汽车车身冲压件材料利用率提高研究
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1 车身设计时的材料利用率优化
在车身早期造型和零件设计时, 零件的利用 率常常会被忽视。经过对 现有车型的研究, 我们 在新车型的设计中提出几点有效控制材料利用率 的优化方案。 1. 1 局部调整零件形状
大部分产品工程师在设计零件时, 往往使零 件有突出部分和一些比较尖锐的圆角。
针对此类零件根据不同模具制造商的具体情 况一般有两种排样方式, 如图 1所示。
图 11是使用手工方式进行排样后的结果, 图 12是计算机算出来的利用率最高的排样方式, 利 用率提高了近 12% 。
上海汽车 20101 05
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工艺材料
图 11 手 工排样
图 12 计算机排样
3 冲压过程中的废料再利用
很多大型零件如侧围、门板等零件落料后产
生的废料较大。经统计这样的大型废料单车重量 约 13 kg, 如在生产过程中进行有效的收集, 可使用 其它材料和 料厚相同 的小零 件对其 进行再 次利 用, 从而提升整车的材料利用 率。这个方案我们 已经在现有上市的车型上进行操作了, 先找到材 料和料厚相同的小零件, 然后在大型废料上制定 排样方式, 目前侧围废料已经被再次利用起来了。
参考文献
1 刘惟信. 汽车设计 [ M ] . 北京: 清华大学出版社, 2001. 2 [ 德 ] F. S chm elz等著, 伍德荣等译. 万向节与传动轴 [ M ] . 北京: 北京理工大学出版社, 1997.
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上海汽车 20101 05
( 3) 单十字万向节非等速万向节, 需要通过两 个万向节并在一定工作条件下才能实现等速。
( 4) 等速万向节中的球笼式等速万向节以及 双联式万向节已经用于转向管柱的开发中。
( 5) 等速万向节是未来管柱开发的趋势, 最新 开 发的汤普森万向节在摩擦和振动方面都超过普
通等速万向节, 未来也有可能规模化应用。
图 1 制造商排样方式
由于有这 些突出部分存在, 零件 无法更紧密 地排样, 导致利用率不够理想。优化方案如图 2, 设计时可尽量避免零件有突出部分以及尽可能加 大圆角。 1. 2 分离零件
在车身设 计时也会存在这样的零件, 有突出 部分, 但为了 保证零件 功能无法 将其直接 去掉。 对于这样的零件可以考虑将其拆成两 个零件, 如 图 3所示。
材料浪费, 如门板的窗框部分、顶盖和顶盖加强板 的天窗部分等, 为了利用这些部分, 可采用套材。 如图 7, 在空白区域加上一个小型零件与大零件一
上海汽车 20101 05
起冲压制造, 有效提高 利用率。而这个方案必须 在前期产品工程师设计零件 时就要得到重视, 为 了配合大零件, 不至于影响合做后的成型性, 小零 件需要做一些成型性的调整。
4 结语
综上所述, 能提升车身材料利用 率的方案有 很多, 且在设计的前期考虑利用率优化是最有效, 节省成本最多, 越到后 面材料利用率的优化越是 困难。所以我们在设计的初期就应该投入更多时 间和人力对怎样提高利用率进行研究, 对降低整 车成 本, 有效 提 升自 主品 牌竞 争力 有 着重 大的 意义。
率, 车身几乎所有的大 型覆盖件都在造型锁定的 同时, 外形轮廓也相应被锁定 了。零件和零件之 间的分隔线决定了零件的形状, 也决定了零件利 用率的高低。图 6是翼子板、前盖、侧围之间分隔 线的一个比较典型的案例, 优化方案是通过调整 分隔线将翼子板上面局部分离出来给 侧围, 这样 翼子板不但利用率有大幅提高, 而且工艺也相对 简单多了, 另对其他两个零件没有太大的影响。
第二种方式: 一张板料出两件, 和一张板料出 单个零件相比较, 阴影部分的废料将被节省下来, 如图 10。
图 10 优化料片
这些方案 由于需要增加一套落料模 具, 故一 般针对大中型零件, 如前盖内外板等。 2. 3 利用排样软件
