沖壓件成本分析及降低直材費的方法

文/董惠麗·鄭州日產汽車有限公司

沖壓件成本分析及降低直材費的方法

文/董惠麗·鄭州日產汽車有限公司

鄭州日產汽車有限公司,統計分析沖壓件成本占整車成本比例約為8%，汽車各個構成部件材料重量占整車的比例如圖1所示。沖壓加工是實現車體輕量化，高剛性和低成本不可缺少的制造方法。

沖壓成本構成

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

如圖5所示，從圖中得出：⑴每臺固定費隨著生產臺數的增加而減少；⑵對固定成本和變動成本關系分析，沖壓件成本隨著生產臺數的增加有減少傾向。

圖1 汽車構成材料的重量比例

圖2 沖壓件成本比例

沖壓成本控制

沖壓件成本在產品設計（部品形狀）、工藝設計（沖壓模具試樣）階段大致能定下來。通過生產準備和量產階段的經驗積累及靈活應用可以實現無浪費的生產。由圖6可知，降低直接材料費是減低沖壓件成本最有效的方法之一。

圖3 工裝設備的投資比例

圖5 沖壓件臺數和成本的關系

圖6 沖壓件的成本構成及控制方法

■表1 材料等級對價格的影響

沖壓降低直材費方法

材料低等級化

⑴材料等級與價格之間的關系。材料等級對價格影響較大，如表1所示。當凈重為10kg/臺的沖壓件使用高等級材料（SP123）與低等級材料（SP121）相比較，貴19.9元/臺。

⑵低等級材料可成形的沖壓件。沖壓件使用低等級材料，有必要對沖壓件形狀簡單化，沖壓模具結構設計等都要改善。產品形狀尤為重要，有必要把生產條件（易成形沖壓件形狀的提案）做到產品設計圖里。為達到這個目的，需要進行沖壓件成形性的評價技術手法。

圖7 新車側圍外板上模擬技術應用

⑶模擬技術應用。新車側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的擴大或淺拉延化等，為了得到這些具體數值，用評價技術手法，除此之外還有作為起皺對策的《起皺拉延筋》的設定。另工藝設計（壓料面設定或Volume設定）也是決定成形級別很大的因素。

廢料最小化

沖壓成品率（%）＝產品重量（kg）/材料毛坯重量（kg）×100%，以最少的材料來生產，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，抗起皺功能的壓料面是不可缺少的。在滿足功能的條件下，壓料面要實現最小。如圖9所示，后地板前部的壓料面實現產品最小化。

圖9 壓料面拉延筋設定在后部翻邊面上

設定產品內拉延筋時，要注意以下幾點：1)要防止涂裝工程上氣袋和ED液積存；2)在車體焊接時，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向作用；4)壓料面的設定部位選擇產品形狀順滑的部位，壓邊不可發生皺褶或妨礙材料的流入。

⑵毛邊工藝補充的最小化。1)毛邊形狀具有以下功能：給予產品形狀面拉深時所需要的材料，防止形狀發生凍結和變形。拉延筋壓褶皺狀態時，防止材料發生松弛和起皺。為防止由產品形狀凹凸發生的起皺，緩和材料流入斷面的a、b周長的差，如圖10所示。材料流入時，要防止產品外板面上的拉傷；2)在壓料工藝設計時，設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在產品設計時，設定使毛邊形狀最小的產品形狀及分割位置。產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性和品質，在產品設計階段就要充分考慮；4)分割壓邊圈或凹模成可動式，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 側圍外板落料后的殘料應用

廢料的再利用

對于小型沖壓件，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，使用側圍外板落料后的殘料，如圖13所示。

結束語

在X11M新車導入前期，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15%，降低直材費用25%，這種降低沖壓件成本的方法值得推廣。