車身沖壓件工藝設(shè)計階段材料利用率提升方法研討

材料利用率是影響整車開發(fā)成本的重要因素之一，對于材料利用率的提升貫穿整車開發(fā)、制造的每個階段。如何提高整車的材料利用率是每個沖壓工程師都應(yīng)該反復(fù)思考的。本文主要從沖壓件工藝設(shè)計階段研討材料利用率提升方法，并經(jīng)實物驗證確認(rèn)效果，積累經(jīng)驗值，用于其他項目借鑒及應(yīng)用。

隨著汽車市場競爭的白熱化，低成本、高質(zhì)量會使整車在競爭中處于優(yōu)勢地位。在汽車生產(chǎn)過程中，如何控制成本始終是各車企努力研究的方向，汽車成本的主要影響因素除設(shè)備投資、人員費(fèi)用外，還包括原材料的采購費(fèi)用。而汽車的原材料中，沖壓板料占比50%以上。故提升汽車沖壓過程中材料利用率是降低整車投資的重要途徑。本文通過在模具工藝設(shè)計規(guī)劃階段研討材料利用率控制方案，旨在提高整車材料利用率，降低投入成本。

工藝成形方案的選用

一模多件的應(yīng)用

一模多件是指使用一套模具生產(chǎn)2 個或者多個同樣的零件，此種工藝方式通過減少拉延工藝補(bǔ)充面積，改變板料尺寸及形狀，減小廢料尺寸，提升材料利用率。圖1 為某車型側(cè)圍外板后段制件，圖2 為一模四件的合模拉延工藝(圖2)，料片設(shè)計尺寸為910mm×780mm，材料利用率為55.2%,較單件拉延工藝設(shè)計提升13.8%。

成形工藝的選用

對于造型簡單，形狀不復(fù)雜的制件，可取消拉延工藝，使用先修邊再成形工藝替代。此種工藝方式可使制件取消工藝補(bǔ)充面的設(shè)計，減少廢料部位尺寸，進(jìn)而降低板料的初始尺寸，從而提升材料利用率。

圖3、圖4 為某車型后地板橫梁及其成形工藝，制件材料利用率為74%，較拉延工藝材料利用率可提升25%，單件可降低板料采購費(fèi)用0.5 元左右。同時使用成形工藝后，該制件僅需開發(fā)3 套模具，與前期項目的橫梁類制件相比，減少一套拉延模具開發(fā)，可節(jié)約模具開發(fā)成本15 萬元左右。模具存放空間亦可節(jié)省1.12m

左右。

在滿足制件品質(zhì)及模具強(qiáng)度的前提下，管控拉延工序工藝補(bǔ)充各關(guān)鍵部位尺寸是提升材料利用率的關(guān)鍵方法。圖12 為拉延工序工藝補(bǔ)充各部位關(guān)鍵尺寸，通過調(diào)整控制a、b、c、d、e 五個部位五種關(guān)鍵尺寸，可控制制件材料利用率達(dá)到最佳狀態(tài)。a 為產(chǎn)品末端與工藝補(bǔ)償R 角末端距離；b 為拉延筋R 角末端與工藝補(bǔ)償R 角末端距離，即為管理面1 寬度；c 為雙筋間距，即為管理面2 的寬度；d 為拉延完成后板料邊界與拉延筋R 角末端距離；e 為模具凸模邊界與壓邊圈邊界距離。

圖5 為某車型窗框內(nèi)板及機(jī)艙內(nèi)部某加強(qiáng)板制件，窗框內(nèi)部空間尺寸為720mm×480mm，尺寸較大，可將2 種制件進(jìn)行套件合模處理(圖6)。此種套件工藝方式，可減少窗框內(nèi)板內(nèi)部材料的浪費(fèi)，提升制件整體材料利用率，同時還可減少模具開發(fā)，降低成本投入。套件后拉延模具結(jié)構(gòu)如圖7 所示。

模具套件工藝的使用

3.完善戰(zhàn)略資源與人才激勵機(jī)制。戰(zhàn)略資源的合理應(yīng)用對企業(yè)戰(zhàn)略管理的成功實施至關(guān)重要，企業(yè)的戰(zhàn)略資源包括人力資源、財力資源、物力資源、信息技術(shù)資源和科技創(chuàng)新等各種資源，任何一項戰(zhàn)略資源的缺失都會影響到企業(yè)創(chuàng)新績效管理的成功運(yùn)行。因此，企業(yè)必須為自身的健康長遠(yuǎn)發(fā)展提供充足的物資支持?；⒈瘓F(tuán)可以進(jìn)一步加大高新技術(shù)研發(fā)、高層次人才引進(jìn)以及營銷渠道的拓展等。

成形工藝的使用固然可以提升材料利用率、降低開發(fā)成本，但同樣存在制件拉深不充分，局部位置回彈大，精度需依靠后序整形工藝及回彈補(bǔ)償?shù)确绞叫Ｕ适欠袷褂贸尚畏绞綉?yīng)結(jié)合產(chǎn)品使用需求綜合考慮，當(dāng)制件精度要求高、搭接面處于整車關(guān)鍵部位時，不建議使用此種成形方式。

