基于白車身優(yōu)化板料牌號(hào)降本的經(jīng)驗(yàn)分享

自2001年以來中國(guó)汽車工業(yè)總體上保持了良好的發(fā)展勢(shì)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(zhǎng)。但2018年開始，國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)增速放緩，消費(fèi)者對(duì)于汽車消費(fèi)回歸理性。對(duì)于各大汽車生產(chǎn)商而言，保持市場(chǎng)占有率，提高產(chǎn)品性價(jià)比以及推升品牌溢價(jià)能力是在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立足的法寶。說到產(chǎn)品性價(jià)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(shè)計(jì)過程中材料優(yōu)化降本的經(jīng)驗(yàn)在這里做一個(gè)簡(jiǎn)單的分享。

鋼板的性能&成本

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

隨著技術(shù)的發(fā)展，雖然行業(yè)對(duì)于白車身車體強(qiáng)度的要求越來越高，高強(qiáng)鋼及超高強(qiáng)度鋼在車體的應(yīng)用比重越來越大，但是普板作為汽車板材最為基礎(chǔ)的材料，在A級(jí)、B級(jí)大眾車型的重量占比約為30%～45%，可見其應(yīng)用比重是相當(dāng)高的，如圖2所示。那么普板材料牌號(hào)按照一個(gè)系列可簡(jiǎn)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(jí)遞增；

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

 

圖1 材料按強(qiáng)度分類

圖2 白車身示意圖

⑶鋼板價(jià)格逐級(jí)遞增(鋼卷價(jià)格每噸增加100～200元）。

在白車身設(shè)計(jì)中，涉及普板的沖壓件根據(jù)其零件形狀及制造工藝的復(fù)雜程度，會(huì)選用不同的板材，零件形狀越復(fù)雜，沖壓成形工藝越難，則會(huì)選用普板系列中，牌號(hào)等級(jí)較高的如DC06的材質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如側(cè)圍外板、前后門內(nèi)板。再如一些沖壓件形狀簡(jiǎn)單，沖壓工藝性相對(duì)簡(jiǎn)單的，則會(huì)選用普板系列中牌號(hào)較低的材料如DC01、DC03進(jìn)行設(shè)計(jì)，如前地板等。

在白車身設(shè)計(jì)過程中，涉及普板系列的沖壓件，選用的牌號(hào)越低，材料的采購(gòu)費(fèi)用就會(huì)相應(yīng)的降低。且上文提到了普板系列中的牌號(hào)之間，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度基本持平，降牌號(hào)并不會(huì)對(duì)白車身的車體強(qiáng)度產(chǎn)生很大影響。在不降產(chǎn)品性能的前提下，實(shí)現(xiàn)精益降本是本文重點(diǎn)研究的課題。接下來列舉出幾個(gè)實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)過程中操作的一些實(shí)例，以供參考。

實(shí)例介紹

行李廂隔板(圖3），在起初的設(shè)計(jì)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(jìn)行替換分析，其最大減薄率為18%，無開裂的風(fēng)險(xiǎn)，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(chǎng)參考價(jià)格DC04與DC03每噸差價(jià)200元。那么通過降牌號(hào)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(tái)。如果按照年產(chǎn)10萬輛計(jì)算，每年可節(jié)約材料費(fèi)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(chǎng)參考價(jià)格DC03與DC01每噸差價(jià)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(tái)，按照年產(chǎn)10萬輛計(jì)算，每年可節(jié)約材料費(fèi)15.1萬元?？梢娡ㄟ^以上方案，不增加投資，不降低車體強(qiáng)度，從而達(dá)到可觀經(jīng)濟(jì)效益，是很劃算的降本策略。

圖4 左右前地板分析

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

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(jī)會(huì)點(diǎn)，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(fèi)用就越可觀。那么開展板料零件選材的合理性驗(yàn)證時(shí)，還需從以下幾點(diǎn)考慮：

⑴零件成形的復(fù)雜程度。這一點(diǎn)當(dāng)然需要結(jié)合一定的沖壓工藝經(jīng)驗(yàn)，如果零件當(dāng)前選用的材料牌號(hào)，在成形過程中本來就存在開裂隱患，那么就不必在此浪費(fèi)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(dá)到降本的高效性，我們應(yīng)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(hào)實(shí)施后節(jié)約的材料費(fèi)就越多，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也就越高。

對(duì)于上文列舉的幾個(gè)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(huì)選用普板設(shè)計(jì)，這些產(chǎn)品的消耗定額基本都在1～2kg左右，也是需要重點(diǎn)關(guān)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(dāng)然方案實(shí)施后，收益也不會(huì)很高。

⑶在普板降牌號(hào)方案推進(jìn)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(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)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(dāng)然前提是滿足產(chǎn)品本身的功能特性。

結(jié)束語

 

圖5 中型的零件

不同性能的普板材料應(yīng)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(shè)計(jì)浪費(fèi)的情況，從而達(dá)到精益化的設(shè)計(jì)制造理念。白車身降本的方面有很多，維度很廣，本文只是結(jié)合筆者自身有限的工作經(jīng)驗(yàn)，做小小一點(diǎn)展開，與同行分享一些心得。