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汽车悬架弹簧设计开发与国弹簧专业协会技术标准CSSA10001

 放大 放大字体 缩小 缩小字体    发布日期:2015-10-13  来源:弹簧专业协会  作者:张俊  浏览次数:299
核心提示:摘要在中国地区设计的乘用车悬架弹簧由于整车厂家众多、车型传承的设计思路重点的不一致,使悬架弹簧的设计上有了丰富多彩的形式和特点,但也因此忽视最基本的系统性的产品特性要求,致使整车企业的要求过于追求特殊性而给弹簧制造企业带来不必要的设计制造工艺麻烦及成本升高。


       摘要在中国地区设计的乘用车悬架弹簧由于整车厂家众多、车型传承的设计思路重点的不一致,使悬架弹簧的设计上有了丰富多彩的形式和特点,但也因此忽视最基本的系统性的产品特性要求,致使整车企业的要求过于追求特殊性而给弹簧制造企业带来不必要的设计制造工艺麻烦及成本升高。
       中国机械通用零部件协会弹簧专业协会标准《汽车悬架用螺旋弹簧技术标准》CSSA 10001-2007很好地全面概括了悬架弹簧产品最基本的、最重要的方面的技术规范。本人在起草该标准时,尽可能地使悬架弹簧产品的技术质量基本面有全面的规定及选择,有利于规范行业的产品质量水准,有利产品技术发展趋势的体现,有利于产品价值功能的优化和科技进步,有利于企业公平、正当的竞争。
       汽车悬架用螺旋弹簧设计开发的关键方面与协会技术标准的规定比较