套件工藝是利用材料成形過程中余料的一種方式，適用于內(nèi)部空間大，形狀簡單，無特殊造型要求的零件。選用模具套件工藝，可減少拉延模具工藝補(bǔ)充區(qū)域，增加板料內(nèi)部余料的使用，減少廢料的產(chǎn)生，進(jìn)而提升材料利用率。

板料形式的選取

鋸齒形板料的應(yīng)用

鋸齒形板料周圍呈鋸齒形，非線性形狀的板料即為鋸齒形板料。制件成形使用鋸齒形板料可有效縮短鋸齒波狀特征部位送料距離，以達(dá)到減少廢料部分尺寸，增加制件材料利用率的目的。圖8 為某車型地板前橫梁，通過使用鋸齒形板料，材料利用率可提升5%。

拼焊板料的應(yīng)用

對于某些內(nèi)部空間大，形狀簡單，無特殊造型的制件。除選用套件工藝方式外，還可以通過使用特殊工藝板料以實現(xiàn)減小廢料尺寸，提升材料利用率的目的。激光拼焊板就是一種可以有效提高制件材料利用率的特殊工藝板料。如圖9 所示，某車型頂蓋加強(qiáng)板產(chǎn)品內(nèi)部大孔尺寸約為1005mm×880mm，直接使用矩形板料進(jìn)行工藝設(shè)計，會造成產(chǎn)品大孔內(nèi)部廢料浪費(fèi)。此類制件可通過使用拼焊板，減少板料的浪費(fèi)，提升制件材料利用率，該頂蓋加強(qiáng)板使用拼焊板后材料利用率可提升20%。盡管拼焊板可以提升制件材料利用率，減少板料浪費(fèi)，但也存在投入成本大，工藝步驟復(fù)雜等缺陷，使用時需確認(rèn)車型年產(chǎn)量，只有年產(chǎn)量達(dá)到一定程度后，拼焊板才會達(dá)到預(yù)期降成本效果，如圖10、圖11 所示。

模具關(guān)鍵部位尺寸的管控

（2）夏季強(qiáng)輻射和高溫使得大氣的氧化性提高。夏季O3能夠顯著地影響大氣氧化性，強(qiáng)的大氣氧化性促進(jìn)二次顆粒物形成。在冬季，O3對于大氣氧化性的貢獻(xiàn)不顯著，NO2對于大氣氧化性的增強(qiáng)有更多的貢獻(xiàn)。

ZHAO Jia-yi, HAN Yi-ping, YANG Li-xin, JIN Hai, CHEN Wei, SHENG Jing, ZUO Chang-jing, ZHENG Jian-ming

需對五個部位關(guān)鍵尺寸進(jìn)行以下控制：a 尺寸控制，一般部位5mm，材料利用率決定點(diǎn)部位2mm；b 尺寸控制，一般部位10mm，材料利用率決定點(diǎn)部位8mm；c 尺寸控制，所有部位均為5mm；d 尺寸控制，一般部位10mm，材料利用率決定點(diǎn)部位5mm；e 尺寸控制，一般部位5mm，材料利用率決定點(diǎn)部位3mm。

新常態(tài)的背景下，傳統(tǒng)理念下連鎖零售業(yè)實體企業(yè)所推行的經(jīng)營模式，已經(jīng)不能適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化的需求。那么，在電商沖擊下的連鎖零售業(yè)實體企業(yè)經(jīng)營模式就開始略顯落后，競爭形式也展現(xiàn)了單一的境界。還有部分連鎖零售業(yè)實體企業(yè)經(jīng)營模式是“重銷售，輕服務(wù)”。甚至還有的把“關(guān)注+了解+購買”作為銷售理念，進(jìn)行銷售活動［4］。這樣不僅不能為消費(fèi)者提供個性化的服務(wù)，而且長時間狀態(tài)下的不主動與消費(fèi)者進(jìn)行交流，就難以激發(fā)消費(fèi)者的購買欲望。在此種情況下，若長久下去，就會嚴(yán)重影響連鎖零售業(yè)實體企業(yè)經(jīng)營模式的有效延伸。

結(jié)束語

材料利用率是影響整車開發(fā)成本的重要因素之一，如何提升整車材料利用率是各個車企均需重點(diǎn)研討的問題。從整車的造型、車身的設(shè)計到?jīng)_壓件的同步工程、工藝策劃、工藝設(shè)計，再到現(xiàn)場的制造、匹配調(diào)試等各個階段，材料利用率均存在優(yōu)化提升的途徑，本文主要從沖壓工程角度以及沖壓件工藝設(shè)計方面，提出提升材料利用率的方法，可供沖壓工程師在沖壓件工藝策劃、設(shè)計、會簽評審、加工制造等階段參考及應(yīng)用。