1、59 2023.4 Forging&MetalformingManufacture生产 主辅工艺采用套料工艺降低冲压件制造成本文杨欢，韩海博，黄必志上汽通用五菱汽车股份有限公司成型系统工程师(VSE)，9 年冲压钣金件模具工装开发经验，负责及参与逾 16 个整车项目关键冲压件模具开发相关工作，具备丰富的冷轧钢材、高强度钢板等材质的冲压模具开发经验。杨欢近年汽车市场已进入白热化竞争时代，汽车制造成本也逐年增高。冲压作为汽车生产四大工艺之首，其制造成本在整车制造成本中占比高。材料成本及生产制造成本、模具开发成本等构成了冲压制造成本，本文通过一种新工艺套料工艺来介绍如何提升材料利用率，降低生产成本，
2、从而提升市场竞争力。产品及产品常规工艺介绍天窗加强框、左右天窗加强板产品信息见表 1。常规天窗加强框、左右天窗加强板，采用两条模具线、共计 5 套模具分线生产，具体工艺规划见表 2。套料工艺套料工艺方案介绍天窗加强框、左右天窗加强板采用套料工艺后，有以下三种方案，具体如图 1 所示。套料工艺方案优缺点三种方案各自具有优缺点，综合考虑后，采用方案一，如图 2 所示。方案一主要工序包含 OP10 拉延，OP20 切边、冲孔，OP30 翻边、切边冲孔(分离)，OP40 翻边、冲孔。具有两个优点：OP40 可以增加侧拍机构，加强框两侧翻边尺寸容易调整；单条线生产。主要缺点为OP30 取出加强板和取出加
3、强框动作相互干涉，影响生产节拍。本文通过分析天窗加强框、左右天窗加强板采用套料冲压工艺方案降低冲压件制造成本的案例，总结出新工艺的重要性及套料工艺可扩展实施性。锻造与冲压 2023.460Manufacture生产 主辅工艺零件名称材质料厚(mm)外形尺寸(mmmmmm)图片重量(kg)天窗加强框BLD-FB-D0.867010321072.267左右天窗加强板BLD-FB-D0.892513530.392513530.3表 1 产品信息表零件名称工序号工序内容模具外形尺寸估算(mmmmmm)模具重量估算(t)模具重量估算合计(t)小天窗加强框OP10DR200014009007.5220.0
4、8OP20TR+PI190013009006.28OP30FL+RST+TR190013009006.28左右天窗加强板OP10DR130010006503.05.4OP20TR+PI120010006502.4表 2 常规工艺规划模具信息表图 1 套料工艺方案61 2023.4 Forging&MetalformingManufacture生产 主辅工艺方案二主要工序包含 OP10 套料拉延，OP20 切边、冲孔，OP30(天窗加强框)翻边+整形+冲孔/OP30(加强板)切边、冲孔，OP40(加强板)翻边+切边冲孔(分离)。具有以下优点，OP40 可以增加侧拍机构，加强框两侧翻边尺寸容易调整
5、；OP20加强框本体和加强板分离后，后工序生产送取料方便。主要缺点是 OP20 后分线生产，生产成本较高。方案三主要工序包含OP10套料拉延，OP20切边、冲孔，OP30(天窗加强框)切边+冲孔，OP40(天窗加强框)翻边+整形+冲孔；OP30(加强板)切边冲孔，OP40(加强板)翻边+切边冲孔(分离)。具有的主要优点为，OP40 可以增加侧拍机构，加强框两侧翻边尺寸容易调整；OP20 加强框本体和加强板分离后，后工序生产送取料方便。主要缺点为，OP20 后分线生产，生产成本较高；加强框本体需要 4 工序完成，模具成本及生产成本高。套料工艺后模具信息模具数量为 4 套，重量增加 2.4 吨。模
6、具线数减少为 1 条，生产效率提高 1 倍。操作人数减少 4 人。模具信息见表 3。改进措施改进措施分两个方案方案一手动生产线：最终套料工艺方案生产缺点为，OP30 取出加强板和取出加强框动作相互干涉，影响生产节拍，经过按照图 3 操作路线分解，节拍损失得到缓解。方案二自动化生产线：最终套料工艺方案生产线存在的缺点为，OP30 取出加强板和取出加强框动作相互干涉，影响生产节拍，通过端拾器方案优化，改进为自动化线生产，进而消除此缺陷造成的节拍损图 2 套料工艺方案零件名称工序号工序内容模具外形尺寸估算(mmmmmm)模具重量估算(t)模具重量估算合计(t)小天窗加强框&左右天窗加强板OP10DR
7、185014308008.0627.86OP20TR+PI193014158006.68OP30TR+PI178013408006.36OP40FL+RST+TR167013757506.76表 3 套料方案最终模具信息统计表图 3 套料工艺方案人工操作示意图注：F 向操作者上料 OP20 工序件，下料左天窗加强板，R向操作者下料OP30天窗加强框工序件及右天窗加强板。锻造与冲压 2023.462Manufacture生产 主辅工艺失，具体如图 4 所示。套料工艺实际收益采用套料工艺后，实际收益统计见表 4。结束语综上所述，采用套料工艺可以提升材料利用率、减少操作人数、减少模具数量、提高设备利
8、用率，从而降低冲压件生产制造成本。此套料工艺方案，为后续车型中间有窗框、门洞等的零件实现套料小件，例零件名称内容常规工艺套料工艺效益小天窗加强框&左右天窗加强板材料利用率35.72%45.18%提升 9.46%，减少板料 0.28kg/件模具数量5 套4 套减少 1 套模具重量25.48t27.86t增加 2.38t操作者数量10 人8 人减少 2 人模具线数量2 条1 条减少 1 条表 4 套料方案最终收益统计表第 11 个场景九月九日出宅边菊丛中坐，久之满手把菊，过了会遇到王弘派遣白衣人送酒来，渊明便对花独酌。图 4 套料工艺方案自动化操作示意图注：天窗加强框采用气动吸盘(橙黄色)，小天窗加强板采用磁性吸盘(红色)，当机械手抓取 OP30 工序件至 OP40 模具时，在两个工作台中间料框处磁性吸盘放松，小天窗加强板装框。机器人继续转动至OP40模具上方时，气动吸盘放松，天窗加强框放至 OP40 模具中。如天窗加强框、尾门上外板等类似零件，最优考虑分总成所属零件互相套料提供依据，综合成本降低显著。