近幾年隨著(zhù)人們生活水平的提高，汽車(chē)需求量也越來(lái)越大，各汽車(chē)廠(chǎng)的競爭日趨激烈，不斷投入具備成本競爭力的新車(chē)型搶占市場(chǎng)，與此同時(shí)，用于生產(chǎn)汽車(chē)鋼材所需的鐵礦石與焦炭等自然資源卻日趨緊張。提高材料利用率，不僅能降低汽車(chē)的制造成本，提高汽車(chē)品牌的競爭力，而且也符合節能降耗的環(huán)保理念。

  1、落料排樣優(yōu)化，減少廢料

 針對一些異形的沖壓件，可以對開(kāi)卷落料模具內毛坯板料的排布方式進(jìn)行優(yōu)化，以減少廢料，盡可能多的開(kāi)卷出毛坯板料，提高材料利用率。

 T6車(chē)型的左右內縱梁落料模內毛坯板料的排樣優(yōu)化，將原先一步距產(chǎn)出一張板料，優(yōu)化為一步距產(chǎn)出兩張板料，減少了廢料的重量，使得左右內縱梁的材料利用率從78.2%提升到87.6%。

  2、材料規格合并，減少廢料

 為提高市場(chǎng)競爭力，豐富銷(xiāo)售產(chǎn)品陣線(xiàn)，每年汽車(chē)廠(chǎng)都會(huì )有新車(chē)型的投入，新車(chē)型零件投入都會(huì )有新規格材料產(chǎn)生。當車(chē)型批量生產(chǎn)結束時(shí)，對應的專(zhuān)用鋼材都會(huì )因消耗緩慢而占用庫存，因此每增加一種新規格的鋼材就會(huì )造成庫存和管理成本的增加，汽車(chē)廠(chǎng)必須盡可能保證鋼材的通用性，減少鋼材的品種數量。

 T6車(chē)型的機罩外板排樣優(yōu)化過(guò)程，T6車(chē)型的機罩外板卷寬為1330mm，開(kāi)卷步距為1820mm，需要使用落料模；而X7車(chē)型的機罩外板的卷寬為1830mm，使用弧形擺剪剪切落料，無(wú)廢料。

 由于T6機罩的開(kāi)卷步距與X7機罩卷料的料寬相近，通過(guò)現場(chǎng)驗證，可以使用X7機罩的卷料，按步距1170mm的參數，用弧形擺剪生產(chǎn)T6機罩的板料。

 通過(guò)工藝優(yōu)化，材料利用率提高3.7%，同時(shí)減少原T6機罩外板專(zhuān)用的鋼材規格，增加了材料的通用性，降低了庫存與管理成本。

  3、模具設計優(yōu)化，一模多件

 在一套模具上同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)零件時(shí)，利用大零件孔洞處的廢料生產(chǎn)一個(gè)或多個(gè)小零件，達到提高材料利用率的效果。

 B5車(chē)型機罩內板和T7門(mén)內板的模具，分別利用機罩內板和門(mén)內板零件孔洞處廢料，沖壓出機罩加強板零件和門(mén)鎖加強板，避免了單獨使用材料生產(chǎn)機罩加強板及門(mén)鎖加強板。

  4、模具設計優(yōu)化，板坯組合

 模具設計時(shí)，將左右對稱(chēng)零件設計在一起沖壓成形，通過(guò)工藝優(yōu)化，將兩張板料沖壓出兩個(gè)零件改為一張板料沖壓出兩個(gè)零件，減少工藝補充面積，提高材料利用率。

 為MX3車(chē)型的左右后門(mén)外板零件模具設計與M44車(chē)型左右后門(mén)外板模具設計對比。MX3車(chē)型的左右后門(mén)外板一張板料沖壓一個(gè)零件，零件的四個(gè)方向都需要工藝補充面；而M44車(chē)型左右后門(mén)外板為一張板料沖壓出兩個(gè)零件，相當于減少一個(gè)工藝補充面。通過(guò)對比，M44車(chē)型后門(mén)外板材料利用率比MX3后門(mén)外板材料利用率提高4.16%。

 5、材料尺寸優(yōu)化

 通過(guò)調整毛坯板料在拉延模內的定位，減少拉延筋以外多余材料的工藝補充，從而減小零件所需的毛坯板料尺寸，提高材料的利用率。

 為T(mén)/B車(chē)型前風(fēng)窗下橫梁零件，對拉延成形過(guò)渡件觀(guān)察發(fā)現，拉延件的工藝補充區域還有很大一部分毛坯板料未被有效利用，通過(guò)測量，將此零件的開(kāi)卷步距從原來(lái)的590mm減少到560mm，并對拉延模進(jìn)行研合、對板料定位裝置進(jìn)行調整，經(jīng)過(guò)外觀(guān)檢查和三坐標測量幾何尺寸后確認：在板料步距減小30mm的情況下，零件成形正常，質(zhì)量符合標準。

 6、控制卷料公差，增加毛坯數量

 鋼廠(chǎng)在生產(chǎn)鋼卷和鋼板時(shí)，對產(chǎn)品的厚度公差有一定的控制范圍，表1為卷料尺寸控制標準。如果鋼卷的厚度是按正公差交付到汽車(chē)廠(chǎng)，則開(kāi)卷出來(lái)的毛坯板料厚度會(huì )在合格范圍內偏厚，會(huì )造成毛坯板料和沖壓零件的實(shí)際重量高于工藝定額重量，另一方面，會(huì )造成鋼卷開(kāi)卷出的實(shí)際板料數量少于理論數量，造成成材率降低。

