天窗安装板材料利用率的提升

2020-03-03刘玉山赵明郑飞张毓奇瑞商用车安徽有限公司

锻造与冲压 2020年4期

文/刘玉山，赵明，郑飞，张毓·奇瑞商用车（安徽）有限公司

车身成本控制中冲压件材料利用率绝对是一个重要的环节，各主机厂为了降低材料成本，通过对产品结构及冲压工艺的不断调整，追求材料利用率最大化。同时材料利用率的提升贯穿于整个车型设计开发各阶段及环节：M0造型阶段、车身产品结构、产品工程数据工艺设计方案及新设备、新材料的应用等，归纳总结冲压材料利用率控制措施可分为16种。

天窗安装板由于制件尺寸大，同时中部安装天窗导致制件材料利用率一直比较低。本文通过对天窗安装板产品结构及冲压工艺分析、调整，展示了几种状态下制件的材料利用率，图1为整体式天窗安装板，选用材料为HC220Y，产品尺寸为1625mm×1115mm×1.2mm，产品净重量为5.2kg。

图1 整体式天窗安装板

采用方料的材料利用率

按照产品特性并结合冲压工艺，制件冲压工艺为拉延→修边、冲孔→翻边、整形→冲孔，在上述工序中影响材料利用率的关键工序为拉延工序。下面我们通过使用CAE分析来确定采用方料时的材料利用率，图2为具体的制件成形分析。

毛坯板料尺寸为1790mm×1325mm×1.2mm，毛坯板料重量=长×宽×料厚×密度=1790mm×1325mm×1.2mm×7.85kg/m3×10-6=22.34kg，制件材料利用率=产品净重÷毛坯重量=5.2÷22.34=23.28%。从以上方案分析可以计算出，制件采用方料成形时的材料利用率为23.28%。

图2 制件采用方料的CAE分析图片

采用梯形料的材料利用率

由于天窗安装板产品特点，制件两头尺寸不一样大，针对该类的制件在拉延成形时可以采用梯形料，图3为具体制件成形分析图；具体材料的排样图如图4所示；整体式天窗安装板开发冲压工序图如图5所示；整体式天窗安装板现场模具实物如图6所示。

制件材料利用率计算：

毛坯板料尺寸为 1790mm×(1325+1100）mm×1.2mm，毛坯板料重量=长×宽×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=产品净重÷毛坯重量=5.2÷20.44=25.44%。从以上方案分析可以计算出，制件采用方料成形时制件的材料利用率为25.44%。

对产品进行分件提升材料利用率

对于一些产品造型复杂及材料利用率比较低的制件，在产品设计阶段我们可以采用大件分成部分小件进行开发，这种方式可以大大提高制件的材料利用率，为此在新车型开发中，可以运用并通过验证满足产品定义要求。通过对天窗安装板产品结构进行分析并结合产品特点，天窗安装板制件可以分为4组制件，如图7所示。结合分件后制件特点，该4组制件可以采用合并的方式进行生产，如图8所示。