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摘要：汽车生产中最重要的组成部分就是汽车车身冲压件的生产，为了降低汽车冲压件的材料消耗，设计人员不仅要制订合理的冲压件生产工艺，还应该在生产准备阶段就开始考虑如何控制原材料的消耗。在新车型生产准备工作过程中，需要首先考虑的就是降低汽车冲压件的材料消耗，以降低成本。本文主要探讨在汽车生产过程中，如何降低汽车冲压件的材料消耗。
关键词：汽车冲压件；冲压工艺；设计；材料消耗
中图分类号： S611 文献标识码： A
近年来随着汽车工业的快速发展，汽车覆盖件的开发技术也逐渐成为研究的热门。汽车覆盖件既是外观装饰性的零件，又是封闭薄壳状的受力零件，它包括汽车外覆盖件和汽车内覆盖件及骨架件，汽車外覆盖件主要是指人们能够直观看到的汽车车身外部零件；汽车内覆盖件主要是汽车内部零件被一些外部装饰或者其他零件遮挡覆盖，造成称身内部零件无法被观察到。汽车覆盖件主要作为汽车的装饰性零件，但其不仅仅是起装饰功能，还起到一些其他功能作用。汽车的市场定位以及车身造型都取决于汽车的外覆盖件的设计。除此之外，汽车外覆盖件也具有很多功能作用，对于汽车的防噪音效果、汽车的碰撞安全程度都取决于汽车的外覆盖件的安装，其在汽车生产过程中的总成本计算中也占据着很大的比例。汽车冲压件材料的消耗对于汽车生产企业有着很大的影响，因此，需要从汽车冲压件的结构设计、工艺方法等方面进行重新设计优化，才能够很好的降低汽车冲压件的材料消耗。
一、汽车冲压件的优化设计
（一）汽车冲压件的结构设计优化
1、简化设计结构，提高设计水平：设计尺寸主要决定着产品的结构，也决定着产品在使用过程中的材料消耗与质量。因此，在结构设计过程中，需要根据材料的性能，合适的减小尺寸，不仅节省了工艺流程，也降低了材料的消耗。要想降低冲压件的损耗，就必须对材料的质量进行提升，在车身设计中，如果在各项条件都充足的情况下，为了降低材料的生产成本，应该简化材料的生产结构，减少材料的焊接量，缩短装配线长度，简化装焊工具及设备，能够对整个车身的质量减轻，更有利于自动化的实现。对于各处载荷不一致的载货车架而言，应对车架载荷采取有限元法进行模拟分析，合理的选取材料的厚度，更好的降低材料消耗。
2、减少总成数量：在汽车铆接件与车身的冲压件总成之间一般都有重叠处；对于一些无重叠的焊接结构件间，各分件的修边废料之和或落料搭边值比整体拉延件多，其次还使得焊条材料消耗增加。因此，在所有条件允许的情况下，如生产工艺以及生产材料允许情况下，应尽量采取以冲代焊。
3、降低工装难度：产品结构在满足功能和焊接匹配要求的情况下，从冲压工艺分析的角度出发，避免结构复杂，避免增加模具复杂程度。以图一为例，按冲压工艺分析，产品中虚线圈定的部分为：立面1与冲压方向的垂直夹角为0。，立面2为1.5。。由于拉延角度过小，制件回弹不易控制，同时若按照这个制件角度修边时需要斜楔修边工艺。斜楔修边实现困难，工装开发费用、使用费用和维护费用都很高，工装难度大。通过冲压工艺审核，改进方式如图二：以冲压方向为准，两个立面与冲压方向各自为6。，修边模具结构大大简化，制造成本降低，方便调试。由于制件拉延深度较深将近250mm，原设计的料厚为1.5mm，拉延工装生产使用易拉毛，工装使用的稳定性不易保证，维护费用高。经过冲压工艺分析及强度校核，采用降低产品料厚的方法，在最大程度保证产品功能的条件下，将料厚降到1.2mm。实际生产表明，通过该方法可以降低产品开发和生产费用，制件质量、模具质量容易得到控制。
图一 左前轮罩板
图二 改进的左前轮罩板
（二）汽车冲压件的工艺优化设计
冲压工艺性是指覆盖件冲压制造的可行性及方便性，冲压工艺性涉及覆盖件材料特性、几何特性、工艺成形方法等，拉延是汽车覆盖件冲压成形中最关键的工序，因此汽车覆盖件的工艺分析主要是指拉延成形性分析。由于在覆盖件设计阶段的冲压性能分析往往是使用逆算法，其结果精度较低，因此，在冲压工艺设计阶段，成形性能分析需要做的更为详细和具体，包括选择冲压方向选择、设计压料面及工艺补充面、设计拉延筋以及选择合理的压边力等。由于工艺方案设计的内容以及需要考虑的因素较多，不能进行定量的计算，因此，在实际过程中主要凭借的是经验设计。
