汽車(che)儀(yi)表(biao)板(ban)(ban)橫梁(Cross Car Beam，CCB)是儀(yi)表(biao)板(ban)(ban)總成的(de)重要組成部(bu)分。圖(tu)1所示為儀(yi)表(biao)板(ban)(ban)橫梁及其環境件(jian)，CCB為儀(yi)表(biao)板(ban)(ban)本體及其附件(jian)、安全氣囊(nang)、轉向管柱(zhu)、空調箱(xiang)體等(deng)零(ling)部(bu)件(jian)提供承(cheng)載固定。它直接(jie)與車(che)身相連接(jie)，承(cheng)受并傳遞支撐和連接(jie)的(de)零(ling)部(bu)件(jian)的(de)載荷，直接(jie)影(ying)響著(zhu)整(zheng)車(che)的(de)工程設(she)計、駕駛操作和安全性[1]。乘用(yong)車常采(cai)(cai)用(yong)的(de)(de)(de)CCB為(wei)鋼梁焊接金(jin)屬(shu)(shu)支架結(jie)構，隨著整車輕(qing)量化技(ji)術的(de)(de)(de)發(fa)展，近年來出現了(le)多種(zhong)新的(de)(de)(de)CCB技(ji)術方案。單純從選材(cai)種(zhong)類角(jiao)度可以分(fen)類為(wei)：(1)鋼制(zhi)儀表(biao)板(ban)橫梁。包括(kuo)鋼沖壓(ya)焊接型(xing)和鋼管梁型(xing)，采(cai)(cai)用(yong)不銹鋼或普通鋼材(cai)焊接成(cheng)(cheng)型(xing)；(2)鎂鋁(lv)合(he)(he)金(jin)輕(qing)金(jin)屬(shu)(shu)儀表(biao)板(ban)橫梁，簡稱(cheng)為(wei)輕(qing)金(jin)屬(shu)(shu)CCB。包括(kuo)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)型(xing)材(cai)焊接和鎂合(he)(he)金(jin)壓(ya)鑄(zhu)成(cheng)(cheng)型(xing)；(3)輕(qing)金(jin)屬(shu)(shu)與非(fei)金(jin)屬(shu)(shu)復(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)混合(he)(he)型(xing)儀表(biao)板(ban)橫梁，簡稱(cheng)為(wei)混合(he)(he)型(xing)CCB。采(cai)(cai)用(yong)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)型(xing)材(cai)和塑料(liao)一(yi)體注塑成(cheng)(cheng)型(xing)后(hou)裝配鎂合(he)(he)金(jin)壓(ya)鑄(zhu)件；(4)全塑CCB。采(cai)(cai)用(yong)玻璃(li)纖(xian)維或碳纖(xian)維復(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)注塑成(cheng)(cheng)型(xing)[2-4}。各大整車(che)(che)廠對CCB的輕量化進行了不同程度的開發與(yu)(yu)應用(yong)(yong)研究[1，5]。但是(shi)，對于乘用(yong)(yong)車(che)(che)CCB輕量化技術在現階段(duan)應用(yong)(yong)的成熟(shu)度、發展(zhan)趨勢以(yi)及輕量化與(yu)(yu)整車(che)(che)成本的關(guan)系等，還需(xu)要進一(yi)步研究。基于A2MAC1系(xi)統平臺(tai)，抽(chou)檢近20年來的(de)63款量產(chan)車型作(zuo)為分(fen)析對象，涵蓋歐系(xi)、美系(xi)、日(ri)韓系(xi)、國產(chan)品牌具有代(dai)表(biao)性的(de)車型，抽(chou)樣數量分(fen)布(bu)見圖2。
3.1 儀表(biao)板橫梁選材及質量現狀
對抽檢的(de)量(liang)產車型(xing)CCB按(an)選材種(zhong)類(lei)進行質量(liang)統(tong)計，抽檢車型(xing)橫梁的(de)質量(liang)分布如圖3所示，可知：(1)目前量(liang)產(chan)車(che)(che)型仍以鋼制CCB為(wei)主(zhu)流，輕金屬CCB和混(hun)合(he)型CCB的(de)數量(liang)僅約占(zhan)1/4。