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降低模具冲压生产成本的方法

时间:2021-11-13 作者:锌达铖机械 点击:106

随着汽车工业的蓬勃发展,行业竞争日趋激烈,如何降低汽车制造成本,提高生产效率已成为汽车企业关注的焦点。车身成本是车辆成本的重要组成部分,其中冲压生产成本主要由模具检测工具开发成本、冲压件成本、模具冲压成本、设备折旧成本和人工成本组成。从工艺设计的角度来看,降低材料成本和冲模成本是降低冲压成本的有效途径。


降低材料成本

降低材料成本可以从降低材料采购成本和提高冲压件材料利用率两个方面进行研究。


降低材料采购成本

整个白色车身由约400个冲压件组成,汽车冲压件的材质和厚度组合可高达60至80。合理选择材料和等级可以有效提高材料利用率,降低采购成本。对历代车型冲压件的材料和厚度进行统一管理,建立选材库。新车型在选材时,优先考虑以前车型已经验证过的材料和材料厚度。它还避免使用不常见或难以购买的材料,如超宽板和特殊厚度板等。特殊材料采购流程复杂,将严重制约冲压件的开发周期,导致板材的多次采购,增加运输、仓储和管理成本。


另外,要根据冲压件的性能指标和工艺要求,选择合适的材料和材料厚度,防止冲压件质量超标和材料成本增加。


提高材料利用率


1) 成形工艺的优化。


拉伸成形是冲压件常用的成形工艺。


对于采用拉伸成形工艺的冲压件,由于工艺补充轮廓的增加,材料利用率受到限制。


一些形状简单、起伏小的结构件采用落料成形工艺,材料利用率将显著提高。

冲压件模具


上图所示的冲压件可以通过拉伸和成形工艺来实现。


绘图过程需要按3个顺序完成。


过程包括:绘制→修边+冲孔→翻边,


拉深工序增加了工序的辅助面,为保证修边质量,拉深件需预留约10mm的修边余量。


如下图所示,拉深工艺的材料利用率为59.1%。


成形过程也可以分为三个顺序完成,带材下料→ 成形→ 成形+冲压,冲压件材料利用率提高到65.9%。


因此,当冲压件质量满足使用要求时,优先采用落料成形工艺,可有效提高材料利用率,降低冲压生产成本。

绘制工艺方案

2) 选择合理的布局方式。


布局分为单列布局、双列布局、两件式混合布局、错开布局等。排样方式的选择直接影响冲压件的材料利用率。因此,在工艺设计阶段,必须不断优化布局方法,确定最佳方案,提高车辆的材料利用率;

在制造和生产阶段,重新确认布局方法,确保最佳计划得到实施。


3) 废物利用。


通常有两种废物利用方案。


一种方案是将大毛坯废料作为小坯料,另一种方案是成套生产。


利用废旧材料可以间接提高材料的利用率,降低冲压生产成本。


在实践中,为了保证成形性,需要用拉拔或落料工艺切割一些大型冲压件,例如侧围门开口的落料。


这些废料收集后,可直接或在材料和厚度匹配后直接或切割后形成小型冲压件。


下图为车侧外板开卷料图案,其中废品切割的门位可用于生产两个小冲压件的车型,生产量刚好满足单个小冲压件的要求。

侧墙外门洞废料的再利用

套件生产是指在冲压件之间的一种分组安排,其中小冲压件直接设计在大冲压件工艺的补充废料区,与大冲压件一起形成,然后通过后序纵切进行分离。


或者,小冲压件可以在套件中生产,方法是将左/右零件组合在一个工艺互补区域中,如图6所示。


该套件的生产不仅可以提高材料的利用率,而且可以节省小型冲压件的成本和冲压次数的成本。


然而,套件的生产增加了工艺难度,在SE阶段需要反复优化产品形状和CAE分析结果,以保证两个冲压件的成形性。


此外,在设计阶段,必须考虑小型冲压件的收集方法,以避免生产过程中的敲击和划伤等质量缺陷。


降低冲压成本

降低整车冲压成本的方法主要有两种,一种是减少压力机的吨位,另一种是减少模具的数量。


减少压力机吨位


压力机的吨位主要由冲压件所需的成形力、模具尺寸、模具闭合高度和模具加载高度等决定。


当模具尺寸是选择压力机吨位的限制因素时,可以通过优化模具内部结构,减小模具尺寸来降低压力机吨位,从而降低冲压成本。


当模具尺寸成为选择压力机吨位的限制因素时,在保证模具性能和结构强度的前提下,通过优化模具内部结构,减小模具尺寸,降低压力机吨位,从而降低冲压成本。


或者,在购买冲压设备时,选择较大尺寸的工作台,以减少机床对模具的尺寸要求。


减少模具数量


(1) 选择配套的模具生产工艺。


配套模具生产不仅可以减少工艺补充废料的产生,提高材料利用率,而且可以减少模具数量,从而节约模具开发成本和冲压成本,如图7所示。


左/右地板通过配套模具生产,不仅提高了冲压件的成形性,而且比单件生产直接节省了4对模具的冲压成本。

配套模具生产不限于左右对称零件。


在工艺设计阶段,应充分考虑匹配模具生产工艺,降低整车冲压成本。


(2) 多工位模具的使用。


多工位模具可以实现一个或多个冲压件在一个模具上进行多个工艺内容,如图8(模具结构)所示。


机床在一个冲压周期内实现冲压件的三道工序:


OP20修边+冲孔→ OP30翻边+成型→ OP40修边+冲孔+侧冲。


模具尺寸约为1720mm×1940毫米×900mm,可在1000t压机上生产。


一次中风的费用约为4.5元。


按3套模具设计冲压件3道工序的内容,模具所需冲压吨位分别为500t、630t和500t,一次冲压成本约为5.9元。


采用多工位模具,不仅降低了模具开发成本,缩短了工序间的流动时间,而且最直接的优点是降低了冲压件的成本。


(3) 使用级进模。


在生产过程中,只有一个操作员和一台压机才能生产冲压件。


级进模技术有效地减少了操作人员的数量和冲压要求,并且生产的零件稳定性高,零件的质量可以得到有效的保证。


1.冲孔

2.切割

3.切割

4.弯曲

5.空站

6.弯曲45°

7.空站

8.弯曲90°

9.冲孔

10.切割和下料


(4) 采用双模冲压工艺布局。


一些冲压厂家将这两套模具直接或通过模板安装在大吨位压力机上进行生产,解决了小吨位压力机生产饱和、大吨位压力机单模生产浪费资源的问题。


这种生产方法需要保证两个模具的闭合高度相同,所需的成形力相近,以防止左右受力不均影响压力机的精度。


结论


对于单个冲压件,提高材料利用率、降低冲压成本的效果不大,但对于年产量超过1万台的整车,降低成本、提高效率的效果显著。因此,汽车企业应该研究和应用新的冲压技术和工艺。还需要不断提高材料利用率,降低模具冲压成本,使企业在行业中站稳脚跟,稳步发展。