材料利用率在汽車車身開發中的全過程控制

摘要：影響材料利用率的方面很多，為了保持產品的競爭力，需要不斷開拓思路、挖掘潛力。當沖壓件的外形確定后，其供貨成本由生產所需坯料尺寸決定，用材料利用率值來衡量坯料尺寸的合理性。對于整車來說，材料利用率值越高，說明工藝水平越高，成本控制越好。鑒于此，本文對材料利用率在汽車車身開發中的全過程控制進行了分析探討。

1 汽車車身開發現狀

汽車行業是重要的國民經濟支柱產業，屬于集資金、技術以及勞動密集特性于一身的產業、行業。在目前的國際經濟市場中，汽車貿易的產值占到全球各項貿易產值的大約15%，而在汽車交易市場中，美國通用、日本豐田等大型汽車制造商旗下的各品牌汽車銷量占到全球市場中的 70%，份額極其巨大。在當前的消費市場中，消費者對于汽車的個性化、獨特性要求越來越高，單一車型的生產量降幅巨大，車型的更新換代速度加快，因此新車的開發、制造周期也就相應有所縮短，使得車身開速開發技術的發展顯得更為迫切。在我國，自從 1992 以來，汽車行業以進入到了快速發展的時期。經有關銷售數據統計，2001 年至 2015 年這 15 年間，將是我國汽車工業發展的重要時期，市場需求量巨大、技術基本發展成熟、國家經濟水平有所提高，這三方面決定了我國汽車工業具有發展的良好機遇。

2 產品分件線設置階段的材料利用率控制

車身造型的優劣也直接影響到整車的利用率，車身幾乎所有的大型覆蓋件都在造型鎖定時，外形輪廓也相應被鎖定了，零件和零件之間的分隔線決定了零件的形式，也決定了零件利用率的高低；零件和零件之間分隔線位置及內部結構件分隔線位置除影響制件的制造工藝性外，還決定了整車材
料利用率的高低。

以發動機蓋外板為例，前后弧度近似平行的分界線利于材料利用率的提升。

當發動機蓋外板采取比較時，分件模式更合理，可實現類似于無廢料排樣，大幅度提升材料利用率。以某車型門內外板為例，前后分件線位置及形狀設置的不合理，影響了材料利用率的提升。

二產品數模分析階段的材料利用率控制

2.1 產品結構的合理定義可實現的材料利用率控制

產品結構的合理定義可以實現各部位結構的實用性以及較高的材料利用率。分塊不合理影響了材料利用率的提升，在我們建議下，產品部門經過對產品分塊的重新優化，材料利用率提高了 3%。

2.2 料厚和材料牌號的合理定義可便于實現廢料利用

對于小的制件材料牌號定義時，可以在其滿足使用要求的情況下，盡量與大件的牌號保持一致，以便后期大件廢料的回收再利用。在沖壓 SE 過程中，將利廢方案反饋設計部門，征求小件材料牌號變更。

3 工藝規劃階段的材料利用率控制

3.1 沖壓工藝方案對材料利用率的影響。

我公司正在開發車型后門外板的兩種不同的沖壓工藝，沖壓工藝生產時必須采用方料成形，造成材料的大量廢料浪費。沖壓工藝方案生產時采用右圖排樣方案并配合擺剪的應用，極大地提高了材料利用率。

3.2 工藝規劃階段先進工藝及工裝的運用。

對發動機蓋類制件采用弧形刀，以提高材料利用率。目前，我公司已成功開發了多套弧形刀模具，其弧度分別為 R≈2，065mm、R≈1，800mm、R≈1，500mm 和 R≈1，800mm 等一個系列；弧形刀模具實現了多個車型發蓋內外板多個制件的共用；其中弧度為 R≈2，065mm 的弧形刀應用到 B2X 及 B1X車型發動機蓋內外板的工作已經完成。以 R≈2，065mm 的弧形刀應用到 S1X、T1X、A2X 車型的發蓋外板上為例，說明弧形刀對材料利用率提升的作用，具體數據如表 1 所示。

表 1 弧形刀應用前后材料利用率的對比表

對正在開發車型的發動機蓋內外板套用已開發的弧形刀是否可行進行驗證也是提高材料利用率工作的一部分，為提高驗證的可靠性，減少試沖報廢，在物理驗證之前，借助Autoform 成形分析軟件進行 CAE 分析，B1X 車型的發動機蓋外板的 CAE 分析結果，分析結果是基于邊界條件相同的前提條件下進行的、從分析結果可以看出，采用方形料和弧形料成形效果基本相同。B1X 車型的發蓋外板物理驗證的制件照
片，從而可以判斷采用弧形料完全可行。

4 工藝規劃階段合理的排樣以提高材料利用率

P1X 車型后門內板后部的沖壓工藝方案；目前，采用方料加拉伸切角的工藝，造成了材料的極大浪費，后期通過模具的改造并通過合理排樣，以實現提高材料利用率的目的。M1X 車型的后底板目前大都采用方料拉伸成形的工藝方案，造成了材料的極大浪費，后期新開發車型可考慮采用 “T”形料及排樣方式。

5 批量生產階段的材料利用率控制

5.1 批量生產階段的規格優化的材料利用率控制

對于量產車型，通過現場排查，建立明確潛在可實施規格優化制件的檔案，以便后期備查；同時，也確保規格優化已經實施到最佳狀態。

5.2 批量生產階段的工藝方案優化的材料利用率控制

通過對條料生產的制件增開開卷落料模等措施，減少單車廢料的產生，實現制件材料利用率的提升。
提升車身材料利用率是整車降本的有效方法，降低車身成本，從產品開發的初期到批量生產的驗證階段，材料利用率應當作為一個重要的指標，落實到多功能的開發團隊，形成從產品開發的實期到批量生產階段全過程控制的模式，實現材料利用率的全面提升。

6 結束語

提升車身材料利用率是整車降本的有效方法，降低車身成本，從產品開發的初期到批量生產的驗證階段，材料利用率應當作為一個重要的指標，落實到多功能的開發團隊，形成從產品開發的實期到批量生產階段全過程控制的的模式，實現材料利用率的全面提升。