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冲压与模具工艺:关于冲压成本的优化
2019-10-21
摘要:目前,国内汽车市场竞争异常激烈,降低汽车制造成本成为每个企业的重要课题,而车身制造的成本占其中很大比重,本文结合工作实践,主要探讨了冲压生产中的材料以及生产方面成本优化。

  目前,国内汽车市场竞争异常激烈,降低汽车制造成本成为每个企业的重要课题,而车身制造的成本占其中很大比重,本文结合工作实践,主要探讨了冲压生产中的材料以及生产方面成本优化。

  一、前言:

  目前,国内汽车市场竞争异常激烈,降低汽车制造成本成为每个企业的重要课题,而车身制造的成本占其中很大比重,本文结合工作实践,主要探讨了冲压生产中的材料以及生产方面成本优化。

  二、 材料成本优化:

  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 ~ 450kg 左右,按照 50% 的材料利用率也需要耗费 700 ~ 900kg 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 ~ 20kg,钢板材料 利用率每提高 1% ,单车降本至少约 40 元,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。

  产品设计开发阶段,冲压材料利用率的高低主要取决于冲压件的形状,是研发产品设计阶段决定的。在产品设计阶段,如果考虑到材料成本,可以做以下方面的优化。

  (1) 拆分冲压件时尽量考虑套材生产,需要在设计时就考虑套材件的材料和形状。

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  图 1   某车型顶盖与油箱盖套材生产

  (2) 车门外板和内板可以将门窗框和门板拆分生产后再焊接 的方式。整体车前门外板,材料利用率为 55% 左右,分体车前门 外板,材料利用率为 72% 左右。

  (3) 一些形状极不规则的件也尽量考虑拆分成较规则件后再 焊接的方式生产,如图 2 侧围 A 柱内板拆分前材料利用率只有 30% ,拆分成两个制件后整体材料利用率可以达到 58% 。反之, 有时也可以把不规则的相连接件合并成一个较规则的件生产。

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  图 2   不规则零件拆分

  (4) 对侧围门口,顶盖天窗,各门窗( 整体冲压的门板窗口) 等 较大废料应考虑回收再利用。一般侧围门口冲下的两块废料都有 圆半米左右,可以用来冲压一些小件。

  (5) 在冲压模具设计阶段,一些简单件使用成型或开口拉延 而非封闭拉延方式可以有效的提高材料利用率。

  (6) 可以对某些材料形状比较规则( 必须在车身设计阶段考 虑) 的,可以利用开卷剪切合理排样,利用弧形刀和摆剪等方式下 料( 如各个车型的发动机盖内外板、顶盖前横梁行李箱盖内外板 等) ,可以提高材料利用率。

  (7) 拉延模设计时,在 CAE 分析的支持下,满足制件质量特性 前提下,尽量减小工艺补充,少布或不布拉延筋,也可以采用拉延 槛替代拉延筋来达到提高材料利用率的目的。

  (8) 模具设计时尽量考虑一模双件,也可以考虑不同零件合 用一套模具生产: 如国外某款车型后围板和后锁板( 图 3) ,可以节 省两件连接部分的拉延边,提高材料利用率。

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  图 3  某车型后围板和后锁板优化

  (9) 在车身设计阶段,在 CAE 分析的支持下,在满足整车安全性能的前提下,尽量选择较薄和材料等级较低的材质,在成本接近的情况下也可考虑激光拼焊板的使用。

  三、生产效率提高:

  提高生产效率主要是降低产品废品率及返修率,加快生产速 度,降低作业时间,减少工作人员数量。

  3.1 模具的联合安装

  ( 即两套模具安装在一个冲压设备上) 、一模多工序、级进模的使用。以上方式均可以使压机的一次动作就完成冲压的多道工序,可以减少冲压机床的占用和冲压压机工作次数,大大提高了生产效率,也降低了模具的制造成本。

  3.2 采用自动化线

  形成一定规模的生产可以采用自动化生产线,解决手工生产 效率低、易磕碰及作业安全的问题,尤其可以大幅降低外覆盖件废 品率及返修率,减少操作工人人数及工作强度。

  3.3 标准化作业

  在冲压车间实行标准化作业,其中主要包括换模、换料、生产 操作、检验、装箱、物流方案规划几个方面,使人员或机械用最合理 且相对更快的动作来完成工作,可以有效降低时间成本。

  3.4 做好工装设备保全

  其实工装设备的保全工作,在所有工厂都应该是一项非常重要的工作,应该在产品设计阶段就开始介入,保证所购买的工装设备的质量,在服役期要利用生产间隙对其进行保养维护,可以有效 减少生产过程当中的停台时间,还可以延长工装设备的使用寿命, 提高生产的稳定性和安全性,降低废品率。

  四、 结语:

  冲压成本的优化其实还有很多方面,人机料法环每个环节都要考虑,还需要有不断的持续改进的精神,培养全员的成本优化理念才是重中之重。

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  部分文段和图片摘自:

  公众号《冲压与模具工艺》

  由兴迪源机械编辑

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