汽車沖壓模具降低成本的思路和措施

侯其森 任 鵬 程戰(zhàn)營 張新峰

（1.洛陽北方易初摩托車有限公司，洛陽 471003；2.中航鋰電（洛陽）有限公司，洛陽 471003；3.河南速達(dá)電動(dòng)汽車科技有限公司，洛陽 472000）

沖壓模具開發(fā)成本在汽車制造成本中占比較大，只有降低沖壓模具的開發(fā)成本，才能有效降低汽車制造成本。通過靈活使用沖壓技術(shù)，縮減沖壓工序，減少?zèng)_壓模具；優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，減少加工費(fèi)用，提高模具材料的利用率，以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)，降低模具報(bào)廢率等手段和措施，降低沖壓模具的制造費(fèi)用。

1 汽車沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，汽車工業(yè)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在沖壓行業(yè)的深入應(yīng)用，自動(dòng)化壓力機(jī)等先進(jìn)沖壓設(shè)備、高精度數(shù)控加工設(shè)備以及各種高端檢測掃描設(shè)備的應(yīng)用等，均為沖壓模具的制造提供了良好契機(jī)。如今，人工單工序沖壓模具的使用越來越少，沖壓模具向著集成化、復(fù)雜化、自動(dòng)化方向發(fā)展。同時(shí)，汽車車型的更新?lián)Q代越來越快，生產(chǎn)成本不斷縮減，于是，沖壓模具的開發(fā)周期也隨之變得更短，開發(fā)成本被嚴(yán)格控制。為此，需要進(jìn)一步優(yōu)化沖壓模具的制作方式和方法，在逐步提升模具制作質(zhì)量的同時(shí)降低各方面開發(fā)成本。

2 汽車沖壓模具降低成本的措施

2.1 前期沖壓工藝的優(yōu)化

2.1.1 利用CAE軟件分析優(yōu)化工藝

CAE技術(shù)應(yīng)用在汽車沖壓模具制造中，能夠優(yōu)化汽車模具制作過程，有效降低汽車沖壓模具制造成本。沖壓工藝模擬技術(shù)的應(yīng)用，不僅能提前對沖壓件的沖壓性能進(jìn)行預(yù)估，準(zhǔn)確判斷出零件起皺、開裂、壓痕等缺陷，為沖壓工藝方案的制定提供可靠依據(jù)，從而降低沖壓模具開發(fā)過程中的報(bào)廢率，而且能夠精確計(jì)算零件壓制后的回彈、變形、扭曲程度，為工程技術(shù)人員提供詳細(xì)的調(diào)試數(shù)據(jù)，提前對零件尺寸進(jìn)行工藝補(bǔ)償，簡化生產(chǎn)制造過程，縮短調(diào)試周期。CAE技術(shù)的廣泛應(yīng)用，能夠有效降低汽車模具的開發(fā)成本，提高經(jīng)濟(jì)收益。

2.1.2 壓縮工序，減少模具套數(shù)

應(yīng)用CAE分析技術(shù)，優(yōu)化沖壓工藝，合理合并沖壓工序，減少模具套數(shù)；與此同時(shí)，根據(jù)零件的形狀、材料、板厚等具體情況，盡量采用級進(jìn)模、連續(xù)模等自動(dòng)化生產(chǎn)線模具，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，減少模具材料的使用。在汽車制造中，沖壓工序的減少不僅能減少模具數(shù)量，而且能降低人工成本和生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)成本、提高產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率，在很大程度上增加汽車制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1.3 借鑒之前的成熟經(jīng)驗(yàn)降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)

在汽車模具制作過程中，借鑒之前成熟的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)人員不僅可以依據(jù)原有的經(jīng)驗(yàn)縮短沖壓工藝制定和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)周期，而且能夠準(zhǔn)確把握類似沖壓件的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，合理進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化工藝布局和模具結(jié)構(gòu)，減少材料浪費(fèi)，提高模具加工制造效率。與此同時(shí)，對于模具制作程中出現(xiàn)的問題可以提前采取措施，有效降低模具開發(fā)制造的差錯(cuò)率，縮短加工和調(diào)試周期，從而有效降低汽車模具的開發(fā)成本。