1、冲压方向设计：合理的冲压方向设计有利于防止破裂起皱等冲压缺陷的产生，因此设计需要考虑的原则有：首先，保证凸模能够全部进入凹模，是零件的全部空间形状能够一次拉深成形出来。如图三所示，选用冲压方向B，凸模能够全部进入凹模，这个零件形状才能够顺利成形。
图三 冲压方向设计图
2、下料的选用：选用定尺料，就是向钢材生产厂家直接订购和零件坯料一样尺寸板料，在进场后可直接用于冲压生产，无须对这种板材进行下料，所以其下料得使用率为100%。通常用定尺料的零件，其坯料尺寸一般都比较大(宽度和长度几乎都比1000mm大)、年需求量也较大、且尺寸不规格。通常汽车的一部分批量较大的内覆盖件和大部分外覆盖件的用料都采用的是定尺料，对冲压件的材料利用率大大的提高。同时定尺料不仅可保证外观件的表面品质，也可减少再次下料为材料表面带来的滑痕。在下料的选择中，需要制定经济的工艺方法来省料，在满足产品质量的情况下，应采取这些省料的下料工艺。工艺设计时，首先应注意避免减少重复的修边废料。许多工艺设计，往往是先落料，成形后又修边，造成了额外的废料，应根据零件尺寸精度要求来合理确定工艺。其次，可以采用拉延工艺进行省料，可根据变形趋势试验落料样板，减少废料损失，其中，在保证刚性和表面质量的情况下，需要对薄板拉延件，需要兼顾下料尺寸和压边力，合理的确定下料尺寸。
（三）汽车冲压件的工艺方法
1、进行排样优化：通过排样减少落料过程废料产生量。详细改进方法如图四。
图四 改善前后对比图
2、完善产品标注：产品标注如果出现差异，不仅会影响冲压工艺出现差异，也会影响材料的最终材料消耗。标注改进一些横梁的尺寸，可以降低下料的尺寸，供料宽度才可能降到标准档次；对于产品进行标注，例如，在产品容易发生褶皱的地方进行标注，像褶皱对汽车装配没影响，则可以降低材料的材料消耗。
二、对汽车冲压件材料的生产进行管理
1、需要降低生产成本：对于坯料进行选择，满足制件性能要求为前提，选择满足冲压件成形最低性能参数或最易采购的材料主要从以下几点进行考虑：①材料牌号选择合适性；②左右件材质和料厚相同；③材料的采购难易度；④可实现套裁生产件的材质；⑤规格卷料的采购。
2、对材料规格进行简化，节约资金：产品在一定情况下，一个厂的工艺水平取决于整车的材料消耗的定额，在采用低材料消耗的冲压工艺基础上，这种定额才能起到决定作用。同时，对材料规格进行简化。从而缩短了产品生产周期，节省了资金，更加方便订货。
3、在现生产中，为降低汽车成本，有时要采用一些质量相当、采购价较低的材料。但由于各钢厂的条件不同，推荐经济规格也不一致。因此，若考虑不周全，将会由于规格变化，造成混乱。因此，如牌号、规格相同时采用低成本材料，低成本材料也尽量并成几种规格等。
4、在工艺编排时要考虑废料的回收和利用，尤其是汽车覆盖件中各种窗框制件的工艺废料要充分利用。首先对窗框余料进行分类，设计制造落料模进行落料，使该部分工艺余料用作中小冲压件的生产，大大提高了材料利用率。
5、不规格料的使用过程中，应强化由供应部门办理的材料代用手续，以保证材料管理信息系统的畅通。为保证统筹利废，应划分好冲压车间同供应部门的经济责任，由工艺部门统筹利用废(余)料，并减少因规格代用而产生的浪费。
结束语：
汽车冲压件是汽车生产过程中最重要的组成部分，汽车冲压件材料的材料消耗对于汽车生产企业有着很大的影响，因此，需要从汽车冲压件的结构设计、工艺方法等方面进行重新设计优化，才能够很好的降低汽车冲压件的材料材料消耗。
参考文献：
[1]翁其金.冷冲压技术[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2]曹立文．新编实用冲压模具设计手册［Ｍ］.北京：人民邮电出版社，2007．
[3]崔令江.汽车覆盖件冲压成形技术[M].2003，北京:机械工业出版社.2-3.
