李 錦，唐小龍，劉君君

奇瑞商用車（安徽）有限公司（安徽蕪湖 241009）

1 汽車市場(chǎng)現(xiàn)狀

2019年8月12日，中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公布了中國(guó)乘用車市場(chǎng)最新產(chǎn)銷數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2019年前7個(gè)月，中國(guó)汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到1,393.3萬(wàn)輛和1,413.2萬(wàn)輛，同比下降13.5%和11.4%，市場(chǎng)仍處于低位運(yùn)行的狀態(tài)。2019年7月份，全國(guó)汽車產(chǎn)銷量分別為180萬(wàn)輛和180.8萬(wàn)輛，同比下降11.9%和4.3%，7月汽車銷量降幅有所收窄。越來(lái)越嚴(yán)酷的汽車市場(chǎng)份額競(jìng)爭(zhēng)，讓諸多自主汽車制造企業(yè)如履薄冰，加上合資車、進(jìn)口車相關(guān)政策放寬，汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)是如火如荼。

2 白車身材料利用率對(duì)公司投資成本的影響

汽車白車身原材料鋼材占車身采購(gòu)成本約70%的成本，所以提升車身材料利用率對(duì)車身的采購(gòu)成本的控制有著非常重要的作用。根據(jù)行業(yè)當(dāng)前現(xiàn)狀，當(dāng)利用率到達(dá)52%以后，提升難度就會(huì)成倍增加，這就需要研發(fā)人員在整個(gè)研發(fā)周期里投入大量的精力去開(kāi)展提升材料利用率的專題研究。以奇瑞商用車某SUV車型為例，白車身總重量約為455kg，整車白車身材料利用率為60%，使用的原材料約為758kg；如果整車的材料利用率提升1個(gè)百分點(diǎn)，則整車的原材料可降低758-455/0.61=12kg，按照目前原材料7元/kg，單車可節(jié)約原材料成本84元。按照公司生產(chǎn)綱領(lǐng)15萬(wàn)臺(tái)計(jì)算，可為公司節(jié)約原材料成本1,260萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，在提升白車身材料利用率方面能夠給公司節(jié)約非常大的成本。

3 材料利用率具體提升方法及措施

通過(guò)我司以往車型開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)積累和對(duì)白車身材料利用率的研究探討，同時(shí)這些方法不斷的在新車型上應(yīng)用、鞏固，使其這些對(duì)提高白車身材料利用的方法不斷的優(yōu)化、提升，最終總結(jié)出16種成熟的提高白車身材料利用率的方法，下面將做重點(diǎn)介紹。

3.1 制件分件可行性分析及優(yōu)化

眾所周知外覆蓋件在設(shè)計(jì)階段需要對(duì)CAS進(jìn)行分縫線、外觀特征棱線制造可行性分析。CAS的分縫不光決定制件的外觀流線造型、沖壓工藝的難易程度，同時(shí)對(duì)白車身的材料利用率也著非常大的影響。

制件在設(shè)計(jì)中由于結(jié)構(gòu)造型不一致會(huì)導(dǎo)致材料利用率也不同，越是造型奇特的制件，往往材料利用率就越低，所以在CAS數(shù)據(jù)階段要嚴(yán)格控制各分縫關(guān)系，盡量避免曲面的急劇變化和有尖銳突出的棱角，這樣不但提高了沖壓工藝的可行性、可靠性，同時(shí)也提高了整車的材料利用率。圖1所示為我司某款車型側(cè)圍外板后部，通過(guò)合理分件，材料利用率提高了11%。

圖1 側(cè)圍外板后部

3.2 制件合理定義（制件設(shè)計(jì)Checklist）

在設(shè)計(jì)初期階段，設(shè)計(jì)思路不成熟，導(dǎo)致很多制件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，造成材料利用率下降及模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜（沖壓工藝可行性差），沖壓SE過(guò)程中，對(duì)制件的結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行分析，將信息反饋給制件設(shè)計(jì)部門,實(shí)現(xiàn)制件結(jié)構(gòu)的合理定義，圖2所示為我司某項(xiàng)目流水槽優(yōu)化前和優(yōu)化后的制件數(shù)據(jù)對(duì)比，通過(guò)制件的合理定義避免了尖銳的凸角及難以實(shí)現(xiàn)的造型，提高了單件的材料利用率及工藝實(shí)施可行性。