2.2 模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

2.2.1 材質(zhì)的選擇

沖壓模具成本的降低首先要從模具的材料下手，只有提高材料利用率，才能有效減少浪費(fèi)現(xiàn)象。現(xiàn)階段，沖壓模具材質(zhì)的分類，大體上分為鑄件、鍛件和標(biāo)準(zhǔn)件三類；需要依據(jù)沖壓零件的材質(zhì)、料厚、零件的形狀和尺寸、使用的沖壓設(shè)備、沖壓工藝的安排以及汽車產(chǎn)量等因素綜合考慮，選用經(jīng)濟(jì)又能滿足使用要求和壽命的合適材料。汽車制造廠家在選擇模具材質(zhì)時(shí)，在保證符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，一般選擇材質(zhì)等級較低的材質(zhì)。降低模具材料成本，需要從生產(chǎn)的最開始做好生產(chǎn)計(jì)劃，減少因汽車銷量不理想造成的浪費(fèi)現(xiàn)象，避免出現(xiàn)生產(chǎn)量小于預(yù)算，模具材質(zhì)剩余，客觀上增大成本。同時(shí)，在產(chǎn)量較大時(shí)，一定要選用復(fù)制性、替代性好的材質(zhì)，在模具出現(xiàn)磨損或生產(chǎn)損壞的情況下能夠快速修補(bǔ)或更換模具部件，避免出現(xiàn)車型壽命未結(jié)束，模具已經(jīng)報(bào)廢的情況出現(xiàn)。總的來說，模具材料的選用，要綜合各方面因素考慮，盡量做到物盡其用。

2.2.2 結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

在模具開發(fā)時(shí)，沖壓工藝設(shè)計(jì)階段就要考慮模具結(jié)構(gòu)的可實(shí)現(xiàn)性，在盡量合并工序的情況下，工藝安排一定要讓模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)簡單實(shí)用。模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)同材質(zhì)的選用原則類似，依據(jù)沖壓件的產(chǎn)量和精度，選擇能滿足使用要求的最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除采用左右件共模、一模雙腔等傳統(tǒng)工藝優(yōu)化措施以及簡化導(dǎo)向方式、按照壓力機(jī)最低開口合理降低模具閉合高度等傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施，減少模具重量及材料使用以外，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)為模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了簡單方便的運(yùn)動(dòng)模擬和強(qiáng)度校核方法，使模具設(shè)計(jì)工程師在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通過施加靜態(tài)載荷等參數(shù)對模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核，這樣，在保證鑄造性能的基礎(chǔ)上，能夠最大程度減小模具壁厚，降低材料使用率。

2.3 模具加工過程中的成本降低

機(jī)加工是模具制造中的重要一環(huán)，機(jī)加工的精度、周期等情況，直接影響到模具制作成本。首先，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)各部位的功能，制定相應(yīng)的精度標(biāo)準(zhǔn)，然后按照精度要求制定合理的加工工藝，分清主次，根據(jù)精度要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用合適的刀具和合理的加工程序，簡化加工過程，以最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方式進(jìn)行機(jī)加工；其次，在模具加工時(shí)，依據(jù)企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備的加工能力和精度狀況，將模具的不同部件合理安排到相應(yīng)的設(shè)備上進(jìn)行加工，并按項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)合理排產(chǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化加工成本；最后，加工人員需要了解項(xiàng)目的精度要求和周期要求，根據(jù)實(shí)際情況，確定是否采用淬火后精加工，如果需要淬火后精加工，則需要根據(jù)熱處理狀況合理預(yù)留精加工余量，以控制加工刀具費(fèi)用及加工周期。

2.4 調(diào)試過程中成本的控制

模具的調(diào)試關(guān)系到模具最終的品質(zhì)，也是控制模具開發(fā)周期的重要環(huán)節(jié)，調(diào)試順利與否，在很大程度上決定了模具開發(fā)制造的成敗。現(xiàn)在的模具開發(fā)，由于CAE技術(shù)的深入應(yīng)用，零件缺陷在模具開發(fā)之初，已經(jīng)通過工藝補(bǔ)償?shù)仁侄蔚玫阶畲笙薅认魅酰笃谡{(diào)試需要進(jìn)一步確認(rèn)模具狀態(tài)，調(diào)試機(jī)床參數(shù)及其他生產(chǎn)參數(shù)。模具狀態(tài)的確認(rèn)需要經(jīng)驗(yàn)豐富的鉗工，調(diào)試模具需要根據(jù)不同的模具品種，按照科學(xué)的調(diào)整順序逐步進(jìn)行，應(yīng)避免“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”的現(xiàn)象出現(xiàn)，以提高模具調(diào)試的準(zhǔn)確性和效率。模具調(diào)試同時(shí)要注重綜合因素的考慮，結(jié)合零件參數(shù)、材料、模具狀態(tài)以及機(jī)床狀態(tài)等進(jìn)行，盡量減少調(diào)試人工，縮短調(diào)試時(shí)間，減少壓力機(jī)以及輔材的使用，這樣能大大縮減調(diào)試支出，減少模具開發(fā)成本。

3 結(jié)語

綜上所述，汽車沖壓模具的制作在最低限度保證質(zhì)量的同時(shí)，要從設(shè)計(jì)、加工制造、調(diào)試等多個(gè)環(huán)節(jié)入手進(jìn)行成本控制。模具制造成本的降低，有效控制了汽車制造業(yè)成本，使車企在汽車行業(yè)中保持強(qiáng)大的競爭力。