[4]赵力平，陈炜，季国荣等.基于自顶向下方式的汽车覆盖件模具结构参数优化设计[J].模具工业，2005，3(289):3-7.
关键词：汽车冲压件；冲压工艺；设计；材料消耗
中图分类号： S611 文献标识码： A
近年来随着汽车工业的快速发展，汽车覆盖件的开发技术也逐渐成为研究的热门。汽车覆盖件既是外观装饰性的零件，又是封闭薄壳状的受力零件，它包括汽车外覆盖件和汽车内覆盖件及骨架件，汽車外覆盖件主要是指人们能够直观看到的汽车车身外部零件；汽车内覆盖件主要是汽车内部零件被一些外部装饰或者其他零件遮挡覆盖，造成称身内部零件无法被观察到。汽车覆盖件主要作为汽车的装饰性零件，但其不仅仅是起装饰功能，还起到一些其他功能作用。汽车的市场定位以及车身造型都取决于汽车的外覆盖件的设计。除此之外，汽车外覆盖件也具有很多功能作用，对于汽车的防噪音效果、汽车的碰撞安全程度都取决于汽车的外覆盖件的安装，其在汽车生产过程中的总成本计算中也占据着很大的比例。汽车冲压件材料的消耗对于汽车生产企业有着很大的影响，因此，需要从汽车冲压件的结构设计、工艺方法等方面进行重新设计优化，才能够很好的降低汽车冲压件的材料消耗。
一、汽车冲压件的优化设计
（一）汽车冲压件的结构设计优化
1、简化设计结构，提高设计水平：设计尺寸主要决定着产品的结构，也决定着产品在使用过程中的材料消耗与质量。因此，在结构设计过程中，需要根据材料的性能，合适的减小尺寸，不仅节省了工艺流程，也降低了材料的消耗。要想降低冲压件的损耗，就必须对材料的质量进行提升，在车身设计中，如果在各项条件都充足的情况下，为了降低材料的生产成本，应该简化材料的生产结构，减少材料的焊接量，缩短装配线长度，简化装焊工具及设备，能够对整个车身的质量减轻，更有利于自动化的实现。对于各处载荷不一致的载货车架而言，应对车架载荷采取有限元法进行模拟分析，合理的选取材料的厚度，更好的降低材料消耗。
2、减少总成数量：在汽车铆接件与车身的冲压件总成之间一般都有重叠处；对于一些无重叠的焊接结构件间，各分件的修边废料之和或落料搭边值比整体拉延件多，其次还使得焊条材料消耗增加。因此，在所有条件允许的情况下，如生产工艺以及生产材料允许情况下，应尽量采取以冲代焊。
3、降低工装难度：产品结构在满足功能和焊接匹配要求的情况下，从冲压工艺分析的角度出发，避免结构复杂，避免增加模具复杂程度。以图一为例，按冲压工艺分析，产品中虚线圈定的部分为：立面1与冲压方向的垂直夹角为0。，立面2为1.5。。由于拉延角度过小，制件回弹不易控制，同时若按照这个制件角度修边时需要斜楔修边工艺。斜楔修边实现困难，工装开发费用、使用费用和维护费用都很高，工装难度大。通过冲压工艺审核，改进方式如图二：以冲压方向为准，两个立面与冲压方向各自为6。，修边模具结构大大简化，制造成本降低，方便调试。由于制件拉延深度较深将近250mm，原设计的料厚为1.5mm，拉延工装生产使用易拉毛，工装使用的稳定性不易保证，维护费用高。经过冲压工艺分析及强度校核，采用降低产品料厚的方法，在最大程度保证产品功能的条件下，将料厚降到1.2mm。实际生产表明，通过该方法可以降低产品开发和生产费用，制件质量、模具质量容易得到控制。
图一 左前轮罩板
图二 改进的左前轮罩板
（二）汽车冲压件的工艺优化设计
冲压工艺性是指覆盖件冲压制造的可行性及方便性，冲压工艺性涉及覆盖件材料特性、几何特性、工艺成形方法等，拉延是汽车覆盖件冲压成形中最关键的工序，因此汽车覆盖件的工艺分析主要是指拉延成形性分析。由于在覆盖件设计阶段的冲压性能分析往往是使用逆算法，其结果精度较低，因此，在冲压工艺设计阶段，成形性能分析需要做的更为详细和具体，包括选择冲压方向选择、设计压料面及工艺补充面、设计拉延筋以及选择合理的压边力等。由于工艺方案设计的内容以及需要考虑的因素较多，不能进行定量的计算，因此，在实际过程中主要凭借的是经验设计。
