汽车零部件是如何做测试的?

如题,感觉知乎上的知友们非常强大,希望能够和大家交流一下。我本人曾在密歇根做变速箱电控模块的测试,当时的测试就是把模块固定在台架上,在变速箱油液中高低温循环,不断的开关,最多需要到达6.38M次。不知道大家是否知道其它部件的测试方法,还有这些测试次数是怎么来的?请业界前辈指教!
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这问题太大了,晚上慢慢答
2015/11/26更新:感谢 @Wu Frank提醒,都快忘了这个问题了,这个问题实在太大,我只能从流程上先介绍一下,以后有时间再细化一下。
怎么做零部件试验这事儿,得从主机厂和零部件供应商两方面来讲。
对于主机厂,更关心的是零件装在车上满不满足性能要求,满不满足可靠性要求,质量稳定不稳定。因此,在产品设计的初期,就会对每个零部件提出设计要求,这些要求可能是从法规或者企业标准中来的,比如座椅拉拽强度;可能是从顾客实际使用来的,比如仪表板的表面刚度;可能是从整车性能要求分解下来的,比如前围声学包的声损失曲线;可能是从整车质保的要求提出的疲劳耐久寿命要求,比如底盘的耐久寿命;可能是从质量的要求提出的一致性要求,比如零件尺寸报告;也可能是从之前项目的经验教训或者DFMEA/DFSS中得到的。总之,这些要求汇总到一起就形成子系统技术规范或者零件技术规范,这个文件是对零件/子系统的技术要求,是零件开发的指导性文件。
在确定零件技术规范之后,主机厂的认证部门会根据这些规范,制定ADV计划,明确所有零件、子系统在开发各阶段所需进行的试验。产品工程师会把这些要求写进SOR,在采购过程中还会对供应商的试验能力进行技术认可。到了每次装车交样时,产品工程师和认证工程师都需要检查每个零件是否完成了规定中的所有试验并在每一份试验报告上签字。我曾经负责过某个白车身小总成,已经算是简单的了,但是交样时每种材料都要求有材料质保书,其实就是材料的试验报告,每个焊点都要做三次以上的凿检以确认工艺稳健性,还要有单件和各级总成的尺寸报告,全部合格了才允许交样装车。要是遇到急着装车还不合格的,就要在有层层批准的整改计划并评估风险的前提下接收装车。
因此,搞清楚零件的要求并且形成标准以及建立规范的流程体系对零件进行验证认可也是整车厂的核心能力之一。国际大厂通过长期的产品开发,积累了丰富的经验,有庞大的数据库来支持这些工作,工程师做开发时只要从数据库中选择合适的模板就可以了。现在国内各主机厂也在奋起直追,而且由于是从头开始,有时还对这些技术要求理解的更深入些。

对于供应商,更关心的是怎样设计出满足主机厂要求的零件,部分技术实力强的供应商有自己的企业标准,设计零件时可以做到满足自己的企业标准就能够满足大部分主机厂的要求。不论怎样,都需要在项目开发的初期就制订APQP计划以及相应的预算,然后提交主机厂进行认可,在获得确认后,就需要在每个关键节点前完成规定的试验。一般从试验类型上来划分,可以分为性能试验、开发试验、可靠性试验和质量一致性试验,有时候,还会做对标零件的性能摸底试验。按照开发的阶段,可以划分为DV试验和PV试验。随着现在CAE技术的不断发展,一部分试验已经可以通过虚拟仿真来替代了,部分主机厂也认可供应商通过虚拟仿真来替代物理试验以降低开发成本。

关于APQP和ADV的介绍可以参考以前写过的一个答案:什么是 ADV 技术? - Brandon Lu 的回答
对于耐久寿命的定义方法可以参考另一个答案:汽车耐久性试验现在各大汽车厂是怎样做的? - Brandon Lu 的回答
至于如何从客户需求出发制订性能要求,过几天在专栏里详细的写一下吧。

作为主机厂的一枚设计发布工程师,俗称零件的“亲妈”,零部件就是从我们手里从无到有,从造型到数模再到实车,一把屎一把尿的拉扯大的。中间的各种外观可行性、模具、装车、售后问题等都需要我们全程参与。因此对这个问题还是可以聊一聊的。