由于车身 零件一般结构复杂, 在 坯料展开后 形状千奇百怪。如果以传统的设计方法手工来排 样的话, 不仅效率低, 误差大, 而且利用率常常也 无法得到保证。而使用计算机辅助技术则能更快 更精确地找到最优化排样方案。
工艺材料
必要的废料产生, 利用率有较大提升。 第一种方 式: 将料片形状优化后 可进行连续
落料, 灰色部分为每落一次料可节省的料片面积, 如图 9。
图 7 小零件与大零件结合
2 冲压模具工艺设计优化
在零件设计完成后, 就需要 对零件进行模具 工艺的设计, 工艺制定的好坏也会对材料利用率 产生较大的影响。经过对多款车身零件模具工艺 的研究, 提出以下几个方面的优化建议。 2. 1 改变坯料形状
以尾门外板为例, 很多模具制造商为了方便, 大多使用方形料片。
但是如果将工艺进一步优化, 将方形料片改 为梯形, 可将利用率提高约 5% 左右。
如图 8, 门外板两块大型的三角形废料将会省 下来, 材料利用更合理。
图 8 门外板形状
2. 2 增加落料 在拉延工艺前增加落料工序, 可有效控制不
图 9 优化料片形状
工艺材料
汽车车身冲压件材料利用率提高研究
曹力丰 李正其 陈晓磊 (上汽集团股份有限公司技术中心, 上海 201804)
=摘要 > 通过对数款车型白车身材料利用率的研究, 分析材 料利用率优 化的可行性, 提出 了有效提 高车
身材料利用率的方案。
=Ab stract> T hrough the study of the ut ilization ratio of B IW m ateria,l the feasib ility of the improvem en t o f the utilizat ion ra tio is ana lyzed, and som e so lut ions are prov ided.
收稿日期: 2010- 03- 12 上海汽车 20101 05
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工艺材料
图 2 优化方案
进行有效排样, 利用率较高。 所以我们 在设计零件时, 应尽量 将零件设计
成成型类零件, 如图 5。零件经过优化后, 本来需 要使用拉延工艺, 现在完全可用成型工艺来实现, 利用率将大幅提升。
图 3 零件拆分
=主题词 > 材料利用率 冲压 汽车
0 引言
由于汽车市场竞争的日益加剧, 怎样有效降 低汽车成本成为企业着重考虑的内容。而汽车零 件中有大量的钣金冲压零件, 原材料成本又占了 比较大的比重, 一般一台白车身的钣金重量在 350 ~ 450 kg左右, 按照 50% 的材料利用率, 需要耗费 700~ 900 kg的材料。若能提高利用率一个百分点 的话, 则可以节约原材料将近 15 ~ 20 kg, 这在当 今汽车车型众多、竞争激烈的市场环境下, 是一个 相当可观的降本资源, 所以怎样更好地优化和提 高材料利用率, 其意义就变得十分重大。
通过对两种方案零件排样方案的 对比, 我们 可以明显地看出分成两个零件后, 废料较少, 利用 率相对较高。
当然变成两个零件后, 模具费用增加了, 不过 根据零件所用的材料的单价 不同, 当汽车产量达 到一定数值后, 在材料上节省的费用就会显现出 来, 如图 4所示。
图 5 优化零件结构
1. 4 造型优化 车身造型 的优劣 也直 接影响 到整 车的 利用
图 4 费用节省
1. 3 优化零件结构 根据模具工艺的设计原理, 拉延工艺一般是
压料后成型, 在拉延设计时, 需要增加大量的工艺 补充面, 废料较多, 利用率相应较低, 而成型工艺 是在落料后直接成型, 不需要压料面, 而且落料可
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图 6 优化方案
1. 5 零件合并制造 在设计大 型零件时, 我们常常会 发Leabharlann Baidu有大片
( 上接第 46页 )
5 结语
通过对早期以及现代转向管柱 的设计变化, 分析了万向节引入到管柱设 计中的原因, 同时分 析了各种万向节的工作原理 及发展趋势, 总结为 以下几点。
( 1) 万向节主要被应用在轿车的零部件开发 中, 驱动轴、转向管柱都包含不同的万向节结构。
