汽车底盘零部件先期样件试制过程分析

汽车底盘零部件先期样件试制过程分析

沈建尔

宁波沃特汽车部件有限公司，浙江省宁波市315000

摘要：一台汽车在量产前要经历多个试制阶段，且每个阶段的目的和意义不同。每款汽车开发初期，都会用手工样件装车来研究整车各个系统的功能、性能等。文章以冲焊类底盘零部件为例，展开手工制样的工艺过程及成本分析，为先期快速试制样件、项目管控及成本构成研究提供参考。

关键词：底盘零部件；先期样件；试制过程

引言

汽车零部件的失效问题，主要都是由振动疲劳导致的。因此在新车型开发过程中，台架振动可靠性试验是验证零部件结构可靠性的首选手段。台架可靠性试验是基于汽车使用工况下的振动特征来开展的，目前汽车底盘零部件常用的台架可靠性试验方法依据日本汽车工业标准“JISD1601汽车零部件振动试验方法”进行。应用此试验方法设定相应试验参数，在汽车底盘前部的台架可靠性试验验证，完全满足后期的可靠性试验及用户使用要求。然而某汽车后轮挡泥板支架，安装位置在底盘后悬架中心至车架尾端范围内，按“JISD1601汽车零部件振动试验方法”做台架可靠性试验时，发现后挡泥板支架虽然通过台架可靠性试验，但在道路可靠性试验中却频繁出现断裂问题。这说明此试验方法设定的试验强度不足以验证底盘后悬位置零部件的可靠性，要寻求新的试验方法及参数设定。本文采用加速疲劳分析方法，基于零部件台架与道路可靠性试验累积疲劳损伤等效的原则，将道路试验采集到车辆零部件关键点的时域载荷信号转化后用于台架试验。经过多轮的疲劳测试对比分析，验证出一种强化的台架试验方法，以充分验证汽车后悬位置的零部件可靠性，避免零部件的过度设计或故障产生。

1研究背景和意义

1.1研究背景

F公司是一家专注于设计和生产汽车底盘零部件的中日合资公司，为大部分日系品牌、少量欧美品牌汽车制造商供应零部件，但随着日本汽车市场的持续低迷，同时欧洲汽车市场业务也在逐渐减少，F公司的销售额不仅没有上升趋势，反而有一定的下降风险，于是F公司决定调整战略，将业务开拓重心放在了中国汽车市场，以期通过中国庞大的、持续增长的汽车市场，对冲公司在其他地区的业务损失。然而，中国自主品牌车企的开发要求是速度快、变更多，要求快速对应，以此抢先对手推出更多车型，抢占市场份额、利润。然而，F公司过往对应日系客户及其他欧美汽车公司客户的开发流程较长、节奏较慢，过往正常的新项目开发周期大致在30—36个月之间，而重点业务开拓中的国内自主汽车品牌G公司，为其新项目设定的开发周期在24个月，显然F公司现有的项目管理流程并不适用于国内现状，无法满足G公司的要求。因此，如何满足客户G公司的项目进度要求，成为新项目是否成功的关键因素，本文以此G客户项目的底盘零部件开发进度管理过程为例，对F公司从传统开发周期的项目进度管理向短周期开发的项目进度管理优化进行案例研究。

