汽車(che)儀表板(ban)橫(heng)(heng)梁(Cross Car Beam，CCB)是儀表板(ban)總成的重(zhong)要組(zu)成部(bu)分。圖1所(suo)示為儀表板(ban)橫(heng)(heng)梁及(ji)其環境件，CCB為儀表板(ban)本體及(ji)其附件、安(an)全(quan)氣囊、轉向管柱、空調箱體等零部(bu)件提(ti)供承載固(gu)定。它(ta)直接(jie)與車(che)身相連(lian)接(jie)，承受并傳遞支(zhi)撐和(he)連(lian)接(jie)的零部(bu)件的載荷，直接(jie)影響著整車(che)的工程設計(ji)、駕駛操作和(he)安(an)全(quan)性[1]。乘(cheng)用(yong)車常(chang)采(cai)(cai)(cai)用(yong)的CCB為(wei)鋼(gang)梁(liang)(liang)(liang)焊接(jie)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)支架結(jie)構，隨(sui)著整(zheng)車輕量化(hua)技術的發展(zhan)，近年來出(chu)現了多種(zhong)新的CCB技術方案。單純從選材(cai)(cai)種(zhong)類(lei)角度可(ke)以分類(lei)為(wei)：(1)鋼(gang)制儀表板橫(heng)(heng)(heng)梁(liang)(liang)(liang)。包括(kuo)鋼(gang)沖壓(ya)(ya)焊接(jie)型(xing)(xing)和(he)鋼(gang)管梁(liang)(liang)(liang)型(xing)(xing)，采(cai)(cai)(cai)用(yong)不銹鋼(gang)或普通(tong)鋼(gang)材(cai)(cai)焊接(jie)成型(xing)(xing)；(2)鎂鋁合(he)(he)金(jin)(jin)輕金(jin)(jin)屬(shu)(shu)儀表板橫(heng)(heng)(heng)梁(liang)(liang)(liang)，簡(jian)稱為(wei)輕金(jin)(jin)屬(shu)(shu)CCB。包括(kuo)鋁合(he)(he)金(jin)(jin)型(xing)(xing)材(cai)(cai)焊接(jie)和(he)鎂合(he)(he)金(jin)(jin)壓(ya)(ya)鑄(zhu)成型(xing)(xing)；(3)輕金(jin)(jin)屬(shu)(shu)與非金(jin)(jin)屬(shu)(shu)復合(he)(he)材(cai)(cai)料混合(he)(he)型(xing)(xing)儀表板橫(heng)(heng)(heng)梁(liang)(liang)(liang)，簡(jian)稱為(wei)混合(he)(he)型(xing)(xing)CCB。采(cai)(cai)(cai)用(yong)鋁合(he)(he)金(jin)(jin)型(xing)(xing)材(cai)(cai)和(he)塑料一(yi)體注(zhu)塑成型(xing)(xing)后裝配鎂合(he)(he)金(jin)(jin)壓(ya)(ya)鑄(zhu)件；(4)全塑CCB。采(cai)(cai)(cai)用(yong)玻璃纖(xian)維或碳纖(xian)維復合(he)(he)材(cai)(cai)料注(zhu)塑成型(xing)(xing)[2-4}。各大整車(che)廠對CCB的(de)(de)輕(qing)(qing)量化進行(xing)了不同程(cheng)度的(de)(de)開發與應(ying)用(yong)研(yan)究[1，5]。但是，對于(yu)乘(cheng)用(yong)車(che)CCB輕(qing)(qing)量化技術在現(xian)階段(duan)應(ying)用(yong)的(de)(de)成(cheng)熟度、發展趨勢以及輕(qing)(qing)量化與整車(che)成(cheng)本的(de)(de)關系(xi)等，還需要進一步研(yan)究。圖(tu)1 汽(qi)車儀表(biao)板(ban)橫梁及環境件示意基于A2MAC1系統平臺，抽檢近20年(nian)來(lai)的(de)63款量(liang)產(chan)車型(xing)作為分析對象，涵蓋歐系、美系、日韓系、國(guo)產(chan)品牌具(ju)有代表性的(de)車型(xing)，抽樣數量(liang)分布見圖(tu)2。
3.1 儀表(biao)板橫梁選材及質(zhi)量現(xian)狀
對抽檢(jian)的(de)量(liang)產車型CCB按選材(cai)種類進行質量(liang)統計，抽檢(jian)車型橫(heng)梁(liang)的(de)質量(liang)分布如圖3所(suo)示，可知(zhi)：(1)目前量(liang)產車(che)型仍以(yi)鋼(gang)制CCB為主(zhu)流，輕金屬CCB和(he)混(hun)合(he)型CCB的數(shu)量(liang)僅約占1/4。且輕金屬CCB方案多于混(hun)合(he)型CCB方案，抽檢車(che)型中無(wu)全塑CCB量(liang)產方案；(2)根據不(bu)同車型(xing)及CCB結構設計，鋼制CCB的質(zhi)(zhi)量分(fen)布(bu)為(wei)(wei)5～13 kg，平均質(zhi)(zhi)量約(yue)8 kg；輕金(jin)屬CCB的質(zhi)(zhi)量分(fen)布(bu)為(wei)(wei)4～8 kg，平均質(zhi)(zhi)量為(wei)(wei)5～6 kg；混合型(xing)CCB的平均質(zhi)(zhi)量為(wei)(wei)3～4 kg；(3)相較(jiao)于鋼(gang)制CCB，輕金屬(shu)CCB和復(fu)合型(xing)(xing)CCB輕量化效果明顯，且混合型(xing)(xing)CCB具有更大的輕量化潛力，可認為(wei)是現(xian)階段最先進的輕量化技術方案。
