目前，國內(nèi)汽車企業(yè)眾多，市場競爭日益激烈，汽車消費(fèi)主力市場向二、三線城市轉(zhuǎn)移，價格敏感度提高，汽車行業(yè)的運(yùn)營成本提高。國內(nèi)汽車市場產(chǎn)量穩(wěn)步提高，但是價格呈現(xiàn)穩(wěn)中下降的態(tài)勢。如何在這場沒有硝煙的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)中取得勝利，在有限的市場中占據(jù)最大的份額，對任何一個車企都是至關(guān)重要的。

　　對任何企業(yè)來說，生產(chǎn)成本都是至關(guān)重要的因素。汽車零部件中70%的金屬零部件是通過沖壓加工得到的，沖壓件成本占汽車成本的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)代汽車制造業(yè)中永恒的話題。

　　汽車白車身主要是由金屬沖壓件組成，單個沖壓件的成本降低了，整個白車身的成本就能降低。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格較低的鋼板，通過材料性能優(yōu)化、產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化、工藝設(shè)計優(yōu)化來有效降低沖壓成本。

　　一、材料性能優(yōu)化：

　　1）材料等級降低

　　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格高。產(chǎn)品設(shè)計選材時根據(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?，選取低性能材料，達(dá)到降低成本的目的。

　　通過查圖紙和工藝文件，發(fā)現(xiàn)某零件形狀較為簡單，深度較淺，采用沖壓性能較低的ST14材料做分析模擬沒有開裂。然后在現(xiàn)場做進(jìn)一步驗(yàn)證，用低性能試驗(yàn)材料試沖，通過簡單調(diào)整模具，試沖時零件無開裂，試沖合格。后期經(jīng)過大批量驗(yàn)證，生產(chǎn)過程穩(wěn)定，可以更換材料。通過這次試驗(yàn)，我們把所有車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個零件試沖成功。此項(xiàng)工作對后續(xù)新車型的開發(fā)有重大意義，在產(chǎn)品設(shè)計及生準(zhǔn)階段材料轉(zhuǎn)化時，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的材料。

　　2）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格高。某些對防腐要求不高的零件，可以采用價格低的冷軋板。同時通過改進(jìn)涂裝工藝，某些對防腐有要求的零件，也可以采用價格低的冷軋板。

　　某門鎖加強(qiáng)板，原來使用鍍鋅鋼板，通過與產(chǎn)品設(shè)計者溝通交流，認(rèn)為此處對防腐性能要求不高，可以使用涂裝工藝代替鍍鋅層的防腐。同時規(guī)定底盤處接近地面的部分，在車輛行駛時易與路面積水接觸，為重點(diǎn)防腐區(qū)域。我們把自主車型車門總成、發(fā)動機(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，大幅度降低了車身成本。在未來新車型的產(chǎn)品設(shè)計階段，對這些區(qū)域的零件直接采用冷軋板，能有效降低車身成本。

　　3）新材料應(yīng)用

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

　　4）材料規(guī)格合并

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

　　表1 卷寬價格差異

　　由于以往不同卷寬價格差別不明確，選擇沖壓件材料卷寬時主要從排樣工藝和降低消耗定額角度出發(fā)，沒有充分考慮卷寬價格因素。在與鋼廠探討后，將原來不在優(yōu)化寬度范圍內(nèi)的零件材料卷寬，通過以下方法進(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。

　　5）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。但是對于使用者來說，假如鋼卷在軋制過程中通過特殊控制，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。

　　二、產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化：

　　1）平臺化設(shè)計

　　設(shè)計決定質(zhì)量和成本，設(shè)計人員的成本意識很重要，設(shè)計決定車身的大部分成本，因此好的設(shè)計至關(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，因此在車型設(shè)計過程中，如果能采用模塊化設(shè)計理念，提高零件的通用性，盡量在同一平臺下設(shè)計新的車型，多個車型使用相同的零件，這樣工裝成本能分散到各個車型的每一個零件。減少對模具、檢具、夾具、工位器具等的投資，從而減少單個零件的成本。

