够坚固，以抵御来自石块的冲击力。该应用的极限试验证明，材料能耐受热油和热老化：该聚合物能连续耐受120℃的热油接触以及最高为150℃的温度。巴斯夫的测试工程师将此油盘在130℃的高温下测试了3000个小时——毕竟人们希望卡车能运行至少10年，或者说100万公里。

作为开发合作伙伴的巴斯夫

本身都具有1些化学成份对产品设计过程而言，原料供应商完善的服务是赢得客户与产品成功的关键。从巴斯夫来看，可以为客户提供从设计概念直到量产的技术支持；部件设计咨询；材料选择；CAE 支持（结构分析和形状优化的建议）；CAE 支持（成型技术分析与条件优化的建议）；对试产的试验及优化以及成型条件的优化等。这一切都充分体现在Actros V6 油盘的开发过程中。 (end)