前地板材料利用率提升研究與應用

王 寬， 黃 棋， 唐廷洋， 劉 振

（上汽通用五菱汽車股份有限公司， 廣西 柳州 545007）

0 引 言

近年來汽車市場已進入白熱化競爭時代，汽車制造成本也逐年升高。沖壓作為汽車生產四大工藝之首，其生產成本在整車制造成本中占比高，而材料成本又是沖壓生產成本最大的影響因素。現通過對比分析某車型前地板，通過減小板料尺寸，使板料流過拉深筋進入工藝補充面對零件尺寸以及質量狀態的影響，探尋提升材料利用率、降低生產成本的方法，提高企業市場競爭力。

1 零件結構介紹

前地板如圖1 所示，外形尺寸約為1 179 mm×768 mm×113.6 mm，要求無起皺、開裂現象。其材料為BLD-FB-D，板料尺寸為1 420 mm×930 mm×0.6 mm，目前零件合格率為95.21%。

2 CAE分析結果對比

2.1 減小板料尺寸

板料尺寸由1 420 mm×930 mm×0.6 mm 減小至1 400 mm×910 mm×0.6 mm，長、寬各減小20 mm，如圖2所示，材料利用率提升了3%。

圖2 板料尺寸減小

2.2 減薄率對比

在CAE 分析設置與參數完全一致的情況下，減小板料尺寸后，其減薄率與正常板料尺寸的減薄率基本保持一致，如圖3所示。

圖3 減薄率對比

2.3 材料流入量對比

材料流入量對比如圖4 所示，左右側的材料流入量基本一致，前側因板料流過拉深筋導致走料過快，材料流入量較正常尺寸板料大2 mm 左右，同時導致后側的材料流入量小1 mm左右。

圖4 材料流入量對比

2.4 回彈對比

回彈對比如圖5 所示，減小尺寸板料的前地板方框區域較正常尺寸板料的前地板下塌約1 mm。

圖5 回彈對比

2.5 CAE分析對比結論

減小尺寸后的板料CAE 分析的減薄率、材料流入量以及回彈與正常尺寸板料的CAE 分析值基本一致，都在可接受的范圍之內，因此該方法可行。

3 實際試模結果對比

3.1 實際試模工況

實際試模使用主缸壓力為8 000 kN 的液壓機，設置好主缸壓力、頂缸壓力、頂出高度等參數后，先用正常尺寸板料試壓，確認試制零件合格后，保持壓力機參數不變，再用減小尺寸的板料試壓。

3.2 實際試模的零件狀態

減小尺寸的板料前地板經檢查確認后，無縮頸開裂問題，如圖6（a）所示，正常尺寸板料成形的零件，如圖6（b）所示，方框區域的板料流過拉深筋進入工藝補充面，如圖6（c）所示，拉深筋外側的板料也有所減少，但板料沒有完全流過拉深筋。另外，B處有輕微起皺（見圖6（d）），但經后工序的切邊和翻邊工序后消除，對零件成形質量影響不大。

圖6 實際試模零件

3.3 實際流入量對比

材料流入量測點位置如圖7 所示，流入量數值如表1所示。

表1 材料流入量對比 mm

圖7 材料流入量測點位置

正常板料尺寸實際試模的流入量與CAE 分析偏差在3 mm以內，屬于正常。

減小板料尺寸的實際流入量測點12～18因板料流過拉深筋，導致材料流動變快，流入量較正常板料多3～12 mm，進而使測點1～7 的流入量較正常板料少1～3 mm；測點8～11 和測點19～22 流入量較正常板料多1～3 mm。跟CAE 分析對比，測點12～18較CAE 分析偏差較大，這可能是因板料流過拉深筋進入工藝補充面引起的CAE 分析失真，其他測量的流入量偏差均在正常范圍。

3.4 零件尺寸對比

根據測量計劃，前地板的尺寸測點一共有146個，正常尺寸板料生產的零件尺寸合格率為95.2%，減小尺寸板料生產的零件尺寸合格率為93.8%，偏差2個測點，影響尺寸合格率1.4%，如表2所示。

表2 零件尺寸對比

偏差的2個測點為點14和點15，如圖8所示，差值為0.5 mm，與減小尺寸板料的前地板CAE 分析此區域下塌對應。經跟蹤此零件在整車上的匹配情況，這2個測點的偏差對整車沒有影響，能接受此狀態。另外這2個測點可以在CAE分析階段通過回彈補償的方式進行優化。

圖8 偏差的2個測點

3.5 實際試模結論

減小板料尺寸的前地板流入量與正常尺寸板料的前地板有一定的差別，起皺狀態稍嚴重，但對整車沒有影響，尺寸僅有2個測點的差別，而且可以在CAE 分析階段通過一定的方式優化，因此減小板料尺寸的方案可行。

4 減小尺寸板料的收益

板料尺寸由1 420 mm×930 mm×0.6 mm 減小至1 400 mm×910 mm×0.6 mm，質量減輕0.219 kg，按6元/kg 計算，每生產1 個零件，板料成本能減少1.32元，如表3所示。

表3 減小板料尺寸的收益

5 結束語

減小板料尺寸并讓板料流過拉深筋，雖然對前地板的CAE 分析回彈有一定的影響，但在CAE 分析階段可通過回彈補償的方式進行優化，實際生產的零件質量狀態和尺寸合格率都在可接受的范圍，證明該工藝可行，通過降低板料成本來提升企業的市場競爭力。

此工藝還在前圍板和后地板進行了驗證，前圍板的板料尺寸由原來的1 400 mm×550 mm×0.7 mm減小至1 360 mm×510 mm×0.7 mm，長和寬分別減小40 mm；后地板的板料由（1 480/1 100）mm×995 mm×0.6 mm 的等腰梯形變為（1 480/1 100）mm×955 mm×0.6 mm的等腰梯形，高度減小40 mm，零件的質量狀態和尺寸合格率沒有太大的變化，但材料利用率分別提升了6.33%和2.98%。

目前在結構件和內板件上驗證了此工藝的可行性，但對于表面質量要求高的外板件，如前門外板、后側門外板、發動機罩外板和頂蓋等，采用此工藝是否能達到質量要求還有待驗證，如果能實現，材料利用能提高3%～4%，由此產生的收益可觀。