千里之行,始于足下,如何檢測汽車零部件？
一輛合格的汽車，在出廠前，無論車體還是零部件，都應(yīng)該接受嚴(yán)格的測試，才能投入市場。而汽車的零部件試驗(yàn)這件事，得從主機(jī)廠和零部件供應(yīng)商兩方面來講。這個(gè)問題實(shí)在太大，先從流程上先介紹一下。怎么做零部件試驗(yàn)這事兒，得從主機(jī)廠和零部件供應(yīng)商兩方面來講。
對(duì)于主機(jī)廠，更關(guān)心的是零件裝在車上滿不滿足性能要求，滿不滿足可靠性要求，質(zhì)量穩(wěn)定不穩(wěn)定。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期，就會(huì)對(duì)每個(gè)零部件提出設(shè)計(jì)要求，這些要求可能是從法規(guī)或者企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中來的，比如座椅拉拽強(qiáng)度；可能是從顧客實(shí)際使用來的，比如儀表板的表面剛度；可能是從整車性能要求分解下來的，比如前圍聲學(xué)包的聲損失曲線；可能是從整車質(zhì)保的要求提出的疲勞耐久壽命要求，比如底盤的耐久壽命；可能是從質(zhì)量的要求提出的一致性要求，比如零件尺寸報(bào)告；也可能是從之前項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)或者DFMEA/DFSS中得到的?？傊?，這些要求匯總到一起就形成子系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范或者零件技術(shù)規(guī)范，這個(gè)文件是對(duì)零件/子系統(tǒng)的技術(shù)要求，是零件開發(fā)的指導(dǎo)性文件。
在確定零件技術(shù)規(guī)范之后，主機(jī)廠的認(rèn)證部門會(huì)根據(jù)這些規(guī)范，制定ADV計(jì)劃，明確所有零件、子系統(tǒng)在開發(fā)各階段所需進(jìn)行的試驗(yàn)。產(chǎn)品工程師會(huì)把這些要求寫進(jìn)SOR，在采購過程中還會(huì)對(duì)供應(yīng)商的試驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行技術(shù)認(rèn)可。到了每次裝車交樣時(shí)，產(chǎn)品工程師和認(rèn)證工程師都需要檢查每個(gè)零件是否完成了規(guī)定中的所有試驗(yàn)并在每一份試驗(yàn)報(bào)告上簽字。我曾經(jīng)負(fù)責(zé)過某個(gè)白車身小總成，已經(jīng)算是簡單的了，但是交樣時(shí)每種材料都要求有材料質(zhì)保書，其實(shí)就是材料的試驗(yàn)報(bào)告，每個(gè)焊點(diǎn)都要做三次以上的鑿檢以確認(rèn)工藝穩(wěn)健性，還要有單件和各級(jí)總成的尺寸報(bào)告，全部合格了才允許交樣裝車。要是遇到急著裝車還不合格的，就要在有層層批準(zhǔn)的整改計(jì)劃并評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)的前提下接收裝車。因此，搞清楚零件的要求并且形成標(biāo)準(zhǔn)以及建立規(guī)范的流程體系對(duì)零件進(jìn)行驗(yàn)證認(rèn)可也是整車廠的核心能力之一。國際大廠通過長期的產(chǎn)品開發(fā)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，有龐大的數(shù)據(jù)庫來支持這些工作，工程師做開發(fā)時(shí)只要從數(shù)據(jù)庫中選擇合適的模板就可以了?，F(xiàn)在國內(nèi)各主機(jī)廠也在奮起直追，而且由于是從頭開始，有時(shí)還對(duì)這些技術(shù)要求理解的更深入些。
對(duì)于供應(yīng)商，更關(guān)心的是怎樣設(shè)計(jì)出滿足主機(jī)廠要求的零件，部分技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的供應(yīng)商有自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)零件時(shí)可以做到滿足自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)就能夠滿足大部分主機(jī)廠的要求。不論怎樣，都需要在項(xiàng)目開發(fā)的初期就制訂APQP計(jì)劃以及相應(yīng)的預(yù)算，然后提交主機(jī)廠進(jìn)行認(rèn)可，在獲得確認(rèn)后，就需要在每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)前完成規(guī)定的試驗(yàn)。