115S白车身材料利用率报告 20090618

图一
零件结构
图二
展开结构
从中门外蒙皮零件结构和尺寸知道，材料厚度 t=0.7mm，其矩形边小边长为 866mm ＞50mm。根据参数说明中最小搭边值数据经验表，且中门外蒙皮形状尺寸大，取最小搭
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边值 a= a1 =50mm。从而有中门毛坯料矩形尺寸是：长为 1510mm。宽为 990mm。利用矩 形面积公式计算得到中门毛坯料面积 S =1510×990 mm2=1.495 m2。 通过零件材料利用率计算公式（5）便可以计算得到中门的材料利用率
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一、概述
汽车行业是钢材的消耗大户，近年来我国汽车企业每年消耗约 2000 万吨钢材，而且 还在以两位数的百分比逐年增长。 在国际原材料价格不断上涨而汽车价格不断降低的形势 下，汽车行业的利润空间受到很大程度的影响，节约资源、提高效率、降低成本是每个企 业的必行之路。 在汽车生产的原材料中，钢铁的比重占总消耗量的 60％～70％，而且在生产过程中 被消耗的钢材中，只有一部分直接转移到产品中去，构成产品实体，其余部分就变成了废 料。因此，通过各种工艺改进来提高钢材的利用率是汽车企业降低成本的一个有效途径。 从车身重量上看，轿车白车身占整车的 30% ～ 50% ，载重车白车身占整车重量的 20%～30%；从制造成本上看，轿车白车身占整车制造成本的 40%～60%，载重车白车身 占整车制造成本的 15%～30%。在白车身的组成中，由于冲压件占 95%以上，所以提高冲 压件的钢材利用率对降低成本、提升经济效益有着十分明显的效果。 从上述可以看出， 在汽车生产中节约钢材既节约资源也降低了厂家的成本， 因此在设 计汽车过程中对白车身零件结构合理设计以提高零件的材料利用率显得尤为重要。 材料利 用率在轿车车身设计中是一项重要的技术指标。
3.1 中门外蒙皮材料利用率计算 中门外蒙皮零件结构如图一， 其长度为 1350mm， 宽度为 866mm； 材料厚度 t 为 0.7mm； 在 CATIA 中测量得到其面积为 s =0.982m2 。图二是 CATIA 中的中门外蒙皮展开形状； 展开外形尺寸是长度为 1402mm，宽度为 882mm。
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料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料 刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被 拉人模具间隙，从而提高模具寿命。 搭边值对冲裁过程及冲裁件的质量有很大影响， 因此一定要合理确定搭边数值。 搭边 过大，材料利用率低；搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，冲裁时轻易翘曲或被拉断， 不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。 （1）影响搭边值的因素 A、材料的力学性能： 硬材料的搭边值可小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些； B、材料厚度： 材料越厚，搭边值也越大； C、冲裁件的外形与尺寸： 零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些； D、送料及挡料方式： 用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用 挡料销定距的搭边小一些； E、卸料方式： 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。 （2）搭边值的确定 搭边值是由经验确定的。 表一中为最小搭边值的经验数， 本报告计算毛坯料面积以表 一中搭边值经验数据为参考。 矩形边长 L＜50mm 材 料 厚 度 t 工件间 a ＜0.25 0.25-0.5 0.5-0.8 0.8-1.2 1.2-1.6 1.6-2.0 2.0-2.5 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 侧面 a 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.5 2.2 工件间 a 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 侧面 a 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 矩形边长 L＞50mm；圆角 r≤2t

0.982 100% 65.69% 1.495
3.2 其他修改件材料利用率计算 由于各零件材料利用率的计算理论和参数取值都是一样， 本报告只对其中一个零件进 行详细材料利用率计算， 其他各零件材料利用率不一一详细计算， 其他各零件的材料利用 率列表二计算。
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V S t …………………………………（3）
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式中： S ——零件其中一面的面积，单位：m2；
t ——零件的材料厚度。单位：mm。
又零件的重量可以通过质量计算公式（4）计算得到。
m V …………………….……………（4）
二、计算理论
由于各个国家的国情不同， 钢材利用率的计算方法也不尽相同， 本文所说的钢材利用 率是指钢材利用在汽车本身的比重，不含其余部分（废料）利用在社会其他行业的比重。 2.1 计算公式 对白车身零件， 如果知道某一零件的重量以及该零件毛坯料的重量， 那么便可以通过 公式（1）求取该零件的材料利用率。
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白车身材料利用率报告 表二 各零件材料利用率列表计算
三、115S 白车身材料利用率计算
