基于白車身優(yōu)化板料牌號降本的經(jīng)驗分享

自2001年以來中國汽車工業(yè)總體上保持了良好的發(fā)展勢頭，2007年汽車銷量水平比2003年翻了一番，汽車銷量已經(jīng)連續(xù)九年增幅保持兩位數(shù)增長。但2018年開始，國內(nèi)汽車市場增速放緩，消費者對于汽車消費回歸理性。對于各大汽車生產(chǎn)商而言，保持市場占有率，提高產(chǎn)品性價比以及推升品牌溢價能力是在激烈市場競爭中立足的法寶。說到產(chǎn)品性價比，不得不談生產(chǎn)制造成本。本文就汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的一小環(huán)，白車身沖壓件設計過程中材料優(yōu)化降本的經(jīng)驗在這里做一個簡單的分享。

鋼板的性能&成本

汽車鋼板按強度等級可分為低強度鋼、高強度鋼及超高強度鋼，其中屈服強度小于200MPa的材料，定義為低強度鋼（以下簡稱“普板”）如圖1所示。

隨著技術的發(fā)展，雖然行業(yè)對于白車身車體強度的要求越來越高，高強鋼及超高強度鋼在車體的應用比重越來越大，但是普板作為汽車板材最為基礎的材料，在A級、B級大眾車型的重量占比約為30%～45%，可見其應用比重是相當高的，如圖2所示。那么普板材料牌號按照一個系列可簡單分為DC01、DC03、DC04、DC06。（其他的命名方式在這里不再贅述提及）其材料特性為：

⑴延伸率逐級遞增；

⑵屈服強度、抗拉強度基本持平(屈服強度＜200MPa，抗拉強度 ＜300MPa）；

 

圖1 材料按強度分類

圖2 白車身示意圖

⑶鋼板價格逐級遞增(鋼卷價格每噸增加100～200元）。

在白車身設計中，涉及普板的沖壓件根據(jù)其零件形狀及制造工藝的復雜程度，會選用不同的板材，零件形狀越復雜，沖壓成形工藝越難，則會選用普板系列中，牌號等級較高的如DC06的材質(zhì)進行設計，如側圍外板、前后門內(nèi)板。再如一些沖壓件形狀簡單，沖壓工藝性相對簡單的，則會選用普板系列中牌號較低的材料如DC01、DC03進行設計，如前地板等。

在白車身設計過程中，涉及普板系列的沖壓件，選用的牌號越低，材料的采購費用就會相應的降低。且上文提到了普板系列中的牌號之間，屈服強度和抗拉強度基本持平，降牌號并不會對白車身的車體強度產(chǎn)生很大影響。在不降產(chǎn)品性能的前提下，實現(xiàn)精益降本是本文重點研究的課題。接下來列舉出幾個實際產(chǎn)品開發(fā)過程中操作的一些實例，以供參考。

實例介紹

行李廂隔板(圖3），在起初的設計中，材質(zhì)為DC04/0.65mm。通過AutoForm仿真分析，利用DC03/0.65mm的材質(zhì)進行替換分析，其最大減薄率為18%，無開裂的風險，滿足零件成形分析要求的安全裕度，該零件可由DC04/0.65mm替換為DC03/0.65mm。該零件的材料利用率為63.09%，消耗定額（毛坯重量）為4.55kg。按照市場參考價格DC04與DC03每噸差價200元。那么通過降牌號的方案，該零件單車節(jié)省的材料成本=消耗定額×0.2元/kg=0.9元/臺。如果按照年產(chǎn)10萬輛計算，每年可節(jié)約材料費9萬。

 

圖3 行李廂隔板分析

案例二

左右前地板(圖4），由DC03/0.65mm優(yōu)化DC01/0.65mm，該零件的材料利用率為78%，消耗定額（毛坯重量）為7.56kg。按照市場參考價格DC03與DC01每噸差價200元，該零件單車節(jié)省的材料成本=消耗定額×0.2元/kg=1.51元/臺，按照年產(chǎn)10萬輛計算，每年可節(jié)約材料費15.1萬元?？梢娡ㄟ^以上方案，不增加投資，不降低車體強度，從而達到可觀經(jīng)濟效益，是很劃算的降本策略。

圖4 左右前地板分析

經(jīng)驗總結

諸如類似的案例在白車身普板零件中還有很多可以挖掘的機會點，如果從降本的維度展開的話，零件越大，其消耗定額（毛坯重量）就越大，節(jié)省的材料費用就越可觀。那么開展板料零件選材的合理性驗證時，還需從以下幾點考慮：

⑴零件成形的復雜程度。這一點當然需要結合一定的沖壓工藝經(jīng)驗，如果零件當前選用的材料牌號，在成形過程中本來就存在開裂隱患，那么就不必在此浪費精力。

⑵優(yōu)先考慮大、中型零件，最后小零件。普板在白車身占比30%～45%，在眾多普板零件中，為了達到降本的高效性，我們應該優(yōu)先考慮大、中型零件，零件凈重越大，消耗定額（毛坯重量）就越大，降牌號實施后節(jié)約的材料費就越多，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益也就越高。

對于上文列舉的幾個案例來說，前地板及行李廂隔板屬于大型零件，零件凈重及消耗定額都比較高；而白車身頂蓋的一些支撐梁、前圍區(qū)域的上下板等，這些產(chǎn)品一般都會選用普板設計，這些產(chǎn)品的消耗定額基本都在1～2kg左右，也是需要重點關注的零件，如圖5所示。最后就是小型零件，消耗定額基本在0.5kg以下，當然方案實施后，收益也不會很高。

⑶在普板降牌號方案推進的過程中，涉及一些產(chǎn)品局部開裂的區(qū)域，需要沖壓工程師對其數(shù)據(jù)進行局部的形狀優(yōu)化，例如放大R角，微調(diào)成形的高度等，當然前提是滿足產(chǎn)品本身的功能特性。

結束語

 

圖5 中型的零件

不同性能的普板材料應用在不同要求的零件上，通過以上的分享，有效避免了白車身設計浪費的情況，從而達到精益化的設計制造理念。白車身降本的方面有很多，維度很廣，本文只是結合筆者自身有限的工作經(jīng)驗，做小小一點展開，與同行分享一些心得。