一般從試驗(yàn)類型上來劃分，可以分為性能試驗(yàn)、開發(fā)試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)和質(zhì)量一致性試驗(yàn)，有時(shí)候，還會(huì)做對(duì)標(biāo)零件的性能摸底試驗(yàn)。按照開發(fā)的階段，可以劃分為DV試驗(yàn)和PV試驗(yàn)。隨著現(xiàn)在CAE技術(shù)的不斷發(fā)展，一部分試驗(yàn)已經(jīng)可以通過虛擬仿真來替代了，部分主機(jī)廠也認(rèn)可供應(yīng)商通過虛擬仿真來替代物理試驗(yàn)以降低開發(fā)成本。
嚴(yán)酷的外在環(huán)境和氣候的影響，導(dǎo)致功能衰減以致失效，影響轎車的運(yùn)用壽命。轎車部件質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定轎車整車的質(zhì)量，故在新產(chǎn)品研制階段或者在轎車生產(chǎn)過程中，如果資料和工藝發(fā)作變化就要進(jìn)行部件品質(zhì)實(shí)驗(yàn)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。轎車整車可靠性實(shí)驗(yàn)也能查核零部件的質(zhì)量，但關(guān)于多數(shù)部件查核不一定充分，況且耗資大、周期長，這樣必須對(duì)一些部件單獨(dú)做臺(tái)架試驗(yàn)。轎車部件的環(huán)境類實(shí)驗(yàn)從轎車的研制階段開始，延續(xù)到產(chǎn)品定型、投產(chǎn)和量產(chǎn)后質(zhì)量提高改進(jìn)，是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作。
一、轎車部件環(huán)境類實(shí)驗(yàn)介紹
轎車部件環(huán)境類實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)產(chǎn)品選用的資料、總成及零部件的環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，要求轎車部件在一定的環(huán)境因素和強(qiáng)度下不受損壞或能正常工作，各項(xiàng)功能參數(shù)符合規(guī)劃要求。實(shí)驗(yàn)室部件實(shí)驗(yàn)的要求是根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件正確地確定載荷，進(jìn)行夾具規(guī)劃、臺(tái)架安裝、實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理。
1定型階段分類
在定型階段，應(yīng)進(jìn)行環(huán)境判定實(shí)驗(yàn)和必要的運(yùn)用環(huán)境實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所規(guī)劃產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性是否滿足規(guī)定的要求，為定型判定供給決策依據(jù)；
2生產(chǎn)階段分類
在生產(chǎn)階段，應(yīng)進(jìn)行環(huán)境驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)和環(huán)境例行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)品生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，為批量生產(chǎn)產(chǎn)品驗(yàn)收供給決策依據(jù)；
3運(yùn)用階段分類
在運(yùn)用階段，應(yīng)開展必要的運(yùn)用環(huán)境實(shí)驗(yàn)和自然環(huán)境實(shí)驗(yàn)，為評(píng)價(jià)產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性供給信息。
4轎車構(gòu)件分類
如果按照轎車構(gòu)件來分類，大致可分為轎車電器件實(shí)驗(yàn)、底盤件實(shí)驗(yàn)、車身及附件實(shí)驗(yàn)。
5這可實(shí)驗(yàn)種類分類
若按照實(shí)驗(yàn)種類來分類，可分為耐高低溫、濕度實(shí)驗(yàn)、耐腐蝕實(shí)驗(yàn)、耐振動(dòng)實(shí)驗(yàn)及耐久實(shí)驗(yàn)等。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驈难兄齐A段發(fā)現(xiàn)轎車規(guī)劃中存在的缺陷，及時(shí)采取糾正和防護(hù)措施，從而提高轎車的環(huán)境適應(yīng)能力。
