对冲压成本控制的几点思考

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,A4rb_standard,20100701 do not delete this text object!,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Click to edit Master title style,*,长安标致,雪铁龙汽车有限公司,对,冲压成本控制的几点,思考,2011,年,8,月,17,日,制造部,-,周庆生,目 录,CONTENTS,第,一部分 前言,First,Part,第二部分 成本控制的一些具体方式方法,Second,Part,第三部分 结语,Third,Part,第一部分,First,Part,4,汽车,制造业成本居高不下是目前我国汽车行业面临的主要问题之一。汽车制造成本过高会严重制约产品在市场上的表现，也降低了企业的利润水平。但是，对汽车生产企业而言，降车价容易，降制造成本难。只有下大力气降低成本，才能真正提高竞争力，在市场经济的大潮中立足。,汽车车身由各种各样的钣金件通过焊接拼装而成，而这些零件基本都是通过冲压生产的。在一台汽车上，,60%,以上的零部件都是冲压件。在冲压件的成本中，材料费用一般占到,60%,以上。因此，探讨汽车冲压方面的成本控制措施，,选择合适的冲压工艺,、不断,优化,模具,机构,、,合理选择模具材料和表面处理工艺,、在模具开发上充分,考虑材料利用率,等，直接决定着汽车制造成本，对整车成本控制具有十分重要的意义。,前言,下一页,上,一,页,首页,第二部分,Second,Part,6,成本控制的一些具体方式,方法,一、选择合适的冲压,工艺,1,切角、刺破拉延,2,.,合理的工艺设计,3,左右件共模生产,4,提高落料模的,通用性,二、,不断优化,、,简化模具,结构,1,取消自动化生产线模具的气动顶件装置,2,改进模具上不必要的存放（缓冲）用氮气缸,3,取消翻转式或伸缩式气动定位装置,三、,合理选择模具材料及表面处理,工艺,1,合理选择模具,材料,2,慎用,CVD/PVD/TD,等模具表面处理工艺,四、,提高板材,利用率,1,.,通过减小工艺辅助部分来提高材料,利用率,2.,合理选择产品造型和优化产品,结构,3.,产品的合理分块,五、其它,1.,材料牌号的合理,选用,2,.,模中模技术的应用,3.,塑料件的,应用,4.,激光,拼焊技术的应用,5,.,开卷,落料线的应用,下一页,上,一,页,首页,7,一、选择合适的冲压工艺,冲压,工艺的选择直接影响汽车冲压生产组织及零件制造成本，经济性的好坏体现冲压工艺方案的优劣。在合理选择冲压工艺方面，国内企业已经积累了不少经验，有很多措施可以利用来实现对成本的控制。,1,切角、刺破拉延,减少,冲压工序是控制冲压成本的一种重要途径。减少工序有多种方法，在拉延模上安装切刀就是其中之一。一些工件型面复杂，局部胀型严重，成形困难，如果直接用整块板料成形可能难度较大。如果开发落料模，不但增加模具投入，而且也增加了工序，从经济性角度考虑不合适。在工艺设计上，可以考虑在拉伸废料上冲制工艺切口。这样既可保证拉延成形，提高成形可靠性，又可以提高经济性。为方便模具调整和维修，切刀装置常采用可拆卸结构，并用废料不完全分离形式，使该部分和工件连在一起，和工件同时取出。需要注意的是，由于冲切时会有铁屑堆积，甚至可能落到型面上影响产品质量，因此要注意及时擦净废屑。当然，高质量表面要求的汽车外覆盖件拉延应慎用此,法。,下一页,上,一,页,首页,8,带切刀的拉延模,下一页,上,一,页,首页,9,2.,合理,的工艺设计,A,：调试后板料边缘距拉延筋距离最小化（,10mm,）,B,：拉延筋最小化设计,C,：压料面最小化设计（压料筋中心到分模线,21mm,）,D,：拉延深度最小化设计,E,：工艺补充最小化设计 从下图可以,看出，提升钢材利用率需要在设计阶段控制各个方面，对于工艺补充、拉延筋、压料面等进行最小化设计，保证产品质量的同时使钢材用量最少。