推荐-白车身材料选用规范 精品
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编号
代替
密级商密×级▲
xxxxx设计技术规范
白车身材料选用规范
20XX-07-06制订20XX-02-09发布
xxxxxxxxxx
前言
白车身材料选用是车身设计过程中重要的一环,将直接影响到整车安全性、整车重量、整车开发成本、车身强度和油耗等方面。
本规范旨在建立一个白车身材料选用流程,为设计人员提供一个设计参考,便于设计人员尽量选用恰当的材料,在满足车身性能要求的基础上控制好零件的开发成本和车身重量,以达到优化设计的目的。
本规范由xxxxx车身所负责起草;
本规范由xxxxx项目处进行管理和解释;
本规范主要起草人员:
编制:
校核:
审定:
批准:
本规范的版本记录和版本号变动与修订记录
白车身材料选用规范
1 适用范围
本规范适用于M1、N1(轿车和面包车)类汽车白车身零件设计时材料的选用。
2 引用标准
本规范主要引用了xxxx的一些材料选用经验以及宝钢的一些材料标准。
3 涵义
3.1 白车身零件材料的选用流程
3.1.1根据以往车型的开发经验,在整车的开发过程中,白车身材料的选用有下面几个步骤:
a)解析参考车,将参考车的白车身解析为片件,通过理化分析等手段确定各零件的材料牌号及材料厚度,并整理一份完整的参考车白车身零部件材料明细。
b)根据新车的市场定位重新确定某些零件的材料,如果新车与参考车的市场定位不同,比如市场定价可能比参考车低,这样白车身制造成本相应的就要被压缩,有些零件的材料必须重新确定,采用价格更便宜的材料代替,比如用普通冷轧钢板替代镀锌钢板、用热轧板替换冷轧板等。
c)与参考车不同结构部分的材料选用,由于造型以及增减配置等原因,会产生与参考车不同的结构,设计时要根据这些结构的具体要求(比如受力情况、零件的复杂程度等),选用适当的材料。
d)与法规相关零件的材料选用,由于新车推出的时间较晚,需要适应的法规要求更加严格,所以参考车的某些结构可能满足不了某些法规要求,那么新车需要改善这些结构,并重新确定这些结构的材料(比如侧碰需要改善B柱和门槛,同时需要采用一些高强度钢板;后碰法规需要改善后横梁结
构和材料等)。
e)确定某些稀有材料的供货情况,参考车的某些材料来自国外,这些材料的的规格与性能与国内材料不同,或者有些特殊材料国内没有,所以在设计
时必须先落实这这些特殊材料的供货情况,考虑好是否进口这种材料或者
采用替换材料。
f)进行工艺SE分析,对白车身零件进行工艺SE分析,根据分析结果确定是否需要对某些零件的材料进行替换。
g)提交CAE分析,将整个白车身数据提交给CAE部门进行强度、刚度等分析,如果分析结果达不到设计要求需要更改结构和材料,如此反复直到满足要
求。
h)材料的最终确定,在开正式模具前必须完成上述所有步骤,并最终确定所有零件的材料,否则会造成模具的修改和报废,从而影响整车开发进度和
增加开发成本。
3.2 白车身材料的主要供应商
国内:宝钢、攀钢、武钢、马钢;
国外:新日铁、浦项制铁、俄罗斯、南非。
xxxxx目前主要采用宝钢和攀钢的材料以及少量进口材料。
3.3 材料的类型,白车身常用材料主要有以下几种类型:
a)冷轧钢板,汽车白车身(除少数高档轿车外)的绝大部分材料采用冷轧钢板。
冷轧钢板的延伸率范围也比较广(28%-42%不等),抗拉强度从
250-270N/mm2不等,适用于车身内外蒙皮和各种结构件,设计时可根据
零件的复杂程度和强度要求选择相应规格的冷轧钢板。
b)热轧钢板,热轧钢板种类繁多,用途很广,车用热轧钢板延伸率范围从27%-39%不等,抗拉强度从270-440N/mm2不等。
与冷轧钢板相比,热轧钢
板材料价格低、强度高、但表面质量较差,适用于厚度在1.8mm以上的结
构件和支架等。
