Milwaukee - 汽車工程師有一條經驗法則：從車輛上剝去一磅重量，你將在其使用壽命中節(jié)省一加侖汽油。那么，如果汽車工程師了解到他們可以從車輛上剝去相當大的重量，加強它并同時降低成本，他們會如何反應?由AO史密斯公司的工程師設計的擠壓鋁制發(fā)動機支架將提供所有這些優(yōu)勢。在測試基礎上與克萊斯勒LH轎車相結合，鋁制發(fā)動機支架重量僅為39磅。相比之下，在同一車輛上使用的鋼制支架重量為58磅。更重要的是，新的發(fā)動機支架顯著提高了車輛的橫向剛度，從而轉化為更好的操控特性。

擠壓鋁制支架由20個獨立的部件組成，包括一個專門設計的橫梁。其中19件由12種不同的零件型材制成，然后用榫槽連接組裝，以達到最終的配置。

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設計的關鍵是使用鋁擠壓工藝。AO史密斯工程師考慮了其他幾種選擇，包括沖壓和鑄件。然而，最終，一些考慮因素導致他們決定擠壓。其中最主要的是擠壓件允許它們改變零件的厚度，使工程師能夠將材料準確地放置在他們想要的位置。“使用擠壓件，創(chuàng)建像這樣的結構非常容易，因為你可以將材料放在最需要的地方，”Peter Fritz說，

擠壓也使他們能夠削減成本。“我們的工具費用約為75,000美元，”弗里茨解釋道。“有了鋼鐵，我們的起價將達到一百萬美元。”

AO史密斯工程師使用加利福尼亞州圣何塞市Rasna公司的PTI Mechanica軟件配置發(fā)動機支架。他們采用了13種不同的負載情況，也曾用于同一車輛的鋼制發(fā)動機支架的設計。這些情況代表了各種負載情況，包括碰撞測試，全開節(jié)氣門和發(fā)動機慣性等。通過在FEA軟件中配置系統(tǒng)，而不是在實體模型中，他們能夠快速地將成員重塑為“外殼模型”。

總之，他們在最終確定19件和12件型材之前進行了超過250次迭代。一旦他們確定了基本配置，工程團隊成員就可以使用Pro / Engineer CAD軟件設計零件。然后，凱撒鋁業(yè)公司，德克薩斯州謝爾曼公司和安大略省倫敦公司擠出了12部分型材。

使用摩擦攪拌焊接連接將諸如懸架控制臂的附件連接到該結構。攪拌焊接是一種相對較新的汽車應用工藝，無需熔化焊接區(qū)域的金屬。因此，減少了變形并且使熱影響區(qū)最小化。

AO史密斯工程師說他們最初對鋁部件的強度感到驚訝。他們使用6061-T6鋁，屈服強度為43.8ksi，極限強度為45.7ksi。這種材料選擇導致彎曲能力大致相當于鋼的彎曲能力。然而，在橫向剛度方面，鋁制發(fā)動機支架證明遠遠優(yōu)于鋼。橫向剛度測量顯示鋁制支架比鋼制尺寸硬約80%。鋁制支架的剛度為100,000磅/英寸，而鋼制設計的功率為55,000磅/英寸。

Fritz表示，AO史密斯在鋁價格大幅下跌后于1994年推出了鋁制搖籃項目，從每磅0.90美元降至每磅0.49美元，使其更具競爭力。

通過采用鋁制發(fā)動機支架，AO史密斯工程師表示他們改善了車輛的性能特征。弗里茨說，它比帶有鋼制支架的版本更堅固，更靈活，可以讓測試駕駛員更換車道并更快地執(zhí)行緊急操作。“這顯然是一款帶鋁制搖籃的更安全的車輛，”弗里茨認為。“原因是我們可以將材料放在我們想要的地方。所以即使我們使用的是模數(shù)較低的材料，車輛也會變得非常硬。”