劉可偉

（廣州汽車集團(tuán)乘用車有限公司，廣東廣州 511434）

1 引言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，技術(shù)不斷進(jìn)步，競爭也在不斷加劇。誰的產(chǎn)品設(shè)計更出色，誰的質(zhì)量更好、成本更低，誰就能在競爭中占據(jù)優(yōu)勢。沖壓生產(chǎn)作為汽車制造四大工藝之首，在保證質(zhì)量的前提下，控制成本是永恒的主題。本文從沖壓工藝、技術(shù)管理的角度，談?wù)剬_壓工藝進(jìn)行成本管理、降低沖壓生產(chǎn)成本的幾個方法。

2 降低沖壓生產(chǎn)成本的方法

作為汽車主機(jī)廠，沖壓生產(chǎn)在新車型方面的投資占四大工藝總投資的55%～60%，因而降低沖壓工藝的投資成本對降低汽車的單臺成本具有重要意義。而單純從沖壓工藝方面降低投資成本，首要的就是降低新車型模具的投資成本。為了降低沖壓生產(chǎn)的投資成本，可以采取以下方法。

（1）提升模具的國產(chǎn)化。

改革開放的早期，我國的模具設(shè)計和制造水平還比較低，國內(nèi)的汽車主機(jī)廠不得不進(jìn)口歐美、日本、韓國的覆蓋件模具，模具采購成本較高，造成了汽車沖壓件生產(chǎn)成本較高，汽車制造成本自然就高。隨著國內(nèi)裝備制造水平的日益提高，國產(chǎn)模具設(shè)計和制造水平已獲得長足的進(jìn)步。因此，實現(xiàn)整車模具全部國產(chǎn)化的條件已充分成熟，目前已經(jīng)實現(xiàn)了新車型沖壓模具的100%國產(chǎn)化。原來一個新車型14～16組件的模具，采購成本曾經(jīng)需要1億左右，經(jīng)過國產(chǎn)化之后，通過持續(xù)采取各種技術(shù)措施降低成本，模具采購只需要3,000～4,000萬元。模具國產(chǎn)化，極大地降低了沖壓生產(chǎn)的投資成本。通過持續(xù)的培育和扶持，來推進(jìn)模具國產(chǎn)化，幫助國內(nèi)汽車模具廠提升模具的制造品質(zhì)，是降低沖壓生產(chǎn)投資成本的首要方法。

（2）少工序化設(shè)計。

沖壓一個零件，如果多一道工序，就多一副模具。一副大型覆蓋件模具，造價少則幾十萬元，多則幾百萬元。如果沖壓一個零件能少一道工序，就少一副模具，少投資幾十上百萬元。所以，通過提高零件的工藝性，進(jìn)行工藝分析和組合，減少工序數(shù)，降低模具組數(shù)，可以極大地降低模具投資成本。

目前已實現(xiàn)3工序化的零件有門外板、前后蓋內(nèi)外板、后內(nèi)板、后地板等零部件，對于較為簡單的前地板，還實現(xiàn)了兩工序沖壓。3工序以內(nèi)完成沖壓的零件占內(nèi)制件比例與日系基本處于同一水平。通過嚴(yán)格控制工序數(shù)，每個車型一般可以減少3～5副模具投入。這樣的模具單個采購價在50～80萬元，因而整個新車型可以減少模具投資約4%～8%。

（3）模具輕量化設(shè)計。

國內(nèi)的模具設(shè)計一般都設(shè)計的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，作為技術(shù)的管理人員，通過借鑒合資企業(yè)的工作經(jīng)驗，推廣日系汽車廠模具的簡約設(shè)計理念，使模具盡可能采用簡約化的設(shè)計，減少模具重量，可以有效減少模具的投資成本。

采用簡約化設(shè)計，通常拉伸模只有上模、下模、壓邊圈，后工序模只有上模、下模、壓料板3大件。同時，去掉多余的對模具強(qiáng)度沒有任何好處的結(jié)構(gòu)，在保證模具強(qiáng)度的前提下控制好筋板的厚度（見圖1），減輕模具重量。另外，在模具筋板上根據(jù)鑄造工藝特性適當(dāng)增加一些鑄空孔（見圖2），對于比較大比較實的局部適當(dāng)進(jìn)行掏空設(shè)計，提高鑄造工藝性的同時也能減輕模具重量。根據(jù)經(jīng)驗，通過合理的模具輕量化設(shè)計，單副模具重量可以減輕0.5～2t，單個車型可以實現(xiàn)減少1%～3%的模具投資。

