某越野車小批量項目鈑金開發方案選擇

王文華 何洪波 張燕

摘要：為拓展海外市場，在現有左舵車型基礎上進行右舵車型開發，為了控制零件成本、模具成本和開發費投入，實現經濟性最優，本文根據新開發零件特點，通過小批量鈑金零件多方案選擇，綜合考慮了某車型小批量項目的產量，并運用多方案經濟性分析和比較，最終挑選出最優方案，相比較于備選方案，成本優化了37.34萬元，滿足了成本目標，為后續新車型的開發做了充足的經驗和技術儲備。

Abstract： To expand overseas markets. develop the right rudder model on the original left rudder model， in order to control parts cost， mold cost and development cost， achieve cost optimization， this paper is based on the characteristics of newly developed parts. Through small batch sheet metal parts manufacturing multiple options， taking into account the yield， the method of economic analysis and comparison is also used. Finally， by choosing the best solution， compared to the alternative， the cost saved by 373400 RMB， cost targets were met. The experience and technical reserves for the development of the new vehicle models are also provided.

關鍵詞：小批量;右舵車型;成本控制;鈑金零件;多方案

Key words： small batch;rear rudder model;cost control;sheet metal parts;multiple options

中圖分類號：E923.38? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0155-02

0? 引言

隨著我國經濟發展，我國汽車增長趨勢越來越明顯，客戶對個性化車輛需求越來越大，這樣就刺激了小批量多品種車輛市場的活躍，其中客制化越野車和專用車輛需求明顯增長[1]。為滿足小批量多品種車型的開發，除了在產品開發初期進行產品線平臺布置外，需要在零部件開發和生產制造環節更加靈活、敏捷地響應多變的市場需求[2]。在市場決定產品價格的經濟大環境下，成本是所有制造企業最關心的問題，好的成本控制對于企業來說至關重要，成本控制不僅是單純的壓縮生產成本，尤其是對于小批量多品種的車型開發，往往追求的是差異化策略，更需要在研發初期確定其制造方式，制定精益生產策略，確保未來實際制造環節最優，有效控制產品質量及成本。

1? 小批量鈑金制造方案描述

1.1 手工鈑金制造

即用手工的方法，把金屬薄板、型材或管材制成具有一定形狀、尺寸和精度的零件的加工方法。汽車的車身零部件大多為金屬薄板材質，其具有質量輕、延伸性好，可以成型各種復雜形狀等特點，鈑金加工適用于汽車零部件的加工，尤其適用于曲面復雜多變的汽車外覆蓋件，比如側圍、頂蓋及車門等。常用工藝步驟為劃線、下料、手工成形，其中手工成形主要包括彎曲、翻邊、收邊、拱曲、卷邊及校形等[3]，常用折彎機或專門工具成形。但是，手工鈑金效率低，勞動強度大，易出現質量缺陷，不利于大批量生產，只適用于小批量生產，以快速適應個性化市場需求。

1.2 激光切割

利用高功率激光束照射到被切割工件上，使材料很快被加熱到汽化溫度，蒸發成孔洞，隨著光束沿著工件輪廓線移動，并用一股噴射氣流將熔融物從切口吹走，實現對工件的邊或孔的切割[4]，由于需要投入的工裝較少，材料利用率高，所以激光切割非常適用于生產中小批量零件，切割作業流程如圖1所示。

1.3 機器折彎

采用折彎設備改變板材或板件角度的加工過程，如將板材彎折成“V”“L”“U”等，一般，折彎通過安裝在折彎設備上的上刀模和下槽模實現，折彎機提供壓力，機器折彎要求零件外形較簡單，只有簡單的翻邊或折彎邊，而對于有較復雜型面的零件，不適合應用此工藝方法。

1.4 簡易模具沖壓

根據小批量（一般<2萬臺）產量的不同，簡易模具的材料可以選擇鋅鋁合金、鑄鐵和模具鋼，與大批量（一般≥2萬臺）生產模式的模具不同，簡易模具尺寸較小，而且結構較簡單，簡易拉延模無下模座，另外，快速成型模具也考慮了可組合式模具本體，以及多種零件生產的組合式模具，從而節省了模具投入的費用，但是快速成型模生命周期較短，只有幾百到上千件。

