降低汽車(chē)沖壓件成本的途徑

目前，國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)眾多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，汽車(chē)消費(fèi)主力市場(chǎng)向二、三線城市轉(zhuǎn)移，價(jià)格敏感度提高，汽車(chē)行業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本提高。國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)產(chǎn)量穩(wěn)步提高，但是價(jià)格呈現(xiàn)穩(wěn)中下降的態(tài)勢(shì)。如何在這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)中取得勝利，在有限的市場(chǎng)中占據(jù)**的份額，對(duì)任何一個(gè)車(chē)企都是至關(guān)重要的。

對(duì)任何企業(yè)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)成本都是至關(guān)重要的因素。汽車(chē)零部件中70%的金屬零部件是通過(guò)沖壓加工得到的，沖壓件成本占汽車(chē)成本的30%以上，沖壓領(lǐng)域里在保證零件質(zhì)量的前提下降低成本，是現(xiàn)代汽車(chē)制造業(yè)中永恒的話題。

汽車(chē)車(chē)身主要是由金屬?zèng)_壓件組成，單個(gè)沖壓件的成本降低了，整個(gè)車(chē)身的成本就能降低。沖壓件的成本是由金屬材料費(fèi)和加工費(fèi)構(gòu)成，所以提高沖壓件的材料利用率，降低沖壓件的消耗定額，在保證質(zhì)量和性能的前提下選用價(jià)格較低的鋼板，通過(guò)材料性能優(yōu)化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化、工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化來(lái)有效降低沖壓成本。

• 材料性能優(yōu)化

材料等級(jí)降低

同一鋼種在抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相同的情況下，沖壓性能高的材料比沖壓性能低的材料價(jià)格高。產(chǎn)品設(shè)計(jì)選材時(shí)根據(jù)實(shí)際的模具調(diào)試情況和板材的適應(yīng)性，可以適當(dāng)?shù)慕档筒牧吓铺?hào)，選取低性能材料，達(dá)到降低成本的目的。

通過(guò)查圖紙和工藝文件，發(fā)現(xiàn)某零件形狀較為簡(jiǎn)單，深度較淺，采用沖壓性能較低的ST14材料做分析模擬沒(méi)有開(kāi)裂。然后在現(xiàn)場(chǎng)做進(jìn)一步驗(yàn)證，用低性能試驗(yàn)材料試沖，通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)整模具，試沖時(shí)零件無(wú)開(kāi)裂，試沖合格。后期經(jīng)過(guò)大批量驗(yàn)證，生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定，可以更換材料。通過(guò)這次試驗(yàn)，我們把所有車(chē)型使用高沖壓性能的零件篩選一遍，分析降低材料性能的可能性，最終有20個(gè)零件試沖成功。此項(xiàng)工作對(duì)后續(xù)新車(chē)型的開(kāi)發(fā)有重大意義，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生準(zhǔn)階段材料轉(zhuǎn)化時(shí)，某些拉延深度淺的、可用壓彎成形工藝生產(chǎn)的零件，就可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接使用低性能等級(jí)的材料。

鍍鋅板轉(zhuǎn)冷軋板

同一鋼種在抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相同的情況下，鍍鋅的材料比不鍍鋅的材料價(jià)格高。某些對(duì)防腐要求不高的零件，可以采用價(jià)格低的冷軋板。同時(shí)通過(guò)改進(jìn)涂裝工藝，某些對(duì)防腐有要求的零件，也可以采用價(jià)格低的冷軋板。

某門(mén)鎖加強(qiáng)板，原來(lái)使用鍍鋅鋼板，通過(guò)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)者溝通交流，認(rèn)為此處對(duì)防腐性能要求不高，可以使用涂裝工藝代替鍍鋅層的防腐。同時(shí)規(guī)定底盤(pán)處接近地面的部分，在車(chē)輛行駛時(shí)易與路面積水接觸，為重點(diǎn)防腐區(qū)域。我們把自主車(chē)型車(chē)門(mén)總成、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋總成、側(cè)圍總成、行李廂蓋總成內(nèi)的所有鍍鋅材料零件，全部轉(zhuǎn)化為冷軋板，大幅度降低了車(chē)身成本。在未來(lái)新車(chē)型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，對(duì)這些區(qū)域的零件直接采用冷軋板，能有效降低車(chē)身成本。

