沖壓同步工程在商用車開發(fā)中的降成本應(yīng)用

文/呂良，李明昕，韓振強，路慧明·一汽解放青島汽車有限公司

伴隨著一款新車型開發(fā)，要經(jīng)過參考車分析、造型設(shè)計、工裝設(shè)計、工裝制作、量產(chǎn)等多個階段。在傳統(tǒng)的汽車開發(fā)過程中，這幾個階段是順序進行的，只有前一個階段完成后才能進入后續(xù)階段。這樣往往會在設(shè)計階段占用過長時間，當設(shè)計問題在工裝制作階段暴露出來后，需要再次對設(shè)計進行變更，從而造成生產(chǎn)準備階段時間嚴重不足，導致新車型無法按期進入量產(chǎn)，嚴重降低新車型的市場競爭力。

同步工程技術(shù)通過采用同步性、交互性的思想，對新車型的整個開發(fā)生命周期進行管理，對新產(chǎn)品開發(fā)過程中可能出現(xiàn)的問題進行通盤考慮，在新車型開發(fā)階段，各專業(yè)人員會提前介入產(chǎn)品的造型、設(shè)計階段，對后續(xù)工裝的設(shè)計、制作及量產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題提前進行考慮，并提出預(yù)防和解決的措施，將問題消滅在設(shè)計階段，減少了后續(xù)工裝設(shè)計及制造階段的潛在問題。

同步工程在降成本中的應(yīng)用

在造型設(shè)計階段，沖壓工藝人員通過與產(chǎn)品設(shè)計人員進行溝通，了解新車型大致方向及結(jié)構(gòu)，結(jié)合是否有新材料、新工藝等因素，對沖壓生產(chǎn)的整體能力進行規(guī)劃和判斷，例如生產(chǎn)線及生產(chǎn)負荷、工裝檢具存放區(qū)域以及材料供應(yīng)等問題，提前對可能出現(xiàn)的問題進行分析并做好準備。

在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，沖壓工藝通過對沖壓件進行逐一評審，考察制件的成形性、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)條件等因素，提出相關(guān)反饋意見并以ECR報告（Engineering Change Request）反饋給產(chǎn)品設(shè)計人員，提出需要調(diào)整的結(jié)構(gòu)及意見，共同對制件進行更改，反復進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，直到滿足并對設(shè)計數(shù)據(jù)進行鎖定。沖壓同步工程流程圖如圖1所示。

圖1 沖壓同步工程流程圖

⑴產(chǎn)品成形性評估，減少后續(xù)成本。

產(chǎn)品設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計階段，對制件的成形性及可行性考慮可能并不全面，會造成設(shè)計不符合工藝要求或者難以成形等問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，由工藝人員對制件進行初步工藝性分析，如制件是否存在沖壓負角、是否有局部R角過小的問題、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否合理、模具結(jié)構(gòu)強度能否得到保證等問題，對于不合理的部分需要與產(chǎn)品設(shè)計人員共同協(xié)商進行更改。

在初步工藝分析后，若沒有明顯需要更改的問題，則通過有限元分析軟件，對制件的成形性進行下一步的定量計算與分析，主要確認問題有：制件是否存在破裂起皺的風險；制件變形是否充分；制件的表面質(zhì)量能否滿足需求；制件回彈量的分析以及滑移線等問題。通過定量計算，可以對制件的工藝性進行進一步確認，最大極限的減少后續(xù)模具調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的問題，降低工裝更改的費用和成本，縮短生產(chǎn)準備周期。存在開裂趨勢的地板更改意見如圖2所示。

圖2 存在開裂趨勢的地板更改意見

⑵優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本。優(yōu)化生產(chǎn)工藝可以從材料費用、工裝成本和工序費用及工藝方式等角度綜合進行考慮，平衡材料、工裝與工序費用之間的關(guān)系，從而使生產(chǎn)成本達到最優(yōu)化。

材料費用的降低主要是通過提高材料利用率或更換其他材料等方法。例如可以通過采用擺剪的方式對毛坯料進行剪切，提高毛坯排樣的材料利用率；在產(chǎn)品性能及成形性能均滿足要求的前提下，使用低一級牌號的材料；調(diào)整制件的工藝補充，減少制件生產(chǎn)所需的毛坯料尺寸，降低材料的費用。

工裝成本主要為模具制造費用。例如，通過提高制件工藝性，將側(cè)沖孔工序模具改為直沖或者減少一序模具；通過制件的合并，減少一個制件的模具投資等等。由于模具多數(shù)重量較大，若能減少一序模具投資，同樣可以節(jié)省較為可觀的費用。

工序費用是指在生產(chǎn)過程中的人力成本、能源損耗與設(shè)備折舊等費用，主要通過減少生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)。例如對于車門等尺寸較小的淺拉延類制件，在設(shè)備允許的條件下，可以充分考慮一模雙件甚至一模多件的生產(chǎn)方式，不但可以提高生產(chǎn)效率，也可以大幅度降低工序費用。

工藝方式主要通過輥壓成形、熱成形、激光拼焊、沖焊工藝調(diào)整等方式進行綜合降成本。對于部分U形制件，可以用輥壓的生產(chǎn)方式進行生產(chǎn)，從而減少模具的投資費用；使用激光拼焊板，可以將原來需要分別生產(chǎn)并焊接的制件合二為一，或者將原來兩種焊接件合并為一個沖壓件一次性生產(chǎn)，通過綜合工裝、材料、工序等各方面因素，最終達到降低生產(chǎn)成本的目的。合并制件減少模具投資如圖3所示。

⑶匹配生產(chǎn)條件，減少生產(chǎn)成本。

將制件的制造工藝與廠內(nèi)的生產(chǎn)條件相匹配的過程中，需要全面的考慮本廠的人、機、料、法、環(huán)、測等各方面因素條件。例如，考慮設(shè)備的生產(chǎn)負荷、噸位、工作臺的相關(guān)尺寸等因素；針對自動線生產(chǎn)制件需要考慮能夠滿足自動線的各項參數(shù)需求等問題；考慮公司現(xiàn)有制件及模具，是否存在模具借用等；只有將生產(chǎn)條件與廠內(nèi)部條件匹配一致后，才能達到生產(chǎn)的最優(yōu)配置，確保最佳生產(chǎn)狀態(tài)及最低成本。

圖3 合并制件減少模具投資

結(jié)束語

隨著汽車制造技術(shù)的進步，國內(nèi)越來越多的車企在新車型開發(fā)過程中，使用到同步工程技術(shù)。使用同步工程進行新車型開發(fā)，可以大幅度縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，減少前期因為設(shè)計問題造成的更改，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，在激烈的市場競爭中，可以有效的提高車企的競爭力。