3.2 儀表板橫梁輕(qing)量化(hua)技術(shu)分析
對抽(chou)檢的(de)量(liang)(liang)(liang)產(chan)車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)CCB按車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)品牌(pai)類別進(jin)行質量(liang)(liang)(liang)統計，抽(chou)檢車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)CCB的(de)質量(liang)(liang)(liang)分(fen)布(bu)如圖(tu)4，可以發現，歐(ou)系車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)CCB平均質量(liang)(liang)(liang)明顯低于其(qi)他品牌(pai)車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。這是(shi)因為(wei)歐(ou)系車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)應(ying)用(yong)輕(qing)(qing)量(liang)(liang)(liang)化方案比(bi)例較高，由圖(tu)5可見歐(ou)系車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)CCB輕(qing)(qing)量(liang)(liang)(liang)化方案應(ying)用(yong)比(bi)例超(chao)過50%，且輕(qing)(qing)金屬(shu)和混合型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)方案均有量(liang)(liang)(liang)產(chan)車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)應(ying)用(yong)。反觀其(qi)他車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，美(mei)系和自主車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)僅有少量(liang)(liang)(liang)輕(qing)(qing)金屬(shu)CCB應(ying)用(yong)，日(ri)韓車(che)(che)(che)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)則基本均為(wei)鋼制CCB。
圖4 不(bu)同車型品(pin)牌儀表板橫梁質量分布統計
由分析可(ke)知，相(xiang)較于美系、日韓和(he)自主品牌車(che)型(xing)，在現階段歐系車(che)型(xing)的(de)CCB輕量化技術處(chu)于領先地位，且存在輕金(jin)屬和(he)混(hun)合(he)型(xing)CCB 2種輕量化方案。3.2.2 歐系車型輕量化路(lu)徑(jing)以歐系中有代(dai)表(biao)性的(de)(de)(de)(de)4家(jia)車(che)(che)企近(jin)20年來的(de)(de)(de)(de)車(che)(che)型(xing)為(wei)統計對象，在數次改款的(de)(de)(de)(de)過程中，各家(jia)車(che)(che)型(xing)的(de)(de)(de)(de)CCB方案的(de)(de)(de)(de)變化趨勢如(ru)圖6所示。奔馳部分車(che)(che)型(xing)總體上經(jing)歷了從鋼(gang)制(zhi)CCB到輕(qing)金(jin)(jin)屬CCB，最后到混(hun)合型(xing)CCB的(de)(de)(de)(de)技術發(fa)展路徑(jing)，混(hun)合型(xing)CCB為(wei)其現階(jie)段(duan)的(de)(de)(de)(de)主流輕(qing)量化方案；而寶馬、奧(ao)迪和大(da)眾現階(jie)段(duan)主流輕(qing)量化技術是輕(qing)金(jin)(jin)屬方案；與此同時，出(chu)于成本考慮(lv)，歐系仍有部分車(che)(che)型(xing)采(cai)用鋼(gang)制(zhi)CCB方案。圖(tu)6 歐系車(che)型CCB輕量化技術趨勢
3.3 輕量化技(ji)術與整車價位關(guan)系分析