新材料應(yīng)用

寶鋼近年通過(guò)了解車(chē)企的需求和成本壓力，不斷技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)了一種GI無(wú)機(jī)膜材料，該材料是鍍鋅板，通過(guò)在較低性能的基板上加鍍一層無(wú)機(jī)膜，增加了材料表面的潤(rùn)滑性，在沖壓過(guò)程中，能代替性能較高的材料。該鋼種的價(jià)格比高性能ST07Z材料每噸便宜500元。通過(guò)這種材料的試沖，驗(yàn)證其性能完全滿足沖壓要求，試裝結(jié)果符合裝車(chē)要求。零件尺寸檢測(cè)和焊裝全破壞結(jié)果完全合格，得出該新材料能完全替代ST07Z的結(jié)論。

材料規(guī)格合并

材料選取優(yōu)化，主要是牌號(hào)歸并和鍍層選取。同一種材料不同卷寬之間有價(jià)格差，其中1200～1499mm范圍卷寬是價(jià)格**卷寬，小于1200mm、大于1499mm卷寬與該范圍都有價(jià)格差，一般每噸差價(jià)見(jiàn)表1。

表1 卷寬價(jià)格差異

由于以往不同卷寬價(jià)格差別不明確，選擇沖壓件材料卷寬時(shí)主要從排樣工藝和降低消耗定額角度出發(fā)，沒(méi)有充分考慮卷寬價(jià)格因素。在與鋼廠探討后，將原來(lái)不在優(yōu)化寬度范圍內(nèi)的零件材料卷寬，通過(guò)以下方法進(jìn)行了卷寬優(yōu)化：改變剪切次數(shù)，900mm÷3改為1200mm÷4，每噸降低240元；顛倒料片尺寸，800mm×1200mm改為1200mm×800mm，每噸降低240元；調(diào)整卷寬尺寸，1500mm改為1499mm，每噸降低250元。

材料厚度控制

鋼卷厚度在上差或下差都是合格的，都符合使用要求，并且能沖壓出合格制件。但是對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，假如鋼卷在軋制過(guò)程中通過(guò)特殊控制，使厚度始終處于下偏差，則相同重量的鋼卷就能生產(chǎn)出更多數(shù)量的料片，從而能生產(chǎn)出更多的制件，使單件的消耗定額減少，提高了鋼卷的材料利用率，減少了廢料重量。

• 產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化

平臺(tái)化設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)決定質(zhì)量和成本，設(shè)計(jì)人員的成本意識(shí)很重要，設(shè)計(jì)決定車(chē)身的大部分成本，因此好的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。沖壓件的成本中包含投入的模具、檢具、夾具等工裝費(fèi)用，因此在車(chē)型設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果能采用模塊化設(shè)計(jì)理念，提高零件的通用性，盡量在同一平臺(tái)下設(shè)計(jì)新的車(chē)型，多個(gè)車(chē)型使用相同的零件，這樣工裝成本能分散到各個(gè)車(chē)型的每一個(gè)零件。減少對(duì)模具、檢具、夾具、工位器具等的投資，從而減少單個(gè)零件的成本。

表2 零件形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)的案例

在多平臺(tái)下開(kāi)發(fā)多款共用件，這樣每個(gè)平臺(tái)同時(shí)供多個(gè)車(chē)型使用，平臺(tái)零件需要的數(shù)量多，有利于生產(chǎn)組織和降低采購(gòu)成本，在極大提高了生產(chǎn)效率的同時(shí)，又降低了車(chē)型成本。

零件形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，還要優(yōu)化零件形狀，盡量避免零件形狀有大的突變，避免零件有突出的部位，避免零件高低差太大，以此提高零件材料利用率。表2為零件形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)的案例。

