文/董惠麗·鄭州日產(chǎn)汽車有限公司

沖壓件成本分析及降低直材費(fèi)的方法

文/董惠麗·鄭州日產(chǎn)汽車有限公司

鄭州日產(chǎn)汽車有限公司,統(tǒng)計(jì)分析沖壓件成本占整車成本比例約為8%，汽車各個(gè)構(gòu)成部件材料重量占整車的比例如圖1所示。沖壓加工是實(shí)現(xiàn)車體輕量化，高剛性和低成本不可缺少的制造方法。

沖壓成本構(gòu)成

沖壓件成本包括變動(dòng)成本和固定成本。固定成本是指生產(chǎn)沖壓件所需設(shè)備和模具費(fèi)用，變動(dòng)成本則為直接材料費(fèi)和直接勞務(wù)費(fèi)等費(fèi)用。變動(dòng)成本和固定成本的比例分別為60%，40%，如圖2所示。變動(dòng)成本中，直接材料費(fèi)則占一半以上，而固定成本中直接固定成本比較多。工裝設(shè)備投資額比例（圖3）和新車型開發(fā)時(shí)投資比例（圖4）中沖壓工程所占比例較高。所以要實(shí)現(xiàn)沖壓成本最小化，直固、直材和直勞的費(fèi)用應(yīng)得到有效控制。

如圖5所示，從圖中得出：⑴每臺(tái)固定費(fèi)隨著生產(chǎn)臺(tái)數(shù)的增加而減少；⑵對(duì)固定成本和變動(dòng)成本關(guān)系分析，沖壓件成本隨著生產(chǎn)臺(tái)數(shù)的增加有減少傾向。

圖1 汽車構(gòu)成材料的重量比例

圖2 沖壓件成本比例

沖壓成本控制

沖壓件成本在產(chǎn)品設(shè)計(jì)（部品形狀）、工藝設(shè)計(jì)（沖壓模具試樣）階段大致能定下來。通過生產(chǎn)準(zhǔn)備和量產(chǎn)階段的經(jīng)驗(yàn)積累及靈活應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)無浪費(fèi)的生產(chǎn)。由圖6可知，降低直接材料費(fèi)是減低沖壓件成本最有效的方法之一。

圖3 工裝設(shè)備的投資比例

圖5 沖壓件臺(tái)數(shù)和成本的關(guān)系

圖6 沖壓件的成本構(gòu)成及控制方法

■表1 材料等級(jí)對(duì)價(jià)格的影響

沖壓降低直材費(fèi)方法

材料低等級(jí)化

⑴材料等級(jí)與價(jià)格之間的關(guān)系。材料等級(jí)對(duì)價(jià)格影響較大，如表1所示。當(dāng)凈重為10kg/臺(tái)的沖壓件使用高等級(jí)材料（SP123）與低等級(jí)材料（SP121）相比較，貴19.9元/臺(tái)。

⑵低等級(jí)材料可成形的沖壓件。沖壓件使用低等級(jí)材料，有必要對(duì)沖壓件形狀簡(jiǎn)單化，沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等都要改善。產(chǎn)品形狀尤為重要，有必要把生產(chǎn)條件（易成形沖壓件形狀的提案）做到產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖里。為達(dá)到這個(gè)目的，需要進(jìn)行沖壓件成形性的評(píng)價(jià)技術(shù)手法。

圖7 新車側(cè)圍外板上模擬技術(shù)應(yīng)用

⑶模擬技術(shù)應(yīng)用。新車側(cè)圍外板上的事例如圖7所示，材料SP323AQ拉深45%能夠成形的沖壓件形狀。

為了避免拉裂，一般采取斷面R的擴(kuò)大或淺拉延化等，為了得到這些具體數(shù)值，用評(píng)價(jià)技術(shù)手法，除此之外還有作為起皺對(duì)策的《起皺拉延筋》的設(shè)定。另工藝設(shè)計(jì)（壓料面設(shè)定或Volume設(shè)定）也是決定成形級(jí)別很大的因素。

廢料最小化

沖壓成品率（%）＝產(chǎn)品重量（kg）/材料毛坯重量（kg）×100%，以最少的材料來生產(chǎn)，成品率則最大。如圖8所示，作為廢料廢棄的壓料面以及毛邊部有必要追求最小化。

圖8 壓料面最小化

⑴壓料面最小化。為了確保品質(zhì)，抗起皺功能的壓料面是不可缺少的。在滿足功能的條件下，壓料面要實(shí)現(xiàn)最小。如圖9所示，后地板前部的壓料面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最小化。

圖9 壓料面拉延筋設(shè)定在后部翻邊面上

設(shè)定產(chǎn)品內(nèi)拉延筋時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：1)要防止涂裝工程上氣袋和ED液積存；2)在車體焊接時(shí)，不能與焊槍干涉；3)要考慮到需裝部品的定位和防銹水密封槍的導(dǎo)向作用；4)壓料面的設(shè)定部位選擇產(chǎn)品形狀順滑的部位，壓邊不可發(fā)生皺褶或妨礙材料的流入。

⑵毛邊工藝補(bǔ)充的最小化。1)毛邊形狀具有以下功能：給予產(chǎn)品形狀面拉深時(shí)所需要的材料，防止形狀發(fā)生凍結(jié)和變形。拉延筋壓褶皺狀態(tài)時(shí)，防止材料發(fā)生松弛和起皺。為防止由產(chǎn)品形狀凹凸發(fā)生的起皺，緩和材料流入斷面的a、b周長(zhǎng)的差，如圖10所示。材料流入時(shí)，要防止產(chǎn)品外板面上的拉傷；2)在壓料工藝設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)定毛邊形狀最小的沖壓加工方向，壓料面曲率或面的流向；3在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)定使毛邊形狀最小的產(chǎn)品形狀及分割位置。產(chǎn)品分割位置的改善可以縮小毛邊形狀圖11表示頂蓋銅焊接部的位置決定拉延深度。車體銅焊接部的位置決定作業(yè)性和品質(zhì)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就要充分考慮；4)分割壓邊圈或凹模成可動(dòng)式，其部位上壓邊圈行程最小來縮小拉延深度。

圖10 防止品形狀凹凸發(fā)生起皺

圖11 頂蓋銅焊接部位置決定拉延深度

圖12 X11M車型

圖13 側(cè)圍外板落料后的殘料應(yīng)用

廢料的再利用

對(duì)于小型沖壓件，利用滑門、前門及后背門窗框部材料，并與上述大型沖壓件共用模具。X11M車型如圖12所示。

通過活用其他沖壓件落料后的殘料，進(jìn)而提升材料利用率，降低直材成本。X11M車型前踏板制件，使用側(cè)圍外板落料后的殘料，如圖13所示。

結(jié)束語

在X11M新車導(dǎo)入前期，通過采用以上降低直材的方法可以提高沖壓件材料利用率達(dá)15%，降低直材費(fèi)用25%，這種降低沖壓件成本的方法值得推廣。