1用户的需求方面
       首先,汽车悬架用螺旋弹簧的设计是基于整车设计的需要,特别是对于整车的稳定性和平顺性的各类系统性特性指标,其次是分解到是悬架弹簧产品设计的产品特性的需求指标,如:刚度、载荷的方式和量、变形量、空间尺寸、安装匹配、气候地区适应性等等;另外还有,一些较为通用性指标如:耐久性、可靠性、精度等级、噪音、环保要求等等。
       目前为了降低车辆的设计开发成本,整机厂往往将悬架弹簧的设计开发发包给弹簧企业,由零部件企业来设计开发,零部件企业在根据整机企业的要求以及自己制造工艺技术、产品的责任性等来进行开发设计。在达到用户的基本要求基础上尽可以发挥制造企业自身的优势,不断提高产品的技术能级和质量水准,降低设计和制造成本。中国机械通用零部件协会弹簧专业协会标准《汽车悬架用螺旋弹簧技术标准》CSSA 10001-2007就是基于这种的开发模式和思路来编写的。
       一般设计选择原则及推荐范围:
      (1)用户设计必须指定的特性参数。
       设计中指定的名义值有:刚度(或柔度)、载荷、空间尺寸、安装匹配等。CSSA1001标准推荐的公差产品特性刚度(或柔度)负荷负荷矢量空间尺寸安装匹配用户指定名义值名义值名义值或确认值规定值名义值/公差CSSA10001标准线性弹簧:单点±4%,多点DIN标准;
       非线性弹簧:单点±10%,多点双方协议。线性弹簧:单点±110 N,多点DIN标准;
       非线性弹簧:单点±150 N,多点双方协议。非偏心力弹簧:仅规定中凸形弹簧静载5 mm内。
      偏心力弹簧:
      静载点:中心点±3mm,偏心点±4 mm;
      动载区间:中心点±3 mm,偏心点±10 mm;用户规定用户规定
    (2)用户设计质量水平的特性参数。
      设计中指定的名义值有:疲劳寿命及可靠度、噪音(一般用于高档车)、表面保护、单件重量等。CSSA1001标准推荐的能级:产品特性疲劳寿命计可靠度表面保护噪音单件重量用户指定正常环境腐蚀环境
     (双方协议)名义值/
      上限CSSA10001标准试验方法:
      轮胎上下极限区间,实际运作轨迹,单一频率(范围2~6Hz)
      能级指标:25万次
      评价方法:不断裂,负荷松弛max. 5刚度。
      可靠度:PUE≧90%
      试验方法:轮胎上下极限区间,实际运作轨迹,单一频率(范围2~6Hz),1/5 min间隙喷淋5%盐溶液。
     能级指标:10万次
     评价方法:不断裂,负荷松弛max. 5刚度。
     可靠度:PUE≧90%
     三级别:
          1) A级
                360Hr盐雾试验不锈蚀。
          2) B级
                720Hr盐雾试验及腐蚀扩展≦3mm; 
                30循环气候模拟试验。
          3) C级
                1000Hr盐雾试验不锈蚀及腐蚀扩展≦2.5mm;
                30循环气候模拟试验,不锈蚀及腐蚀扩展≦2.5mm;
     石击试验
    室温
  -17.8℃
  - 25℃
  - 30℃
  - 40℃
不得击穿涂层。 不规定。
     双方协议三级别:
     1)低应力悬架弹簧:最大工作剪切应力≦1000 MPa;
     2)中应力悬架弹簧:最大工作剪切应力1000~1150 MPa;
     3)高应力悬架弹簧:最大工作剪切应力≧1150 MPa
    (3)产品追溯性标记
      为了实现产品追溯以及质量风险范围控制,CSSA10001标准规定了供应商必须在产品上拥有可追溯性标记。
      2、供应商设计开发的特性参数
       从原则上讲,所有供应商设计开发的产品特性和工艺方法都需用户确认,但目前随着对知识产权保护的重视,以及产品差异化竞争加剧。越来越多的供应商实施“黑盒子”设计方法,许多的Know-how技术指标及内部控制特性参数等不再公开。
   (1)供应商设计的,用户必须确认的产品特性参数。
用户必须确认的选择是典型的是原材料。产品特性热卷用退火冷拔
   (或正火态)材料冷卷用热处理
   (OTW或ITW)材料用户确认CSSA10001标准推荐材料牌号
碳素,硅锰系,铬钒系,铬锰系,硅铬系,硅铬钒系。
钢牌号下二级别:
    1)较低工作应力悬架弹簧
         表面脱碳≦0.10 mm
         晶粒度≧5级
         表面缺陷≦0.10 mm
    2)较高工作应力悬架弹簧
         表面脱碳≦0.05 mm
         晶粒度≧7级
         表面缺陷≦0.05 mm推荐材料牌号
碳素,硅锰系,铬钒系,铬锰系,硅铬系,硅铬钒系。
钢牌号下三级别:
    1)较低工作应力悬架弹簧
         线径公差±0.045 mm
         表面脱碳≦0.10 mm
         晶粒度≧7级
         表面缺陷≦0.10 mm
         抗拉强度参照GB/T18983 TDCrSi组
         断面收缩率参照GB/T18983 TDCrSi组
2)中等工作应力悬架弹簧
      线径公差±0.045 mm
      表面脱碳≦0.05 mm
      晶粒度≧8级
      表面缺陷≦0.05 mm
      抗拉强度 1750~1850 MPa
      断面收缩率 ≧35%产品特性热卷用退火冷拔
      (或正火态)材料冷卷用热处理
      (OTW或ITW)材料用户确认4)较高工作应力悬架弹簧
  线径公差±0.035 mm
  表面脱碳≦0.05 mm
  晶粒度≧10级
  表面缺陷≦0.05 mm
  抗拉强度 1900~2050 MPa
  断面收缩率 ≧35%
      非金属夹杂物:A≦2.0;B≦1.5; C≦1.0;D≦1.0。注:供应商(制造者)的各自的强化工艺水平不一致,发挥材料的潜在能力以及附加弹簧强化能力不一致,所以工作应力水准的定义须由供应商自己确定。
    (2)供应商设计开发的产品特性
产品特性形状参数供应商设计圆柱型锥型中凸型C(L、V)型S型其它一般模式“设计+制造”模式:供应商设计,用户确认;“制造”模式:用户指定。CSSA10001标准不作规定
    (3)供应商设计开发的生产过程工艺
       产品制造
       工艺流程一般模式主工艺流程冷成形热成形产品诞生过程流程供应商设计,用户认可。供应商设计,用户验证。“设计+制造”模式:供应商设计,用户确认;“制造”模式:用户指定。CSSA10001标准对工艺过程仅作三项规定:
     1)高应力弹簧(最大工作剪切应力≧1150 MP),过程中必须探伤;
     2)工艺过程需有抛丸强化要求,抛丸强度阿尔门A型试片弧高≧0.35 mm,覆盖率≧95%;
     3)表面涂层最终固化或烘干处理最高温度220℃。
结论
      1.本文讲述了当前汽车用悬架弹簧产品开发中整车企业(用户)与弹簧企业(供应商)间的合作模式。整车企业将更注重产品在系统中的功效作用、匹配特性、安全可靠性、环保等因素;弹簧企业将更注重技术创新、价值功能、知识产权等。
      2.中国弹簧专业协会技术标准CSSA10001的内涵遵循了当前整车企业与弹簧企业间的合作模式,不仅仅对产品和其制造过程作出了技术规范,而且对产品的设计开发也作出了必要的前瞻性的技术规范。
      3.中国弹簧专业协会技术标准CSSA10001对用户和供应商必须统一的产品特性参数作出了明确的科学的规定,并与国际标准、欧美先进的行业标准接轨,代表了其行业水平的先进性和发展方向。 标准给出了不同层次的公差和能级,也满足了目前国内弹簧制造业水平的实际现状。
      4.中国弹簧专业协会技术标准CSSA10001标准结构形式和参数特性,接近欧美日的同类行业技术标准和汽车集团技术标准,对国内整车企业利用国际资源和弹簧企业向全球化配套有现实的意义。

 
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