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        天窗安裝板材料利用率的提升

        2020-03-03 09:37:50劉玉山趙明鄭飛張毓奇瑞商用車安徽有限公司
        鍛造與沖壓 2020年4期
        關(guān)鍵詞:制件板料天窗

        文/劉玉山,趙明,鄭飛,張毓·奇瑞商用車(安徽)有限公司

        車身成本控制中沖壓件材料利用率絕對是一個重要的環(huán)節(jié),各主機(jī)廠為了降低材料成本,通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及沖壓工藝的不斷調(diào)整,追求材料利用率最大化。同時材料利用率的提升貫穿于整個車型設(shè)計(jì)開發(fā)各階段及環(huán)節(jié):M0造型階段、車身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)工藝設(shè)計(jì)方案及新設(shè)備、新材料的應(yīng)用等,歸納總結(jié)沖壓材料利用率控制措施可分為16種。

        天窗安裝板由于制件尺寸大,同時中部安裝天窗導(dǎo)致制件材料利用率一直比較低。本文通過對天窗安裝板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及沖壓工藝分析、調(diào)整,展示了幾種狀態(tài)下制件的材料利用率,圖1為整體式天窗安裝板,選用材料為HC220Y,產(chǎn)品尺寸為1625mm×1115mm×1.2mm,產(chǎn)品凈重量為5.2kg。

        圖1 整體式天窗安裝板

        采用方料的材料利用率

        按照產(chǎn)品特性并結(jié)合沖壓工藝,制件沖壓工藝為拉延→修邊、沖孔→翻邊、整形→沖孔,在上述工序中影響材料利用率的關(guān)鍵工序?yàn)槔庸ば颉O旅嫖覀兺ㄟ^使用CAE分析來確定采用方料時的材料利用率,圖2為具體的制件成形分析。

        毛坯板料尺寸為1790mm×1325mm×1.2mm,毛坯板料重量=長×寬×料厚×密度=1790mm×1325mm×1.2mm×7.85kg/m3×10-6=22.34kg,制件材料利用率=產(chǎn)品凈重÷毛坯重量=5.2÷22.34=23.28%。從以上方案分析可以計(jì)算出,制件采用方料成形時的材料利用率為23.28%。

        圖2 制件采用方料的CAE分析圖片

        采用梯形料的材料利用率

        由于天窗安裝板產(chǎn)品特點(diǎn),制件兩頭尺寸不一樣大,針對該類的制件在拉延成形時可以采用梯形料,圖3為具體制件成形分析圖;具體材料的排樣圖如圖4所示;整體式天窗安裝板開發(fā)沖壓工序圖如圖5所示;整體式天窗安裝板現(xiàn)場模具實(shí)物如圖6所示。

        制件材料利用率計(jì)算:

        毛 坯 板 料 尺 寸 為 1790mm×(1325+1100)mm×1.2mm,毛坯板料重量=長×寬×料厚×密度=1790mm×(1325+1100)mm÷2×1.2mm×7.85kg/m3×10-6=20.44kg,制件材料利用率=產(chǎn)品凈重÷毛坯重量=5.2÷20.44=25.44%。從以上方案分析可以計(jì)算出,制件采用方料成形時制件的材料利用率為25.44%。

        對產(chǎn)品進(jìn)行分件提升材料利用率

        對于一些產(chǎn)品造型復(fù)雜及材料利用率比較低的制件,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段我們可以采用大件分成部分小件進(jìn)行開發(fā),這種方式可以大大提高制件的材料利用率,為此在新車型開發(fā)中,可以運(yùn)用并通過驗(yàn)證滿足產(chǎn)品定義要求。通過對天窗安裝板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn),天窗安裝板制件可以分為4組制件,如圖7所示。結(jié)合分件后制件特點(diǎn),該4組制件可以采用合并的方式進(jìn)行生產(chǎn),如圖8所示。

        圖3 制件采用梯形料的CAE分析圖

        圖4 梯形料排樣圖

        圖5 整體式天窗安裝板開發(fā)沖壓工序圖

        圖6 整體式天窗安裝板現(xiàn)場模具實(shí)物

        通過對上述分件后的制件合并后進(jìn)行分析,制件兩端大小不一樣,制件成形時可以采用梯形材料,具體見圖9中的制件成形分析;制件梯形料排樣圖如10所示;天窗安裝板分件左/右段實(shí)物單件如圖11所示。

        制件毛坯材料計(jì)算:

        毛坯板料尺寸為660mm×(1325+1100)×mm×1.2mm,毛坯板料重量=長x寬x料厚x密度=660mm×(1325+1100)mm÷2×1.2mm×7.85kg/m3×10-6=7.54kg,從以上方案分析可以計(jì)算出,天窗安裝板左/右段后制件材料重量為7.54kg。

        圖7 天窗安裝板分件數(shù)據(jù)狀態(tài)

        通過對圖12天窗安裝板分件后的制件進(jìn)行分析,制件采用方料成形,具體見圖13制件成形分析圖,天窗安裝板分件上/下段實(shí)物單件如圖14所示。

        制件毛坯材料計(jì)算:

        毛坯板料尺寸:1300mm×400mm×1.2mm,毛坯板料重量=長×寬×料厚×密度=1300mm×400mm×1.2mm×7.85kg/m3×10-6=4.9kg,從以上方案可以計(jì)算出,天窗安裝板上/下段合并后制件材料重量為4.9kg。

        圖8 天窗安裝板分件左/右段合并

        圖9 天窗安裝板分件左/右段合并CAE分析

        圖10 梯形料排樣

        圖11 天窗安裝板分件左/右段實(shí)物單件

        圖12 天窗安裝板分件上/下段合并

        天窗安裝板分件后制件材料利用率計(jì)算:

        毛坯板料重量為分件后制件毛坯重量:7.54+4.9=12.44kg,制件材料利用率=產(chǎn)品凈重÷毛坯重量=5.2÷12.44=41.8%。

        圖13 天窗安裝板分件上/下段合并CAE分析

        圖14 天窗安裝板分件上/下段實(shí)物單件

        從以上方案分析可以計(jì)算出,天窗安裝板使用分件方案后,制件材料利用率可以達(dá)到41.8%。

        結(jié)束語

        本文重點(diǎn)對天窗安裝板制件的成形進(jìn)行分析,確定最佳的材料利用率方案,通過對天窗安裝板在使用方料、梯形料及分件方案分析后可以看出,采用分件方案后制件材料利用率可以大幅度提升;并采用CAE分析制件的成形性并確定板料尺寸,并計(jì)算材料利用率,為后期該件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)開發(fā)提供一定的借鑒作用。

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