提升车型材料利用率

成天乐

本文结合某二代车型的开发，对车身冲压件材料利用率的影响因素进行分析，从产品工艺、工艺方案优化等方面对提升材料利用率进行了探讨，为提高冲压材料利用率提供了系统、具体的方法。
        某一代车型处于乘用车的探索阶段，从平台化及工艺各方面来说都有一定的局限性。为此，二代车型需在确保平台化的生产基础上，汲取一代车型的经验，在提升品质的同时降低制造成本，从而提升产品竞争力。
        提高材料利用率是汽车企业降低成本的有效途径之一。前期调研发现，一代车型材料利用率为49%，如一台白车身重量为310kg，需要的板材原材料为632kg，原材料6000元/t，则每提高1%的材料利用率，可减少原材料约12kg，节约原材料成本约72元，那么，按照年产5万台的纲领规划可节约的成本就相当可观了。
        为提高二代车型的材料利用率，江淮汽车对车身冲压件材料利用率的影响因素展开分析，从改进产品设计和优化工艺方案着手对提升材料利用率进行了探讨。

       

提升车型材料利用率

        左右合模减少工艺补充量
        由于车型和产品等因素，该车型设计了很多左右件，但部分左右件的料厚和局部型面不统一，导致无法在同一副模具上生产。这样不仅增加了工装开发成本，而且无形中也加大了工艺补充的浪费量（见图1），造成材料利用率低下。
        某板件数模（见图2a）的左右料厚和局部R角不一致，因此需左右单独开模，工艺补充量较大。图2b中红色虚线为修边线，修掉的为工艺补充面。经与产品对接确认后，将料厚和局部型面进行修改。左右件的料厚和局部型面修改一致后，用左右合模分切工艺取代单件修边工艺，降低了工艺补充尺寸。左右合模后材料利用率为70%，相比之前的50%有较大提升。类似的典型部件还有左右前车门外板，如图3所示，该车型的左右前车门外板单件生产材料利用率为73%，左右合模后材料利用率达到79%。

       

提升车型材料利用率

        变更产品工艺实现废料二次利用
        冲孔落料后，该车型的侧围门洞余料尺寸相当可观，作为废料处理实在可惜。因此，利用好这些废料是提高材料利用率的有效措施。图4所示为侧围料片尺寸，该车型的侧围材质为 DC56D＋ZF 45/45。
        由图4可知，侧围有A、B、C、D和E等几处废料可进行再次利用，因此，在核实该材质料厚及余料尺寸后，某些非结构件和受力件的单件可选用与侧围相同的材质料厚。为此，提出产品工艺设计变单，在不影响其结构功能及焊接性能基础上对部分产品材质料厚进行更改，从而增加后期废料利用的自由度，便于侧围废料的二次利用。经对接后达成一致意见，对部分工件进行了工艺变更，制定了表1和表2所示的改进方案。两种方案实施后，二代车型可减少毛坯料用量4.5kg，节约了原材料成本，白车身材料利用率提升0.5%，意味着每台车将降低原材料成本27元。

       

提升车型材料利用率

        优化工艺提升材料利用率
        众所周知，工艺方案的制定对材料利用率有着一定的影响，其中包括工艺初期落料排样的合理性、搭边值的合理优化和拉延的开闭口方式的应用等，如图5所示。由于拉延需要完整的工艺补充部分，所以对车身表面要求不高、成形深度较浅的结构件，在不影响焊接搭接的情况下，可以多采用成形工艺。而且成形可采用不封闭压料的方式，从而减小原材料的毛坯尺寸。

       

提升车型材料利用率

        开卷落料模的合理使用
        从工艺方案及设备投入角度来分析，需要明确此车型的产量和纲领，以及开卷落料模对材料利用率的提升和降低的成本与其自身投入的设备和工序费用相比是否合理。因此，二代车型考虑到开卷落料模的使用会大幅提升材料利用率并有效降低车身成本，经过对开卷落料模的投入产出比进行充分分析后，确定有部分件可以采用开卷落料模。
        翼子板单件为该工艺的典型代表。由图6可知，翼子板的工艺方案从摆剪方案变更到开卷落料方案后，从生产操作上变得更为简易方便，并使材料利用率有较大的提升，从原先摆剪的39.7%提升到开卷后的55%。

       

提升车型材料利用率

        结语
        该车型属于我公司精品家轿系列产品，在一代车型基础上尽可能地沿用平台化、模块化，从产品设计和工艺优化上展开探讨，实现了在合理优化成本的基础上，提升产品品质的目的。以上方案实施后，二代车型在原有一代车型材料利用率49%的基础上有了大幅提升，达到了54.6%。