且輕金屬CCB方案多于混(hun)合(he)型CCB方案，抽檢(jian)車(che)(che)型中(zhong)無全(quan)塑(su)CCB量(liang)產(chan)方案；(2)根(gen)據不同(tong)車型及CCB結構設(she)計，鋼(gang)制CCB的質(zhi)(zhi)(zhi)量分布(bu)為5～13 kg，平均(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)量約8 kg；輕金屬CCB的質(zhi)(zhi)(zhi)量分布(bu)為4～8 kg，平均(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)量為5～6 kg；混(hun)合型CCB的平均(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)量為3～4 kg；(3)相(xiang)較于鋼制CCB，輕(qing)金屬CCB和復(fu)合型CCB輕(qing)量(liang)(liang)化效果明(ming)顯，且混合型CCB具有更(geng)大的輕(qing)量(liang)(liang)化潛力，可認(ren)為是現階段最先進的輕(qing)量(liang)(liang)化技術(shu)方案。
3.2 儀表板橫梁輕(qing)量化技術分析
對(dui)抽檢的量(liang)(liang)(liang)產車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)CCB按車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)品牌(pai)類別進行質量(liang)(liang)(liang)統計(ji)，抽檢車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)CCB的質量(liang)(liang)(liang)分布如(ru)圖4，可以(yi)發(fa)現，歐系(xi)(xi)車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)的CCB平均(jun)質量(liang)(liang)(liang)明顯低(di)于(yu)其他品牌(pai)車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)。這是因為歐系(xi)(xi)車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)應用(yong)輕量(liang)(liang)(liang)化(hua)方(fang)案(an)比例(li)較高，由圖5可見歐系(xi)(xi)車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)CCB輕量(liang)(liang)(liang)化(hua)方(fang)案(an)應用(yong)比例(li)超過50%，且輕金(jin)屬和混(hun)合型(xing)(xing)(xing)(xing)方(fang)案(an)均(jun)有量(liang)(liang)(liang)產車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)應用(yong)。反(fan)觀其他車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)，美系(xi)(xi)和自主車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)僅(jin)有少量(liang)(liang)(liang)輕金(jin)屬CCB應用(yong)，日韓車(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)則基本均(jun)為鋼制CCB。圖4 不同車型品牌儀表板(ban)橫梁質量分(fen)布統計圖5 不(bu)同車系儀(yi)表(biao)板橫(heng)梁技術(shu)方(fang)案(an)統計
由分析可知，相(xiang)較(jiao)于美系、日韓(han)和(he)(he)自(zi)主品牌(pai)車型，在現階段歐系車型的CCB輕量化(hua)技術處于領先(xian)地位，且存在輕金屬(shu)和(he)(he)混合(he)型CCB 2種輕量化(hua)方(fang)案。3.2.2 歐(ou)系車型輕(qing)量化路徑以歐系(xi)中(zhong)有(you)代表性的4家(jia)車(che)企近(jin)20年(nian)來的車(che)型(xing)(xing)(xing)為統(tong)計對象，在數次改款的過(guo)程中(zhong)，各家(jia)車(che)型(xing)(xing)(xing)的CCB方案(an)的變化(hua)(hua)趨勢如(ru)圖6所示。奔馳(chi)部(bu)分(fen)(fen)車(che)型(xing)(xing)(xing)總體上(shang)經歷了從鋼(gang)制CCB到(dao)(dao)輕(qing)金(jin)屬CCB，最后(hou)到(dao)(dao)混(hun)合型(xing)(xing)(xing)CCB的技術(shu)發展路(lu)徑，混(hun)合型(xing)(xing)(xing)CCB為其(qi)現階段的主(zhu)流輕(qing)量(liang)化(hua)(hua)方案(an)；而寶馬、奧迪(di)和大眾現階段主(zhu)流輕(qing)量(liang)化(hua)(hua)技術(shu)是輕(qing)金(jin)屬方案(an)；與此同時，出于成本(ben)考慮(lv)，歐系(xi)仍有(you)部(bu)分(fen)(fen)車(che)型(xing)(xing)(xing)采(cai)用(yong)鋼(gang)制CCB方案(an)。圖6 歐系車(che)型(xing)CCB輕量化技術趨(qu)勢
