汽车行业冲压成本的控制方法

刘可伟

（广州汽车集团乘用车有限公司，广东广州 511434）

1 引言

随着汽车产业的不断发展，技术不断进步，竞争也在不断加剧。谁的产品设计更出色，谁的质量更好、成本更低，谁就能在竞争中占据优势。冲压生产作为汽车制造四大工艺之首，在保证质量的前提下，控制成本是永恒的主题。本文从冲压工艺、技术管理的角度，谈谈对冲压工艺进行成本管理、降低冲压生产成本的几个方法。

2 降低冲压生产成本的方法

作为汽车主机厂，冲压生产在新车型方面的投资占四大工艺总投资的55%～60%，因而降低冲压工艺的投资成本对降低汽车的单台成本具有重要意义。而单纯从冲压工艺方面降低投资成本，首要的就是降低新车型模具的投资成本。为了降低冲压生产的投资成本，可以采取以下方法。

（1）提升模具的国产化。

改革开放的早期，我国的模具设计和制造水平还比较低，国内的汽车主机厂不得不进口欧美、日本、韩国的覆盖件模具，模具采购成本较高，造成了汽车冲压件生产成本较高，汽车制造成本自然就高。随着国内装备制造水平的日益提高，国产模具设计和制造水平已获得长足的进步。因此，实现整车模具全部国产化的条件已充分成熟，目前已经实现了新车型冲压模具的100%国产化。原来一个新车型14～16组件的模具，采购成本曾经需要1亿左右，经过国产化之后，通过持续采取各种技术措施降低成本，模具采购只需要3,000～4,000万元。模具国产化，极大地降低了冲压生产的投资成本。通过持续的培育和扶持，来推进模具国产化，帮助国内汽车模具厂提升模具的制造品质，是降低冲压生产投资成本的首要方法。

（2）少工序化设计。

冲压一个零件，如果多一道工序，就多一副模具。一副大型覆盖件模具，造价少则几十万元，多则几百万元。如果冲压一个零件能少一道工序，就少一副模具，少投资几十上百万元。所以，通过提高零件的工艺性，进行工艺分析和组合，减少工序数，降低模具组数，可以极大地降低模具投资成本。

目前已实现3工序化的零件有门外板、前后盖内外板、后内板、后地板等零部件，对于较为简单的前地板，还实现了两工序冲压。3工序以内完成冲压的零件占内制件比例与日系基本处于同一水平。通过严格控制工序数，每个车型一般可以减少3～5副模具投入。这样的模具单个采购价在50～80万元，因而整个新车型可以减少模具投资约4%～8%。

（3）模具轻量化设计。

国内的模具设计一般都设计的结构比较复杂，作为技术的管理人员，通过借鉴合资企业的工作经验，推广日系汽车厂模具的简约设计理念，使模具尽可能采用简约化的设计，减少模具重量，可以有效减少模具的投资成本。

采用简约化设计，通常拉伸模只有上模、下模、压边圈，后工序模只有上模、下模、压料板3大件。同时，去掉多余的对模具强度没有任何好处的结构，在保证模具强度的前提下控制好筋板的厚度（见图1），减轻模具重量。另外，在模具筋板上根据铸造工艺特性适当增加一些铸空孔（见图2），对于比较大比较实的局部适当进行掏空设计，提高铸造工艺性的同时也能减轻模具重量。根据经验，通过合理的模具轻量化设计，单副模具重量可以减轻0.5～2t，单个车型可以实现减少1%～3%的模具投资。

图1 模具通过控制筋板厚度、增加铸空的设计降低模具重量

图2 在筋板上设计铸空孔降低模具重量和提高铸造工艺性

（4）模具寿命差异化设计。

一般来说，每一个新车型在规划的时候就会有个产销量定位。比如MPV，一般来说一年5～8万台。在冲压技术管理上，根据新车型产销规划的不同，要求对模具进行寿命差异化设计，合理控制模具设计寿命，可以降低模具投资成本，如表1所示。

表1 新车型产销量对应的模具设寿命

模具使用寿命主要受铸件及标准件质量影响。根据车型的产销规划，对模具进行不同的结构设计、使用不同的的材料和工艺进行制造，使用不同档次的标准件。通过差异化设计，可以减少约4%～6%的模具投资，降低单台成本。

（5）模具组合化设计。

模具要实现组合化通常有两个方法：并模、不同件模具组合即一组模具同时生产两个以上不同的非对称零件。

目前各汽车主机厂比较普遍的采用组合工艺方案的有左右门内、外板，左右翼子板等，这些组合设计是左、右件都在一副模具上冲压，后序分离成左、右件的并模工艺（见图3a），或者一副模座上两个凸模/压边圈/上模的并模、两个件分别冲压的工艺（见图3b）。除了这些组合方式，还实现了发盖内、外板并模，行李箱内、外板并模，尾门内、外板并模、前、后地板并模等组合方式。这些组合方式不再是左、右件并模，有些是由两副完全独立的模具进行（见图4）组合，有些则是共用一副下模座，上面是两个不同的凸模、凹模和压边圈的组合方式。