在整车开发过程中,主机厂对零部件从模块到整车进行一系列的测试。性能试验包括材料试验、模块性能试验、子系统性能试验、整车性能试验。以安全气囊为例,作为安全检查,会有很多轮的验证。气囊里边涉及火药,如果验证不充分,会对乘客造成伤害。造成大规模召回的高田安全气囊事件就是典型的验证不充分的结果。

模块试验分为DV试验和PV试验,分别为设计验证和生产验证。DV是验证零件设计是否满足要求,PV是验证零件供应商的生产是否满足设计要求,以及产线质量的稳定性。DV包括基本性能,高低温情况下,Margen发生器的气囊展开的到位时间。气袋的压力是否符合整车安全设定的目标,确保系统试验中假人的伤害值最小。发生器压力测试等。针对成熟设计,环境耐久可以跟PV一起验证。

PV试验在DV试验基础上增加环境模拟试验。所用零件必须是正常生产线下来的模具件。环境模拟包括粉尘、温度震动、温湿冲击、温度冲击等。在实验室温箱中实现全生命周期的老化过程。老化之后的零件进行基础点爆,需满足设计要求。涉及到环境耐久,属于长周期试验,一轮一般至少需要3个月。供应商内部的子零件测试会更加严格,如发生器的温湿试验,设计冗余要大于整车使用寿命。如果验证不充分,如高田,导致了超过3000万辆的召回,直接导致这么一家行业排名第二的安全系统供应商破产,被浙江的均胜电子收购。

材料试验包括所有材料的物性表、ELV、VOC、四项散发、表面镀层等。一般主机厂会有自己的材料库。新材料眼经过严苛测试,合格之后进入材料库,为再次使用免去重复测试的时间和费用。

子系统试验包括性能试验和系统集成试验。性能试验需要气囊跟环境件一起装车,静态点爆,验证对环境件的冲击。包括高低温,85℃,-35℃。若塑料件被打碎,气囊相当于炸弹,不但不能保护人,还会对人造成伤害。系统集成试验是通过Buck车身安装被动安全相关零件,进行滑台测试。相对于整车碰撞测试可以节省时间和费用。可以提前锁定被动安全的相关参数,为整车试验做铺垫。

整车试验包括性能试验和路试。性能试验验证车辆碰撞时对假人的保护效果。若碰撞得分过低,此时整车强度改善空间有限,最简单的优化方法是调节气囊参数。通过气囊刚度调整来实现假人伤害值的降低。根据整车试验结果,气囊参数进行调整锁定之后,需从新进行DV/PV、子系统的验证。所以一套试验至少要做两轮。越是要求高的主机厂,整车开发周期越长,中间需要大量的验证优化改进。一般车辆的生命周期是5年,很多高端主机厂在全新车型上市的时候,下一代车型的架构件已经开始定点了。架构件是长周期,对整车性能有底层影响的零件。

整车路试,MB匹配,Crest试验等验证外观、NVH性能、耐久等。如今对NVH的要求越来越高,NVH也是大多数主机厂的痛点之一。路试会进行各种工况,除了跑道坏路,还要上高原,下盆地,冬天去黑河,夏天去海南。所以主机厂的试验条件肯定比大家平时用车条件苛刻n倍。

目前由于CAE技术的进步。仿真分析同步上零件试验中。如早起的强度仿真,中期的气袋点爆模拟,后期的整车约束系统仿真等。仿真可以指导零件性能的优化方向,提前锁定参数。针对较小改动,不用进行整车测试,而是用仿真来判断风险大小,再确定是否有必要进行试验。目前是仿真与试验结合,保证结果可靠的基础上最大限度的减少试验次数。

以上是从主机厂角度对零部件测试的简单介绍。大多数主机厂都需要进行这些步骤,只是要求高低不同。某些主机厂试验没做完就上市的情况也不少。普通消费者一般用车也不会发现问题。供应商对零件的检测侧重点不太一致,后续再分享。

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