　　表2 零件形狀優(yōu)化設(shè)計的案例

　　在多平臺下開發(fā)多款共用件，這樣每個平臺同時供多個車型使用，平臺零件需要的數(shù)量多，有利于生產(chǎn)組織和降低采購成本，在極大提高了生產(chǎn)效率的同時，又降低了車型成本。

　　2）零件形狀優(yōu)化設(shè)計

　　在產(chǎn)品設(shè)計中，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)計的案例。

　　三、沖壓工藝優(yōu)化：

　　1）優(yōu)化坯料形狀

　　工藝設(shè)計中相似零件通過優(yōu)化坯料形狀，使用弧形刀，調(diào)整弧形刀的步距，可以滿足多個產(chǎn)品毛坯料的要求。弧形刀開卷通過調(diào)整步距，可以滿足多個車型發(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。

　　2）余廢料利用

　　每個車型側(cè)圍都有兩個門洞，該處的廢料過去在開卷落料過程中都是直接滑入廢料坑，作為廢料處理?，F(xiàn)在隨著生產(chǎn)和技術(shù)的進(jìn)步，在車型生產(chǎn)準(zhǔn)備階段就開始制定余廢料利用方案，通過模擬分析，合并材料牌號和料厚，使大塊廢料都得到充分利用。

　　圖1為某個新車型側(cè)圍余廢料的利用方案，門洞和卷寬兩邊產(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 某個新車型側(cè)圍余廢料的利用方案

　　圖2 拉延工藝和成形工藝對比圖

　　需要強(qiáng)調(diào)的是余廢料利用的方案必須在開卷落料模具設(shè)計之前就規(guī)劃好，這樣在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時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)限制無法排出壓機(jī)外的情況。

　　3）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)計時首選拉延工藝。但是通過分析和試驗(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，可以嘗試使用開口拉延方式，在保證修邊量的前提下把工藝補(bǔ)充處打開，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%。

　　4）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，比如門內(nèi)板中間裝玻璃升降器的部位，后備門內(nèi)板裝風(fēng)窗玻璃的部位，這些部位在原來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。為了解決這一問題，可在前期工藝評審時，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，在拉延序時一同做出，后續(xù)通過修邊分離等工序?qū)⒘慵懈畛鰜?，這樣就有效的使用了廢料面積，同時提高了生產(chǎn)效率，如圖3所示。一模多件能共用工藝補(bǔ)充處，有效減少單個零件工藝補(bǔ)充部分的大小。

　　圖3 套沖和一模多件工藝

　　四、結(jié)束語：

　　本文總結(jié)了沖壓領(lǐng)域降成本工作的一些基本方法和思路，通過這些能有效降低材料消耗和沖壓件成本，對社會發(fā)展和環(huán)境保護(hù)意義重大。

　　【興迪源機(jī)械簡介】

　　興迪源機(jī)械(Xingdi Machinery)是一家專注流體壓力成形技術(shù)的鍛壓設(shè)備制造企業(yè)。自2007年創(chuàng)立以來，興迪源機(jī)械一直致力于內(nèi)高壓成形的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。主營產(chǎn)品范圍從生產(chǎn)普通液壓設(shè)備，現(xiàn)今發(fā)展至生產(chǎn)、研發(fā)國內(nèi)頂尖流體壓力成形技術(shù)的鍛壓設(shè)備。

　　目前，興迪源內(nèi)高壓成形智能設(shè)備已運(yùn)用在制造航空、航天、核電、石化、汽車、摩托車、自行車業(yè)的沿構(gòu)件軸線變化的圓形、矩形或異形截面空心構(gòu)件以及管路配件的生產(chǎn)制造中。同時也適用于生產(chǎn)航空飛行器上輕體構(gòu)件有空心結(jié)構(gòu)框架、發(fā)動機(jī)上中空軸類件、進(jìn)排氣系統(tǒng)異型管和復(fù)雜管件等。