轎車白車身沖壓件VAVE降本方案的策略研究

研究表明，工藝設(shè)計(jì)階段決定了產(chǎn)品制造成本的70% ～ 80%，而設(shè)計(jì)本身的成本僅占產(chǎn)品總成本的10%。在材料價(jià)格不斷上漲和汽車市場(chǎng)競(jìng)爭日趨激烈的今天，如何在設(shè)計(jì)階段多維度的完成轎車白車身沖壓件V A V E 降本方案有著至關(guān)重要的意義。

VA（Value analysis）是對(duì)完成品實(shí)施降低成本，擴(kuò)大利潤的活動(dòng)。VE（Value engineering）是通過產(chǎn)品工藝開發(fā)期間優(yōu)化產(chǎn)品和工藝、完成目標(biāo)成本的活動(dòng)。隨著環(huán)保和能源意識(shí)的增強(qiáng)，市場(chǎng)競(jìng)爭的加劇，各大汽車廠的成本意識(shí)也越來越強(qiáng)，降成本活動(dòng)自設(shè)計(jì)之初到量產(chǎn)后，無時(shí)無刻不在進(jìn)行。研究表明，工藝設(shè)計(jì)階段決定了產(chǎn)品制造成本的70% ～ 80%，而設(shè)計(jì)本身的成本僅占產(chǎn)品總成本的10%。在材料價(jià)格不斷上漲和汽車市場(chǎng)競(jìng)爭日趨激烈的今天，如何在設(shè)計(jì)階段多維度的完成轎車白車身沖壓件VAVE 降本方案有著至關(guān)重要的意義。本文從優(yōu)化零件設(shè)計(jì)、創(chuàng)新沖壓工藝和材料管理角度詳細(xì)介紹轎車白車身沖壓件VAVE 降本方案。

優(yōu)化零件設(shè)計(jì)

創(chuàng)新沖壓工藝的成功應(yīng)用要以合適的零件設(shè)計(jì)為前提，同步工程期間，零件設(shè)計(jì)要兼顧滿足功能和優(yōu)化成本的要求，通過優(yōu)化零件材料和零件形狀更好地實(shí)現(xiàn)降成本的目的。

零件材料設(shè)計(jì)

整車輕量化是目前汽車工業(yè)的發(fā)展方向，特別是車身骨架件的汽車輕量化設(shè)計(jì)，是整車輕量化的關(guān)鍵。采用高強(qiáng)鋼，特別是超高強(qiáng)度鋼板，是目前車身輕量化最經(jīng)濟(jì)、有效的方法。歐日等先進(jìn)汽車制造企業(yè)高強(qiáng)鋼零件的應(yīng)用比例超過了60%，高強(qiáng)鋼的普及應(yīng)用不僅是汽車輕量化的重要手段，也是降成本的需求。

零件形狀設(shè)計(jì)

通過對(duì)產(chǎn)品邊界進(jìn)行合理的“合并、拆分”或“做方、做圓”使產(chǎn)品盡可能規(guī)整，減少局部凸出，如果局部凸出，后續(xù)再做工藝補(bǔ)充部分時(shí)，需要保證邊界過渡平滑緩和或進(jìn)料均勻，從而增加較多的過渡部分。因此需要對(duì)產(chǎn)品零件“非圓、非方”部位進(jìn)行合并，既減少了零件的數(shù)量，也減少了對(duì)應(yīng)的模具、檢具以及工裝夾具的投資費(fèi)用。

圖1 所示的轎車某車型側(cè)圍加強(qiáng)板，原始設(shè)計(jì)方案由3 塊TRIP600 材質(zhì)1.6mm 厚板料與1 塊TRIP600材質(zhì)1.4mm 厚板料拼焊而成。制件前期工藝評(píng)審中，從材料利用率、拼焊加工費(fèi)用、廢品率、余廢料利用和沖壓投資成本等幾方面考慮，將產(chǎn)品拼焊焊縫取消，料厚統(tǒng)一為1.6mm，并提出產(chǎn)品門洞廢料利用方案，應(yīng)用于轎車同車型側(cè)圍內(nèi)板。該側(cè)圍加強(qiáng)板經(jīng)過前期綜合評(píng)審、分析降成本29.36×2=58.72 元/ 車，模具投資預(yù)算降低173.63 萬元。


創(chuàng)新沖壓工藝

淺拉延

拉延是常用的沖壓工序，優(yōu)點(diǎn)是提高材料的塑性并能生產(chǎn)穩(wěn)定。但傳統(tǒng)的深拉延工序需要較大的工藝補(bǔ)充面，工藝補(bǔ)充面不是產(chǎn)品面，是工藝延伸面，這部分在后序工序中被切除，造成較大的材料損失。因此，為了顯著提高材料利用率，必須考慮將凸模輪廓線設(shè)計(jì)在零件之內(nèi)，用零件的部分形狀做壓料面，這種拉延形式稱作淺拉延。

圖2 是采用淺拉延工藝的中地板，優(yōu)化后的凸模輪廓線設(shè)計(jì)在零件產(chǎn)品上，用零件的法蘭邊做壓料面，減小了拉延深度，非常明顯地縮小了工藝補(bǔ)充面，材料利用率由64.5% 提升至83.9%，極大地提高了材料利用率。

對(duì)件合模拉延

白車身上存在著大量的左右對(duì)稱件，通過對(duì)件合模共用中間部分的工藝補(bǔ)充面，從而減少單件的工藝補(bǔ)充面，提高材料利用率。但如果受到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝設(shè)備條件限制，導(dǎo)致部分工序無法進(jìn)行，則使用一模雙腔的合模方式，同樣可以減少一套模具的費(fèi)用。圖3 所示的左/ 右側(cè)C 柱加強(qiáng)板，優(yōu)先考慮采用左右件對(duì)件合模拉延，提高材料利用率的同時(shí)可以提高生產(chǎn)效率。


成形代拉延

成形工藝與拉延工藝相比，成形工藝沒有工藝補(bǔ)充面，成形前的落料片可以進(jìn)行排樣優(yōu)化，因而能極大地提高材料利用率。圖4 是左/ 右連接板，如果采用拉延工藝，則材料利用率僅為51.1%；而采用成形工藝，零件材料利用率提升至64.58%，且模具套數(shù)由原來的5 套減少為4 套。可見，成形工藝不僅能大幅提升零件的材料利用率，而且能有效減少模具套數(shù)，節(jié)約開發(fā)車身成本。


套裁沖壓