冲压降成本思路及方案策划

作者:长城汽车股份有限公司技术中心、河北省汽车工程技术研究中心 孙继军 钱通 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2020-01-15
本文结合工作实践,总结了冲压工艺从工厂规划到车型量产过程中各个阶段的降成本方法,本着“整体成本最低”的原则,探讨了如何有效控制冲压工艺开发制造的成本、提高利润的具体措施,对整个冲压工艺过程的成本控制有着积极的现实意义。本文的编写旨在收集、总结降成本过程、经验和方法,为后期的成本改善工作提供指导。

2019年是一个关键的历史节点,当前我国经济正处在关键的转型升级时期,车联网、大数据、人工智能、新能源、新材料和轻量化已逐渐成为汽车行业新的发展趋势。在这个挑战与机遇共存的时代,合理的投资、降成本就显得尤为重要。通过对工程、工艺规划方案不断创新,以达到变革性降低成本的目的。

冲压成本由直接固定成本、直接材料及运营成本和呆滞成本等三大部分构成(图1),其下涉及厂房设备、人员及备件等若干因素,本文将分别分析降成本思路及方案策划。

    

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工厂规划阶段

降成本思路以“小、少、轻、短、美”为工厂规划设计理念,通过分析厂房投资构成及占比,识别投资过剩能力,进一步优化投资方案,改善浪费点,最终实现降低厂房投资,成本递减方案详见表1。

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设备选型阶段

结合工艺需求及生产使用情况,优化设备配置,消除设备过剩功能。充分利用集团现有闲置资产,闲置利旧,最终实现降低设备投资,成本递减方案详见表2。

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模具、检具、工位器具开发

1)模具工艺及结构设计阶段,通过优化制件工艺或模具结构降成本。例如一模双件、模具共用、模具轻量化以及小型化设计等方法,最终实现降低模具投资,成本递减方案详见表3。

例如,优化模具起重棒结构:通过使用铸入式起重棒代替插入式起重棒,在模具长度方向上平均可减少190 mm,宽度方向上平均可减少300 mm,单套模具重量可降低约0.95 t。

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2)检具结构设计阶段,通过引入新型探测设备,精简检具结构,降低开发成本,识别制件共用检具,减少检具开发数量,最终实现降低检具投资,成本递减方案详见表4。

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3)工位器具设计阶段,通过优化工位器具结构实现通用化,最终实现降成本的目的。

①通过优化托盘结构,减少托盘种类,实现托盘规格标准化。

②通过优化工装筐结构,实现多车型相似件工装100%通用化,可有效提升工装周转利用率,并减少工装总数量,最终减小制件库区面积,降低工厂投资。


生产主辅料

通过围绕生产主/辅料开展降成本工作,对原材料、产品设计及工艺设计等三方面进行优化。

1.原材料

通过开展量产车型卷料规格平台化,以减少卷料规格种类(包括材质、料厚、卷宽);料片尺寸缩减,以提升材料利用率等工作,消除现场

浪费。

(1)卷料平台化。根据卷料材质、厚度、规格等相关信息,汇总整理现有卷料规格,形成标准卷宽系列库,为工艺设计提供输入,减少卷料规格数量,降低采购成本。

步骤如下:①材料部制定《新车型车身系统钢板材料规格清单》,在产品设计阶段指导选材;②产品设计部门基于板材价格、防锈要求和钢板表面质量确定选材的思路及板料表面质量等级,初步选择制件使用材料,并输出初始材料清单;③工艺开发部门组织开展SE研讨,从成型性、材料利用率、性能、平台化、成本等方面提出意见,并反馈至产品设计部门;④设计、工艺部门SE研讨后确定制件的最终使用材料。

卷料平台化工作就是在现有卷料规格的前提下,逐步减小卷料种类,最终实现卷料统一化。卷料平台化工作包括卷料规格调整和卷料规格取消两方面,卷料规格递减方案详见表5。

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(2)料片尺寸缩减。生产准备阶段及量产后,通过缩减料片尺寸,提升材料利用率,降低单台成本。

