材料利用率在汽车车身开发中的全过程控制

摘要：影响材料利用率的方面很多，为了保持产品的竞争力，需要不断开拓思路、挖掘潜力。当冲压件的外形确定后，其供货成本由生产所需坯料尺寸决定，用材料利用率值来衡量坯料尺寸的合理性。对于整车来说，材料利用率值越高，说明工艺水平越高，成本控制越好。鉴于此，本文对材料利用率在汽车车身开发中的全过程控制进行了分析探讨。

1 汽车车身开发现状

汽车行业是重要的国民经济支柱产业，属于集资金、技术以及劳动密集特性于一身的产业、行业。在目前的国际经济市场中，汽车贸易的产值占到全球各项贸易产值的大约15%，而在汽车交易市场中，美国通用、日本丰田等大型汽车制造商旗下的各品牌汽车销量占到全球市场中的 70%，份额极其巨大。在当前的消费市场中，消费者对于汽车的个性化、独特性要求越来越高，单一车型的生产量降幅巨大，车型的更新换代速度加快，因此新车的开发、制造周期也就相应有所缩短，使得车身开速开发技术的发展显得更为迫切。在我国，自从 1992 以来，汽车行业以进入到了快速发展的时期。经有关销售数据统计，2001 年至 2015 年这 15 年间，将是我国汽车工业发展的重要时期，市场需求量巨大、技术基本发展成熟、国家经济水平有所提高，这三方面决定了我国汽车工业具有发展的良好机遇。

2 产品分件线设置阶段的材料利用率控制

车身造型的优劣也直接影响到整车的利用率，车身几乎所有的大型覆盖件都在造型锁定时，外形轮廓也相应被锁定了，零件和零件之间的分隔线决定了零件的形式，也决定了零件利用率的高低；零件和零件之间分隔线位置及内部结构件分隔线位置除影响制件的制造工艺性外，还决定了整车材
料利用率的高低。

以发动机盖外板为例，前后弧度近似平行的分界线利于材料利用率的提升。

当发动机盖外板采取比较时，分件模式更合理，可实现类似于无废料排样，大幅度提升材料利用率。以某车型门内外板为例，前后分件线位置及形状设置的不合理，影响了材料利用率的提升。

二产品数模分析阶段的材料利用率控制

2.1 产品结构的合理定义可实现的材料利用率控制

产品结构的合理定义可以实现各部位结构的实用性以及较高的材料利用率。分块不合理影响了材料利用率的提升，在我们建议下，产品部门经过对产品分块的重新优化，材料利用率提高了 3%。

2.2 料厚和材料牌号的合理定义可便于实现废料利用

对于小的制件材料牌号定义时，可以在其满足使用要求的情况下，尽量与大件的牌号保持一致，以便后期大件废料的回收再利用。在冲压 SE 过程中，将利废方案反馈设计部门，征求小件材料牌号变更。

3 工艺规划阶段的材料利用率控制

3.1 冲压工艺方案对材料利用率的影响。

我公司正在开发车型后门外板的两种不同的冲压工艺，冲压工艺生产时必须采用方料成形，造成材料的大量废料浪费。冲压工艺方案生产时采用右图排样方案并配合摆剪的应用，极大地提高了材料利用率。

3.2 工艺规划阶段先进工艺及工装的运用。

对发动机盖类制件采用弧形刀，以提高材料利用率。目前，我公司已成功开发了多套弧形刀模具，其弧度分别为 R≈2，065mm、R≈1，800mm、R≈1，500mm 和 R≈1，800mm 等一个系列；弧形刀模具实现了多个车型发盖内外板多个制件的共用；其中弧度为 R≈2，065mm 的弧形刀应用到 B2X 及 B1X车型发动机盖内外板的工作已经完成。以 R≈2，065mm 的弧形刀应用到 S1X、T1X、A2X 车型的发盖外板上为例，说明弧形刀对材料利用率提升的作用，具体数据如表 1 所示。

表 1 弧形刀应用前后材料利用率的对比表

对正在开发车型的发动机盖内外板套用已开发的弧形刀是否可行进行验证也是提高材料利用率工作的一部分，为提高验证的可靠性，减少试冲报废，在物理验证之前，借助Autoform 成形分析软件进行 CAE 分析，B1X 车型的发动机盖外板的 CAE 分析结果，分析结果是基于边界条件相同的前提条件下进行的、从分析结果可以看出，采用方形料和弧形料成形效果基本相同。B1X 车型的发盖外板物理验证的制件照
片，从而可以判断采用弧形料完全可行。

4 工艺规划阶段合理的排样以提高材料利用率

P1X 车型后门内板后部的冲压工艺方案；目前，采用方料加拉伸切角的工艺，造成了材料的极大浪费，后期通过模具的改造并通过合理排样，以实现提高材料利用率的目的。M1X 车型的后底板目前大都采用方料拉伸成形的工艺方案，造成了材料的极大浪费，后期新开发车型可考虑采用 “T”形料及排样方式。

5 批量生产阶段的材料利用率控制

5.1 批量生产阶段的规格优化的材料利用率控制

对于量产车型，通过现场排查，建立明确潜在可实施规格优化制件的档案，以便后期备查；同时，也确保规格优化已经实施到最佳状态。

5.2 批量生产阶段的工艺方案优化的材料利用率控制

通过对条料生产的制件增开开卷落料模等措施，减少单车废料的产生，实现制件材料利用率的提升。
提升车身材料利用率是整车降本的有效方法，降低车身成本，从产品开发的初期到批量生产的验证阶段，材料利用率应当作为一个重要的指标，落实到多功能的开发团队，形成从产品开发的实期到批量生产阶段全过程控制的模式，实现材料利用率的全面提升。

6 结束语

提升车身材料利用率是整车降本的有效方法，降低车身成本，从产品开发的初期到批量生产的验证阶段，材料利用率应当作为一个重要的指标，落实到多功能的开发团队，形成从产品开发的实期到批量生产阶段全过程控制的的模式，实现材料利用率的全面提升。