零件輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)技術的(de)應用，往往不可(ke)避免地(di)帶(dai)來(lai)成本的(de)增加，各主(zhu)機廠一般會制定車價(jia)定位(wei)(wei)與輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)方案策(ce)略(lve)。圖7列舉了部分搭(da)載輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)CCB方案的(de)車型價(jia)位(wei)(wei)分布情況，可(ke)見(jian)搭(da)載輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)CCB的(de)車型定價(jia)一般大于(yu)30萬元，但同時也可(ke)以(yi)看(kan)到低價(jia)位(wei)(wei)車型采用輕(qing)量(liang)(liang)化(hua)方案的(de)可(ke)行性。圖(tu)7 搭載(zai)輕(qing)量化CCB方案的車型價位(最低(di)配置)分布
3.4 混合型(xing)CCB關鍵技術分(fen)析
以(yi)圖8所(suo)示(shi)的(de)(de)(de)(de)某車(che)型(xing)(xing)(xing)混合(he)型(xing)(xing)(xing)CCB為例，該CCB采用(yong)鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)管(guan)材作(zuo)為嵌件，注(zhu)(zhu)塑塑料(liao)后采用(yong)FSD工藝裝配鎂合(he)金(jin)(jin)壓(ya)鑄件。成型(xing)(xing)(xing)工藝流程如圖9所(suo)示(shi)，成型(xing)(xing)(xing)核心(xin)技術在于(yu)將表(biao)面處(chu)理(li)后的(de)(de)(de)(de)鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)主管(guan)梁(liang)在注(zhu)(zhu)塑模具內通過(guo)高壓(ya)水進行漲型(xing)(xing)(xing)，解決了鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)管(guan)梁(liang)與(yu)模具的(de)(de)(de)(de)貼合(he)問題，從而實(shi)現(xian)塑料(liao)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)注(zhu)(zhu)塑成型(xing)(xing)(xing)。另(ling)外，通過(guo)鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面處(chu)理(li)及與(yu)塑料(liao)的(de)(de)(de)(de)咬(yao)合(he)結構(gou)設計(ji)，實(shi)現(xian)鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)與(yu)塑料(liao)支架的(de)(de)(de)(de)高強(qiang)度連接。圖9 混合型(xing)儀表板橫(heng)梁成(cheng)型(xing)工(gong)藝流程(cheng)3.4.2 低(di)成本(ben)技術(shu)分析(xi)作為(wei)現階段最先(xian)進(jin)的(de)輕(qing)量化(hua)技術方案(an)，混(hun)(hun)(hun)合型CCB成(cheng)本較高是阻礙其(qi)廣泛(fan)應(ying)用(yong)的(de)主要原因(yin)。據調研，相比(bi)于鋼制CCB約100元(yuan)/件的(de)價格，混(hun)(hun)(hun)合型CCB成(cheng)本約400元(yuan)/件以(yi)上。根據現有混(hun)(hun)(hun)合型CCB方案(an)，對(dui)其(qi)低成(cheng)本化(hua)提出以(yi)下建議(yi)：(1)材料成(cheng)本(ben)角(jiao)度。使材料國產化或者用低價(jia)格材料替代，如采用長(chang)玻纖聚(ju)丙烯材料替代玻纖增強(qiang)尼龍(long)材料；(2)模具(ju)、設備成本角(jiao)度。研究用鋁管(guan)(guan)材精加工替(ti)代鋁管(guan)(guan)高壓(ya)水漲型的(de)可行性，以降低設備(bei)成(cheng)本；同時結合(he)塑料支架分塊注塑的(de)方(fang)式，降低模具(ju)成(cheng)本；(3)結(jie)構設計(ji)。避免主管(guan)梁彎梁設計(ji)，降低成型工藝難度；(4)實現(xian)儀表板橫梁開(kai)發(fa)平臺(tai)化，降低零件開(kai)發(fa)費(fei)用均(jun)攤成本(ben)。
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