1、冲压方向设计：合理的冲压方向设计有利于防止破裂起皱等冲压缺陷的产生，因此设计需要考虑的原则有：首先，保证凸模能够全部进入凹模，是零件的全部空间形状能够一次拉深成形出来。如图三所示，选用冲压方向B，凸模能够全部进入凹模，这个零件形状才能够顺利成形。
图三 冲压方向设计图
2、下料的选用：选用定尺料，就是向钢材生产厂家直接订购和零件坯料一样尺寸板料，在进场后可直接用于冲压生产，无须对这种板材进行下料，所以其下料得使用率为100%。通常用定尺料的零件，其坯料尺寸一般都比较大(宽度和长度几乎都比1000mm大)、年需求量也较大、且尺寸不规格。通常汽车的一部分批量较大的内覆盖件和大部分外覆盖件的用料都采用的是定尺料，对冲压件的材料利用率大大的提高。同时定尺料不仅可保证外观件的表面品质，也可减少再次下料为材料表面带来的滑痕。在下料的选择中，需要制定经济的工艺方法来省料，在满足产品质量的情况下，应采取这些省料的下料工艺。工艺设计时，首先应注意避免减少重复的修边废料。许多工艺设计，往往是先落料，成形后又修边，造成了额外的废料，应根据零件尺寸精度要求来合理确定工艺。其次，可以采用拉延工艺进行省料，可根据变形趋势试验落料样板，减少废料损失，其中，在保证刚性和表面质量的情况下，需要对薄板拉延件，需要兼顾下料尺寸和压边力，合理的确定下料尺寸。
（三）汽车冲压件的工艺方法
1、进行排样优化：通过排样减少落料过程废料产生量。详细改进方法如图四。
图四 改善前后对比图
2、完善产品标注：产品标注如果出现差异，不仅会影响冲压工艺出现差异，也会影响材料的最终材料消耗。标注改进一些横梁的尺寸，可以降低下料的尺寸，供料宽度才可能降到标准档次；对于产品进行标注，例如，在产品容易发生褶皱的地方进行标注，像褶皱对汽车装配没影响，则可以降低材料的材料消耗。
二、对汽车冲压件材料的生产进行管理
1、需要降低生产成本：对于坯料进行选择，满足制件性能要求为前提，选择满足冲压件成形最低性能参数或最易采购的材料主要从以下几点进行考虑：①材料牌号选择合适性；②左右件材质和料厚相同；③材料的采购难易度；④可实现套裁生产件的材质；⑤规格卷料的采购。
2、对材料规格进行简化，节约资金：产品在一定情况下，一个厂的工艺水平取决于整车的材料消耗的定额，在采用低材料消耗的冲压工艺基础上，这种定额才能起到决定作用。同时，对材料规格进行简化。从而缩短了产品生产周期，节省了资金，更加方便订货。
3、在现生产中，为降低汽车成本，有时要采用一些质量相当、采购价较低的材料。但由于各钢厂的条件不同，推荐经济规格也不一致。因此，若考虑不周全，将会由于规格变化，造成混乱。因此，如牌号、规格相同时采用低成本材料，低成本材料也尽量并成几种规格等。
4、在工艺编排时要考虑废料的回收和利用，尤其是汽车覆盖件中各种窗框制件的工艺废料要充分利用。首先对窗框余料进行分类，设计制造落料模进行落料，使该部分工艺余料用作中小冲压件的生产，大大提高了材料利用率。
5、不规格料的使用过程中，应强化由供应部门办理的材料代用手续，以保证材料管理信息系统的畅通。为保证统筹利废，应划分好冲压车间同供应部门的经济责任，由工艺部门统筹利用废(余)料，并减少因规格代用而产生的浪费。
结束语：
汽车冲压件是汽车生产过程中最重要的组成部分，汽车冲压件材料的材料消耗对于汽车生产企业有着很大的影响，因此，需要从汽车冲压件的结构设计、工艺方法等方面进行重新设计优化，才能够很好的降低汽车冲压件的材料材料消耗。
参考文献：
[1]翁其金.冷冲压技术[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2]曹立文．新编实用冲压模具设计手册［Ｍ］.北京：人民邮电出版社，2007．
[3]崔令江.汽车覆盖件冲压成形技术[M].2003，北京:机械工业出版社.2-3.
[4]赵力平，陈炜，季国荣等.基于自顶向下方式的汽车覆盖件模具结构参数优化设计[J].模具工业，2005，3(289):3-7.