( 2) 十字轴万向节是最被广泛应用到转向管 柱开发中的万向节。
在车身早期造型和零件设计时, 零件的利用 率常常会被忽视。经过对 现有车型的研究, 我们 在新车型的设计中提出几点有效控制材料利用率 的优化方案。 1. 1 局部调整零件形状
大部分产品工程师在设计零件时, 往往使零 件有突出部分和一些比较尖锐的圆角。
针对此类零件根据不同模具制造商的具体情 况一般有两种排样方式, 如图 1所示。
图 11是使用手工方式进行排样后的结果, 图 12是计算机算出来的利用率最高的排样方式, 利 用率提高了近 12% 。
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工艺材料
图 11 手 工排样
图 12 计算机排样
3 冲压过程中的废料再利用
很多大型零件如侧围、门板等零件落料后产
生的废料较大。经统计这样的大型废料单车重量 约 13 kg, 如在生产过程中进行有效的收集, 可使用 其它材料和 料厚相同 的小零 件对其 进行再 次利 用, 从而提升整车的材料利用 率。这个方案我们 已经在现有上市的车型上进行操作了, 先找到材 料和料厚相同的小零件, 然后在大型废料上制定 排样方式, 目前侧围废料已经被再次利用起来了。
参考文献
1 刘惟信. 汽车设计 [ M ] . 北京: 清华大学出版社, 2001. 2 [ 德 ] F. S chm elz等著, 伍德荣等译. 万向节与传动轴 [ M ] . 北京: 北京理工大学出版社, 1997.
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上海汽车 20101 05
( 3) 单十字万向节非等速万向节, 需要通过两 个万向节并在一定工作条件下才能实现等速。
( 4) 等速万向节中的球笼式等速万向节以及 双联式万向节已经用于转向管柱的开发中。
( 5) 等速万向节是未来管柱开发的趋势, 最新 开 发的汤普森万向节在摩擦和振动方面都超过普
通等速万向节, 未来也有可能规模化应用。
图 1 制造商排样方式
由于有这 些突出部分存在, 零件 无法更紧密 地排样, 导致利用率不够理想。优化方案如图 2, 设计时可尽量避免零件有突出部分以及尽可能加 大圆角。 1. 2 分离零件
在车身设 计时也会存在这样的零件, 有突出 部分, 但为了 保证零件 功能无法 将其直接 去掉。 对于这样的零件可以考虑将其拆成两 个零件, 如 图 3所示。
材料浪费, 如门板的窗框部分、顶盖和顶盖加强板 的天窗部分等, 为了利用这些部分, 可采用套材。 如图 7, 在空白区域加上一个小型零件与大零件一
上海汽车 20101 05
起冲压制造, 有效提高 利用率。而这个方案必须 在前期产品工程师设计零件 时就要得到重视, 为 了配合大零件, 不至于影响合做后的成型性, 小零 件需要做一些成型性的调整。
4 结语
综上所述, 能提升车身材料利用 率的方案有 很多, 且在设计的前期考虑利用率优化是最有效, 节省成本最多, 越到后 面材料利用率的优化越是 困难。所以我们在设计的初期就应该投入更多时 间和人力对怎样提高利用率进行研究, 对降低整 车成 本, 有效 提 升自 主品 牌竞 争力 有 着重 大的 意义。
率, 车身几乎所有的大 型覆盖件都在造型锁定的 同时, 外形轮廓也相应被锁定 了。零件和零件之 间的分隔线决定了零件的形状, 也决定了零件利 用率的高低。图 6是翼子板、前盖、侧围之间分隔 线的一个比较典型的案例, 优化方案是通过调整 分隔线将翼子板上面局部分离出来给 侧围, 这样 翼子板不但利用率有大幅提高, 而且工艺也相对 简单多了, 另对其他两个零件没有太大的影响。
第二种方式: 一张板料出两件, 和一张板料出 单个零件相比较, 阴影部分的废料将被节省下来, 如图 10。
图 10 优化料片
这些方案 由于需要增加一套落料模 具, 故一 般针对大中型零件, 如前盖内外板等。 2. 3 利用排样软件
由于车身 零件一般结构复杂, 在 坯料展开后 形状千奇百怪。如果以传统的设计方法手工来排 样的话, 不仅效率低, 误差大, 而且利用率常常也 无法得到保证。而使用计算机辅助技术则能更快 更精确地找到最优化排样方案。