某车型在量产初期顶盖外板制件的料片尺寸为2 345 mm×1 355 mm×0.8 mm。经批量生产验证,制件在拉延成型后,制件的前部和后部存在多余料片。通过测量,共计存在30 mm的多余料片。之后,通过对下料尺寸进行调整,缩减料片尺寸为2 315 mm×1 355 mm×0.8 mm进行试压验证,试压结果为无问题并进行切换应用。通过缩减料片尺寸,提升材料利用率。

2.产品设计

通过合理地规划产品分缝、产品合件以及余料利用等方案,最终降低投资成本。

(1)优化产品分缝线。造型阶段通过调整产品分缝线,提高制件材料利用率。

某车型机罩外板风窗玻璃处尖角凸出长度原为216 mm,后经产品造型优化,该处尖角凸出长度尺寸缩减至131 mm,使材料利用率决定点向内移动85 mm,最终制件材料利用率提升了4.2%(图2)。

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(2)产品设计。梳理制件清单,识别可进行合件的制件明细。

某车型后背门外板原设计为后背门外板上段和下段共两种制件,合计共需开发7套模具(其中后背门外板上段3套,后背门外板4套),后经产品优化,变更为合件设计,此时共需开发4套模具(后背门外板4套),减少后背门外板上段3套模具(图3)。

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(3)余料利用。工艺策划阶段,保证落料时余料区域平整,使有效使用面积最大化;生产阶段通过余料收集装置进行收集,作为其他小型冲压件的生产板料或作为条料出售,提升再利用价值。

某车型对侧围外板余料进行收集,经过码垛装置码齐,包装后作为条料出售,价格约为

3.4 元/kg,成本节约1.93 元/kg

(废料售价1.47 元/kg)。因此,将余料进行合理再利用,可以有效地降低生产成本。余料利用工作应在前期工艺策划阶段开展,此时可识别材质料厚相似的制件,使用余料进行生产;如无此类制件,也可对外销售余料,提高再利用价值。

3.工艺设计

通过合理地规划制件拉延深度、锯齿形料片、合模以及工艺套件生产等方案,提高制件材料利用率,最终降低生产成本。

(1)优化制件拉延深度

工艺设计阶段,通过策划浅拉延、合模设计等方案提升材料利用率。

某车型机罩外板制件原工艺策划拉延深度为130 mm,后经工艺优化,制件拉延深度降低至115 mm,制件材料利用率由72%提升至74.6%(图4)。

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(2)锯齿形料工艺

通过应用锯齿形料片、余料收集等工艺,提升制件材料利用率,降低单台整车成本。

为提升材料利用率,在保证板料尺寸的前提下,将矩形板料的前后两个料边更改为锯齿形状,称为锯齿形板料。每张锯齿板料相较于矩形板料可以节约一个锯齿宽度的板料,从而提升材料利用率。某车型后围外板应用锯齿形料片,落料步距由520 mm缩减至505 mm,单张料片可节约15 mm的板料(图5)。

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生产运营(人员与燃动)

通过控制人员数量和工时,降低水电气能源消耗实现降成本。提升人员技能水平,作业标准化;提高生产效率,减少无价值作业。这样实现人员才能均衡化。

(1) 人员方面主要是交付标准化,包括减少交付周期、合理配置交付人员等。

(2) 燃动方面主要有缩短换模具时间、提升生产节拍、减少生产调试时间等。


呆滞成本

充分利用集团现有闲置资产(包括设备及备品备件),闲置利旧,最终实现降低设备投资。

(1)闲置设备可用于新工厂规划阶段进行应用。

(2) 闲置库存备品备件可用于新项目规划设计阶段。


结束语

降成本的本质不是一味地选择价格最低的,而是要选择性价比是最优的,要从整体上进行把控,本着“综合成本最优”的原则,优化工艺布局、投资方案,提高单位面积产能;优化工位排布,提高人员效率;完善设备选型标准,避免设备功能过剩;发掘潜在供应商,形成良性竞争,减少工艺投资。

降成本的核心是创新,要打破传统思维,通过应用新技术、新工艺,对工程、工艺规划方案不断优化创新,实现投资递减,消除浪费,最终实现革命性的成本降低、质量提升及时间缩短。  


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