魏杏娟 信召陽(yáng) 許朋

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心；河北省汽車工程技術(shù)研究中心）

影響汽車市場(chǎng)份額占有率很重要的因素是價(jià)格，汽車價(jià)格的主要影響因素除配套件成本外，還包括白車身制造成本。影響白車身制作成本的諸多因素中，沖壓板材費(fèi)用占總成本的62%，因此沖壓材料在總成本中占很大的比率。所以提高汽車板材利用率成為各汽車整車廠提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的方法之一。文章主要探討了在車身開(kāi)發(fā)過(guò)程中，提高材料利用率的幾種方案。

1 變更產(chǎn)品形狀

1.1 分割產(chǎn)品

在造型階段對(duì)油泥模型的分界線進(jìn)行評(píng)審，從車身外覆蓋件造型的成型性及影響材料利用率的結(jié)構(gòu)及制件拆分情況進(jìn)行分析。此階段主要對(duì)分界線進(jìn)行分析，分界線應(yīng)盡量避免出現(xiàn)局部形狀的外凸或內(nèi)凹，前后左右側(cè)的分界線盡量保持平行。某側(cè)圍內(nèi)板后部更改前后比較圖，如圖1所示。圖1a為更改前側(cè)圍后部結(jié)構(gòu)，圖1b中用分割的方式將側(cè)圍內(nèi)板分割為3件，可以提高材料利用率。

1.2 材料利用率決定點(diǎn)部位

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮影響材料利用率決定點(diǎn)的部位，影響材料利用率決定點(diǎn)的部位在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量縮短產(chǎn)品突出的部位。圖2示出某款車車門與翼子板配合處的分縫情況，決定門的材料利用率為前部門弧度突出的最外緣。與圖2b對(duì)比，圖2a門左側(cè)材料利用率決定點(diǎn)弧度突出太多，材料利用率比圖2b低。

2 檢討工藝計(jì)劃

2.1 確定材料利用率決定點(diǎn)

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)決定后，在工藝方案設(shè)計(jì)時(shí)，利用Auto-Form分析結(jié)果，判斷成型后影響板料大小的決定點(diǎn)。根據(jù)材料利用率決定點(diǎn)合理規(guī)劃料片尺寸，做到尺寸最小化。圖3示出某車側(cè)圍外板的分析結(jié)果，紅圈部位為材料利用率決定點(diǎn)，根據(jù)料片距材料利用率點(diǎn)的距離及材料的流入量來(lái)優(yōu)化料片尺寸。

2.2 避免拉延工藝

在保證滿足產(chǎn)品性能的前提下，盡量采用壓型工藝而不采用拉延工藝，拉延應(yīng)優(yōu)先選擇開(kāi)口拉延；采用淺拉延能滿足要求的，不采用深拉延工藝，盡可能避免階梯拉延，而充分考慮產(chǎn)品成型剛度，其它部位的產(chǎn)品成型不用重點(diǎn)考慮。

圖4和圖5示出同一制件2種不同工藝方案。通過(guò)模擬仿真軟件分析對(duì)比工藝數(shù)據(jù)、分析結(jié)果及料片形狀，拉延的材料利用率為26.6%，壓型的材料利用率為45.4%，壓型工藝比拉延工藝?yán)寐矢?8.8%。而采用2種方案產(chǎn)品品質(zhì)均未受到影響，因此考慮采用壓型工藝。

2.3 結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)

由于原材料成本大幅增加，要求項(xiàng)目在保證制件質(zhì)量的前提下，最大限度提高材料利用率，利用產(chǎn)品的特點(diǎn)，使用產(chǎn)品的檻作為拉延檻，省去了拉延筋。以中通道產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為例，圖6示出中通道零件的工藝方案對(duì)比圖。方案1中將分模線外移，料片設(shè)計(jì)尺寸為1 600 mm×860 mm，材料利用率為68%，如圖6b所示；方案2中將分模線內(nèi)移，料片設(shè)計(jì)尺寸為1 600 mm×820 mm，材料利用率為72%，如圖6c所示。分析表明，方案2可以節(jié)省材料1 600 mm×400 mm。

2.4 左右合并及相似產(chǎn)品的合并

在工藝分析階段,確定各制件板材的下料尺寸，對(duì)工藝進(jìn)行排布。設(shè)計(jì)合理的沖壓工藝方案對(duì)材料利用率有極大的影響。合理排布產(chǎn)品，例如左右合并及相似產(chǎn)品的合并，不僅提高材料利用率，對(duì)模具費(fèi)用、加工費(fèi)及模具套數(shù)都有很大幫助。

圖7示出某車型左右B柱上內(nèi)板拉延工藝，圖7a為單件拉延：料片設(shè)計(jì)尺寸為270 mm×730 mm；圖7b為雙件拉延：料片設(shè)計(jì)尺寸為400 mm×730 mm，材料利用率由單件的41.5%提升到雙件的56%。

圖8示出左右B柱下內(nèi)板2種拉延工藝，圖8a拉延形式的料片設(shè)計(jì)尺寸為1 520 mm×520 mm；圖8b拉延形式的料片設(shè)計(jì)尺寸為1 100 mm×580 mm，材料利用率由單件的35%提升到雙件的46%。

3 板料再利用

在調(diào)試階段，需要對(duì)模具和工裝進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)確定產(chǎn)品排樣的合理性，確定量產(chǎn)階段板料的規(guī)格；最后在批量生產(chǎn)階段，對(duì)板材的邊角余料進(jìn)行合理再利用，保證產(chǎn)品批量生產(chǎn)。對(duì)批量生產(chǎn)中的沖壓制件進(jìn)行分析，將落料模產(chǎn)生的廢料作為其他產(chǎn)品的板料再利用，多個(gè)產(chǎn)品一起成型。

1）落料中的廢料收集。落料時(shí)收集廢料，便于應(yīng)用到滿足廢料尺寸的產(chǎn)品，以提高材料的利用率。

2）多個(gè)產(chǎn)品一起成型。當(dāng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及功能受限制，產(chǎn)品不能進(jìn)行再次拆分來(lái)提高材料利用率時(shí)，可以考慮多個(gè)產(chǎn)品同時(shí)成型的生產(chǎn)方式。同種材質(zhì)的產(chǎn)品同時(shí)生產(chǎn)，達(dá)到提高材料利用率，降低模具開(kāi)發(fā)成本的目的。

3）比較大的孔產(chǎn)生的廢料可以單獨(dú)搜集再利用。大件的成型性可以考慮以下工藝方案：工藝設(shè)計(jì)時(shí)將活用廢料整塊落下收集，用于生產(chǎn)其他適合的產(chǎn)品。注意不要分開(kāi)修邊及沖孔，把有可能利用到的廢料一次性修完并搜集。

4 落料排樣

使用開(kāi)卷落料線可以連續(xù)N個(gè)件1個(gè)廢料，而采用普通落料可能3個(gè)件1個(gè)廢料，材料利用率低，如圖9所示。

5 結(jié)論

影響材料利用率的方面很多，為了保持產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，需要不斷開(kāi)拓思路、挖掘潛力。當(dāng)沖壓件的外形確定后，其供貨成本由生產(chǎn)所需坯料尺寸決定，用材料利用率值來(lái)衡量坯料尺寸的合理性。對(duì)于整車來(lái)說(shuō)，材料利用率值越高，說(shuō)明工藝水平越高，成本控制越好。