圖2 某車型流水槽優(yōu)化前后對(duì)比

3.3 材料牌號(hào)的合理定義

對(duì)于一個(gè)新車型，材料和厚度組合有60～80種，如何減少材料牌號(hào)，如何對(duì)白車身鈑金件材料利用率實(shí)際應(yīng)用的提升，減少白車身的采購(gòu)成本有著重大意義。

對(duì)于材料的定義，可遵循如下原則：

（1）對(duì)于材料性能相近的，盡量讓材料往公司現(xiàn)有鋼板庫(kù)中的原材料靠攏。

（2）材料定義厚度不要出現(xiàn)特殊的厚度，如1.65mm、1.79mm等特殊的厚度。

（3）材料定義的時(shí)候盡量合理，對(duì)于一小件，可以讓其滿足制件要求的同時(shí)，盡量往大件的廢料靠齊，例如側(cè)圍的開(kāi)卷落料的廢料應(yīng)用。

3.4 套模件生產(chǎn)組合的應(yīng)用

套模件組合通俗的說(shuō)就是小件鑲嵌在大件的廢料上一起成形出來(lái)，套模工藝最大程度的減少了沖壓模具開(kāi)發(fā)的一次性成本，同時(shí)也降低了沖壓費(fèi)用，同時(shí)，提高了整車的材料利用率，圖3為我司某車型的門內(nèi)板套模工藝，利用門內(nèi)板窗框中的廢料部分把水箱左/右豎板加強(qiáng)板一起成形出來(lái)，通過(guò)此工藝，門內(nèi)板的材料利用率由60%提升至80%，提高了20個(gè)百分點(diǎn)。

圖3 套模件的實(shí)際應(yīng)用

3.5 廢料再利用

在滿足制件性能的前提下，合理的定義小件的原材料厚度、牌號(hào)，在SE階段把信息收集整理好反饋給制件設(shè)計(jì)部門，便于后期大件（大型覆蓋件）生產(chǎn)的廢料能夠合理使用，從而提高整車的材料利用率水平，圖4是我司對(duì)某車型天窗安裝板的廢料應(yīng)用方案。

圖4 天窗安裝板的利廢案例

3.6 淺拉伸的應(yīng)用

淺拉伸是指不影響制件的前提下，制件外的工藝補(bǔ)充面盡量的做淺；在滿足成形性條件下進(jìn)一步提高整車材料利用率水平。圖5是拉伸補(bǔ)充面剖面，圖5a為常規(guī)拉伸補(bǔ)充面，圖5b為應(yīng)用減少工藝補(bǔ)充面的剖面，工藝補(bǔ)充面減小后，材料利用率會(huì)明顯得到提升，圖6是淺拉伸的應(yīng)用。

圖5 工藝補(bǔ)充面優(yōu)化

圖6 淺拉伸的應(yīng)用

3.7 合并/一模兩件

在滿足制件成形性的前提下，將左右對(duì)稱拼接在一起沖壓成形，后續(xù)再剖切分離左右件，既節(jié)省了模具套數(shù)又能大大的提升材料利用率。圖7是我司某款車型1模4件工藝，涉及制件：左前門外板支撐板、右前門外板支撐板、左后門外板支撐板、右后門外板支撐板。圖8是我司某款車型合并工藝。

圖7 1模4件工藝的應(yīng)用

3.8 工藝的合理排樣

在考慮生產(chǎn)操作便利性的同時(shí)，優(yōu)化料片排樣方式可以大幅度提高材料利用率。通過(guò)相關(guān)分析軟件對(duì)制件展開(kāi)并進(jìn)行排樣分析，從多種排樣方式中得到最佳的排樣方式，以我司輪罩外板為例（見(jiàn)圖9），通過(guò)更改排樣方式，使輪罩外板原鋼板利用率35.47%提升到37.56%，提升2.09%，節(jié)約鋼板0.56kg，節(jié)約模具制造費(fèi)3.5萬(wàn)元，單車節(jié)約12.9元/臺(tái)。圖10是某車型水箱上橫梁落料排樣的優(yōu)化，優(yōu)化后材料利用率由73.25%提升至74.54%，提升1.29%，單臺(tái)車成本降低1.13元。

圖8 合并工藝的應(yīng)用

圖9 輪罩外板排樣優(yōu)化

圖10 水箱上橫梁落料排樣優(yōu)化

3.9 采用成形工藝

傳統(tǒng)的制件都是通過(guò)OP10拉伸模去實(shí)現(xiàn)制件的成形，眾所周知拉伸模首先噸位大，其次在調(diào)試過(guò)程中存在一定的難度，如開(kāi)裂、起皺等功能性問(wèn)題，通過(guò)落料成形的方式實(shí)現(xiàn)的工藝在一定程度上避免了拉伸工藝存在的問(wèn)題，同時(shí)也降低了模具開(kāi)發(fā)的費(fèi)用。圖11是我司某款車型縱梁本體后部成形工藝（材質(zhì)：HC340/590DP，料厚：1.8mm）。