圖1 模具通過控制筋板厚度、增加鑄空的設(shè)計降低模具重量

圖2 在筋板上設(shè)計鑄空孔降低模具重量和提高鑄造工藝性

（4）模具壽命差異化設(shè)計。

一般來說，每一個新車型在規(guī)劃的時候就會有個產(chǎn)銷量定位。比如MPV，一般來說一年5～8萬臺。在沖壓技術(shù)管理上，根據(jù)新車型產(chǎn)銷規(guī)劃的不同，要求對模具進(jìn)行壽命差異化設(shè)計，合理控制模具設(shè)計壽命，可以降低模具投資成本，如表1所示。

表1 新車型產(chǎn)銷量對應(yīng)的模具設(shè)壽命

模具使用壽命主要受鑄件及標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量影響。根據(jù)車型的產(chǎn)銷規(guī)劃，對模具進(jìn)行不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計、使用不同的的材料和工藝進(jìn)行制造，使用不同檔次的標(biāo)準(zhǔn)件。通過差異化設(shè)計，可以減少約4%～6%的模具投資，降低單臺成本。

（5）模具組合化設(shè)計。

模具要實現(xiàn)組合化通常有兩個方法：并模、不同件模具組合即一組模具同時生產(chǎn)兩個以上不同的非對稱零件。

目前各汽車主機(jī)廠比較普遍的采用組合工藝方案的有左右門內(nèi)、外板，左右翼子板等，這些組合設(shè)計是左、右件都在一副模具上沖壓，后序分離成左、右件的并模工藝（見圖3a），或者一副模座上兩個凸模/壓邊圈/上模的并模、兩個件分別沖壓的工藝（見圖3b）。除了這些組合方式，還實現(xiàn)了發(fā)蓋內(nèi)、外板并模，行李箱內(nèi)、外板并模，尾門內(nèi)、外板并模、前、后地板并模等組合方式。這些組合方式不再是左、右件并模，有些是由兩副完全獨立的模具進(jìn)行（見圖4）組合，有些則是共用一副下模座，上面是兩個不同的凸模、凹模和壓邊圈的組合方式。

圖3 左、右前翼子板的兩種并模工藝方式

圖4 前蓋內(nèi)、外板并模

通過這些組合，可以較好的降低模具投資成本，一組模具（以發(fā)蓋為例）可以減少約100萬元投資，單個車型多組模具采用組合設(shè)計，合計可以減少約8%～12%上下投資。

對于不同件的模具組合化設(shè)計還有一些其它方式，比如嵌件設(shè)計，目前主要應(yīng)用在尾門內(nèi)、外板上，如圖5所示。

圖5 尾門內(nèi)板的嵌件組合沖壓工藝

通過分析，將一個小件嵌入尾門內(nèi)、外板的廢料部分，利用尾門內(nèi)、外板的廢料進(jìn)行同步生產(chǎn)，實現(xiàn)了一副模具同時生產(chǎn)兩個件。

如果將采用嵌件設(shè)計的模具與另一個件再進(jìn)行組合，還可以實現(xiàn)一次生產(chǎn)3個不同的零件。

如圖6所示，經(jīng)過分析，將尾門外板和后牌照外板并模，并且利用尾門外板的尾窗廢料，嵌入一個小件（尾門外板連接件）進(jìn)行組合沖壓，實現(xiàn)一副模具同時生產(chǎn)3個不同的零件，這樣就實現(xiàn)了嵌件和并模的組合。

圖6 尾門外板的組合化模具設(shè)計

通過這種嵌件+并模的組合，僅上述模具就可以減少約100萬元投資，實現(xiàn)單個車型減少約3%的投資。目前，采用這一方案的模具已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)狀態(tài)。當(dāng)然，類似的嵌件+并模組合應(yīng)用在尾門內(nèi)板沖壓工藝上也有應(yīng)用。

模具的組合化工藝降低了模具的投資成本，同時極大地提升了生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，是一種非常值得探討和研究的技術(shù)方法。

3 降低沖壓材料成本的方法

降低沖壓的材料成本，就是要提高材料的利用率，或者使用成本更低的材料進(jìn)行沖壓。

目前各大汽車廠為了提高材料利用率，降低生產(chǎn)成本，各種傳統(tǒng)的技術(shù)方法都有充分的應(yīng)用，因此在這里不再過多介紹，只介紹幾種有創(chuàng)新意義的方法。

