浅谈汽车车身材料利用率提升方案应用

2020-03-11崔礼春杨谊丽

锻压装备与制造技术 2020年1期

陈馨，崔礼春，杨谊丽

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601）

目前汽车市场竞争越来越激烈，消费者对于汽车的要求也越来越高，尤其在家用乘用车方面，从近年来各大主机厂纷纷推出各自的高端车型也可见一斑。汽车市场竞争激烈，降低成本、绿色制造势在必行。对轿车来说，冲压件作为整车构成的重要部分，占整车成本的15%～20%、占整车重量的30%～50%，所以提高冲压件的材料利用率，降低材料消耗，对降低整车成本、实现绿色制造意义重大。

但根据行业现状，当白车身材料利用率达到55%以后，进一步提升的难度大幅增加。为此，各大主机厂也投入较大精力，从设计到制造进行全方位进行技术攻关，希望在保证整车产品性能的前提下通过提高材料利用率，来降低整车成本、提高产品竞争力,同时降低材料消耗、实现绿色制造。

常规来讲，提高冲压件材料利用率可以分为以下几种情况：造型优化、结构优化、材料优化、废料再利用、套件成型等，下面以实际车型为例，具体分析材料利用率提升方案。

1 造型优化来优化材料利用率

优化造型分块，如图1所示某车型行李箱盖外板：板件在冲压方向上，左右两侧落差大，影响材料利用率。方案是对行李箱盖外板进行拆件，玻璃下方拆成两段（图2），采用激光拼焊形式实现整体造型，材料利用率提升约0.2%。

图1 整体式行李箱盖外板

图2 行李箱盖上外板和下外板

2 结构优化来优化材料利用率

2.1 合理分件避免零件局部突出

某车型前地板两端局部突出，料片展开后局部突出部位影响材料利用率，按照图3所示对凸点进行分段，材料利用率提升4.8%。

图3 前地板

左右后窗框外板造型复杂，不仅不容易成型，工艺补充面也较多，修冲后废料占比大，严重影响材料利用率。通过图4所示分成两件之后，材料利用率大大提升，提升约18.5%。

2.2 减小零件深度

图4 后窗框外板

如图5所示后门内板深度超过170mm，导致成型困难，材料消耗利用率低。后门里板门锁区域拉延深度减少40mm，其板料步距可减少30mm。零件重量减少0.06kg，材料利用率提升0.68%。

图5 后门内板

3 工艺优化来优化材料利用率

3.1 开口零件结构成形工艺代替拉延工艺

在保证冲压件质量的前提下，采用工艺补充面较少，产生废料少的工艺，从而提升材料利用率。如图6所示后地板后横梁，成形和拉延同时可满足冲压件质量要求，采用成形工艺比拉延工艺材料利用率可提升8.5%。

图6 后地板后横梁

3.2 减小工艺补充

在做DL设计过程中，为了保证冲压件成型后质量要求，都会对模面进行多次优化，来使成品冲压件做到最优。优化模面，其实是优化工艺补充面，在保证成品冲压件质量的前提下，工艺补充面越小，产生废料越少材料利用率越高。

如图7后窗框内板，件本身有一定起伏，模面补充从R角、拉延筋宽度等方面从设计标准中间值调试设计最小临界值，材料利用率可提升2.4%。

图7 后窗框内板

3.3 提高材料利用率的工艺创新

如图8所示某车型的大天窗加强框，中间废料区域较大，如果采用方料直接进行下料生产，材料率较低；如果采用激光拼焊板，直接用4块方料进行拼接成中空的板材，废料相对减少，材料利用率大大提升，经计算本案例可提升16.2%。

图8 大天窗加强框

3.4 毛坯尺寸优化

冲压件到了工艺验证阶段，模具调试稳定后需要对毛坯尺寸进行优化。如图9所示为某车型侧围行李箱流水槽，工艺设计时料片尺寸1060mm×500mm，有回弹风险，为保证制件品质，此料片尺寸留有余量。工艺验证阶段，模具调试稳定后对料片进行优化，最后定版料片尺寸为1055mm×480mm，材料利用率从53.7%提升至56.2%，提升了2.5%。