• 沖壓工藝優(yōu)化

優(yōu)化坯料形狀

工藝設(shè)計(jì)中相似零件通過(guò)優(yōu)化坯料形狀，使用弧形刀，調(diào)整弧形刀的步距，可以滿足多個(gè)產(chǎn)品毛坯料的要求。弧形刀開(kāi)卷通過(guò)調(diào)整步距，可以滿足多個(gè)車(chē)型發(fā)罩外板和發(fā)罩內(nèi)板坯料的要求。這樣就實(shí)現(xiàn)了工裝通用，降低了工裝投入成本。

余廢料利用

每個(gè)車(chē)型側(cè)圍都有兩個(gè)門(mén)洞，該處的廢料過(guò)去在開(kāi)卷落料過(guò)程中都是直接滑入廢料坑，作為廢料處理。現(xiàn)在隨著生產(chǎn)和技術(shù)的進(jìn)步，在車(chē)型生產(chǎn)準(zhǔn)備階段就開(kāi)始制定余廢料利用方案，通過(guò)模擬分析，合并材料牌號(hào)和料厚，使大塊廢料都得到充分利用。

圖1為某個(gè)新車(chē)型側(cè)圍余廢料的利用方案，門(mén)洞和卷寬兩邊產(chǎn)生的大塊廢料都找到了目標(biāo)零件。共有7個(gè)零件可以用廢料生產(chǎn)，直接減少材料消耗約5kg，降成本35元/輛份，效益可觀。

圖1 某個(gè)新車(chē)型側(cè)圍余廢料的利用方案

圖2 拉延工藝和成形工藝對(duì)比圖

需要強(qiáng)調(diào)的是余廢料利用的方案必須在開(kāi)卷落料模具設(shè)計(jì)之前就規(guī)劃好，這樣在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮廢料流出狀態(tài)及廢料刀位置，避免出現(xiàn)把有用的廢料切碎或者有用的廢料受模具結(jié)構(gòu)限制無(wú)法排出壓機(jī)外的情況。

成形工藝優(yōu)化

為保證沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，減少回彈等缺陷，很多零件在工藝設(shè)計(jì)時(shí)首選拉延工藝。但是通過(guò)分析和試驗(yàn)，某些形狀較淺的零件，即使有材料變形，也可以通過(guò)成形工藝生產(chǎn)，這樣就減少了工藝補(bǔ)充的廢料；第二種情況是某些零件在拉延深度較深的部位，可以嘗試使用開(kāi)口拉延方式，在保證修邊量的前提下把工藝補(bǔ)充處打開(kāi)，這樣能減少工藝補(bǔ)充處的材料使用；第三種情況，如果零件較大，形狀局部有變形，其他部位較為平緩，則可以考慮把拉延分模線設(shè)置在零件內(nèi)，以零件平緩的位置作為拉延壓料面，把凸起部位作為拉延凸模。圖2為左右邊板從拉延工藝改為成形工藝，材料利用率從45%提升到78%。

套沖和一模多件工藝

某些零件由于產(chǎn)品形狀決定必須產(chǎn)生大塊廢料，比如門(mén)內(nèi)板中間裝玻璃升降器的部位，后備門(mén)內(nèi)板裝風(fēng)窗玻璃的部位，這些部位在原來(lái)的工藝中是拉延完畢后直接切除，作為廢料滑落到廢料坑內(nèi)，材料利用率低。為了解決這一問(wèn)題，可在前期工藝評(píng)審時(shí)，有目標(biāo)的選擇合適零件，主要從零件形狀和大小考慮，將目標(biāo)零件嵌入到廢料部位，使目標(biāo)零件作為拉延的形狀，在拉延序時(shí)一同做出，后續(xù)通過(guò)修邊分離等工序?qū)⒘慵懈畛鰜?lái)，這樣就有效的使用了廢料面積，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，如圖3所示。一模多件能共用工藝補(bǔ)充處，有效減少單個(gè)零件工藝補(bǔ)充部分的大小。

圖3 套沖和一模多件工藝