柳州柳新汽车冲压件有限公司广西柳州545006
摘要：随着人们生活水平的提高，人们对汽车的品质要求越来越高，导致汽车市场竞争日趋激烈，各汽车企业在追求先进制造技术提升自身产品竞争力的同时，成本压力越发增大，因此，成本控制成为各车企的重中之重。对于汽车来说，冲压件作为整车构成的重要组成部分，占整车成本的10%~20%，占整车重量的30%~50%，所以，提高汽车车身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。
关键词：汽车冲压件；材料利用率；提升方法
引言
目前由于汽车市场的竞争日益激烈，怎样有效降低汽车成本成为汽车制造企业重点研究内容之一，而汽车零部件中有大量的金属冲压零件，原材料成本又占了比较大的比重，一般一台白车身重量在300-450公斤左右，若按材料利用率50%计算，需用耗费600-900公斤的材料，如若提高材料利用率1个百分点，则可结余12-18公斤材料，在竞争激烈的市场环境下，是一个相当有效的降低成本手段和方法，所以怎样提高材料的利用率，其意义就变得重要起来。下面根据目前国内汽车生产的工艺水平，结合多年生产实践经验，浅析一下提高材料利用率的具体工艺措施和方法。
1冲压件材料利用率技术表达式
材料利用率是指合格品中包含的材料数量在材料（原材料）总消耗量中所占的比重，即已被利用的材料与实际消耗的材料之比，说明材料被有效利用的程度。材料利用率越高，意味着用同样数量的材料可以生产更多的产品。
为贴合生产实际，本文对材料利用率术语作如下定义：材料利用率就是合格产品中某种材料的含量与制造该产品过程中该种材料耗用量的百分比率。定义公式如下为：
式中：r一材料利用率；
N一合格产品中某种材料含量；
W—制造过程中该种材料的耗用量。
2汽车冲压件材料利用率提升方法
2.1废料再利用
车身四门及侧围等含窗框或门洞部位的制件，可能产生较大片的废料，导致这些件的材料利用率极低。针对某车型材料利用率低的现状，首先将该车型制件生产过程中产生较平整的边角料尺寸进行统计，形成数据库，对比现有制件规格明细，核查是否能废料再利用。经排查侧围外板废料可用于加油口盖、尾灯安装板等小件的生产。侧围材质与小件材质相同，但料厚与小件料厚相差0.1，因此首先利用废料进行了20台份调试验证及300台份的批量验证和强化路试验证，验证合格后证实方案可行并实施。考虑到大件废料的可再利用性，后期新项目设计阶段，需合理选择材质及料厚，在性能满足要求的前提下，调整小件的材质和料厚使其更容易引用大件废料。
2.2产品造型分块优化
汽车车身冲压件中，侧围冲压件是车身冲压件空间几何尺寸最大，造型最复杂的冲压件，其材料利用率提升难度非常大，结构造型中侧围与后背门分块位置对整体材料利用率影响比较大，由于侧围成形深度非常大，导致侧围、后背门内外板材料消耗增加。如图1所示，图中①位置在产品造型分块优化后，其分块位置件如图中②位置所示。产品造型分块优化后，其材料利用率由原先的43.5%提升至43.8%。
图1产品造型分块优化
2.3产品深度优化
后背门内板冲压件由于深度比较深，导致成形比较困难，容易开裂起皱，同时，材料消耗利用率低。为此，进行后门内板门锁区域拉深深度优化，使其减少40mm，其坯料尺寸可减少30mm。如图2所示，产品深度优化后，不仅生产质量稳定，提高良品率，同时其材料利用率由62.5%提升至63.2%。
2.4优先选择塑料件
要想有效提高汽车冲压件材料利用率，在非受力件、及装饰件材料的选择方面，可以优先选用塑料件。随着汽车生产制造工艺水平的不断提高，消费者对汽车外在美观方面的要求的急剧提升，汽车的装饰件等非受力物件的设计方面，也提出了更高的要求，而由于此类汽车物件，其在形状上较为复杂，加之其加工难度也较大，因而其在生产制造过程中，其会造成材料的大量损耗，导致汽车生产成本的极大提高。针对此情况，可以采用相对造价低的塑料件来替代钣金件，保障汽车美观及质量的同时，也有效的提升了材料的利用率，降低了汽车生产成本。如在某汽车包角板的生产制造中，其材料的利用率还不到六成，而将此冲压件改造成塑料件以后，不但提升了汽车的装饰美观性，还极大的降低了汽车冲压件的生产成本，提高了汽车生产经济效益。
图2产品深度优化
2.5选择高质量的开卷线
要想有效提高汽车冲压件材料利用率，还必须选择高质量的开卷线。在薄钢板的生产制造方面，我国的GB708-88标准中有规定，其长度必须是50mm的若干倍数，在宽度方面，其必须是10mm的若干倍数。也正是基于此种规定，使得在零件的剪切排样设计中，容易出现材料浪费情况的发生，材料的利用率不高。应对此种情况，可选用高质量的开卷剪切线来解决这一问题，由于此种开卷线不仅具有价格实惠的优势，其在下料尺寸的精度方面，也十分的精准，因而其能够有效的提升汽车冲压件产品生产过程中材料的利用率。也正是基于该开卷线的优异特性，当前我国汽车生产的下料工艺环节中，开卷线已得到广泛的应用，并在提高材料利用率方面，取得了显著成效。
2.6选择合理的工艺方法
要想有效提高汽车冲压件材料利用率，还必须科学合理的选择工艺方法。在汽车新品开发过程中，首先要合理优化零件造型，选用材料版规，然后根据所用材料版规，及其产品质量要求的实际情况，科学合理的选择加工工艺手段，在保障产品质量的前提下，提高材料的利用效率。具体来说，其主要包括以下几个方面：一是在产品设计时，需优化产品造型，在不影响整车质量、结构的情况下消除明显的凸起凹槽等降低材料利用率的造型；同时在产品造型已确定后，尽量选择分剪余料少或无分剪余料产生的版规，极大限度的提升材料利用率；二是明确工艺排样。在对产品工艺方法进行设计时，应充分考虑到多种情况，预先设计若干方案，进行对比，并从中选择最优的排样方案。在计算落料搭边时，要结合当前我国在汽车冲压件生产制造的实际工艺水平，将其薄板料搭边的厚度，设计在三毫米以上，厚板料搭边的厚度值，要超过料厚；三是合理应用套裁方法。在对汽车冲压件产品的生产工艺进行设计时，要充分考虑到其所用零件材料的规格尺寸，及形状等特性，在零件的余料区域，实施套裁处理，获得另外一个零件，最后再将此零件分离出去，从而可以获得两个零件。如此一来，不仅能够有效的提升工作效率，极大的降低制造费用，还能有效的提升材料的利用率。此外，在对材料剪切排样中，也可以合理应用套裁工艺手段，提升材料利用率。
结语
汽车冲压件材料利用率提升方法研究结果表明，冲压产品件造型分块结构方式、产品深度尺寸、冲压成型工艺及冲压工艺补充方案等对其冲压材料利用率提升影响至关重要，优化上述方案可以明显提升材料利用率。本文通过分析冲压产品工艺性，在保证整车性能的前提下，通过材料利用率的提升，达到车身成本的降低，提高产品市场竞争力，并实现汽车绿色制造。
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