同时，对于外表面件，在考虑制件质量和充分拉延的前提下，可以考虑采用浅拉延，尽量减少工艺补充部分，直接以制件的法兰面作为压料面，使钢材利用率达到最大，但需要注意板料滑移线对制件质量的影响。,下一页,上,一,页,首页,10,合理的工艺截面,下一页,上,一,页,首页,白色：产品,红色：工艺补充,11,3,左右件共模生产,汽车车身上绝大多数零件为对称件，在工艺设计时多考虑左右件成双设计，在减少工艺补充、提升钢材利用率的同时，成形难度也会降低,。在下,图所,示零件的冲压工艺选择上，最初仅从成形性上选择而没有充分考虑到成本控制方面的因素，采用左右件分别拉伸成形，材料利用率为,42.4%,，,而采用,左右件共模拉伸，材料利用率为,55.6%,，相对高出,13.2%,，每生产一件（左或右）要少消耗材料,2.41kg,，少开发,4,套模具，减少了工序数，降低了设备及人员的占用和资源消耗等。从成本控制的角度来看，两种方案的优劣比较明显。,左右前门铰链加强板,下一页,上,一,页,首页,12,能,采用左右件共模生产的零件有很多（,见,下,图），,这些零件在模具开发时稍加留意就可实现。,下一页,上,一,页,首页,13,4,提高落料模的通用性,对,同类外形零件需要先落料后生产时，通过持续改进，尽量采用通用落料模，这样可以减少落料模的开发，从而实现冲压成本控制的目的,。,某,公司,在针对某车型进行的冲压节料改进中，考虑到同类零件有大致相近的曲线外形，在落料模的开发上，充分考虑通用性,和一致性,，,分别针对对称和非对称弧形板料，开发了弧度半径为,5500mm,和弧度曲线按试模样板的通用无搭边落料模各一套（模具的基本结构及排样,见,下图,），,每套落料模可,完成,多,种,零件（含左,/,右件）的落料工序，只需调整定位即可。,下一页,上,一,页,首页,14,二、,不断优化,、,简化模具结构,一般情况下，模具结构越复杂，加工难度越大，制造成本越高，相应的价格也高。如果能在保证使用要求的前提下，不断优化甚至简化模具结构，那么模具的制造成本就可能降低，从而适当降低模具的开发成本,。,一般情况下，,有以下,一些,措施,可以,考虑,。,1,取消自动化生产线模具的气动顶件,装置,在,设计,冲压模,具时，为便于取料，往往安装气动顶料装置（见,下,图）。对采用自动化生产的模具，由于担心可能的取件不畅，往往还保留该装置，事实上，这种气动顶料装置在实际生产过程中基本用不上，相对而言是一种浪费。安装气动顶料装置，考虑气缸采购、模具局部加工以及装配方面的成本将是一笔不小的数目。除少量模具因取件确实困难而必须保留气动顶升装置外，大部分用于自动化生产的模具都可以考虑取消该装置或用其他更简单的结构（如安装弹销等）取代。如果取消气动顶件装置，就能节省一笔开支，相应降低新车开发成本。,下一页,上,一,页,首页,15,装气动顶件装置的模具,气动顶件装置接头,下一页,上,一,页,首页,16,2,改进模具上不必要的存放（缓冲）用氮气缸,现在,有不少大型冲压模具的四角安装有氮气缸，以满足模具叠放及使用缓冲要求（见,图）,。问题是该氮气缸价格昂贵，且比较大。据了解，一个直径,15mm,、总长,30mm,的氮气缸的价格约为,1.5,万元以上,一套模具安装,4,个至少需,6,万元。开发一个车型，按,40,套模具安装类似氮气缸的话，单这项花费就不低于,240,万元。此外，存放时处于下层的气缸长时间处于高度压缩状态，还存在一定的安全隐患。,安装大氮气缸的模具,下一页,上,一,页,首页,17,如果,将该装置改为聚胺,脂,橡胶,（,+,钢保护套），辅之以刚性存放块或小尺寸氮气缸（见图），,就可以节省大笔费用。