c)镀锌钢板,镀锌钢板的基材为普通冷轧钢板或者高强度板,基本力学性能与基材相同;镀锌钢板分为热镀锌钢板、电镀锌钢板、单面镀锌钢板和双
面镀锌钢板,镀锌钢板主要特点是用于防锈蚀,缺点是可焊接性能较普通
钢板差,对模具质量要求很高,并且材料价格高于普通钢板,主要运用于
车身外观件、易磨损件(与运动机构相连接)、涂装难以达到的件(注:
高档轿车采用镀锌钢板比例大些)。
d)高强度钢板,高强度钢板的强度高于普通钢板,延伸率低于普通钢板,采用高强度钢板可以减轻车身重量,增加车身强度,高强度钢板主要用于车
身上受力较大的结构和与安全相关的结构中,如车身前后碰撞横梁、车门
防撞横梁、发动机仓边梁和一些车身连接板、安装板和加强件等。
由于高
强度钢板材料比较贵,且对模具的使用寿命有影响,所以经济型车采用高
强度钢板比较少,豪华轿车采用的比较多。
e)激光拼焊钢板,激光拼焊钢板的特点不在与其材料性能,而在于它是由不同厚度的钢板用激光拼焊而成,它可以是冷轧钢板,镀锌钢板或者高强度
钢板,特点主要是同一个零件有不同厚度,激光拼焊钢板的优点在于可以
减轻零件重量,避免在某些焊枪难以达到的地方进行点焊等,主要运用于
车身上比较大的零件如地板,梁等,由于激光拼焊钢板材料较贵,对模具
要求很高,所以经济型车在一般情况下不采用(高档轿车采用比较多)。
3.4. 材料的各种特性和规格
3.4.1材料的特性,选择白车身材料时主要参考的一些特性有下列几个:
a)屈服强度R(N/mm2),反映材料抵抗变形的能力。
b)抗拉强度Rm(N/mm2),反映材料抗断裂能力。
c)延伸率A%(断后伸长率),反映材料的塑性成形能力。
d)表面质量,反映材料的外观质量。
弹性模量、应力应变等特性可不考虑,各种材料特性的具体数值见附表。
3.4.2材料的具体规格,材料的规格非常繁多,各个钢厂根据材料化学成分和加工工艺的不同,将材料分为不同的规格,下面以宝钢材料为例:
a)冷连轧低碳钢板:DC01(一般用途),DC03(冲压用),DC04(深冲压),DC05(特深冲压),DC06(超深冲压)。
b)冲压用冷连轧钢板:BLC(一般用途),BLD(冲压用),BUSD(深冲压),BUFD(特深冲压),BSUFD(超深冲压)。
c)热连轧钢板:SPHC(一般用途),SPHD(冲压用),SPHE(深冲压)。
d)热镀锌钢板:DC51D+Z(一般用途),DC52D +Z(冲压用),DC53D +Z(深冲
压),DC54D +Z(特深冲压),DC56D +Z(超深冲压)。
e)电镀锌钢板:BLCE+Z(一般用途),BLDE+Z(冲压用),BUSDE+Z(深冲压),BUFDE+Z(特深冲压),BSUFDE+Z(超深冲压)。
f)高强度钢板。
B170P1(冲压用),B210P1(一般用途),B250P1(结构用),B180P2(一般用途),B220P2(结构用)。
3.4.3材料的尺寸规格
a)公称厚度,宝钢20XX年6月发布的标准中,推荐的冷连轧钢板及钢带公
称厚度有:t=0.3,0.35,0.4,0.45,0.5,0.6,0.7,0.75,0.8,0.9,
1.0,1.1,1.2,1.5,1.75,
2.0,2.5,
3.0,3.2,3.5,车用热轧板从
1.2mm到3mm以上都有,热轧板厚度误差依次从±0.1-±0.26不等。
b)宽度,冷轧板宽度从700mm-1850mm(切边)不等,热轧板宽度从
650mm-1850mm(切边)不等。
3.4.4材料表面质量规格
3.4.4.1按材料边缘状态分类:
a) EC 切边
b) EM 不切边
3.4.4.2按轧制精度分类:
a) PT.A 普通厚度精度
b) PT.B 较高厚度精度
3.4.4.3按材料表面质量区分为:
a) FB(较高级的精准表面)
b) FC(高级的精准表面)
c) FD(超高级的精准表面)
3.4.4.4 按材料表面结构区分为:
