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空心制動(dòng)踏板的設(shè)計(jì)

2020-02-14 00:15:50·  來源：IND4汽車人  
　
對(duì)于汽車工業(yè)的發(fā)展，輕量化一直是個(gè)繞不過去的技術(shù)路線，從鳳毛麟角的高端碳纖維車身。到大面積采用的鋁合金車身。再到底盤受力件輕量化材料應(yīng)用，無不透露著工
對(duì)于汽車工業(yè)的發(fā)展，輕量化一直是個(gè)繞不過去的技術(shù)路線，從鳳毛麟角的高端碳纖維車身。 
到大面積采用的鋁合金車身。
再到底盤受力件輕量化材料應(yīng)用，無不透露著工程師對(duì)產(chǎn)品輕量化的探索與追求。 
目前的情況是汽車上能輕量化處理的大型零部件基本上都有輕量化的痕跡，比如鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)剛體、鋁合金車身、鋁合金底盤件等等，輕量化這顆大樹，枝干已經(jīng)足夠粗壯，慢慢的輕量化的觸角開始伸向了末端的小部件。比如我們今天討論的制動(dòng)踏板。
一 常規(guī)制動(dòng)踏板設(shè)計(jì)
制動(dòng)踏板的常規(guī)設(shè)計(jì)，最常見的就是碳素鋼冷軋板料直接沖壓，成本低廉，成型好，焊接容易。但唯一的缺點(diǎn)就是太重。
因?yàn)橹苿?dòng)踏板的承受力，比離合踏板和油門踏板要大的多（最大2000N）,所以離合、油門踏板都已經(jīng)用上了高分子復(fù)合材料（尼龍、碳纖維…）但制動(dòng)踏板仍然是鋼材打天下。
雖然也有一些車型上用上了鑄鋁合金的制動(dòng)踏板，但成本居高不下。 
材料力學(xué)課程告訴我們，結(jié)構(gòu)件在承受載荷時(shí)，最表層的材料受力最大。越往中間，材料應(yīng)力越小。如果我們能將制動(dòng)踏板中間沒用的材料挖去，形成一個(gè)空心結(jié)構(gòu)，那將是很完美的結(jié)構(gòu)形式。而空心結(jié)構(gòu)的成型以目前的技術(shù)來說，無非鑄造和3D打印，鑄造雖然成熟，但對(duì)于踏板這樣纖細(xì)的桿件來說，鑄造成空心的并不容易，而3D打印就更不用說了，尙處于研發(fā)階段。工程師的天職就是解決問題，今天我們就來看看工程師們探索出的另一種空心踏板的設(shè)計(jì)方案。
二 空心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如果我們事先將踏板臂用薄的鋼板卷曲并焊接，形成一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，再如同常規(guī)的冷軋板踏板結(jié)構(gòu)的成型方法來生產(chǎn)呢？
如下圖所示，成型后的踏板結(jié)構(gòu)，綠色為最終的踏板臂結(jié)構(gòu)，黃色部分為焊縫。
如果我們將過程分解開來，它的過程是這樣的。
Step1根據(jù)最終的踏板臂結(jié)構(gòu)，還原出它展開的落料形狀 
Step2 翻遍，這是為了對(duì)折后焊接。
Step 3 對(duì)折，沿著對(duì)稱軸線將板料對(duì)折。
Step 4 對(duì)扣焊接，如下圖所示，將對(duì)折后的板料再次對(duì)扣，第二步成型的翻遍相互對(duì)齊，然后進(jìn)行焊接，形成一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)。
Step 5 第一次成型，將上一步焊接生成的封閉結(jié)構(gòu)，放置于模具內(nèi)，進(jìn)行第一次成型
Step 6 二次成型，方法跟上一步相同，只不過換個(gè)方向再來一次。
這就是空心踏板的基本成型過程，當(dāng)然在成型過程中還有其他一些諸如整型，切飛邊等小工藝。整體來說過程比較清晰，但最后兩次折彎的時(shí)候，面臨一個(gè)很大的考驗(yàn)，因?yàn)檫@里屬于薄壁管件，在折彎的時(shí)候不可避免的存在潰縮的風(fēng)險(xiǎn)，潰縮之后截面形狀發(fā)生變化，抗彎、抗扭的性能就會(huì)下降。所以這一塊是工程師需要解決的，最直接的方法就是折彎處增加加強(qiáng)筋。如下圖所示
 
 
 
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