汽车辊压门槛较冲压门槛性能更优

轻量化是汽车技术发展的重要方向，大量采用辊压技术提高车身高强钢应用范围是重要方法。对某款车型辊压门槛与冲压门槛在质量、成本、性能这3个方面进行了分析。通过对比分析发现辊压门槛相比冲压门槛质量轻、价格便宜，整车碰撞性能更优。

在国外主流汽车厂商所开发的新车型中， 辊压型钢零部件已占到60％，而在我国轿车新车型中的用量仅为6％，因此有非常大的产业拓展空间。早期辊压型钢零部件主要应用在前防撞梁、车门上段等零件。但随着技术的不断成熟，应用范围不断扩展，辊压门槛的应用也越来越广泛。辊压门槛的长度基本不受限制，可实现不同车型同一零件的模块化设计，降低制造成本。如某品牌两款不同车型车门槛板（见图1、图 2）设计为同一截 面，材料牌号为HC50/980DP，抗拉强度为980MPa，两款车型共用同一生产线，实现了生产线共用。



图１　车型1



图２　车型2

同时辊压门槛生产效率高，适合于大批量生产，与冲压工艺相比，效率提高10倍以上，制造成本大幅降低。辊压门槛能解决冲压门槛产品回弹、褶皱以及壁翘曲难以控制、模具调试时间长等问题。

辊压门槛行业应用现状

辊压门槛在国外主流汽车厂商和合资品牌厂商应用较为广泛，比如上海通用、长安福特、上海大众等。

近年来，随着碰撞安全、车身轻量化要求的提升以及辊压工艺的发展成熟，自主品牌车型也在借鉴采用，特别的在长安汽车、奇瑞汽车等品牌厂商，都已经在新开发的车型上了采用了辊压门槛。表１为辊压门槛的应用实例。由表1可以看出，辊压门槛在门槛内板和门槛外板上都有所应用，但零件的牌号和料厚选择不尽相同。

表１　辊压门槛的应用实例



辊压门槛与传统冲压门槛对比分析

质量分析

对于门槛加强板，采 用冲压方案：料 厚为1.4mm，质量约8.90kg；采用辊压方案：料厚为1.2mm，质量约7.63kg。因此，门槛加强板采用辊压方案可以减重约1.27kg（见表2）。

表２　奇瑞某款车型辊压门槛与冲压门槛对比



成本分析

辊压方案（包含材料、辊压线、检具）与冷冲压方案（含材料、模具、检具、冲次费）成本对比见表2。因此，门槛加强板采用辊压方案可以减少成本2.05单件/元。辊压门槛成本核算分析如表3所示。

表３　辊压门槛成本核算分析



性能分析

辊压方案：门槛材料采用高强钢板 HC550/980DP，料厚为1.2mm，屈服强度为550~730MPa。

冲 压 方 案：门 槛 材 料 采 用 高 强 钢 板 HC420/780DP，料 厚为1.4mm，屈 服强度为420~550MPa。采用高强度辊压形式门槛有利于减轻车身质量，同时提高碰撞安全性能，且成本低于冲压形式。碰撞 CAE分析结果如图3所示。侧碰B柱CAE 分析考查位置如图4所示。从表4 CAE分析对比结果可以看出，B柱和前门侵入量辊压方案相对冲压方案侵入量减小，采用 HC550/980DP 辊压方案优势显著。

表４ 辊压方案和冲压方案碰撞安全性能对比分析





图３　碰撞CAE析结果



图４　侧碰B柱CAE分析考查位

通用化分析
辊压件截面、模具通用，有利于后续车型以及平台沿用，降低成本，减少固定投资，提高生产效率。

结论

门槛加强板采用冷冲压工艺，材料抗拉强度为78MPa，模具费昂贵；采用辊压工艺，材料抗拉强度为1000~1200MPa，并且料厚降低，满足车身轻量化，且横梁断面通用性更容易使同一种辊压断面可以适用于不同的车型，降低开发费用。在发生撞击时，尤其侧面撞击时， 可有效减少驾驶舱、乘员舱变形，保护驾乘人员的安全。辊压生产效率高，适合大批量生产，加工产品的长度基本不受限制，产品的精度高、一致性好，材料利用率高，设备投入低。

节选于《模具技术》
作者简介: 奇瑞商用车（安徽）有限公司　黄伟男，向志凌，吕进