白车身材料选用规范.doc

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2006-07-06制订 2007-02-09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版本号制定/修订者制定/修订日期批准日期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2003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.ab） 高级不平度精度 pf. b3.4.5 宝钢材料规格的标注举例： 冷轧板ec dc03-d-fb-q/bqb403-2003 2.0pt.a-pf.b- q/bqb401-2003热轧板ec sphc-fb-q/bqb402-2003 2.0pt.a-pf.b- q/bqb401-2003ec：切边； dc03或sphc：材料性能规格；d：麻面；fb：较高级的精整表面；q/bqb403-2003或q/bqb402-2003：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； q/bqb401-2003：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）。q/bqb403-dc06-b-fc0.7-pf.bcm8侧围外蒙皮q/bqb403-dc03-d-fb0.8cm8前地板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dc04t=0.8b（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=0.7，0.8b（光亮表面）fc（高级精整表面）pf.b（高级不平度）顶盖bufd , t=0.8d（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=0.85dc06或dc04 t=0.8,0.9d（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=0.65dc06或dc04 t=0.8前地板、后地板、前壁板、侧围内板dc06或dc04（根据零件形状复杂程度）t=0.8，0.9等（根据强度需要）d（麻表面）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dc03dc04（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dc04t=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） t1.8dc01（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=1.25,35/355.5.2为了减轻整车重量，车身某些部位采用激光拼焊板。cv7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) )cv9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) ) 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（n/mm2）抗拉强度rm（n/mm2）延伸率a%不小于用途适用零件类型dc01(st12)130-26027028-34一般用车身上各种支架和形状简单的结构件dc03(st13)120-24027032-36冲压用形状比较复杂的大中型结构件dc04(st14, st15)120-21027036-40深冲压形状很复杂的大型结构件或者大型外观件dc05(bsc2)110-19026038-41特深冲压形状非常复杂的大型结构件或者大型外观件dc06(st16, st14-t,bsc3)100-18025039-42超深冲压形状非常复杂的大型结构件或者大型外观件表1 宝钢冷连轧低碳钢板材料屈服强度r（n/mm2）抗拉强度rm（n/mm2）延伸率a%不小于用途适用零件类型spcc27034-38一般用车身上各种支架和形状简单的结构件spcd27036-40冲压用形状比较复杂的大中型结构件spce spcen21027038-42深冲压形状很复杂的大型结构件或者大型外观件表1 宝钢冷连轧碳素钢板材料屈服强度r（n/mm2）抗拉强度rm（n/mm2）延伸率a%不小于用途适用零件类型blc140-27027036-42一般用车身上各种支架、形状简单的结构件bld120-24027038-44冲压用形状比较复杂的大中型结构件busd120-21026040-46深冲压形状很复杂的大型结构件、大型外观件bufd120-19025042-48特深冲压形状非常复杂的大型结构件、大型外观件bsufd110-18025044-50超深冲压形状非常复杂的大型结构件、大型外观件表2 宝钢冲压用冷连轧钢板材料屈服强度r（n/mm2）抗拉强度rm（n/mm2）延伸率a%不小于用途适用零件类型st37-2g215360-51020支架、形状简单的结构件st44-3g245430-58018支架、形状简单的结构件st52-3g325510-68016支架、形状简单的结构件 表3 宝钢冷连轧碳素结构钢板（高强度钢板）材料屈服强度r（n/mm2）抗拉强度rm（n/mm2）延伸率a%不小于用途适用零件类型b340la340-46044022-26支架、形状简单的结构件b410la410-56059016-18支架、形状简单的结构件表3 宝钢低合金高强度冷连轧钢板（高强度钢板）材料屈服强度r（n/mm2）抗拉强度rm（n/mm2）延伸率a%不小于用途适用零件类型b170p1170-26034036-40