基于白車身優化板料牌號降本的經驗分享

文/林通，趙晶石，陳均，王偉·吉利長興新能源汽車有限公司

自2001年以來中國汽車工業總體上保持了良好的發展勢頭，2007年汽車銷量水平比2003年翻了一番，汽車銷量已經連續九年增幅保持兩位數增長。但2018年開始，國內汽車市場增速放緩，消費者對于汽車消費回歸理性。對于各大汽車生產商而言，保持市場占有率，提高產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。說到產品性價比，不得不談生產制造成本。本文就汽車產業鏈中的一小環，白車身沖壓件設計過程中材料優化降本的經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。

隨著技術的發展，雖然行業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）；

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的材質進行設計，如側圍外板、前后門內板。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生很大影響。在不降產品性能的前提下，實現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品開發過程中操作的一些實例，以供參考。

實例介紹

案例一

行李廂隔板(圖3），在起初的設計中，材質為DC04/0.65mm。通過AutoForm仿真分析，利用DC03/0.65mm的材質進行替換分析，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，該零件單車節省的材料成本=消耗定額×0.2元/kg=0.9元/臺。如果按照年產10萬輛計算，每年可節約材料費9萬。

案例二

左右前地板(圖4），由DC03/0.65mm優化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，該零件單車節省的材料成本=消耗定額×0.2元/kg=1.51元/臺，按照年產10萬輛計算，每年可節約材料費15.1萬元?？梢娡ㄟ^以上方案，不增加投資，不降低車體強度，從而達到可觀經濟效益，是很劃算的降本策略。

經驗總結

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，降牌號實施后節約的材料費就越多，產生的經濟效益也就越高。

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、前圍區域的上下板等，這些產品一般都會選用普板設計，這些產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，涉及一些產品局部開裂的區域，需要沖壓工程師對其數據進行局部的形狀優化，例如放大R角，微調成形的高度等，當然前提是滿足產品本身的功能特性。

結束語

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驗，做小小一點展開，與同行分享一些心得。