摘要：以往汽車零部件材料選型均是根據(jù)工程師經(jīng)驗或者競品車型對標(biāo)分析，為了保證材料的選型能夠滿足零部件性能要求，文中通過對零部件關(guān)鍵性能、重要性能及一般性能進行詳細地分析，同時結(jié)合造型的色彩、紋理定義以及材料行業(yè)發(fā)展趨勢，為每個車內(nèi)零部件系統(tǒng)搭建了汽車零部件正向選材策略(選材樹)，從而保證零部件選定的材料能夠滿足外觀、性能、成本等各項要求。
引言
隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，市場競爭也不斷加劇，要求整車廠必須在質(zhì)量、價格、性能、服務(wù)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(zhì)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(xiàn)狀及問題
汽車零部件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能和成本基本上在設(shè)計階段就被決定了，材料的選擇又是零部件產(chǎn)品設(shè)計工作中一個極其重要的組成部分。目前零部件在開發(fā)和使用過程中的失效并非在于運動設(shè)計或者結(jié)構(gòu)設(shè)計，而在于材料種類和材料性能的定義不當(dāng)導(dǎo)致的。
傳統(tǒng)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(chǔ)之上，根據(jù)經(jīng)驗或者對標(biāo)對零件用材進行選擇，均屬于逆向選材方式。傳統(tǒng)汽車選材方式的問題分析如圖1所示。
圖1 傳統(tǒng)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(tǒng)的正向選材策略要求對車型定位、功能、系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝等方面進行充分考慮。
張江萍[1]對乘用汽車內(nèi)飾材料進行了分類,提出了安全可靠、環(huán)保健康、舒適美觀和經(jīng)濟可加工的乘用汽車內(nèi)飾選材4個原則。通過將現(xiàn)代信息系統(tǒng)運行管理的研究成果與乘用汽車內(nèi)飾材料的選材評價方法相結(jié)合,找到了基于計算機系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法、基于數(shù)學(xué)模型的灰色局勢決策法和基于網(wǎng)絡(luò)的交互式設(shè)計選材法,有助于乘用汽車內(nèi)飾產(chǎn)品更具整體感、協(xié)調(diào)性和適應(yīng)客戶的個性化需求,并優(yōu)化內(nèi)飾模塊的材料配備、加快模塊的設(shè)計生產(chǎn)周期,為形成內(nèi)飾模塊和整車內(nèi)飾的多樣化設(shè)計提供決策。
當(dāng)前汽車材料技術(shù)發(fā)展方向主要是輕量化和環(huán)保化，由于塑料材料具有低密度、低成本等優(yōu)勢，促使其在汽車制造上得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)如今塑料制零件數(shù)量已經(jīng)超過整車零件數(shù)量的10%[2]。文中以門內(nèi)護板系統(tǒng)為例，零部件要求和材料性能的對應(yīng)關(guān)系見表1。
表1 零部件要求與材料性能的對應(yīng)關(guān)系
根據(jù)產(chǎn)品不同性能的重要程度，門內(nèi)護板的產(chǎn)品性能主要分為以下3類。
2.1 關(guān)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(fā)一些有害物質(zhì)，這些氣味及揮發(fā)物可能會損害乘員身體健康。
(2)燃燒：內(nèi)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(zhì)：用于制造產(chǎn)品的材料，必須滿足國家的相關(guān)規(guī)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(jù)使用環(huán)境的不同，門內(nèi)護板可能會處于-30～110 ℃的環(huán)境中使用。高溫導(dǎo)致產(chǎn)品老化變色變形等，低溫導(dǎo)致產(chǎn)品變硬變脆。并且乘客膝蓋及手臂經(jīng)常觸碰門內(nèi)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(chǎn)品的品質(zhì)。主要有：
(1)耐光照：門內(nèi)護板，尤其是上護板，經(jīng)長期光照，可能會出現(xiàn)色差、開裂等外觀缺陷，影響品質(zhì)。
(2)耐化學(xué)品：門內(nèi)護板與酒精、護膚霜、汽油等化學(xué)品接觸時，可能會出現(xiàn)色差、開裂等外觀缺陷，影響品質(zhì)。
(3)耐刮擦：門內(nèi)護板在使用過程中，因乘員觸碰，可能會出現(xiàn)劃痕、裂紋等外觀缺陷，影響品質(zhì)。
(4)振動耐久：門內(nèi)護板長期使用后，因顛簸、振動，可能會出現(xiàn)連接失效、護板脫落，影響品質(zhì)。
(5)外觀：門內(nèi)護板在產(chǎn)品的壽命周期內(nèi)，需保證產(chǎn)品外觀的均一和穩(wěn)定，以確保最佳的品質(zhì)。
(6)噪聲：門內(nèi)護板在使用過程中，不能產(chǎn)生令乘員不悅的噪聲，影響品質(zhì)。
(7)質(zhì)量：質(zhì)量影響油耗，對產(chǎn)品性能和環(huán)境都有一定影響。
(8)成本：零部件在設(shè)計時，是以最佳性價比為目標(biāo)設(shè)計，還是以高性能為目標(biāo)設(shè)計，對產(chǎn)品性能和品質(zhì)有一定影響。
2.3 一般性能
該類性能對乘員安全和產(chǎn)品品質(zhì)影響較小。主要有：
(1)回收再利用：門內(nèi)護板選用的材料需保證一定的可回收利用性，以確保對環(huán)境最小的危害。
(2)加工性：門內(nèi)護板選用的材料便于加工。
設(shè)計門內(nèi)護板時，需根據(jù)以上產(chǎn)品要求，確認滿足上述產(chǎn)品要求的材料，再根據(jù)不同材料的性能、成本、質(zhì)量等優(yōu)選，最終選擇最佳方案。
3 、零部件選材樹系統(tǒng)搭建
通過對零部件性能及生產(chǎn)工藝要求的分析，再結(jié)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(dǎo)產(chǎn)品工程師、材料工程師在零部件設(shè)計階段正確選材[3]。
以門護板為例編制選材樹，根據(jù)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(biāo)準(zhǔn))。門內(nèi)飾板選材樹系統(tǒng)如圖2所示。
圖2 門內(nèi)飾板選材樹系統(tǒng)
4、 結(jié)語
通過對各個零部件系統(tǒng)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(fā)生，還可以結(jié)合材料認可數(shù)據(jù)庫、零部件材料失效庫，編制每個零部件選材手冊，全面指導(dǎo)材料工程師開展選材工作及可以不斷地積累項目經(jīng)驗，又可以實現(xiàn)材料開發(fā)工作的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。
參考文獻：
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