基于零部件需求的正向選材策略

喬兵，楊毅

(吉利汽車研究院(寧波)有限公司，浙江寧波 315000)

0 引言

隨著汽車工業的不斷發展，市場競爭也不斷加劇，要求整車廠必須在質量、價格、性能、服務上有所提高，有所突破。汽車零部件多達幾千種，由于車型配置、外觀要求的不同，相同的零部件又會有多種用材方案。如何從眾多材料中為零部件選擇既能夠滿足性能和質量要求，又是成本最低的方案，對整車廠的能力要求非常高。只有選擇最佳性價比的方案，才能在激烈的競爭中生存。

1 汽車零部件的選材現狀及問題

汽車零部件產品的結構、功能和成本基本上在設計階段就被決定了，材料的選擇又是零部件產品設計工作中一個極其重要的組成部分。目前零部件在開發和使用過程中的失效并非在于運動設計或者結構設計，而在于材料種類和材料性能的定義不當導致的。

傳統汽車零部件選材方式大多是在了解工程材料的分類和常用工程材料特性的基礎之上，根據經驗或者對標對零件用材進行選擇，均屬于逆向選材方式。傳統汽車選材方式的問題分析如圖1所示。

圖1 傳統汽車選材方式的問題分析

2 基于零部件需求的正向選材策略

基于各個零部件系統的正向選材策略要求對車型定位、功能、系統及生產工藝等方面進行充分考慮。

張江萍對乘用汽車內飾材料進行了分類,提出了安全可靠、環保健康、舒適美觀和經濟可加工的乘用汽車內飾選材4個原則。通過將現代信息系統運行管理的研究成果與乘用汽車內飾材料的選材評價方法相結合,找到了基于計算機系統的神經網絡評價法、基于數學模型的灰色局勢決策法和基于網絡的交互式設計選材法,有助于乘用汽車內飾產品更具整體感、協調性和適應客戶的個性化需求,并優化內飾模塊的材料配備、加快模塊的設計生產周期,為形成內飾模塊和整車內飾的多樣化設計提供決策。

當前汽車材料技術發展方向主要是輕量化和環保化，由于塑料材料具有低密度、低成本等優勢，促使其在汽車制造上得到廣泛應用，現如今塑料制零件數量已經超過整車零件數量的10%。文中以門內護板系統為例，零部件要求和材料性能的對應關系見表1。

表1 零部件要求與材料性能的對應關系

根據產品不同性能的重要程度，門內護板的產品性能主要分為以下3類。

2.1 關鍵性能

該類性能的失效，會對乘員的健康和安全造成威脅。主要有：

(1)氣味、霧化、VOC：汽車在使用過程中，塑料零部件會散發一些有害物質，這些氣味及揮發物可能會損害乘員身體健康。

(2)燃燒：內飾材料需具備的一定的阻燃能力，防止因汽車意外著火，燃燒速度過快造成人員無法逃離。

(3)有毒有害物質：用于制造產品的材料，必須滿足國家的相關規定，防止因使用危險材料造成人身傷害。

(4)剛性、耐溫、沖擊韌性：根據使用環境的不同，門內護板可能會處于-30～110 ℃的環境中使用。高溫導致產品老化變色變形等，低溫導致產品變硬變脆。并且乘客膝蓋及手臂經常觸碰門內護板，剛性過低影響乘客主觀感受。

2.2 重要性能

該類性能影響產品的品質。主要有：

(1)耐光照：門內護板，尤其是上護板，經長期光照，可能會出現色差、開裂等外觀缺陷，影響品質。

(2)耐化學品：門內護板與酒精、護膚霜、汽油等化學品接觸時，可能會出現色差、開裂等外觀缺陷，影響品質。

(3)耐刮擦：門內護板在使用過程中，因乘員觸碰，可能會出現劃痕、裂紋等外觀缺陷，影響品質。

(4)振動耐久：門內護板長期使用后，因顛簸、振動，可能會出現連接失效、護板脫落，影響品質。

(5)外觀：門內護板在產品的壽命周期內，需保證產品外觀的均一和穩定，以確保最佳的品質。

(6)噪聲：門內護板在使用過程中，不能產生令乘員不悅的噪聲，影響品質。

(7)質量：質量影響油耗，對產品性能和環境都有一定影響。

(8)成本：零部件在設計時，是以最佳性價比為目標設計，還是以高性能為目標設計，對產品性能和品質有一定影響。

2.3 一般性能

該類性能對乘員安全和產品品質影響較小。主要有：

(1)回收再利用：門內護板選用的材料需保證一定的可回收利用性，以確保對環境最小的危害。

(2)加工性：門內護板選用的材料便于加工。

設計門內護板時，需根據以上產品要求，確認滿足上述產品要求的材料，再根據不同材料的性能、成本、質量等優選，最終選擇最佳方案。

3 零部件選材樹系統搭建

通過對零部件性能及生產工藝要求的分析，再結合材料的特性以及新材料、新工藝的可行性分析，編制單個零部件的選材樹，以此來指導產品工程師、材料工程師在零部件設計階段正確選材。

以門護板為例編制選材樹，根據零部件的外觀要求、性能要求、工藝要求等信息采用不同的材料信息和材料性能要求(材料標準)。門內飾板選材樹系統如圖2所示。

圖2 門內飾板選材樹系統

4 結語

通過對各個零部件系統編制選材樹，搭建整車廠的正向選材能力，減少用材錯誤率的發生，還可以結合材料認可數據庫、零部件材料失效庫，編制每個零部件選材手冊，全面指導材料工程師開展選材工作及可以不斷地積累項目經驗，又可以實現材料開發工作的標準化作業。