冲压同步工程在商用车开发中的降成本应用

文/吕良，李明昕，韩振强，路慧明·一汽解放青岛汽车有限公司

伴随着一款新车型开发，要经过参考车分析、造型设计、工装设计、工装制作、量产等多个阶段。在传统的汽车开发过程中，这几个阶段是顺序进行的，只有前一个阶段完成后才能进入后续阶段。这样往往会在设计阶段占用过长时间，当设计问题在工装制作阶段暴露出来后，需要再次对设计进行变更，从而造成生产准备阶段时间严重不足，导致新车型无法按期进入量产，严重降低新车型的市场竞争力。

同步工程技术通过采用同步性、交互性的思想，对新车型的整个开发生命周期进行管理，对新产品开发过程中可能出现的问题进行通盘考虑，在新车型开发阶段，各专业人员会提前介入产品的造型、设计阶段，对后续工装的设计、制作及量产过程中可能出现的问题提前进行考虑，并提出预防和解决的措施，将问题消灭在设计阶段，减少了后续工装设计及制造阶段的潜在问题。

同步工程在降成本中的应用

在造型设计阶段，冲压工艺人员通过与产品设计人员进行沟通，了解新车型大致方向及结构，结合是否有新材料、新工艺等因素，对冲压生产的整体能力进行规划和判断，例如生产线及生产负荷、工装检具存放区域以及材料供应等问题，提前对可能出现的问题进行分析并做好准备。

在产品结构设计阶段，冲压工艺通过对冲压件进行逐一评审，考察制件的成形性、生产工艺、生产条件等因素，提出相关反馈意见并以ECR报告（Engineering Change Request）反馈给产品设计人员，提出需要调整的结构及意见，共同对制件进行更改，反复进行结构优化，直到满足并对设计数据进行锁定。冲压同步工程流程图如图1所示。

图1 冲压同步工程流程图

⑴产品成形性评估，减少后续成本。

产品设计人员在产品设计阶段，对制件的成形性及可行性考虑可能并不全面，会造成设计不符合工艺要求或者难以成形等问题。结构设计阶段，由工艺人员对制件进行初步工艺性分析，如制件是否存在冲压负角、是否有局部R角过小的问题、产品结构是否合理、模具结构强度能否得到保证等问题，对于不合理的部分需要与产品设计人员共同协商进行更改。

在初步工艺分析后，若没有明显需要更改的问题，则通过有限元分析软件，对制件的成形性进行下一步的定量计算与分析，主要确认问题有：制件是否存在破裂起皱的风险；制件变形是否充分；制件的表面质量能否满足需求；制件回弹量的分析以及滑移线等问题。通过定量计算，可以对制件的工艺性进行进一步确认，最大极限的减少后续模具调试过程中可能出现的问题，降低工装更改的费用和成本，缩短生产准备周期。存在开裂趋势的地板更改意见如图2所示。

图2 存在开裂趋势的地板更改意见

⑵优化生产工艺，降低生产成本。优化生产工艺可以从材料费用、工装成本和工序费用及工艺方式等角度综合进行考虑，平衡材料、工装与工序费用之间的关系，从而使生产成本达到最优化。

材料费用的降低主要是通过提高材料利用率或更换其他材料等方法。例如可以通过采用摆剪的方式对毛坯料进行剪切，提高毛坯排样的材料利用率；在产品性能及成形性能均满足要求的前提下，使用低一级牌号的材料；调整制件的工艺补充，减少制件生产所需的毛坯料尺寸，降低材料的费用。

工装成本主要为模具制造费用。例如，通过提高制件工艺性，将侧冲孔工序模具改为直冲或者减少一序模具；通过制件的合并，减少一个制件的模具投资等等。由于模具多数重量较大，若能减少一序模具投资，同样可以节省较为可观的费用。

工序费用是指在生产过程中的人力成本、能源损耗与设备折旧等费用，主要通过减少生产工序实现。例如对于车门等尺寸较小的浅拉延类制件，在设备允许的条件下，可以充分考虑一模双件甚至一模多件的生产方式，不但可以提高生产效率，也可以大幅度降低工序费用。

工艺方式主要通过辊压成形、热成形、激光拼焊、冲焊工艺调整等方式进行综合降成本。对于部分U形制件，可以用辊压的生产方式进行生产，从而减少模具的投资费用；使用激光拼焊板，可以将原来需要分别生产并焊接的制件合二为一，或者将原来两种焊接件合并为一个冲压件一次性生产，通过综合工装、材料、工序等各方面因素，最终达到降低生产成本的目的。合并制件减少模具投资如图3所示。

⑶匹配生产条件，减少生产成本。

将制件的制造工艺与厂内的生产条件相匹配的过程中，需要全面的考虑本厂的人、机、料、法、环、测等各方面因素条件。例如，考虑设备的生产负荷、吨位、工作台的相关尺寸等因素；针对自动线生产制件需要考虑能够满足自动线的各项参数需求等问题；考虑公司现有制件及模具，是否存在模具借用等；只有将生产条件与厂内部条件匹配一致后，才能达到生产的最优配置，确保最佳生产状态及最低成本。

图3 合并制件减少模具投资

结束语

随着汽车制造技术的进步，国内越来越多的车企在新车型开发过程中，使用到同步工程技术。使用同步工程进行新车型开发，可以大幅度缩短新产品的开发周期，减少前期因为设计问题造成的更改，降低产品生产成本，提高产品质量，在激烈的市场竞争中，可以有效的提高车企的竞争力。