基于零部件需求的正向选材策略

乔兵，杨毅

(吉利汽车研究院(宁波)有限公司，浙江宁波 315000)

0 引言

随着汽车工业的不断发展，市场竞争也不断加剧，要求整车厂必须在质量、价格、性能、服务上有所提高，有所突破。汽车零部件多达几千种，由于车型配置、外观要求的不同，相同的零部件又会有多种用材方案。如何从众多材料中为零部件选择既能够满足性能和质量要求，又是成本最低的方案，对整车厂的能力要求非常高。只有选择最佳性价比的方案，才能在激烈的竞争中生存。

1 汽车零部件的选材现状及问题

汽车零部件产品的结构、功能和成本基本上在设计阶段就被决定了，材料的选择又是零部件产品设计工作中一个极其重要的组成部分。目前零部件在开发和使用过程中的失效并非在于运动设计或者结构设计，而在于材料种类和材料性能的定义不当导致的。

传统汽车零部件选材方式大多是在了解工程材料的分类和常用工程材料特性的基础之上，根据经验或者对标对零件用材进行选择，均属于逆向选材方式。传统汽车选材方式的问题分析如图1所示。

图1 传统汽车选材方式的问题分析

2 基于零部件需求的正向选材策略

基于各个零部件系统的正向选材策略要求对车型定位、功能、系统及生产工艺等方面进行充分考虑。

张江萍对乘用汽车内饰材料进行了分类,提出了安全可靠、环保健康、舒适美观和经济可加工的乘用汽车内饰选材4个原则。通过将现代信息系统运行管理的研究成果与乘用汽车内饰材料的选材评价方法相结合,找到了基于计算机系统的神经网络评价法、基于数学模型的灰色局势决策法和基于网络的交互式设计选材法,有助于乘用汽车内饰产品更具整体感、协调性和适应客户的个性化需求,并优化内饰模块的材料配备、加快模块的设计生产周期,为形成内饰模块和整车内饰的多样化设计提供决策。

当前汽车材料技术发展方向主要是轻量化和环保化，由于塑料材料具有低密度、低成本等优势，促使其在汽车制造上得到广泛应用，现如今塑料制零件数量已经超过整车零件数量的10%。文中以门内护板系统为例，零部件要求和材料性能的对应关系见表1。

表1 零部件要求与材料性能的对应关系

根据产品不同性能的重要程度，门内护板的产品性能主要分为以下3类。

2.1 关键性能

该类性能的失效，会对乘员的健康和安全造成威胁。主要有：

(1)气味、雾化、VOC：汽车在使用过程中，塑料零部件会散发一些有害物质，这些气味及挥发物可能会损害乘员身体健康。

(2)燃烧：内饰材料需具备的一定的阻燃能力，防止因汽车意外着火，燃烧速度过快造成人员无法逃离。

(3)有毒有害物质：用于制造产品的材料，必须满足国家的相关规定，防止因使用危险材料造成人身伤害。

(4)刚性、耐温、冲击韧性：根据使用环境的不同，门内护板可能会处于-30～110 ℃的环境中使用。高温导致产品老化变色变形等，低温导致产品变硬变脆。并且乘客膝盖及手臂经常触碰门内护板，刚性过低影响乘客主观感受。

2.2 重要性能

该类性能影响产品的品质。主要有：

(1)耐光照：门内护板，尤其是上护板，经长期光照，可能会出现色差、开裂等外观缺陷，影响品质。

(2)耐化学品：门内护板与酒精、护肤霜、汽油等化学品接触时，可能会出现色差、开裂等外观缺陷，影响品质。

(3)耐刮擦：门内护板在使用过程中，因乘员触碰，可能会出现划痕、裂纹等外观缺陷，影响品质。

(4)振动耐久：门内护板长期使用后，因颠簸、振动，可能会出现连接失效、护板脱落，影响品质。

(5)外观：门内护板在产品的寿命周期内，需保证产品外观的均一和稳定，以确保最佳的品质。

(6)噪声：门内护板在使用过程中，不能产生令乘员不悦的噪声，影响品质。

(7)质量：质量影响油耗，对产品性能和环境都有一定影响。

(8)成本：零部件在设计时，是以最佳性价比为目标设计，还是以高性能为目标设计，对产品性能和品质有一定影响。

2.3 一般性能

该类性能对乘员安全和产品品质影响较小。主要有：

(1)回收再利用：门内护板选用的材料需保证一定的可回收利用性，以确保对环境最小的危害。

(2)加工性：门内护板选用的材料便于加工。

设计门内护板时，需根据以上产品要求，确认满足上述产品要求的材料，再根据不同材料的性能、成本、质量等优选，最终选择最佳方案。

3 零部件选材树系统搭建

通过对零部件性能及生产工艺要求的分析，再结合材料的特性以及新材料、新工艺的可行性分析，编制单个零部件的选材树，以此来指导产品工程师、材料工程师在零部件设计阶段正确选材。

以门护板为例编制选材树，根据零部件的外观要求、性能要求、工艺要求等信息采用不同的材料信息和材料性能要求(材料标准)。门内饰板选材树系统如图2所示。

图2 门内饰板选材树系统

4 结语

通过对各个零部件系统编制选材树，搭建整车厂的正向选材能力，减少用材错误率的发生，还可以结合材料认可数据库、零部件材料失效库，编制每个零部件选材手册，全面指导材料工程师开展选材工作及可以不断地积累项目经验，又可以实现材料开发工作的标准化作业。