3.3 輕量化技術與整(zheng)車價位關系分析
零(ling)件輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)技術的應用，往往不可(ke)避免地帶來成本的增加，各主(zhu)機廠一般(ban)會(hui)制定(ding)車(che)(che)價定(ding)位(wei)與輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)方(fang)案(an)策略。圖(tu)7列舉了(le)部分搭(da)載輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)CCB方(fang)案(an)的車(che)(che)型價位(wei)分布(bu)情(qing)況，可(ke)見搭(da)載輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)CCB的車(che)(che)型定(ding)價一般(ban)大于30萬(wan)元，但同時也可(ke)以看到低價位(wei)車(che)(che)型采用輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)方(fang)案(an)的可(ke)行(xing)性。圖7 搭載輕量化CCB方案的車(che)型價位(wei)(最(zui)低配置(zhi))分布
3.4 混(hun)合型CCB關鍵技(ji)術分析
以圖8所示的(de)某車型(xing)混(hun)合(he)型(xing)CCB為(wei)例，該CCB采用(yong)鋁(lv)(lv)合(he)金管材(cai)作為(wei)嵌件，注(zhu)(zhu)塑(su)塑(su)料(liao)后采用(yong)FSD工(gong)藝(yi)裝配鎂合(he)金壓鑄(zhu)件。成型(xing)工(gong)藝(yi)流程如圖9所示，成型(xing)核心技術在于將表面處(chu)理(li)后的(de)鋁(lv)(lv)合(he)金主管梁在注(zhu)(zhu)塑(su)模具(ju)內通過高(gao)壓水進行漲(zhang)型(xing)，解決了鋁(lv)(lv)合(he)金管梁與模具(ju)的(de)貼合(he)問題，從而實現(xian)塑(su)料(liao)材(cai)料(liao)的(de)注(zhu)(zhu)塑(su)成型(xing)。另外，通過鋁(lv)(lv)合(he)金的(de)表面處(chu)理(li)及與塑(su)料(liao)的(de)咬(yao)合(he)結構設(she)計，實現(xian)鋁(lv)(lv)合(he)金與塑(su)料(liao)支(zhi)架的(de)高(gao)強度連接。圖8 某(mou)車(che)型混合型儀表(biao)板橫梁圖(tu)9 混合(he)型(xing)儀表(biao)板橫梁成型(xing)工藝(yi)流程(cheng)作為現階段最先進的輕量化技術方(fang)(fang)案(an)，混(hun)合型(xing)CCB成(cheng)本(ben)(ben)較高是阻(zu)礙其廣泛應用的主要原因。據調研(yan)，相比于鋼制CCB約(yue)100元/件的價格，混(hun)合型(xing)CCB成(cheng)本(ben)(ben)約(yue)400元/件以(yi)上。根據現有(you)混(hun)合型(xing)CCB方(fang)(fang)案(an)，對其低(di)成(cheng)本(ben)(ben)化提出(chu)以(yi)下建議：(1)材(cai)料(liao)成本角度。使材(cai)料(liao)國產化或者用低(di)價格材(cai)料(liao)替代(dai)，如采用長玻纖(xian)聚丙烯材(cai)料(liao)替代(dai)玻纖(xian)增強尼龍材(cai)料(liao)；(2)模具(ju)、設備成本角(jiao)度。研(yan)究用鋁管材精加工替代鋁管高(gao)壓(ya)水漲型的可行性，以(yi)降低設備成本(ben)；同時結合塑料支架分塊注塑的方式，降低模(mo)具成本(ben)；(3)結構設計。避免主管(guan)梁彎梁設計，降低(di)成(cheng)型工藝難度；(4)實(shi)現儀表(biao)板橫梁開(kai)(kai)發平臺化，降低(di)零件(jian)開(kai)(kai)發費用均攤成本。
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