二、氣候環(huán)境對(duì)產(chǎn)品功能質(zhì)量的影響
1環(huán)境分類
2影響
１）高溫環(huán)境
高溫環(huán)境會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，使轎車部件發(fā)作軟化、膨脹蒸發(fā)、氣化、龜裂、溶融及老化等現(xiàn)象，而對(duì)應(yīng)的轎車將會(huì)出現(xiàn)機(jī)械故障、潤滑密封失效、電路系統(tǒng)絕緣不良、機(jī)械的應(yīng)力增加及強(qiáng)度減弱等故障。
２）低溫環(huán)境
低溫環(huán)境會(huì)使轎車部件發(fā)作物理收縮、油液凝固、機(jī)械強(qiáng)度降低、資料脆化、失去彈性及結(jié)冰等現(xiàn)象，而對(duì)應(yīng)的轎車將會(huì)出現(xiàn)龜裂機(jī)械故障、磨損增大、密封失效及電路系統(tǒng)絕緣不良等故障。
３）濕熱條件
環(huán)境濕度大會(huì)使金屬表面產(chǎn)資料蛻變、電強(qiáng)度和絕緣電阻降低及電氣功能下降。
４）低氣壓條件
低氣壓效應(yīng)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)和排放功能下降，造成啟動(dòng)困難、工作不穩(wěn)、密封失效及電氣功能下降。
５）輻射條件
太陽輻射會(huì)產(chǎn)生加熱效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)，造成資料老化、脆化、膨脹、軟化發(fā)粘及密封失效。
６）沙塵環(huán)境
沙塵環(huán)境易造成零件磨損和賭塞，使過濾器失效、電氣密封功能下降。
７）鹽霧環(huán)境
鹽霧環(huán)境會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成機(jī)械強(qiáng)度下降、資料腐蝕及電氣功能變化。
８）雨水環(huán)境
雨水環(huán)境會(huì)產(chǎn)生降落滲透效應(yīng)，容易使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火、電氣設(shè)備失靈，加快金屬表面腐蝕。
三、環(huán)境類試驗(yàn)方法及設(shè)備選用
隨著科技的開展，實(shí)驗(yàn)設(shè)備已開展到智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化及微型化階段，且具備高精度和高效率的特點(diǎn)，并將沿著這一趨勢繼續(xù)開展。將針對(duì)各種環(huán)境條件，結(jié)合在用檢測設(shè)備，簡述部件常規(guī)環(huán)境試驗(yàn)方法及設(shè)備的選用。
在整車開發(fā)過程中，主機(jī)廠對(duì)零部件從模塊到整車進(jìn)行一系列的測試。性能試驗(yàn)包括材料試驗(yàn)、模塊性能試驗(yàn)、子系統(tǒng)性能試驗(yàn)、整車性能試驗(yàn)。以安全氣囊為例，作為安全檢查，會(huì)有很多輪的驗(yàn)證。氣囊里邊涉及火藥，如果驗(yàn)證不充分，會(huì)對(duì)乘客造成傷害。造成大規(guī)模召回的高田安全氣囊事件就是典型的驗(yàn)證不充分的結(jié)果。
模塊試驗(yàn)分為DV試驗(yàn)和PV試驗(yàn)，分別為設(shè)計(jì)驗(yàn)證和生產(chǎn)驗(yàn)證。DV是驗(yàn)證零件設(shè)計(jì)是否滿足要求，PV是驗(yàn)證零件供應(yīng)商的生產(chǎn)是否滿足設(shè)計(jì)要求，以及產(chǎn)線質(zhì)量的穩(wěn)定性。DV包括基本性能，高低溫情況下，Margen發(fā)生器的氣囊展開的到位時(shí)間。氣袋的壓力是否符合整車安全設(shè)定的目標(biāo)，確保系統(tǒng)試驗(yàn)中假人的傷害值最小。發(fā)生器壓力測試等。針對(duì)成熟設(shè)計(jì)，環(huán)境耐久可以跟PV一起驗(yàn)證。
PV試驗(yàn)在DV試驗(yàn)基礎(chǔ)上增加環(huán)境模擬試驗(yàn)。所用零件必須是正常生產(chǎn)線下來的模具件。環(huán)境模擬包括粉塵、溫度震動(dòng)、溫濕沖擊、溫度沖擊等。在實(shí)驗(yàn)室溫箱中實(shí)現(xiàn)全生命周期的老化過程。老化之后的零件進(jìn)行基礎(chǔ)點(diǎn)爆，需滿足設(shè)計(jì)要求。涉及到環(huán)境耐久，屬于長周期試驗(yàn)，一輪一般至少需要3個(gè)月。供應(yīng)商內(nèi)部的子零件測試會(huì)更加嚴(yán)格，如發(fā)生器的溫濕試驗(yàn)，設(shè)計(jì)冗余要大于整車使用壽命。如果驗(yàn)證不充分，如高田，導(dǎo)致了超過3000萬輛的召回，直接導(dǎo)致這么一家行業(yè)排名第二的安全系統(tǒng)供應(yīng)商破產(chǎn)，被浙江的均勝電子收購。
