汽车冲压覆盖件弧形材料工艺应用

林海锋

（东南（福建）汽车工业有限公司，福建福州350119）

0 引言

汽车市场竞争激烈异常，如何降低造车成本，做到价廉物美成为车企重点考虑的问题。汽车零件中有大量的冲压钣金零件，白车身重量400～500 kg，但其原材料的利用率仅为50%左右。因此，如何提升冲压钣金件材料利用率成为工程技术人员重点研究的方向，对车企降低造车成本有着重大意义。

本文主要根据冲压零件的外观形态，利用材料裁切形式变更，达到提升材料利用率的效果。本文涉及的材料利用率计算方式为：零件重量/零件素材重量×100%。

1 制件特性分析

引擎盖内外板因受造型影响，前后端均为不同程度的弧形。其材质为DC04（或DC04+Z），板厚0.7 mm，产品重量为依原有成型方案，根据引擎盖板件展开后的数据，结合CAE分析，得出其理论素材规格为：矩形材，1 830 mm×1 346 mm，如图1所示。

图1 引擎盖示意图

依矩形材进行工艺排布以及OP10成型型面设计。OP10采单动正向成型，拉延筋沿产品轮廓设置，因矩形料片于产品前后端存在大面积无用区域，为确保产品刚度，保证拉延到位，模具前后端设置向外开放式辅筋，具体如图2所示。依此方案，实绩成品确认成型OK，但筋外留料过多，浪费明显，如图3所示。

2 材料利用率分析

如此大面积的材料浪费明显是不合理且可以改善的。翻阅钣金成型历史，便会发现，翼子板在早期时候亦是矩形材，后来依靠开卷落料过程中摆剪的形式裁切出梯形材，用于翼子板成型（图4），大大提升了材料利用率。但必须确保摆剪角度在30°以内，方可实现梯形材裁切。

2.1 产品确认

图2 引擎盖矩形材OP10模面设计

图3 引擎盖矩形材OP10成型实际状况

图4 翼子板梯形材摆剪示意图

引擎盖前后端产品弧度均在R2 000以内，其中前端产品弧度约R1 111，后端产品弧度约R1 739。经CAE分析确认，结合钢材厂能制作出的弧形刀，并考虑到安全性，弧形材料弧度不可急剧，若弧度太小，素材后端过于尖锐，存在刺破身体，造成人身伤害的安全隐患。结合以上条件，并经过多轮CAE分析尝试，验证得出R2 000弧形材料用于引擎盖内外板成型最为合适。为确保素材流料稳定性，OP10型面对应弧形部分弧度需大于R2 000设计（图5）。

2.2 成型性确认

2.2.1 成型性

材质为DC04（或DC04+Z），板厚0.7 mm，依CAE分析，得出其理论素材规格为：弧形材，1 830 mm×1 219 mm（R2 000）；成型力：500 t，压边力：125 t；筋类型、分布：实体筋、单筋环绕。CAE分析状况如图6所示，CAE分析判定弧形材成型满足设计需求。

图5 产品弧度

图6 型面设计与成型分析

2.2.2 刚性

图7 断面示意图

2.3 材料利用率

2.3.1 材料对比

以本案零件为分析对象，分别采用矩形材与弧形材，素材形态差异如图8所示，可见矩形材相较长了127 mm。

图8 材料差异

2.3.2 材料利用率比较

同一零件，零件重量8.12 kg，采用矩形材，理论规格尺寸：1 830 mm×1 346 mm，实际尺寸：1 830 mm×1 345 mm；采用弧形材，理论规格尺寸：1830mm×1219mm，实际尺寸：1830mm×1 220 mm。不同规格材料利用率比较如表1所示。

表1 材料利用率比较

材料重量计算公式：

长（mm）×宽（mm）×板厚（mm）×密度（0.000 007 85）=重量（kg）

矩形材素材重量=1 830×1 345×0.7×0.000 007 85≈13.53 kg，材料利用率：8.12÷13.53≈60.01%；

弧形材素材重量=1 830×1 220×0.7×0.000 007 85≈12.27 kg，材料利用率：8.12÷12.27≈66.18%。

采用弧形材成型，材料重量减少了13.53-12.27=1.26 kg，材料利用率由原先的60.01%提升至66.18%，提升6.17个百分点，按裸板6 800元/t（6.8元/kg）计算，材料成本节省约1.26×6.8=8.57元/台。

以上计算仅为引擎盖外板，若算上引擎盖内板，每台车的效益将达到约17元。以每年30万产能算，弧形材料应用每年可为企业节省生产成本500万元以上。

3 结语

综上所述，实现降低汽车外覆盖件成本的目的，不仅需要从产品设计到模具开发各个阶段的努力，还需要引入各种降本方法，不能局限于固有思维，而需要突破定性，向更多方向深耕。在当今竞争日趋白热化的汽车市场，汽车成本不断下探，深入研究降低汽车制造成本的方式方法，必将在汽车企业的生存和发展道路上发挥越来越重要的作用。