图1 发动机盖锁扣上盖板
通过合理定义产品、恰当制定冲压工艺以及现场改善材料的利用，可以有效地降低冲压生产成本。
冲压生产成本约占汽车生产总成本的38%，而在冲压生产成本构成中，冲压钢板材料成本又约占90%。所以在整车生产成本控制中，提高材料利用率，降低冲压生产成本，对控制整车制造成本有着重要的意义。通过合理定义产品、恰当制定冲压工艺以及现场改善材料的利用，可以有效地降低冲压生产成本。在整车研发、模具开发和冲压生产过程中，可以通过以下几个方面的工作来提高材料利用率。
图2 拉延的工艺补充断面
产品研发阶段
1．新车型
对于一个新车型，材料牌号和厚度组合有几十种。合理地定义材料牌号和厚度，可以有效地提高材料利用率，降低采购成本。对于材料的选用，可遵循如下原则：
（1）避免选用高牌号的材料造成产品性能过剩。同时，在满足产品性能要求的前提下，尽量选择现有已量产车型所用的材料、厚度，形成材料平台，为后续的采购、库存管理提供便利。
（2）材料厚度大众化，不要出现特殊难购的厚度，如0.65mm、1.19mm等。
（3）对于小件，在满足产品工艺性能的同时，尽量往大件的材料上靠齐，便于利用大件的废料来生产。
图3 将发动机盖锁扣上盖板曲面改为平面
（4）为满足产品不同部位对材料不同性能的要求，降低车身重量、增加车身的刚度、减少车身零件的数量并降低汽车车身制造过程中的冲压和装配成本，大多采用不等厚的激光拼焊板。
2．车身产品开发
对于具体的车身产品开发，可以在满足车身强度和装配性能的前提下，修改产品的形状特征，以提高材料利用率。
（1）某车型上有一个名称为发动机盖锁扣上盖板的产品，产品形状如图1所示，产品特征是曲面上有7个凸包、4个大孔。此种形状的产品冲压工艺为拉延—切边冲孔。拉延的工艺补充断面形状如图2所示，拉延板料尺寸为0.7mm×240mm×300mm。
图4 行李箱锁钩安装板
如果将产品曲面改为平面，其余不变，产品形状如图3所示，则冲压工艺改为成形—切边冲孔。成形板料尺寸为0.7mm×220mm×260mm。经与产品研发部门协商，同意产品更改为图3形状，既节省了板料，又降低了模具制造调试难度。
（2）某车型上有一个名称为行李箱锁钩安装板的产品，产品形状如图4所示，冲压工艺为落料—成形—冲孔。落料前坯料尺寸为：0.8mm×100mm×400mm。
图5 更改行李箱锁钩安装板产品形状
经产品研发部门仔细核对该产品的功能作用，认为该产品不需要设计成如此复杂的形状，更改为图5形状后，也能起到相同的作用。产品更改后的冲压工艺为：拉延成形—修边—翻边冲孔。拉延成形板料尺寸为：0.8mm×170mm×210mm。
图6 产品法兰部分布置在压边圈上
模具设计阶段
1.产品部分布置在压边圈上
产品部分布置在压边圈上，作为压边的一部分，可以节省材料。如图6所示，产品把上下边缘的法兰面作为压料面的一部分，以节省拉延板料尺寸，通过后序的整形工序再把法兰面整成产品需要的形状。
图7 拉延板料端部开口
2.产品在端部开口的拉延模内成形
端部开口可以节省板料，如图7所示，产品脊梁部位是直面。在进行拉延工艺补充时，先按左右两端口封闭进行设计，实际制造时按板料两端不封闭来进行调试，以确定拉延板料尺寸。
3.采用斜楔修边结构
采用斜楔修边结构可以使拉延分模线的位置内移，以缩小板料尺寸。斜楔修边分模线内移情形如图8所示。
图8 斜楔修边使分模线内移
4.采用成形工艺
成形工艺的优点是可以提高材料利用率，缺点是产品可能会有起皱等质量缺陷。在产品质量能接受的前提下尽可能多采用成形工艺。拉延工艺跟成形工艺比较，产品质量要好，但较浪费板料。
某车型上有一左/右侧中立柱内板产品，产品形状如图9所示。冲压工艺为落料—成形—切边冲孔。落料前板料尺寸为0.8mm×760mm×1335mm，一块板料落冲两件，单件产品落料板料尺寸相当于0.8mm×380mm×1335mm。
图9 左/右侧中立柱内板
若此件采用拉延工艺，则拉延板料尺寸为0.8mm×450mm×1400mm。
5.采用左右件拼合、一模两件或多件的方式
如左/右车门外板（见图10），左右件拼合在一起冲压。一车一件的后地板中板（见图11），采用中间凸包对接，一模两件的拼合方式进行生产均可提高材料利用率。
图10 左/右车门外板
6.拉延筋的拉延力达到最大允许值，工艺补充等各项做到最小化
拉延筋的阻力达到最大可以使零件产生充分的塑性变形，增加零件刚性，减小板料尺寸。对于设计上常见的两条拉延筋或多条拉延筋，可以考虑用阻力更大的拉延槛替代，以减小板料尺寸。对于两件拼合工艺，为保证模具切开刃口强度，拼合部分距离为20mm（见图12）。
7. 优化板料排样
板料排样要尽量实现少废料或无废料排样，对于拉延用矩形料片，考虑用梯形料片或其他形式的料片来取代，以提高材料利用率。
图11 后地板中板
冲压生产阶段
1.将剪切或冲压产生的边角余料用于生产小型制件，减少正常板料的使用，提高材料利用率。
2.根据模具的具体情况考虑将块料（一模一件或一模两件的毛坯料）改为条料（对零件毛坯进行排样，设定一定的步距，一料出多件的毛坯料）。一般采用条料毛坯尺寸的冲压件大多形状较小，材料利用率也比较高。对于单件毛坯尺寸较大的零件，更改为条料后，重量会增加，受搬运问题的限制，不适合使用条料毛坯。因此，将较大冲压件的块料毛坯改成条料毛坯，这样材料利用率就提高了。
3.对于生产现场搭边很大的模具，可以按JB/T9176《冲压件材料消耗工艺定额编制方法》中推荐要求，通过修改模具定位，减小或取消搭边，来提高材料利用率。
图12 两件拼合工艺，拼合部分距离为20mm
结语
提高材料利用率，主要是针对表面质量要求不是特别高的内板件而言的。对于外板件，首先必须保证产品质量，其次才考虑材料利用率。一个车型上，大大小小有上百个冲压件，除左右件外，每个冲压件都完全不一样。只要我们勇于探索，勤于钻研，抓好产品研发、工艺设计与现场改善三道关，减少浪费与不合理，就一定能降低生产成本，创造更大的经济效益。