图3 左、右前翼子板的两种并模工艺方式

图4 前盖内、外板并模

通过这些组合，可以较好的降低模具投资成本，一组模具（以发盖为例）可以减少约100万元投资，单个车型多组模具采用组合设计，合计可以减少约8%～12%上下投资。

对于不同件的模具组合化设计还有一些其它方式，比如嵌件设计，目前主要应用在尾门内、外板上，如图5所示。

图5 尾门内板的嵌件组合冲压工艺

通过分析，将一个小件嵌入尾门内、外板的废料部分，利用尾门内、外板的废料进行同步生产，实现了一副模具同时生产两个件。

如果将采用嵌件设计的模具与另一个件再进行组合，还可以实现一次生产3个不同的零件。

如图6所示，经过分析，将尾门外板和后牌照外板并模，并且利用尾门外板的尾窗废料，嵌入一个小件（尾门外板连接件）进行组合冲压，实现一副模具同时生产3个不同的零件，这样就实现了嵌件和并模的组合。

图6 尾门外板的组合化模具设计

通过这种嵌件+并模的组合，仅上述模具就可以减少约100万元投资，实现单个车型减少约3%的投资。目前，采用这一方案的模具已经进入量产状态。当然，类似的嵌件+并模组合应用在尾门内板冲压工艺上也有应用。

模具的组合化工艺降低了模具的投资成本，同时极大地提升了生产效率和降低生产成本，是一种非常值得探讨和研究的技术方法。

3 降低冲压材料成本的方法

降低冲压的材料成本，就是要提高材料的利用率，或者使用成本更低的材料进行冲压。

目前各大汽车厂为了提高材料利用率，降低生产成本，各种传统的技术方法都有充分的应用，因此在这里不再过多介绍，只介绍几种有创新意义的方法。

（1）采用浅拉伸冲压工艺。拉伸越深，材料流入越多，冲压需要的坯料尺寸越大。经过充分的技术分析，对于部分外板件，其目前广泛使用的工艺方案，拉伸深度过深，造成了材料的浪费。如果采用浅拉伸技术，可以有效减小坯料尺寸，从而提升材料利用率，降低冲压材料成本。

通过采用浅拉伸工艺，翼子板拉伸深度从传统的需要130mm左右的深度降低到80mm左右。侧围立柱的拉伸深度可以减少30～50mm，材料利用率获得了较大提高，降低了单台成本。

当然，浅拉伸技术的应用，也可能带来一些问题，比如个别零件的局部可能出现刚性不足。对于这些问题，通过逐个分析，采用修改零件的局部设计，或者修改局部工艺补充、局部冲压工艺的设计，是可以获得改善的。

浅拉伸工艺是提升材料利用率、降低冲压材料成本的最直接有效的方法，非常值得进一步研究和推广。

（2）采用开口拉伸冲压工艺。开口拉伸工艺就是材料局部边缘不超出拉伸分模线进行拉伸的冲压工艺，这样拉伸的结果是会在材料边缘没盖过拉伸分模线的位置形成一个开口，所以形象的称为开口拉伸。因为坯料局部不超出分模线，自然局部无法压边，因此这一工艺方案的应用范围不可能太广，只能应用在某些局部材料流入型面（非工艺补充面）不多的零件冲压工艺中。开口拉伸工艺目前主要应用于前盖内板（见图7）和后盖内板。

图7 发盖内板的浅拉伸

通过这一设计，坯料尺寸缩小了近20㎜，单件成本可以下降2元左右。目前，这一工艺已应用到多个车型上，有部分车型已量产几年，证明这一方案已是可行的成熟的方案。

开口设计还可以应用到部分行李箱内板模具上，目前来说由于受零件造型的影响，只建议这两个零件可以考虑这一方法。

（3）采用和推广新材料的应用。技术管理就是要引导和管理着团队的技术创新，也要持续的关注社会上的科技进步，并且努力把更先进的技术和产品引入到生产中。锌铝镁材（ZM）材料是宝钢近年科技进步的一个成果，这是一种相对现有镀锌板材（GA）润滑性更好，成形性更优，防腐蚀性能更好的材料。新材料和原镀锌板基材完全相同，只是表层防腐镀层使用的材料有所不同，因而材料力学性能一致。新材料润滑性更好，提高了成形性。

通过新材料的导入和应用，在获得更好的润滑性、提高成型质量的同时，每吨相对低150～750元，属于成本更低的材料，降低了冲压的材料成本。

4 结束语

以上简单介绍了冲压工艺成本管理的几个方法。作为汽车行业，只有不断的技术创新和引入国际、国内新技术，才能不断地提升产品质量和降低生产成本，才能不断地进步。冲压生产作为汽车四大工艺之首，技术的进步、成本的降低对汽车行业的发展有重要的意义。通过强化技术管理，持续推进模具国产化，进行创新和攻关，单个车型的模具投资在原有基础上可以实现较大的投资节约，可以降低冲压的模具成本。同时，通过持续的工艺技术创新和努力，以及新技术、新材料的引入，降低了冲压的材料成本，提高了材料利用率。