1.2研究意义

首先，项目进度管理方法优化的研究可助力公司赢得订单、获得盈利。近年来，F公司已经屡屡在开辟中国本土新客户上倾注了大量资源，参与过好几家汽车品牌客户的零部件竞标活动，但最终都未拿到订单。究其原因，绝大部分是因为F公司周期较长的传统开发流程无法适应本土客户的短周期的快速开发流程，F公司的产品开发大致流程是根据客户需求，进行零部件设计、设计验证、批量验证，最终量产，流程繁复，影响因素众多，项目开发进度管理确实是具有相当难度的事情。所以，针对此次G公司零部件开发项目，周期仅有24个月，项目进度管理研究可以帮助F公司将传统的36个月开发周期，压缩到能满足G公司要求的水平上，从而赢得订单，从而弥补F公司在其他地区的业务损失，保持整体营收、盈利情况。此外，因为G公司在国内属于本土车企中头部的第一梯队，如果能拿到该公司订单，将极大提高F公司在国内本土车企中的认可度，将来的其他潜在订单也较为可观，短期可以为公司获得经济利益，长期看还能获得巨大的品牌效益，为F公司这一国际企业的中国本土化、提高在中国的市场占有率起到关键作用。其次，项目进度管理研究可为公司提高竞争力。最近几十年，得益于科学技术的快速发展，计算机辅助设计、虚拟仿真技术的强大，压缩了开发周期，生产设备的自动化、智能化，也在提高生产效率和能力，汽车零部件产品开发周期，由20世纪80年代的54个月，逐渐缩短到36个月，而在进入这个世纪后，又逐渐缩短到24个月，客户对开发周期不断缩短的要求也体现出目前市场竞争的激烈程度，在中国市场更是如此，越快更新迭代，越能够多地占领市场和用户，谁速度慢下来，就会面临着淘汰的风险。可以看出，在研发周期不断短缩的大趋势下，研发周期的长短已经直接关系到公司的竞争力大小，而项目进度管理，通过它自身先进科学的管理理论，可以帮助公司压缩不必要的项目时间浪费，快速及时地响应客户需求，进一步压缩公司项目开发时间周期，从而提高客户满意度和公司影响力，增强公司在现今汽车市场环境中的竞争力。并且，在项目进度管理不断优化项目周期的同时，还可能一并对已经日益臃肿的、效率低下的公司组织架构进行优化，减少因组织架构繁复产生的各种摩擦、沟通所带来的额外工作量，提高公司管理能力和各职能部门的工作效率，使资源可以合理的利用，而管理能力的提高也进一步反哺了竞争力的上升。

1.3国内外研究现状分析

项目管理从二战后的20世纪50年代开始，基于战后重建及冷战的大环境背景下，在国外逐渐萌生发展起来，到今天已经有七十年左右发展历史，无论是在知识理论体系，还是在应用实践方面，都较为丰富，理论研究上，经过了甘特图、网络计划以及项目管理信息系统等里程碑式的发展过程，应用实践方面，则被广泛应用在汽车、军工、航空航天等科研领域项目中的产品开发、软件系统开发。而我国则到20世纪60年代通过华罗庚教授引进并推广项目管理中的网络图技术，第一次使国人接触项目管理，直至80年代才开始形成项目管理知识体系的雏形，而到1991年，中国成立了中国项目管理研究会，致力于加大对每个行业内对项目管理知识的推广宣传、学习工作。随着近年来，中国本土汽车工业的不断发展、成熟，针对制造业的项目管理研究和应用也越来越多、逐渐成熟起来，并在整车、零部件研发和生产等领域发挥着不可替代的作用。

2试制过程

2.1试制计划排定

在排定计划之前，要先对试制工作进行WBS模块化任务分解，再对各模块任务进行子任务分解。根据以往试制经验及当前的任务难易程度，排出各子任务的完成周期。计划可采用里程碑法对主要开发任务以及重要节点进行编制，里程碑计划通过建立里程碑和点检各个里程碑的完成情况，来控制试制工作的进展和保证实现总目标。排试制计划也是一种点检，从中可以逻辑推理出计划主要包括任务、起止时间和责任人，一项任务起止时间确定后，为确保周期内完成任务，有必要增加应急措施。一项任务的风险识别，可以用乌龟图来表达完成，是某冲压件快速样件实现的过程，通过细化输入、输出、人员安排、需求资源、使用方法和评价标准等，要从中提前识别出风险项。

2.2冲压件快速实现方案

冲压件按造型可分为平板件、翻边/翻孔件、拉延件等，根据不同的板厚及不同的强度等级，需要决策不同的取件方案。针对平板件、有造型的特征孔和边可采用激光切割方式进行；针对有造型的面，则需要开简易模具成型，模具的模芯材质可根据成型产品的材质强度和取件数量选取，模座可以与其他模具共用，若不能共用，可用成本较低的钢板模。针对要求比较高的压装球头和衬套等特征边和面，则需要采用机加工的方式进行。