a ) D (麻面)
b ) B (光亮表面) 3.4.4.5 按不平度精度分为:
a ) 普通不平度精度 PF.A
b ) 高级不平度精度 PF. B 3.4.5 宝钢材料规格的标注举例:
DC03-D -FB -Q/BQB403-20XX
2.0PT.A-PF.B - Q/BQB401-20XX
SPHC -FB -Q/BQB402-20XX
2.0PT.A-PF.B - Q/BQB401-20XX EC :切边;
DC03或SPHC :材料性能规格; D :麻面;
FB :较高级的精整表面;
Q/BQB403-20XX 或Q/BQB402-20XX :产品的规格标准和时间; 2.0:料厚; PT.A :普通厚度精度; PF.B :高级不平度精度;
EC
冷轧板
EC 热轧板
Q/BQB401-20XX :包装标准及时间(注:红色部分必须标注)。
3.5 材料的选用原则
3.5.1 材料强度特性的选用原则,材料的选择首先要满足零件的强度要求,而材料的强度和延伸率又是相对应的,强度越好,延伸率越低,延伸率太低又会造成零件成型困难,所以在选用材料时要综合考虑零件对强度和延伸率的要求。
对厚度超过1.8mm 的零件建议尽量用热轧板等,这样能提高零件的强度。
3.5.2 材料外观特性的选用原则
a)外观件,外观件选用表面质量较高的材料,如侧围、翼子板、车门外板等零件,表面质量要求:FC (高级的精整表面),PF. B (高级不平度精度),B (光亮表面)。
b)内部结构件,内部结构件选用表面质量比较低材料,如前后地板、车门内板、侧围内板以及其他的一些结构件,表面质量要求:FB (较高级的精整表面),PF. A (普通不平度精度),D (麻面)。
3.5.3 材料尺寸的选用原则:材料的厚度选用要根据零件的性能要求而定,太薄不能满足强度要求,太厚又增加了成本和车身重量,所以料厚选取一定要适中。
理论上钢厂可以生产各种厚度规格的材料,但在实际生产中,宝钢主要生产以上规格的冷轧板,在选用宝钢材料时尽量选用上述规格的材料,另外热轧板厚度误差比较大,选材料前要考虑好材料的偏差走向。
如果由于特殊情况必须选用其他厚度规格的材料,在设计前必须先确认材料供应商是否生产该规格的材料。
5 白车身各部分材料选用原则及举例
5.1大型外观覆盖件材料的选用。
大型外观覆盖件主要包括侧围外蒙皮、车门外蒙皮、翼子板、前罩板外板,和顶盖等,这类零件外形尺寸大,形状复杂,外观质量要求高(除顶盖外均为A 级面),一般选用拉延性能比较好的冷轧薄钢板,面包车
以及微型轿车等低档车,一般选用宝钢生产的DC04
冷轧钢板,如果形状特别复杂(比如侧围,顶盖等)可以选用宝钢生产的拉延性能更好的DC06冷轧钢板,对于中档以上轿车或者部分经济型轿车,大型外观覆盖件(除顶盖外)一般选用防腐蚀性能良好的镀锌钢板(例如CV7车门选用BUSDE+Z(t=0.75, 0/35))。
cv7侧围外蒙皮(DC06,t=0.8)cv7前门外蒙皮(BUSDE+Z(t=0.75, 0/35))
零件名称规格表面质量
侧围DC06或DC04
t=0.8
B(光亮表面)
FC(高级精整表面)
PF.B(高级不平度)
车门外板、前
罩外板、行李
厢外板
BUSDE+Z,t=0.65、0.75;
DC06或DC04,t=0.7,0.8
B(光亮表面)
FC(高级精整表面)
PF.B(高级不平度)
顶盖BUFD , t=0.8 D(麻面)
FB(较高级精整表面)
PF.B(高级不平度)
5.2 大型内覆盖件材料的选用。
大型内覆盖件主要指侧围内蒙皮、前地板、后地板、前壁板及车门内蒙皮等,这类零件外形尺寸大,形状复杂,但零件表面质量要求不高,一般采用延展性比较好的材料,如DC04,DC06等。
cv7后地板(DC06, t=0.8) cv7前璧板(DC04,t=0.8)
零件名称规格表面质量