（1）采用淺拉伸沖壓工藝。拉伸越深，材料流入越多，沖壓需要的坯料尺寸越大。經(jīng)過充分的技術(shù)分析，對于部分外板件，其目前廣泛使用的工藝方案，拉伸深度過深，造成了材料的浪費。如果采用淺拉伸技術(shù)，可以有效減小坯料尺寸，從而提升材料利用率，降低沖壓材料成本。

通過采用淺拉伸工藝，翼子板拉伸深度從傳統(tǒng)的需要130mm左右的深度降低到80mm左右。側(cè)圍立柱的拉伸深度可以減少30～50mm，材料利用率獲得了較大提高，降低了單臺成本。

當(dāng)然，淺拉伸技術(shù)的應(yīng)用，也可能帶來一些問題，比如個別零件的局部可能出現(xiàn)剛性不足。對于這些問題，通過逐個分析，采用修改零件的局部設(shè)計，或者修改局部工藝補(bǔ)充、局部沖壓工藝的設(shè)計，是可以獲得改善的。

淺拉伸工藝是提升材料利用率、降低沖壓材料成本的最直接有效的方法，非常值得進(jìn)一步研究和推廣。

（2）采用開口拉伸沖壓工藝。開口拉伸工藝就是材料局部邊緣不超出拉伸分模線進(jìn)行拉伸的沖壓工藝，這樣拉伸的結(jié)果是會在材料邊緣沒蓋過拉伸分模線的位置形成一個開口，所以形象的稱為開口拉伸。因為坯料局部不超出分模線，自然局部無法壓邊，因此這一工藝方案的應(yīng)用范圍不可能太廣，只能應(yīng)用在某些局部材料流入型面（非工藝補(bǔ)充面）不多的零件沖壓工藝中。開口拉伸工藝目前主要應(yīng)用于前蓋內(nèi)板（見圖7）和后蓋內(nèi)板。

圖7 發(fā)蓋內(nèi)板的淺拉伸

通過這一設(shè)計，坯料尺寸縮小了近20㎜，單件成本可以下降2元左右。目前，這一工藝已應(yīng)用到多個車型上，有部分車型已量產(chǎn)幾年，證明這一方案已是可行的成熟的方案。

開口設(shè)計還可以應(yīng)用到部分行李箱內(nèi)板模具上，目前來說由于受零件造型的影響，只建議這兩個零件可以考慮這一方法。

（3）采用和推廣新材料的應(yīng)用。技術(shù)管理就是要引導(dǎo)和管理著團(tuán)隊的技術(shù)創(chuàng)新，也要持續(xù)的關(guān)注社會上的科技進(jìn)步，并且努力把更先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品引入到生產(chǎn)中。鋅鋁鎂材（ZM）材料是寶鋼近年科技進(jìn)步的一個成果，這是一種相對現(xiàn)有鍍鋅板材（GA）潤滑性更好，成形性更優(yōu)，防腐蝕性能更好的材料。新材料和原鍍鋅板基材完全相同，只是表層防腐鍍層使用的材料有所不同，因而材料力學(xué)性能一致。新材料潤滑性更好，提高了成形性。

通過新材料的導(dǎo)入和應(yīng)用，在獲得更好的潤滑性、提高成型質(zhì)量的同時，每噸相對低150～750元，屬于成本更低的材料，降低了沖壓的材料成本。

4 結(jié)束語

以上簡單介紹了沖壓工藝成本管理的幾個方法。作為汽車行業(yè)，只有不斷的技術(shù)創(chuàng)新和引入國際、國內(nèi)新技術(shù)，才能不斷地提升產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本，才能不斷地進(jìn)步。沖壓生產(chǎn)作為汽車四大工藝之首，技術(shù)的進(jìn)步、成本的降低對汽車行業(yè)的發(fā)展有重要的意義。通過強(qiáng)化技術(shù)管理，持續(xù)推進(jìn)模具國產(chǎn)化，進(jìn)行創(chuàng)新和攻關(guān)，單個車型的模具投資在原有基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)較大的投資節(jié)約，可以降低沖壓的模具成本。同時，通過持續(xù)的工藝技術(shù)創(chuàng)新和努力，以及新技術(shù)、新材料的引入，降低了沖壓的材料成本，提高了材料利用率。