汽車沖壓覆蓋件弧形材料工藝應(yīng)用

林海鋒

（東南（福建）汽車工業(yè)有限公司，福建福州350119）

0 引言

汽車市場競爭激烈異常，如何降低造車成本，做到價廉物美成為車企重點考慮的問題。汽車零件中有大量的沖壓鈑金零件，白車身重量400～500 kg，但其原材料的利用率僅為50%左右。因此，如何提升沖壓鈑金件材料利用率成為工程技術(shù)人員重點研究的方向，對車企降低造車成本有著重大意義。

本文主要根據(jù)沖壓零件的外觀形態(tài)，利用材料裁切形式變更，達到提升材料利用率的效果。本文涉及的材料利用率計算方式為：零件重量/零件素材重量×100%。

1 制件特性分析

引擎蓋內(nèi)外板因受造型影響，前后端均為不同程度的弧形。其材質(zhì)為DC04（或DC04+Z），板厚0.7 mm，產(chǎn)品重量為依原有成型方案，根據(jù)引擎蓋板件展開后的數(shù)據(jù)，結(jié)合CAE分析，得出其理論素材規(guī)格為：矩形材，1 830 mm×1 346 mm，如圖1所示。

圖1 引擎蓋示意圖

依矩形材進行工藝排布以及OP10成型型面設(shè)計。OP10采單動正向成型，拉延筋沿產(chǎn)品輪廓設(shè)置，因矩形料片于產(chǎn)品前后端存在大面積無用區(qū)域，為確保產(chǎn)品剛度，保證拉延到位，模具前后端設(shè)置向外開放式輔筋，具體如圖2所示。依此方案，實績成品確認(rèn)成型OK，但筋外留料過多，浪費明顯，如圖3所示。

2 材料利用率分析

如此大面積的材料浪費明顯是不合理且可以改善的。翻閱鈑金成型歷史，便會發(fā)現(xiàn)，翼子板在早期時候亦是矩形材，后來依靠開卷落料過程中擺剪的形式裁切出梯形材，用于翼子板成型（圖4），大大提升了材料利用率。但必須確保擺剪角度在30°以內(nèi)，方可實現(xiàn)梯形材裁切。

2.1 產(chǎn)品確認(rèn)

圖2 引擎蓋矩形材OP10模面設(shè)計

圖3 引擎蓋矩形材OP10成型實際狀況

圖4 翼子板梯形材擺剪示意圖

引擎蓋前后端產(chǎn)品弧度均在R2 000以內(nèi)，其中前端產(chǎn)品弧度約R1 111，后端產(chǎn)品弧度約R1 739。經(jīng)CAE分析確認(rèn)，結(jié)合鋼材廠能制作出的弧形刀，并考慮到安全性，弧形材料弧度不可急劇，若弧度太小，素材后端過于尖銳，存在刺破身體，造成人身傷害的安全隱患。結(jié)合以上條件，并經(jīng)過多輪CAE分析嘗試，驗證得出R2 000弧形材料用于引擎蓋內(nèi)外板成型最為合適。為確保素材流料穩(wěn)定性，OP10型面對應(yīng)弧形部分弧度需大于R2 000設(shè)計（圖5）。

2.2 成型性確認(rèn)

2.2.1 成型性

材質(zhì)為DC04（或DC04+Z），板厚0.7 mm，依CAE分析，得出其理論素材規(guī)格為：弧形材，1 830 mm×1 219 mm（R2 000）；成型力：500 t，壓邊力：125 t；筋類型、分布：實體筋、單筋環(huán)繞。CAE分析狀況如圖6所示，CAE分析判定弧形材成型滿足設(shè)計需求。

圖5 產(chǎn)品弧度

圖6 型面設(shè)計與成型分析

2.2.2 剛性

圖7 斷面示意圖

2.3 材料利用率

2.3.1 材料對比

以本案零件為分析對象，分別采用矩形材與弧形材，素材形態(tài)差異如圖8所示，可見矩形材相較長了127 mm。

圖8 材料差異

2.3.2 材料利用率比較

同一零件，零件重量8.12 kg，采用矩形材，理論規(guī)格尺寸：1 830 mm×1 346 mm，實際尺寸：1 830 mm×1 345 mm；采用弧形材，理論規(guī)格尺寸：1830mm×1219mm，實際尺寸：1830mm×1 220 mm。不同規(guī)格材料利用率比較如表1所示。

表1 材料利用率比較

材料重量計算公式：

長（mm）×寬（mm）×板厚（mm）×密度（0.000 007 85）=重量（kg）

矩形材素材重量=1 830×1 345×0.7×0.000 007 85≈13.53 kg，材料利用率：8.12÷13.53≈60.01%；

弧形材素材重量=1 830×1 220×0.7×0.000 007 85≈12.27 kg，材料利用率：8.12÷12.27≈66.18%。

采用弧形材成型，材料重量減少了13.53-12.27=1.26 kg，材料利用率由原先的60.01%提升至66.18%，提升6.17個百分點，按裸板6 800元/t（6.8元/kg）計算，材料成本節(jié)省約1.26×6.8=8.57元/臺。

以上計算僅為引擎蓋外板，若算上引擎蓋內(nèi)板，每臺車的效益將達到約17元。以每年30萬產(chǎn)能算，弧形材料應(yīng)用每年可為企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本500萬元以上。

3 結(jié)語

綜上所述，實現(xiàn)降低汽車外覆蓋件成本的目的，不僅需要從產(chǎn)品設(shè)計到模具開發(fā)各個階段的努力，還需要引入各種降本方法，不能局限于固有思維，而需要突破定性，向更多方向深耕。在當(dāng)今競爭日趨白熱化的汽車市場，汽車成本不斷下探，深入研究降低汽車制造成本的方式方法，必將在汽車企業(yè)的生存和發(fā)展道路上發(fā)揮越來越重要的作用。