3.10 落料/擺剪/開(kāi)卷落料的應(yīng)用

為滿足制件的成形性，需要將規(guī)則的方料進(jìn)行預(yù)處理，如采用擺剪設(shè)備、落料模對(duì)方料進(jìn)行切角、分離處理，或采用弧形刀切成弧形料，這些落料方式越來(lái)越被各大主機(jī)廠普遍接受并使用，落料工藝的使用能夠讓整車材料利用率進(jìn)一步得到提升，如圖12所示。

圖11 縱梁本體后部成形工藝方式

圖12 翼子板擺剪工藝的應(yīng)用

3.11 弧形刀/鋸齒刀的應(yīng)用

圖13 是發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)、外板采用弧形料以提升材料利用率的典型案例?；⌒瘟喜捎玫染嗯艠拥姆绞剑侠肀苊饬诉吔怯嗔系睦速M(fèi)，能有效的提升單件、整車的材料利用率。

3.12 工藝設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化（分模線、坯料線、拉延筋等）

在制件設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用強(qiáng)大的CAE分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，在保證制件面品、質(zhì)量的前提下，減少制件工藝補(bǔ)償面、敞口拉伸等工藝的應(yīng)用，可以提高整車材料利用率水平，如圖14所示。

3.13 調(diào)試減規(guī)格

在模具回廠調(diào)試階，根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)調(diào)試結(jié)果結(jié)合理論的材料消耗定額去減少材料的規(guī)格。圖15是某款車型雙槽工藝門外板，模具回廠后通過(guò)調(diào)試驗(yàn)證，原材料規(guī)格可以適當(dāng)優(yōu)化，優(yōu)化前原材料利用率為70.96%，現(xiàn)材料利用率為71.94%。

圖13 發(fā)蓋內(nèi)外板采用弧形刀落料工藝提升材料利用率案例

圖14 敞口拉伸工藝使用

圖15 調(diào)試減規(guī)格

3.14 新材料：激光拼焊板、碳纖維、高強(qiáng)度板的應(yīng)用

新材料主要是指高強(qiáng)度板、激光拼焊板、碳纖維材料、鋁鎂合金等輕金屬，這些材料如果大規(guī)模的應(yīng)用在整車制造中，會(huì)大量減少整車制件的開(kāi)發(fā)數(shù)量，同時(shí)車身輕量化將得到大幅度的提升，目前國(guó)內(nèi)自主品牌在整車的零部件開(kāi)發(fā)中高強(qiáng)度板、激光拼焊板應(yīng)用的比較廣泛，如圖16所示。

圖16 激光拼焊、高強(qiáng)度板的廣泛應(yīng)用

3.15 新工藝：熱成形、輥壓工藝的應(yīng)用

熱成形、輥壓工藝除了具有生產(chǎn)效率高、增加制件強(qiáng)度、質(zhì)量穩(wěn)定、降低開(kāi)發(fā)成本等特點(diǎn)，還能夠減少原材料的使用，減少工藝補(bǔ)充，越來(lái)越多的被應(yīng)用到現(xiàn)代汽車生產(chǎn)制造中，提高了整車車身的安全系數(shù)的同時(shí)降低了整車材料的投入。

3.16 新設(shè)備：多工位、單機(jī)串聯(lián)、高速線的選擇應(yīng)用

隨著汽車制造工藝的飛速提升，自主品牌主機(jī)廠也在不斷引進(jìn)先進(jìn)制造設(shè)備，不斷提高制造精度及水平，由于設(shè)備精度高，生產(chǎn)的模具可以是合并、雙出等工藝，一般手工線比較難以實(shí)現(xiàn)的工藝都可以通過(guò)先進(jìn)的設(shè)備去實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的背景下，如何提高車企的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、降低公司開(kāi)發(fā)投入、運(yùn)營(yíng)成本等問(wèn)題困擾各車企。作為車企的專業(yè)技術(shù)人員要立足于本崗位并以結(jié)果為導(dǎo)向，從專業(yè)技術(shù)角度去深入剖析問(wèn)題、解決問(wèn)題，為公司的發(fā)展盡自己的一份力量。