工艺材料
必要的废料产生, 利用率有较大提升。 第一种方 式: 将料片形状优化后 可进行连续
落料, 灰色部分为每落一次料可节省的料片面积, 如图 9。
图 7 小零件与大零件结合
2 冲压模具工艺设计优化
在零件设计完成后, 就需要 对零件进行模具 工艺的设计, 工艺制定的好坏也会对材料利用率 产生较大的影响。经过对多款车身零件模具工艺 的研究, 提出以下几个方面的优化建议。 2. 1 改变坯料形状
以尾门外板为例, 很多模具制造商为了方便, 大多使用方形料片。
但是如果将工艺进一步优化, 将方形料片改 为梯形, 可将利用率提高约 5% 左右。
如图 8, 门外板两块大型的三角形废料将会省 下来, 材料利用更合理。
图 8 门外板形状
2. 2 增加落料 在拉延工艺前增加落料工序, 可有效控制不
图 9 优化料片形状
工艺材料
汽车车身冲压件材料利用率提高研究
曹力丰 李正其 陈晓磊 (上汽集团股份有限公司技术中心, 上海 201804)
=摘要 > 通过对数款车型白车身材料利用率的研究, 分析材 料利用率优 化的可行性, 提出 了有效提 高车
身材料利用率的方案。
=Ab stract> T hrough the study of the ut ilization ratio of B IW m ateria,l the feasib ility of the improvem en t o f the utilizat ion ra tio is ana lyzed, and som e so lut ions are prov ided.
收稿日期: 2010- 03- 12 上海汽车 20101 05
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工艺材料
图 2 优化方案
进行有效排样, 利用率较高。 所以我们 在设计零件时, 应尽量 将零件设计
成成型类零件, 如图 5。零件经过优化后, 本来需 要使用拉延工艺, 现在完全可用成型工艺来实现, 利用率将大幅提升。
图 3 零件拆分
=主题词 > 材料利用率 冲压 汽车
0 引言
由于汽车市场竞争的日益加剧, 怎样有效降 低汽车成本成为企业着重考虑的内容。而汽车零 件中有大量的钣金冲压零件, 原材料成本又占了 比较大的比重, 一般一台白车身的钣金重量在 350 ~ 450 kg左右, 按照 50% 的材料利用率, 需要耗费 700~ 900 kg的材料。若能提高利用率一个百分点 的话, 则可以节约原材料将近 15 ~ 20 kg, 这在当 今汽车车型众多、竞争激烈的市场环境下, 是一个 相当可观的降本资源, 所以怎样更好地优化和提 高材料利用率, 其意义就变得十分重大。
通过对两种方案零件排样方案的 对比, 我们 可以明显地看出分成两个零件后, 废料较少, 利用 率相对较高。
当然变成两个零件后, 模具费用增加了, 不过 根据零件所用的材料的单价 不同, 当汽车产量达 到一定数值后, 在材料上节省的费用就会显现出 来, 如图 4所示。
图 5 优化零件结构
1. 4 造型优化 车身造型 的优劣 也直 接影响 到整 车的 利用
图 4 费用节省
1. 3 优化零件结构 根据模具工艺的设计原理, 拉延工艺一般是
压料后成型, 在拉延设计时, 需要增加大量的工艺 补充面, 废料较多, 利用率相应较低, 而成型工艺 是在落料后直接成型, 不需要压料面, 而且落料可
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图 6 优化方案
1. 5 零件合并制造 在设计大 型零件时, 我们常常会 发Leabharlann Baidu有大片
( 上接第 46页 )
5 结语
通过对早期以及现代转向管柱 的设计变化, 分析了万向节引入到管柱设 计中的原因, 同时分 析了各种万向节的工作原理 及发展趋势, 总结为 以下几点。
( 1) 万向节主要被应用在轿车的零部件开发 中, 驱动轴、转向管柱都包含不同的万向节结构。
( 2) 十字轴万向节是最被广泛应用到转向管 柱开发中的万向节。