模具費用在沖壓件生產成本中占有一定的比例，特別對于小批量生產，模具費用占比較高，降低模具費用尤其顯得重要。為了降低小批量生產的模具費用，應盡量采用簡易模具，因為簡易模具結構較簡單，制造周期短，價格低。

1.5 量產模具

相比較于簡易模具，量產模具結構較復雜，尺寸較大，一般兩個不同的模具不能共用部分本體或鑲塊。

對于大批量零件的生產，應盡量采用高效率、長壽命的硬質合金模具，因為硬質合計模具的壽命比簡易模具大得多（一般>20萬件），但是模具制造費用也較高，為簡易模具的4-10倍。

1.6 各組合方案對比

由于沖壓零件由幾個工序組合而成，例如一個零件由拉延、修邊、翻邊三序完成，所以對于以上的幾種小批量鈑金方案，一般也是組合使用，一般的組合方式及特點如表1所示。

2? 項目介紹

某越野車項目為滿足出口國家的法規認證等要求，在原量產左舵車型基礎上進行改款，主要涉及前圍結構的變化，計劃產量為12000臺。

汽車前圍板結構位于汽車白車身前部的駕駛艙位置，主要沖壓件有前圍板、空氣室下板、空調安裝支架、托盤加強板等。

3? 方案選擇及經濟性分析

根據產量和零件特點，初步確定兩種方案：半工裝和全工裝，以下主要考慮從成本和產量上進行方案經濟性對比。

沖壓件價格一般由材料費、加工費和模具費構成[5]，即

P=CM+CW+CD/N或P*N=CM*N+CW*N+CD

式中：

P——單個零件的價格;

CM——單件材料費;

CW——單件加工費，包括人工費、設備折舊、可變費用等;

CD——模具費;

N——總產量。

通常，同一個零件不同制造方式的CM、CW差異不大，但是CD/N對降低單件的成本影響較大，模具費用一定時，沖壓件產量越高，單件的生產成本越低。同樣，在總產量一定的情況下，降低模具費用，也可以降低單件的生產成本。如此，為產品選擇合適的制造方式，對零件的成本控制尤為重要。

3.1 半工裝方案

半工裝沖壓工藝是借助于激光切割設備進行沖壓件的落料、修邊及沖孔，成型、拉延及翻邊等工序借助模具和壓機實現，采用這種工藝方法，雖然增加了激光切割費用，但可以省去修邊、沖孔、落料的模具費。

3.2 全工裝方案

全工裝沖壓工藝是零件的所有工序全部需要模具進行沖壓，采用這種工藝方法，提高了零件的制造效率，省略了激光切割工序，零件費用降低，但是模具套數增加，模具費用較高。

3.3 經濟性分析

經濟性分析的主要任務是對各種技術方案進行經濟分析和比較，從中選擇最優的方案。圖2為上述兩種生產方案的產量與成本關系圖，隨著產量的增加，零件成本增加，模具費用為固定一次性投入，模具費用不變，總體成本增加。

在半工裝方案與全工裝方案比較過程中，雖然模具費用較低，但是零件成本較高，隨著產量增加，零件成本增加幅度相比于全工裝方案較大，當產量NN1時，全工裝方案經濟性較優。

當產量N=N1時，兩種方案的成本相等：

即C半M*N1+C半W*N1+C半D=C全M*N1+C全W*N1+C全D，從而計算出N1=29867臺。

某右舵車型計劃產量為12000臺，N

4? 結論

在項目開發前期，通過對產品進行多種方案的篩選對比，以及結合產量進行經濟性分析，從投入產出比的角度，識別出最優制造方案，是實現產品精益設計和精益制造[6]，從而實現成本節約的有效途徑。

參考文獻：

[1]戈峰.專用車輛多品種、小批量生產模式研究[D].上海交通大學，2007.

[2]曹軍.多品種小批量機加車間數字化制造模式及支持系統研究[D].重慶大學，2012.

[3]王廣春.快速成型與快速模具制造技術及其應用[M].機械工業出版社，2013.

[4]陳樹明.激光切割技術現狀與發展[J].鍛壓機械，2002（2）：3-5.

[5]杰弗里·布斯羅伊德.面向制造與裝配的產品設計[M].北京：機械工藝出版社，2015.