材料試驗(yàn)包括所有材料的物性表、ELV、VOC、四項(xiàng)散發(fā)、表面鍍層等。一般主機(jī)廠會(huì)有自己的材料庫。新材料眼經(jīng)過嚴(yán)苛測試，合格之后進(jìn)入材料庫，為再次使用免去重復(fù)測試的時(shí)間和費(fèi)用。
子系統(tǒng)試驗(yàn)包括性能試驗(yàn)和系統(tǒng)集成試驗(yàn)。性能試驗(yàn)需要?dú)饽腋h(huán)境件一起裝車，靜態(tài)點(diǎn)爆，驗(yàn)證對(duì)環(huán)境件的沖擊。包括高低溫，85，-35。若塑料件被打碎，氣囊相當(dāng)于炸彈，不但不能保護(hù)人，還會(huì)對(duì)人造成傷害。系統(tǒng)集成試驗(yàn)是通過Buck車身安裝被動(dòng)安全相關(guān)零件，進(jìn)行滑臺(tái)測試。相對(duì)于整車碰撞測試可以節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用。可以提前鎖定被動(dòng)安全的相關(guān)參數(shù)，為整車試驗(yàn)做鋪墊。
整車試驗(yàn)包括性能試驗(yàn)和路試。性能試驗(yàn)驗(yàn)證車輛碰撞時(shí)對(duì)假人的保護(hù)效果。若碰撞得分過低，此時(shí)整車強(qiáng)度改善空間有限，最簡單的優(yōu)化方法是調(diào)節(jié)氣囊參數(shù)。通過氣囊剛度調(diào)整來實(shí)現(xiàn)假人傷害值的降低。根據(jù)整車試驗(yàn)結(jié)果，氣囊參數(shù)進(jìn)行調(diào)整鎖定之后，需從新進(jìn)行DV/PV、子系統(tǒng)的驗(yàn)證。所以一套試驗(yàn)至少要做兩輪。越是要求高的主機(jī)廠，整車開發(fā)周期越長，中間需要大量的驗(yàn)證優(yōu)化改進(jìn)。一般車輛的生命周期是5年，很多高端主機(jī)廠在全新車型上市的時(shí)候，下一代車型的架構(gòu)件已經(jīng)開始定點(diǎn)了。架構(gòu)件是長周期，對(duì)整車性能有底層影響的零件。
整車路試，MB匹配，Crest試驗(yàn)等驗(yàn)證外觀、NVH性能、耐久等。如今對(duì)NVH的要求越來越高，NVH也是大多數(shù)主機(jī)廠的痛點(diǎn)之一。路試會(huì)進(jìn)行各種工況，除了跑道壞路，還要上高原，下盆地，冬天去黑河，夏天去海南。所以主機(jī)廠的試驗(yàn)條件肯定比大家平時(shí)用車條件苛刻n倍。
目前由于CAE技術(shù)的進(jìn)步。仿真分析同步上零件試驗(yàn)中。如早起的強(qiáng)度仿真，中期的氣袋點(diǎn)爆模擬，后期的整車約束系統(tǒng)仿真等。仿真可以指導(dǎo)零件性能的優(yōu)化方向，提前鎖定參數(shù)。針對(duì)較小改動(dòng)，不用進(jìn)行整車測試，而是用仿真來判斷風(fēng)險(xiǎn)大小，再確定是否有必要進(jìn)行試驗(yàn)。目前是仿真與試驗(yàn)結(jié)合，保證結(jié)果可靠的基礎(chǔ)上最大限度的減少試驗(yàn)次數(shù)。
我國是轎車運(yùn)用環(huán)境最嚴(yán)酷的國家之一，“三高”環(huán)境條件對(duì)轎車的環(huán)境適應(yīng)性提出更高的要求。我國在轎車實(shí)驗(yàn)技術(shù)和環(huán)境適應(yīng)性研討方面取得了長足的前進(jìn)和開展，但起步較晚，與國外比較仍有較大距離。隨著轎車工業(yè)的快速開展，技術(shù)的不斷完善和前進(jìn)，未來實(shí)驗(yàn)的開展趨勢能夠概括為：環(huán)境實(shí)驗(yàn)方式多樣化，實(shí)際運(yùn)用環(huán)境實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室模仿環(huán)境實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，著眼于全球，實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件復(fù)雜多樣，覆蓋規(guī)模更廣，虛擬環(huán)境仿真實(shí)驗(yàn)將是實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)開展方向具有廣闊的應(yīng)用遠(yuǎn)景。
