淺談整車質量管控方法

吳焱杰

淺談整車質量管控方法

吳焱杰

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著消費者對汽車燃油經濟性的日趨關注，各主機廠越來越重視整車質量控制。研究表明，汽車的質量每降低10%，燃油消耗可降低7%～8%，要想整車質量控制在合理范圍內，必須在新產品開發階段予以管控。目前，整車質量管控主要有標桿競品質量解析、目標設定、目標分解、減重方案制定、推進及目標達成情況評價等步驟。文章主要闡述整車質量管理流程、質量目標如何設定與分解、各系統減重方案的制定和推進及整車質量目標達成評價等方法，通過以上方法，可以實現產品開發階段整車質量有效管控。

整車質量；質量管理；目標制定；輕量化

在能源消耗和環保日趨嚴格的今天，輕量化是汽車技術發展的一個必然趨勢，據研究，汽車的整車質量每降低10%，燃油消耗可降低7%～8%，降低排放4%[1]，因此，越來越受到主機廠的重視。為了實現更好的整車性能，在產品開發階段實施整車質量管控非常必要，可以實現整車輕量化設計，為實現整車性能打下良好的基礎。文章主要介紹了整車質量管理流程、質量目標制定與分解、整車質量目標管控等方法。

1 整車質量管控的意義

整車質量管控[2]的目的是在有限條件內最大限度地實施整車輕量化。整車輕量化是在保證汽車結構強度和各項性能[3]的前提下，通過新型材料和結構的優化設計等應用，結合先進制造工藝，同時平衡性能、質量、成本、周期及市場等相關因素，實現企業效益最大化。推進整車輕量化技術，既能降低燃油消耗，又能減少污染物的排放，提升產品市場競爭力。

2 整車質量管控

整車質量管控貫穿整車產品開發全過程，關聯整車的各個系統，幾乎涵蓋構成汽車的每一個零部件。

2.1 整車質量管控流程

整車質量管控主要有三個階段，即質量目標制定、質量過程管控和質量驗證，整車開發過程中質量管控基本流程[4]如圖1所示。

2.2 競品分析

在產品開始初期，根據所開發車型整車長度、寬度、高度、軸距、動力總成形式、配置等信息，確定競品車型，對競品車型整車及各零部件質量進行實稱確認。

2.3 整車質量目標制定

在產品開發初期，根據項目開發指令，依據開發車型整車長度、寬度、高度、軸距、動力總成形式、配置確定標桿競品車型，對同尺寸、同配置車型進行體積質量密度對比、投影面積密度對比、散點圖對比等，合理制定整車質量目標。以下以某車型質量目標設定為例。

質量設定的主要依據與競品單位體積質量密度對比，即整車質量/[整車寬度×（整車高度-離地間隙）×（整車長度-前懸）]。通過統計與某車型尺寸相當的13款車型，體積密度多集中在（148～153）kg/m3，按照某車型體積為9.99 m3，推算其質量應該在（1 478.5～1 528.5）kg之間。如圖2所示。

圖1 整車開發過程中質量管控流程

圖2 體積密度-質量示意圖

圖3 面積密度-質量示意圖

按照投影面積密度法，即整車質量/整車寬度×高度，通過統計與某車型尺寸相當的30款車型，質量密度多集中在（176～188）kg/m2，按照某車型面積為8.25 m2，推算其質量應該在（1 452～ 1 551）kg之間。如圖3所示。

通過統計與某車型軸距相當的30款車型，其軸距范圍擴大至2 600～2 700 mm，通過散點圖對比發現，2 640 mm軸距段整備質量多集中在1 500～1 530 kg之間。如圖4所示。

圖4 質量-軸距示意圖

通過三種方式對比競品質量，再分析與某車型尺寸相近的運動型多用途汽車（Sport Utility Vehicle, SUV）質量，其范圍為（1 478.5～1 528.5）kg、（1452～1 551）kg、（1 500～1 530）kg，根據選擇重復項的方式合并質量范圍為（1 452～1 528.5）kg，根據其性能要求，最終此車型整車質量目標設定為1 460 kg。

2.4 整車質量管控

2.4.1零部件質量管控

一般整車質量管控[5]包括零部件質量管控、系統質量管控及整車質量管控。通過對零部件質量管控，實現對系統質量管控，以及整車質量控制，確保整車質量目標的達成。

整車開發過程中按照零部件是否為新開發分為沿用件和專用件。沿用件顧名思義就是沿用其他已有車型零部件；專用件即為針對車型新開發的零部件。質量管控主要針對專用件質量進行管控，從而確保零部件質量、系統質量及整車質量目標的達成。根據整車設計物料清單（Bill of Material, BOM），篩選出此車型的專用件。專用件信息如表1所示。