115S 车型是在原 B07 车型基础上改型而来，其改型方案主要是在原 B07 基础上对车 身进行了尺寸调整；以及对中门结构进行了修改。115S 车型绝大部分白车身零部件都借 用原 B07 白车身零部件，只有部分零件根据改型方案并在原 B07 车的零件基础上进行了 改型设计。 本报告对白车身材料利用率进行计算， 只对改型设计后的各零件计算材料利用率； 借 用原 B07 车零件的材料利用率可以在原 B07 车的材料利用率报告得到，这里不对这些借 用零件的材料利用率进行计算。 根据计算理论中零件材料利用率计算公式知道，要计算某个零件的材料利用率只需 要分别求出该零件毛坯料表面积和零件面积，然后利用该公式便可计算出其材料利用率。 其中参数说明对零件面积和零件毛坯料面积的求取计算给予了详细说明。 由于各零件材料 利用率的计算理论和参数取值都是一样， 本报告只对其中一个零件进行详细材料利用率计 算，其他各零件材料利用率不一一详细计算，其他各零件的材料利用率列表二计算。
式中： ——零件材料的密度，单位：kg/m3；
V ——零件的材料厚度，单位：m3。
将公式 （3） 代入公式 （4） 并整理， 从而白车身单个零件的材料利用率可以由公式 （5） 计算得到。
单件钢材利用率 零件单面的面积 s 100% ……（5） 零件毛坯料单面的面积 S
整个白车身的材料利用率便可以用公式（6）计算得到。
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2.5-3.0 3.0-3.5
2.2 2.5
2.5 2.8
2.5 2.8
2.8 3.2
表一 最小搭边值数据经验值 本报告所要计算材料利用率的零件外形结构复杂、圆角多、零件尺寸大。计算过程中 确定最小搭边数据时，参考表一中经验数据并适当取大最小搭边值。
单件钢材利用率 零件的重量 100% ………………….（1） 零件的毛坯料重量
如果知道整个白车身所有零件的重量以及所有零件的毛坯料重量，同样可以通过公式 （2）求取整个白车身的材料利用率。
白车身钢材利用率
各零件的毛坯料重量
各零件的重量
100% …………（2）
白车身零件全部是由材料厚度在 0.5mm—3mm 左右的薄钢板冲压成型得到的，由于 钢板厚度很薄，则可以近似地通过公式（3）计算零件的体积。
编号: 115S-PD-CS-002
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项目名称： 115S
编制: 校对: 审核: 批准:
日期: 日期: 日期: 日期:
重庆迪科汽车研究有限公司 2009 年 3 月
目
录பைடு நூலகம்
一、概述......................................................................................................................................... 1 二、计算理论................................................................................................................................. 1 2.1 计算公式................................................................................................................................1 2.2 参数说明................................................................................................................................2 三、115S 白车身材料利用率计算................................................................................................ 4 3.1 中门外蒙皮材料利用率计算................................................................................................4 3.2 其他修改件材料利用率计算................................................................................................5 3.3 修改件整体材料利用率计算................................................................................................7 四、总结......................................................................................................................................... 7
白车身钢材利用率
零件毛坯料单面的面积 S
零件单面的面积 s
100% …（6）
通过以上分析可以知道，利用公式（5）可以计算出单个零件的材料利用率；利 用公式（6）可以计算出白车身的材料利用率。 2.2 参数说明 1、零件面积 通过公式（5） 、 （6）可以知道，计算单个零件的材料利用率和整个白车身的材料利用 率都需要知道零件的面积。 而实际上车身各零件的结构相当复杂， 无法通过数学几何方法 计算出其面积。本报告求取零件的面积，利用 CATIA 软件测量零件得到。各零件完成工 艺数模设计后，在 CATIA 中测量各零件 3D 精确数据便得到零件面积 s。 2、零件毛坯料面积 车身各零件都是由薄钢板冲压成型得到， 在冲压成型得到零件前需要根据零件结构以 及材料的拉延率等来计算零件展开形状。 由于精确展开零件工作量太多， 而且本报告计算 材料利用率也不需要精确数据，从而在 CATIA 中对零件的 3D 结构近似展开得到毛坯料 形状尺寸。冲压工艺下料是在条料、带料、板料基础上根据零件展开形状，切取规则几何 形状的毛坯料。 毛坯料尺寸是在零件展开尺寸上增加最小搭边量得到。 则可以通过数学几 何方法计算得到零件毛坯料面积 S。 3、搭边量 根据冲压工艺， 零件排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废