浅谈商用车钣金冲压件材料利用率提升的思路及应用
（东风柳州汽车有限公司，广西 柳州 545000）
摘 要：本文对商用车钣金冲压件材料利用率进行了相应的解析和评价，通过分析影响冲压件材料利用率的因素，介绍了冲压件材料利用率提升的思路及应用方法，通过实践总结，可以有效的提高商用车钣金冲压件的材料利用率，降低零件成本、为提升产品竞争力提供有效的支持和保障。
关键词：商用车 钣金冲压件 材料利用率 提升思路引言：
本文通过分析商用车钣金冲压件工艺技术，且在保证整车产品性能的前提下，抓住冲压件成本的必要非充分条件——材料利用率，通过提高冲压件材料利用率达到降低成本，提高汽车产品市场竞争力的目的[1]。影响钣金冲压件材料利用率的因素有很多，本文主要从产品结构、冲压工艺方案及板料卷规优化几方面进行探讨。
一、冲压件材料利用率的提升思路
1.1 材料利用率的统计
材料利用率的统计方式不是唯一的，本文主要采用以下统计方式：
单个冲压件材料利用率=冲压件重量/（坯料重量+开卷损耗+分剪损耗）*100%。
1.2 冲压件重量与坯料重量的关系
冲压件重量与产品结构强相关，坯料重量与冲压工艺及模具结构相关，其中材料利用率与轻量化在某种程度上是相互矛盾的关系，通过增加冲压件重量来提高零件材料利用率的做法不可取，还需要降低坯料重量才行，二者需要合理的设计。
1.3 开卷损耗及分剪损耗
开卷损耗主要是由于卷料运输及开卷过程中的头尾损伤导致。分剪损耗主要指的是部分零件无合适的卷规，分剪时产生余料且无法代用在其他零件上造成损耗。
针对以上因素逐层分析可得出冲压件材料利用率的提升思路主要从优化产品结构、改善冲压工艺、减少开卷分剪损耗几方面入手。
二、提升冲压件材料利用率的方法
2.1 优化产品结构
产品结构优化是提高材料利用率的关键，产品的造型决定了材料利用率提升的极限，产品设计合理与否决定着最终材料利用率的高低[2]。在产品设计阶段应避免出现导致材料利用率低的结构。如下图 1所示，零件左下存在细长的凸出结构，使工艺补充面需加大，导致材料浪费；图 2 零件中间细长，两端造型凸出中间主体部分，用方形料片进行拉延，中间部分大量材料未被利用。
在满足零件强度及搭接关系的前提下，尽可能避免出现以上结构，从而提高材料利用率。
如图 3 所示，零件两侧型面高差大，拉延深度大，导致另一侧工艺补充部分多，材料利用率低，可通过调整零件分缝线的方式减少零件两侧高度差，减少工艺补充的废料，提高材料利用率。
2.2 改善冲压工艺
在完成冲压件产品设计后，合理的冲压工艺及模具结构方案能有效的降低材料浪费，提高材料利用率，以下为几个典型案例：
1、成形工艺替代拉延工艺
汽车钣金冲压工艺设计中，拉延工艺需要在零件周围增加一定的工艺补充面来进行压料，而成形工艺一般无需设置工艺补充，无需浪费多余的料。在不影响冲压件刚性及零件质量的前提下，应优先采用成形工艺替代拉延工艺，例如某商用车 B 柱内板的冲压件，拉延工艺件坯料重 6.66kg，成形工艺件坯料重 4.12kg，成形工艺的材料利用率明显高于拉延工艺。
2、优化零件排样及使用摆剪工艺
落料件之间及条料侧边之间在冲裁的时候存在一定的搭边，搭边的料称之为工艺废料。合理的排样能最大化的减少工艺废料，如图 4(a)所示，可有效减少左下角的工艺废料；部分零件还可通过采用摆剪工艺的方式将方形料变成梯形料，减少两侧材料的浪费提升材料利用率。
（a）排样优化 （d）摆剪料
图 4 排样优化及摆剪
3、优化工艺补充
前期工艺设计时，结合 CAE 冲压成形分析，在满足制件成形性及成形质量的前提下，尽量优化工艺补充结构，包括其中的细节尺寸，如图 5 所示，其中：
L—— 切边线到工艺补充 R 的距离，推荐 L≤5mm，L 越大，工艺补充越多，材料利用率越低；H—— 工艺补充部分高度，在满足制件成形性及成形质量及外板件冲击线不上 A 面的前提下，H 值的减小有利于提高材料利用率；D——拉延筋中心线到分模中心线的距离，推荐 D≤16mm，保证压料管理面 10mm 即可；n——拉延后材料边界线与拉延筋中心线的距离，为了尽可能的缩小坯料尺寸，降低坯料重量，n 值越小越好，但同时为了保证拉延件的稳定性，推荐 0＜n≤5mm 范围内；图 5 工艺补充结构2.3 优化卷规现场调试出能稳定生产的最优坯料尺寸后，需根据产品规划产量、钢材采购情况等确定合理的卷规，尽量减少卷料开卷、分剪的损耗。
其中一个办法是适当增加卷规的重量，提高开卷效率（相同料片的情况下可减少开卷的数量）来提高材料利用率。
2.4 小结
除了上文介绍的几种改善工艺方式外，还有套料生产（大小件共模）、左右件合模、余料再利用、弧形刀、波浪刀及开口拉延、激光拼焊的应用等均能在不同程度上提升冲压件的材料利用率，本文不做详细介绍。
三、结语
面对汽车行业的激烈竞争及不断发展的汽车技术，提升汽车钣金冲压件材料利用率不仅能增强产品竞争力，而且能体现出汽车制造的工艺和设计水平。本文通过逐层分析影响钣金冲压件材料利用率的因素，对各个环节进行了一系列的把控，为提升冲压件材料利用率提供了思路及一些案例，起到了一定的参考作用。
参考文献
[1]余威，朱梅云，何桂娇 汽车冲压件材料利用率提升方法研究.锻压装备与制造技术，2019[2]黄伟男，吕进，汽车车身冲压件材料利用率提升方法探讨.模具技术，2017