零部件的質量管控按照產品的開發節點可以分為兩個階段：設計階段和實物階段。設計階段零部件質量主要為工程師通過理論計算得出；實物階段零部件質量即為零部件實稱質量，整車質量管控應重點關注設計零部件質量。

表1 某車型部分專用件信息

2.4.2系統質量目標制定

結合整車結構，將整車質量目標分解為車身系統、開閉件系統、內外飾系統、底盤系統、電子電氣系統及動力總成系統。結合各系統占整車質量比例及專用件占有率，制定各系統降重目標，具體如表2所示。

表2 某車型各系統質量信息

2.4.3系統降重方案制定

整車質量及各系統質量目標設定后，為確保整車質量目標達成，在產品設計階段，需制定詳細的降重方案，從各系統質量占整車質量比例來看，底盤、車體占比分別達到27.98%、22.66%，故在設計階段如何確保底盤及車體質量達標至關重要，下面就結構和材料等方面進行簡要說明。

結構輕量化：車身鈑金搭接邊優化，在確保焊接可行性的前提下，車身上各零部件的焊接邊應盡量減小焊接寬度。通常情況下，建議焊接邊寬度為13～15 mm，在焊接條件允許時，焊接邊寬度盡量設計為13 mm。

材料輕量化：實現整車輕量化，必須集成利用多種新材料和相關技術。目前，輕量化材料主要有高強度鋼、鋁鎂合金、復合材料及塑料，其中高強度鋼主要應用于降低鋼板厚度，在滿足車身各項基本性能的情況下，有效減小零部件厚度，實踐證明，高強度鋼應用比例每提升1%，質量降低0.7%～0.9%，因此，高強度鋼使用面廣且量大，圖5為某車型高強度鋼使用情況。

圖5 某車型高強度鋼使用分布圖

2.4.4整車質量目標達成確認

整車質量目標達成分兩個階段：設計階段和實物階段。在零部件設計階段，定期對分組方案及降重方案推進情況進行管控，根據設計BOM定期匯總整車設計質量，針對各系統質量偏差嚴重及時進行預警。實物階段需根據整車設計BOM對整車零部件質量進行實際稱重，并將汽油、膠漆及各種加注液質量一并進行計算得到此車型整車質量。最后，需對整車實車質量進行確認，一般同配置、同動力總成需實測5臺，以確保整車實測數據具有代表性。

根據實稱零部件匯總質量與整車實測質量對比，一般要求實稱零部件匯總質量與整車實測值偏差在±5 kg范圍內即為合格。

通過對零部件質量管控、降重方案推進、系統質量目標跟蹤及整車實測，有效推進整車質量目標達成。

3 結論

整車質量有效管控使整車各個系統質量在產品開發過程中得到有效控制，質量管控將整車質量在設計階段進行具體量化，最終達成整車質量目標。

[1] 高新華,涂少平,王其東.整車質量目標設定與分解研究[J].合肥工業大學學報(自然科學版),2016,39(2): 166-169,189.

[2] 門立忠,李飛,李多,等.整車質量管理在汽車產品開發中的應用[J].汽車工程師,2017(4):31-33.

[3] 譚芳琛,唐巖松.淺談汽車開發過程中重量管理工作的流程和方法[J].企業科技與發展,2015(Z1):22-24.

[4] 莫貴文.整車重量管理在汽車開發過程中的應用和方法[J].汽車實用技術,2020,45(16):259-261.

[5] 嚴永攀,陳德旺.整車重量管理控制方法的探討與應用[J].汽車科技,2017(2):72-75.

Basic Method of Vehicle Mass Management

WU Yanjie

( Anhui Jianghuai Automobile Group Company Limited, Hefei 230601, China )

As consumers pay more and more attention to the fuel economy of automobiles, the main engine manufacturers pay more and more attention to the mass control of the whole vehicle. Research shows that the fuel consumption can be reduced by 7% ～ 8% for every 10% reduction in the mass of vehicle. If the mass of the whole vehicle is to be controlled within a reasonable range, it must be controlled in the new product development stage. At present, the vehicle mass control mainly includes the steps of mass analysis of benchmark competitive products, goal setting, goal decomposition, formulation, promotion of mass reduction scheme, and evaluation of goal achievement. This paper mainly describes the vehicle mass management process, how to set and decompose the mass target, the formulation and promotion of the mass reduction scheme of each system, and the evaluation of the vehicle mass target. Through the above methods, the vehicle mass can be effectively controlled in the product development stage.

Whole vehicle mass; Mass management; Goal setting; Lightweight

U466

B

1671-7988(2022)23-220-04

U466

B

1671-7988(2022)23-220-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.023.040

吳焱杰（1985—），男，工程師，研究方向為汽車總布置，E-mail:hefeiwuyanjie@sina.com。