,改进后的缓冲存放结构,下一页,上,一,页,首页,18,3,取消翻转式或伸缩式气动定位装置,在,传统的模具设计与制造中，考虑到定位与取件方便，在模具上往往设计伸缩式或翻转式气缸定位装置（见,图）,。在实际生产中，该装置并不实用，相反却因其结构相对复杂而使成本偏高。采用自动化线生产无需该装置，采用人工取件的生产方式时，人们更倾向于一般的、结构简单的普通定位板。取消该装置，使模具简单实用，成本更低。,安装伸缩式汽缸的模具,安装翻转式气缸的模具,下一页,上,一,页,首页,19,三、,合理选择模具材料及表面处理工艺,1,合理选择模具材料,模具,材料的选择要坚持保证使用前提下的低价原则。在材料选择上，并非材料越高档越好。材料档次过高，一般意味着价格越高，模具的价格、新车的开发成本也越高，而且还关系到如何合理确定冲压生产纲领。使用寿命的要求直接影响到模具的结构设计及材料选择。一般要求模具的使用寿命,为,50,万冲次，但在目前多品种、中小批量生产的市场销售形势下，模具使用寿命继续,按,50,万冲次的要求是否合理值得重新考虑，能否考虑降低,为,40,万冲次,甚至,30,万冲次？,一般情况下，,拉延,模,材料,可以,用球墨铸铁,替代,合金铸铁。其原因在于球墨铸铁的焊接性能和可加工性能好、耐磨性能和表面淬火硬度都比较理想，而成本却比合金铸铁要低得多。考虑到铸钢成本高,，现,已经大量采用基体与刃口一体化的铸铁材料作修边模，使模具的机加工成本大为降低。铸铁整体刃口只需经表面火焰淬火，就可直接用于几十万次寿命的薄板料修边模。,强调选用尽可能好的材料，不断强化模具结构，这是无可厚非的，关键是要掌握一个,“,度,”,。如果过于强调,“,结实,”,，选用高端材料，可能会造成一定程度的浪费,。,下一页,上,一,页,首页,20,2,慎用,CVD/PVD/TD,等模具表面处理工艺,目前使用,CVD/PVD/TD,等模具表面处理工艺来对模具进行表面强化处理受到广泛重视，并有泛滥趋势。,CVD/PVD/TD,是基于不同原理的表面强化处理工艺，可以实现很高的表面硬度和耐磨性。日本铃木公司的很多模具尤其是高强度钢板拉延、冲切模也多用,PCD/CVD/TD,表面处理。但是，这些处理方式并非最优方案，不一定实用。影响这些处理工艺在模具上使用的首要原因是其高价格。据了解，目前市场上进行此类处理的价格大约在,180,250,元,/kg,，而汽车大型模具是按吨位计算的，即使是模具镶块，一件几十、甚至上百公斤也很普遍。,一套,10t,的模具，如果仅对其镶块进行表面强化处理，处理重量按,1t,计算，增加的投入为,18,25,万元，如果对一个车型几十套、上百套模具进行表面强化处理，其花费将是巨大的。,另外，这些表面强化处理必须在模具调试结束后进行，因为处理后往往无法再进行修正，这给模具使用带来一定风险，如果存在设计或工艺更改，往往只能重新制造,。,通常,情况下，企业应当谨慎使用,CVD/PVD/TD,表面强化处理工艺。如果确实认为非如此处理不可，那也要控制处理量，并充分考虑一旦要进行设计或工艺更改时的补救措施。,下一页,上,一,页,首页,21,在,汽车生产的原材料中，钢铁的比重占总消耗量的,60,70,，而且在生产过程中被消耗的钢材中，只有一部分直接转移到产品中去，构成产品实体，其余部分就变成了废料。因此，通过各种工艺改进来提高钢材的利用率是汽车企业降低成本的一个有效途径。从车身重量上看，轿车白车身占整车的,30%,50%,，载重车白车身占整车的,20%,30%,；从制造成本上看，轿车白车身占整车的,40%,60%,，载重车白车身占整车的,15%,30%,。在白车身的组成中，由于冲压件占,95%,以上，所以提高冲压件的钢材利用率对降低成本、提升经济效益有着十分明显的效果,。,1,通过减小工艺辅助部分来提高材料利用率,冲压,的目的是采用板料在压力（模具）的作用下将产品生产出来，只有最终留在产品上、构成产品的材料才真正有用，因此，努力