 例如R33頂蓋零件，毛坯板料規格為0.8mm×1150mm×1680mm，材料牌號為DX54D+Z，其材料有三家供應商，三家供應商材料的公差尺寸均在合格范圍內，但通過(guò)跟蹤，其中一家材料每次開(kāi)卷后的實(shí)際板料數量均少于理論數量，而另外兩家鋼卷材料開(kāi)卷后的實(shí)際板料數量均略高于理論數量。

 R33頂蓋零件的工藝消耗定額為11.993kg。一個(gè)10t重的鋼卷理論上可以開(kāi)卷出R33頂蓋板料為10000kg/11.993kg=834張。按照表1標準，R33頂蓋零件使用的DX54D+Z材料的屈服強度小于280MPa，卷料寬度為1150mm，小于1200mm，因此最薄與最厚的板料厚度差異為0.06mm，則一個(gè)10t的鋼卷最多和最少可以開(kāi)卷出的板料張數分別為996張和771張，差異為125張，在采用負公差交貨的情況下，相比正公差交貨提高了15%的材料利用率。因此要求鋼廠(chǎng)對鋼卷采用負公差交貨，可以顯著(zhù)增加毛坯數量，提高材料利用率。

  7、廢料收集再利用

 部分零件在開(kāi)卷落料時(shí)，會(huì )產(chǎn)生未利用的面積較大的廢料，將這些廢料用于汽車(chē)車(chē)身上其他小零件的生產(chǎn)，可以避免小零件所用材料的單獨采購，節約了成本，同時(shí)也提高了整車(chē)的材料利用率。

 為R33后翼子板內板板料，其卷料規格為0.7mm ×1275mm，開(kāi)卷時(shí)存在廢料。前圍上蓋板零件的板料尺寸為0.7mm×445mm×1070mm，消耗定額為2.594kg，這兩個(gè)零件的材料牌號一致，通過(guò)收集R33后翼子板開(kāi)卷步距的廢料用于生產(chǎn)前圍上蓋板零件，材料利用率提高13%。

 通過(guò)類(lèi)似方法收集R33側圍外板廢料，其卷料規格為0.85mm×1450mm，材料牌號為DX56D+Z。R33左右后輪罩前部零件，尺寸為0.8mm×930mm×254mm，材料牌號為DX56D+Z。

 通過(guò)收集R33側圍開(kāi)卷時(shí)產(chǎn)生的廢料，并對廢料進(jìn)行人工修剪，得到的矩形板料可用于生產(chǎn)R33左右后輪罩零件，材料利用率提高8%。

  8、挺高卷料重量，減少頭尾浪費

 沖壓工藝流程為材料供應商以帶包裝的卷料供貨，卷料拆包后通過(guò)開(kāi)卷設備剪切成沖壓所需的各種形狀板料，然后沖壓出各種零件。開(kāi)卷時(shí)需要對卷料外圈、內圈剪切處理，同時(shí)卷料頭尾需要穿過(guò)開(kāi)卷設備，每卷材料頭尾約15米左右為生產(chǎn)正常損耗。因此開(kāi)卷批量越大，卷料平均重量越重，開(kāi)卷效率越高，卷料的平均損耗越少。

 某車(chē)型整體側圍外板材料單車(chē)消耗60kg左右，沖壓開(kāi)卷線(xiàn)批量大，跟蹤其側圍材料卷料重量，卷重分布范圍為7t至15t，平均重量約10t，經(jīng)過(guò)測算分析，如果將卷料重量提高到18噸，開(kāi)卷線(xiàn)每批次將少生產(chǎn)一個(gè)卷料，即少一個(gè)卷料的料頭料尾處理，側圍材料利用率可以提高約1%，開(kāi)卷效率提高5%左右。結合設備能力，運輸條件，向鋼廠(chǎng)提出卷料重量要求，目前此側圍材料平均卷重18.5t，卷料轉化為板料的利用率由原來(lái)的98.2%提高至99.2%（板料轉化率=卷料凈重/消耗定額×100%）。

  對沖壓件而言，同一零件的材料利用率反映出工藝水平和技術(shù)水平的高低，本文結合沖壓現場(chǎng)實(shí)際應用，從工藝優(yōu)化、材料尺寸優(yōu)化、廢料再利用、卷料重量提高等方面介紹了提高汽車(chē)沖壓件材料利用率的方法，通過(guò)上述方法的實(shí)際應用，提高了工藝、技術(shù)水平，為后續項目的工藝設計提供了參考依據。

  提高材料利用率的方法很多，更多的方法需要通過(guò)實(shí)踐驗證，例如沖壓覆蓋件下料時(shí)，將現有的直線(xiàn)刀或圓弧刀改為波浪刀，通過(guò)改變板坯的形狀，縮短板坯長(cháng)度，從而提高材料利用率，此方法需要核算模具的投資、維修成本與提高材料利用率后的收益關(guān)系?？傊?，提高材料利用率是為了降低整車(chē)的完全成本，在做提高材料利用率方案時(shí)需要結合車(chē)型產(chǎn)量，考慮投資成本與收益的關(guān)系。