2.3套管件实现方案

套管类产品通常用冷镦工艺是较高效的方案，在较少量且周期短的试制阶段，可用圆钢采用机加工的方式，以避免冷镦工艺的模具制作周期和费用。如果基于成本考虑，因机加工的单件成本一般是高于冷镦单件成本的，可根据试制量的大小，要计算出冷镦工艺和机加工艺的成本平衡点，最终决策用哪种工艺较经济。

3虚拟道路试验与道路可靠性行驶试验

3.1虚拟道路试验及仿真结果

虚拟道路试验的另一个边界条件为汽车行驶速度，企业《轿车以及微型车产品定型可靠性行驶试验规范》给出的汽车在各路段上的行驶速度整车刚柔耦合模型在虚拟试验场上进行整车虚拟试验，试验里程为3km。仿真结束后，考虑到副车架在进行台架疲劳试验时，载荷加载在控制臂轴头处，控制臂轴头处硬点载荷谱，由于整车刚柔耦合模型在仿真时，左右车轮受相同的激励作用，故只提取其中一个轴头处的载荷谱，且控制臂轴头处受X、Y向激励较小，对副车架疲劳影响不大，所以仅提取控制臂轴头处Z向载荷谱，提取的载荷谱，通过分析，可知控制臂轴头处Z向所受载荷峰值为4856.33N。为了验证通过虚拟道路试验获取的载荷谱的精确性，提取整车刚柔耦合模型轮心处的加速度谱作为对比参数，通过仿真获取的左前轮轮心处Z向加速度谱。

3.2可靠性行驶试验

轮心加速度可以体现车辆在不同路面行驶过程中的振动情况，对比通过实车道路试验采集到的轮心加速度时域信号与通虚拟道路试验获取的轮心加速度时域信号，可以验证在仿真中获取的载荷谱的精确性以及虚拟试验的有效性。在实车道路测试中，受车体结构限制，轮心加速度时域信号不易获取，故以前悬架左转向节处作为等效测点安装加速度传感器，根据某企业《轿车及微型车产品定型可靠性行驶试验规范》，在某试验场对某样车进行道路试验。使用LMS动态采集设备采集轮心加速度谱，获取该车型在典型强化路面上行驶时的轮心加速度谱。测取的左前轮轮心Z向加速度谱。

4汽车零部件开发项目进度控制

4.1 F公司汽车零部件开发项目进度控制思路

项目进度的控制思路、过程大概如下：首先按目标制定进度计划（或更新计划），然后通过资源、组织措施、技术措施、管理措施的投入，实施进度计划，然后在这一过程中，持续监、控对比实际与计划的偏差，如果一致，便继续执行，如果出现偏差，便进行偏差原因分析，识别风险，同时制定对应对策，重新调整进度计划和实施对策。按照管理的层级，大致可以分为：项目整体里程碑进度控制，由公司高层领导、客户或者是项目经理对重要里程碑节点进行控制；项目主进度控制，主要是2级进度计划，主要由项目经理对项目中主要事件进行控制；项目详细进度计划，主要是3、4级进度计划是对详细的作业任务进行控制，主要由各工作任务负责人及项目经理进行控制。

4.2基于挣值法的项目主进度诊断

项目的主进度计划，F公司定义为是包含里程碑和开发进度2级计划的整体计划，也可称为总体进度计划，是项目经理和公司高层领导主要关注的进度控制内容，主进度计划中的里程碑节点是其他各子进度计划制定的基础和限制，是一个总体的、整体的进度蓝图，从大体上指导推进整个项目。本文采用挣值法（EarnedValue）对项目主进度进行分析，通过分析项目在某一节点的情况来判断项目的进度偏差、成本偏差，从而制定后续相应的改善计划，纠正偏差，确保最初的项目计划和目标能够达成。

结语

现有台架可靠性试验方法，完全满足装配在汽车底盘前部位置的汽车零部件验证。装配在汽车底盘后悬架中心至车架尾端范围内的零部件，基于台架与道路可靠性试验累积疲劳损伤等效的原则优化的台架试验参数，经过多轮的疲劳测试，试验结果表明可充分验证汽车后悬位置零部件可靠性，可以帮助研发部门及时发现问题并改进设计，避免零件的过度设计或缺陷产生，有效缩短零部件的开发周期，提升经济效益。

参考文献

[1]刁琳.降低样车试制成本的途径与方法研究[J].时代汽车，2019，11