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锻压/冲压/轧制设备 |
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降低冲压生产成本 |
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作者：长城汽车股份有限公司工程院 柴仕杰 |
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冲压生产成本占整车生产成本的39%，而在冲压生产成本构成中，冲压钢板材料成本又占91%，所以在整车生产成本控制中，降低冲压生产成本，提升材料利用率，就成为了重中之重。
选材的要素
1．材质和料厚
在产品设计选材时，避免选用高牌号的材质造成产品性能过剩，同时，在满足产品、工艺要求的前提下，尽量选择现有已量产车型所用的材质、料厚，形成材料平台，为后续的采购、库存管理提供便利。如普通冷轧板的关键性能要求就是其拉延性，所以在符合产品质量的要求下尽量选择低牌号的材料。而对于料厚的选择，除了要考虑车身成形后的强度、重量外，还要注意料厚的大众化。因为特殊的料厚，供应商很难供货，而且价格也高。
2．板材卷宽的选择
在钢板规格种类中，不管是定尺板还是卷板，同种材质、料厚的材料，卷宽不同销售价格不同。所以，要想降低成本，就要从采购卷宽的制定上下功夫，在保证材料利用率的前提下尽量选取不加价的卷宽区间。如对于定尺板尽量选择合适的规格尺寸，从钢厂剪切完成后，不必进行二次剪切，降低剪切费用；对于卷板，尽量选择开卷成形的卷料规格及工艺，减少二次剪切的工作量，提高工作效率。
3．板厚偏差的选择
板材的厚度存在偏差要求，通常在偏差允许的范围内，应首先选用下偏差的板材，从而节约采购成本。
设计中注意控制产品成本
1．构建钢板材料规格平台
随着市场上新车型推出速度得加快，钢板采购品种也不断增加，设计人员进行设计时应注意尽量利用现有的材料规格，同时企业应该以现有材料规格为基础，在工艺、采购部门建立材料规格平台。
2．根据车型产量适时调整材料采购规格
汽车企业在产车型较多，各种车型的产量是不同的，应注意生产数量与采购批量相结合，对于产量较小的车型，设计时应注意减少此车型专用材料规格，进行规格合并；对于产量较大的车型，可适当增加材料采购品种。
裁剪方法
1．运用摆剪方式代替直切提高材料利用率
图1所示中，左边图为普通的直切方式，如果零件的毛坯尺寸是图中虚线的形状，那么图中虚线与直线之间的材料就是多余的。右边为摆剪方式，利用摆剪线直接在虚线位置进行切断，提高了材料利用率。
图1 直切（左）和摆剪（右）
2．套裁的运用
不同板材的剪切尺寸可以拼合。如两零件毛坯尺寸为580mm、420mm，分别用卷宽为1200mm、1000mm的卷料开卷剪切，每生产两个零件会产生40mm、160mm宽的废料。如果这两个零件在单车上的用量相同，就可以采用1000mm宽的卷料，一次剪切可以获得两个零件，无废料产生。
3．采用落料模具落料
采用落料模具或级进模具，可以充分利用余料，提高生产效率和材料利用率。
4．适当均分余料
对于某种材料规格，可能用于很多种制件，通常一种材料规格不是对于每个制件都是合适的，可能存在余料。对于可以利用的余料，余料剪切是有必要的，反之就是多余的，可以采用余料均分的方式减少剪切。例如，某零件的毛坯尺寸为180mm×1240mm/6mm，开卷尺寸为180mm×1250mm，可见有180mm×10mm的剪切余料，如果此余料不能被利用，在模具允许的情况下，可以适当调整模具，使余料进行均分，直接在冲压工序剪切掉废料。
冲裁工序中的改善
1．减小或取消搭边值
图2中所示的a（搭边）、b（延边搭边）的设定在JB/T9176《冲压件材料消耗工艺定额编制方法》中是有推荐要求的，如果在进行模具调试时搭边过大，就可以通过修改模具减小或取消搭边，提高材料利用率。
图2 搭边值图例
2．将零件毛坯尺寸由块料改为条料
根据模具的具体情况考虑将块料（一模一件或一模两件的毛坯料）改为条料（对零件毛坯进行排样，设定一定的步距，一料出多件的毛坯料）。一般采用条料毛坯尺寸的冲压件大部分形状较小，材料利用率也比较高。对于单件毛坯尺寸较大的零件，更改为条料后，重量会增加，受搬运问题的限制，不适合使用条料毛坯。因此要想办法将较大冲压件的块料毛坯改成条料毛坯，如图3所示，将零件的毛坯尺寸由块料改为条料后，单件材料利用率提升了20.97%，只要投资增加一些搬运工具或吊具，改善所收获的效益是很大的，投资相对于收益来说是值得的。
图3 将块料毛坯改成条料毛坯
3．正反方向套冲
根据零件形状适时选择正反方向冲裁，虽然操作起来有些麻烦，但对提高材料利用率效果是很明显的。
成形工序中的改善
1．减少搭边值
这与在冲裁工序减少搭边值的内容相同，只是工序不同，可以参考冲裁工序减少搭边值的方法进行。
2．由浅拉延改为成形
这是对制件冲压工序的改善，通过改变成形工艺，减少零件的毛坯尺寸。
此外，还可以采用一模两件或一模两腔，提高工作效率。
余料的利用
1．将有利用价值的余料直接生产小型制件
可以将剪切或冲压产生的余料用于生产小型制件，减少正常板料的使用，提高材料利用率。
2．将规格较大的平整材料分拣单独出售
对于有利用价值的大块板料，如果自己不能使用，可将其按照种类分类出售，提高废料出售价值，增加收益。
3．将余料提供给配套厂家带料加工
对于有配套厂家的企业，还可以将可利用的板料提供给配套厂家，采用来料加工方式，降低采购成本，增加收益。
其他方面的改善
1．冲压工序合并
将零件的多个冲压工序进行合并，减少工序数量，这种改善在减少工序提高效率的同时，还可以考虑与减少搭边、毛坯尺寸等改善相结合，提高材料利用率。例如，某制件改善之前的冲压工序为拉延-修边冲孔-翻边、整形、冲孔-侧修边、分离，经过工艺改善，可以将工序改为落料-成形，在减少工序的同时，毛坯尺寸也减小了。
2．按照模具的运转条件选择机床
这是最基本的要求，排查现场“大马拉小车”的情况，选择最经济合理的冲压机床，减少能源消耗，提高效率。
3．一机双模或多模的改善
考虑制件工序的工艺要求及机床情况，可以在同一机床上同时安装两套模具或多套模具，一次性生产多个工序的制件，提高工作效率。
结语
上述降低冲压生产成本、提高材料利用率的改善措施，是结合各专业的现场改善经验总结而来，只要我们勇于探索，勤于钻研，发现现场的浪费与不合理，采用以上改善方法，现场改善与产品、工艺设计相结合，就一定能为企业创造更大的效益。(end)
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(9/24/2009) |
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