怎么样才能做好设计阶段白车身冲压件的成本控制

  对任何企业来说，生产所带来的成本都是至关重要的因素。汽车零部件中70%的金属零部件是通过冲压加工得到的，冲压件成本占汽车成本的20%以上，冲压领域里在保证零件质量的前提下减少相关成本，是现代汽车制造业中永恒的话题。

  汽车白车身主要是由金属冲压件组成，单个冲压件的成本降低了，整个白车身的成本就能降低。冲压件的成本是由金属材料费和加工费构成，所以提高冲压件的材料利用率，降低冲压件的消耗定额，在保证质量和性能的前提下选用价格较低的钢板，通过材料性能优化、产品设计优化、工艺设计优化来大大降低冲压成本。

  同一钢种在抗拉、屈服强度相同的情况下，冲压性能高的材料比冲压性能低的材料价格高。产品设计选材时根据实际的模具调试情况和板材的适应性，能适当的降低材料牌号，选取低性能材料，达到减少相关成本的目的。

  某新车型在模具调试时，用宝钢BUFD100%开裂，模具供应商提出必须提高牌号用 BSUFD，每吨增加成本300元。

  宝钢对模具数模进行了成形性分析，建议对模具设计来优化，提出了压边筋位置和强弱程度、过渡圆角半径等十几处修改建议。调整后的模具用 BUFD可顺利成形，保证了零件成本控制。

  通过这次试验，我们把所有车型使用高冲压性能的零件筛选一遍，分析降低材料性能的可能性，最终有20个零件试冲成功。此项工作对后续新车型的开发有重大意义，在产品设计及生产阶段材料转化时，某些拉延深度浅的、可用压弯成形工艺生产的零件，就能够准确的通过经验直接选用性能合适的材料。

  同一钢种在抗拉强度和屈服强度相同的情况下，镀锌的材料比不镀锌的材料价格高。某些对防腐要求不高的零件，能够使用价格低的冷轧板。同时通过改进涂装工艺，某些对防腐有要求的零件，也能够使用价格低的冷轧板。

  某门锁加强板，原来使用镀锌钢板，通过与产品设计者沟通交流，认为此处对防止腐烂的性能要求不高，能够正常的使用涂装工艺代替镀锌层的防腐。同时规定底盘处接近地面的部分，在车辆行驶时易与路面积水接触，为重点防腐区域。我们把自主车型车门总成、发动机盖总成、侧围总成、行李厢盖总成内的所有镀锌材料零件，全部转化为冷轧板，大幅度降低了车身成本。在未来新车型的产品设计阶段，对这些区域的零件直接采用冷轧板，能大大降低车身成本。

  钢厂近年通过了解车企的需求和成本压力，不断技术创新，研发了抗拉强度慢慢的升高的高强钢材料，目前可以批量供货的高强钢板强度已达到1280MP，高强钢的使用，大幅度提升了车身的强度系数，又降低了车身重量，间接降低冲压件成本，“高强减薄”是汽车白车身的发展的新趋势，相比于热成型的使用，优势较多。

  某车型20余个零件开展成形CAE分析、碰撞CAE分析，通过高强钢减薄进行选材优化和实现车身轻量化，提升安全性的同时减轻重量，实现减重效果11.9%（结构件减重28.8kg）。

  材料选取优化，主要是牌号归并和镀层选取。同一种材料不同卷宽之间有价格差，其中1200～1499mm范围卷宽是价格最优卷宽，小于1200mm、大于1499mm卷宽与该范围都有价格差，一般每吨差价见表1。

  由于以往不同卷宽价格差别不明确，选择冲压件材料卷宽时主要从排样工艺和降低消耗定额方面出发，没有最大限度地考虑卷宽价格因素。在与钢厂探讨后，将原来不在优化宽度范围内的零件材料卷宽，通过以下办法来进行了卷宽优化：改变剪切次数，900mm÷3改为1200mm÷4，每吨降低240元；颠倒料片尺寸，800mm×1200mm改为1200mm×800mm，每吨降低240元；调整卷宽尺寸，1500mm改为1499mm，每吨降低250元。

  ² 提高材料的通用性（例如：多车型的前门外板使用相同的钢种和规格），有利降低采购资金和库存资金；

  ² 通过尺寸、形状、落料方式的优化以及套裁方式提高材料利用率，降低使用成本；

  设计决定质量和成本，设计人员的成本意识很重要。冲压件的成本中包含投入的模具、检具、夹具等工装费用，因此在车型设计过程中，如果能采用模块化设计理念，提高零件的通用性，尽量在同一平台下设计新的车型，多个车型使用相同的零件，这样工装成本能分散到各个车型的每一个零件。减少对模具、检具、夹具、工位器具等的投资，由此减少单个零件的成本。

  在多平台下开发多款共用件，这样每个平台同时供多个车型使用，平台零件需要的数量多，有利于生产组织和降低采购成本，在极大提高了生产效率的同时，又降低了车型成本。

  在产品设计中，还要优化零件形状，尽可能的避免零件形状有大的突变，避免零件有突出的部位，避免零件高低差太大，以此来提高零件材料利用率。表2为零件形状优化设计的案例。

  某车型B柱加强板采用热冲压成形技术工艺，较原方案重量降低，零件个数减少并且总成价格低于原技术方案。相应的模夹检具费用降低。

  每个车型侧围都有两个门洞，该处的废料过去在开卷落料过程中都是直接滑入废料坑，作为废料处理。现在随着生产和技术的进步，在车型生产准备阶段就开始制定余废料利用方案，通过模拟分析，合并材料牌号和料厚，使大块废料都得到充分利用。

  图1为某个新车型侧围余废料的利用方案，门洞和卷宽两边产生的大块废料都找到了目标零件。共有7个零件可以用废料生产，直接减少材料消耗约5kg，降成本35元/辆份，效益可观。

  需要强调的是余废料利用方案一定在开卷落料模具设计之前就规划好，这样在模具结构设计时可优先考虑废料流出状态及废料刀位置，防止把有用的废料切碎或者有用的废料受模具结构限制无法排出压机外的情况。

  钢厂提前介入主机厂新项目开发，设定量化指标，双方就车身轻量化目标共同努力。

  工艺设计中相似零件通过优化坯料形状，使用摆剪工艺，减少落料模具投入，同时实现了材料利用率提升，减少相关成本，优势明显。

  左右双槽模共用工艺补充面，采用摆剪梯形材料加工，减少OP05-BL工序和落料模具费用，预计材料利用率将提升大于10%。

  设计时考虑R1=R2，则能够正常的使用弧形刀剪切，不需要投资落料模，降低成本。

  后续新车型发罩设计时考虑借用现有的R1=R2，则能再一次借用前期的弧形剪刀，能再一次降低单件加工成本。

  采用弧形模连续落料，内外板共用，弧形模弧度依据发罩后延数模确定，预计材料利用率提高大于＞12%。

  设计制作一套续落料模具，可较提高材料利用率；在模具设计时可考虑同平台车前侧围外板零件的通用性，分摊落料模具成本，以此来降低零件综合成本。

  如果零件较大，形状局部有变形，别的部位较为平缓，则可优先考虑把拉延分模线设置在零件内，以零件平缓的位置作为拉延压料面，把凸起部位作为拉延凸模。图2为左右边板从拉延工艺改为成形工艺，材料利用率从45%提升到68%。