车门内板DC56D+ZF t=0.85
DC06或DC04 t=0.8,0.9
D(麻表面)
FB(较高级精整表面)
PF.A(普通不平度)
行李厢内板DC56D+ZF(t=0.75,35/35)
DC06或DC04 t=0.8
前罩内板DC54D+ZF t=0.65
DC06或DC04 t=0.8
前地板、后地板、DC06或DC04(根据零件形状
复杂程度)
D(麻表面)
前壁板、侧围内板
t=0.8,0.9等(根据强度需要)FB(较高级精整表面)
PF.A(普通不平度)
5.3中小型结构件材料的选用。
这类零件一般外型较小,形状较简单,属于受力件,尽量采用强度较高的材料,如DC01等,如果形状复杂可采用DC03,或者DC04等。
cv7换档加强件(DC03) cv7前侧梁加长段加强件(DC03)
零件名称规格表面质量
受较大负荷部位的
结构件
DC03
DC04(复杂结构件)
t=0.8--3.0(根据
实际情况)
D(麻表面)
FB(较高级精整表面)
PF.A(普通不平度)
普通部位结构件DC04
t=0.7、0.8
部分受力大,厚度
大于1.8的结构件
SPHC、SPHD、SPHE
(热轧板)
FB(较高级精整表面)
5.4螺母板及各种支架材料的选用。
由于白车身的支架受力较大,一般选用强度较高、材料比较厚的冷轧钢板或者热轧板。
cv7安全带安装加强件(DC01) cv7备胎安装支架(DC01 cv7油箱安装前支架(DC01)
cv7后排座椅安全带安装加强件(SPHC)cv7油箱后支架(SPHC)
零件名称规格表面质量
受力较大的安装支架或螺
母板
SPHC(热轧板)t≥1.8
DC01(冷轧板)t不定表面质量要求普通
受力较小的安装支架或螺
母板
DC01 t不定
5.5特殊结构件材料的选用
5.5.1为了满足碰撞法规,车身某些部位需要采用高强度钢板,如轿车的前后碰撞横梁,车门的防侧碰横梁等部位。
cv7前门防撞横梁(MSW1200/WSS-M99P23-B,t=1.5)
cv7前横梁外板WSD-M1A333-A2(WSS-M1P94A,55A55-HD-S)DC54D+ZF,t=1.25,35/35
5.5.2为了减轻整车重量,车身某些部位采用激光拼焊板。
4.5.3为了防腐蚀,车身某些容易积水部位采用镀锌钢板。
cv7暖风机压力室板(DC54D+ZF(t=0.8,35/35))
零件名称
规格
表面质量 与运动机构相连接,易锈蚀的零件和涂装难以达到的零件
DC54D+ZF 等 t=不等
普通
6 白车身材料的发展趋势
随着材料科学的不断发展和材料生产技术的提高,某些仅仅运用到高档轿车的材料必将得到普及,这些材料的发展趋势主要有以下几个方面:
a )高强度钢板和超高强度钢板的普遍运用,主要作用是能提高白车身强度,增
加汽车安全性,简化车身结构,减轻车身重量; b )激光拼焊板的运用,主要作用是能减轻车身重量; c )镀锌钢板的广泛运用,增强加车身抗腐蚀能力;
d )轻型材料的运用(比如某些豪华轿车已经实现了全铝车身),主要作用是减
轻车身重量。
7 附表 材料
屈服强度R 抗拉强度Rm 延伸率A%用途 适用零件类型
c v7前纵梁内板(激光拼焊板,前段( DC01,t=1.8),
中段(DC04,t=3.0), 后段(DC04,t=1.8) ) c v9后地板(激光拼焊板,前段( DC01,t=0.8),中段
(DC04,t=1.6), 后段(DC04,t=0.8) )
表1 宝钢冷连轧低碳钢板
表1 宝钢冷连轧碳素钢板
表2 宝钢冲压用冷连轧钢板
表3 宝钢冷连轧碳素结构钢板(高强度钢板)
表3 宝钢低合金高强度冷连轧钢板(高强度钢板)
表3 宝钢加磷高强度冷连轧钢板(高强度钢板)
表3 宝钢热连轧钢板(高强度钢板)
表3 宝钢热连轧钢板
表4 瑞典SSAB公司高强度钢板(高强度钢板)。