精冲工艺成本，你了解吗？

2020-02-18 14:13:22 来源：知乎ABC成本分析

导读：

左图是普通冲压的示意图，直接通过冲头撕裂材料，可以看到产品的断面质量比较差，而且尺寸误差偏大。

右图则是精冲的示意图，可以看到精冲工艺包含了3种力，正是这3种力使得精冲技术区别于其它普通的冲压或者冲裁工艺。精冲加工的工件具备平整、垂直度好、具备无撕裂的光亮切断面的众多优点的同时，工件因为在精冲过程中在模具中的夹持，零件特别平整，通常情况下零部件切断边缘无需后续加工。

列出的VDI 3345和VDI 2906是欧盟的标准，国内也有对应的国标标准，在网上可以搜到。想了解更多有关精冲的信息，可以搜索中国精冲界先驱周开华先生的著作来进行阅读。

0.6—是指产品特征的尺寸跟料厚的尺寸比的极限。假设料厚是1mm，那么如果孔的大小在0.6以下就不具性价比了。较软的材料可以适当加大极限值，而较硬的材料需要适当降低极限值。

1—精冲的尺寸加工极限相对较小。1就是指搭边和连接处需要1倍料厚作为工艺排样的搭边值。

2—在精冲非常薄的材料的时候，比如1mm厚的材料，那么搭边考虑1倍料厚就太薄了，至少要2mm。

↑↑↑ 记住这个冲切周长，在后续的计算中会经常需要用到这个数字，这是需要做精密冲压的全部周长。如果是分几步进行冲压的话就需要分开考虑每一步的冲切周长。

对冲切来说注意的是抗剪强度。由于抗剪强度在材料性能表里一般没有定义，因此在计算时通常按照80%-90%抗拉强度=抗剪强度来进行计算。在冲裁力的公式中的0.9系数就是用来计算抗剪强度。

零件面积关系到反顶力的计算。反顶力即单位面积需要承受多大的力才能保证材料不流动。

齿圈压力是精冲相较于普通冲压而言特别需要计算的部分。齿圈压力中Hr代表齿圈高度，在VDI 3345中可以查到相关数值，图示的公式是一种比较安全的算法。

反顶力中的 2~7kn也是通过材料可以查到，根据材料的软硬不同选择不同的数值。

Feintool和Mori是目前中国市场上最常见的设备厂家。

TEEP-Total Effective Equipment Performance即完全有效生产率，简单来说就是除了OEE之外还包含了设备利用率。TEEP=设备利用率*OEE，其中设备利用率中包含了计划停机时间。精冲的TEEP一般在55-65%之间，如果供应商能做到70%以上说明供应商实力很强。精冲的TEEP低是因为精冲对模具的镶块损耗相当高，需要花时间来频繁更换镶块，而且拆卸精冲模具镶块是比较麻烦、耗时较长的，因此如果供应商的TEEP较高，则说明该供应商的模具的结构设计能力，对模具选材和保养以及加工精度这几方面能力都很强。

精冲模具非常紧凑，因此虽然单个模具的金额绝对值不高，但是相对模具大小来说偏贵。

震动研磨会无差别地对所有角进行研磨，因此如果零件有功能角的话，不适用震动研磨。

如果材料选择使用合金钢，则需要使用热处理。在江浙沪一带，热处理大约是8-10元/公斤，如果知道装炉量的话也可以按照2000-3000元/炉来计算。

校平机一次需要两台设备同时在X方向和Y方向一起校平。

清洗方式按照清洁度要求从低到高，排序为喷淋式<超声波清洗<碳氢清洗。

讨论问题记录：

1. 精冲过程中落下的是废料吗？

答：齿圈压住的是废料，反顶的部分是工件，工件是冲完落下去的。

2. 含碳量小于0.35%的低碳钢，类似这种抗拉强度达不到600兆帕的材料，适合精冲吗？

答：适合精冲。精冲选材料是看功能要求，有些产品并不是要承受重的载荷。

3. 精冲的模具里面有流道吗，是用来散热的吗？

答：有流道，但不是用于散热，而是用于注油的流道。相比普通冲压，精冲时精冲油必须百分之百覆盖住冲压材料。在材料上方采用油泵喷油，而材料下方则需要在做厚板高强板冲压时在一些镶块上打孔来进行高压注油。

4. 精冲油的成本是怎么计算的？

答：相比普通冲压，精冲过程使用油的用量非常大，成本相对也比较高。不同于普通冲压所用的稀油，由于需要在高压下形成一层油膜起到润滑和散热的功能，因此精冲油的粘度非常高，不易挥发也不可回收。一桶油如果做普通冲压大约可以用1年，而做精冲只能用大约两个月左右。此外精冲油的单价是普通用油的2倍价格。在做成本核算时可以按照平均产能来算，假设一桶油用2个月，算出这两个月的平均产成品数量，作为间接材料分摊进产品成本中。

5. 料带定位孔径最小直径有什么标准吗？对成本有什么影响呢？

答：定位孔直径对成本影响不大，与产品厚度和板材大小、形状有关，从工艺上更关注搭边尺寸。

6. 料带上的废料成本怎么计算的？

答：废料是回收的，并且市场的回收价格是很透明的，比如废钢网可以查询。今年的废钢回收价格大约在1500~2000元/吨，同时需要扣除送到钢厂的运输费用约150元/吨。

7. 精冲的保养费用比普通冲压高很多吗？

答：并没有很高。因为精冲停机并不是设备的维护保养，而是模具需要更换镶块进行保养。精冲生产瓶颈是在模具上而非设备上。

8. 精冲卷料的头尾料报废是怎样的？

答：包含两种报废。第一种是普通报废，跟普通冲压一样，板材卷料每卷的最外一层不能用，内圈的1圈到2圈基本不能用。第二种是技术报废，调试和每一次的set up时所产生的的报废。精冲工艺中一般纯材料报废大约占比是1%~3%，而技术报废需要结合材料、零件、工艺等整体考量。

预告文章里的问题：

精冲对油的要求较高，能否对油的选择做说明？

答：关于精冲油的选择，我觉得理解成如何确保精冲良好的润滑冷却。精冲油跟普通冲压油差别比较大的一个特点是粘度大（四十摄氏度下粘度115左右），保证极高压下模具和成形材料之间依然有一层均匀的油膜。关于油品选择，各品牌供应商都有自己为数不多的精油油种类，可以直接找供应商（福斯，北衫，嘉实多）进行专业咨询。另外，如何给油，模具上如何储油也非常关键。精冲设备一般都配有单独的油泵。一般三毫米以下的材料，只是上面涂油就好，厚一点的材料，需要在模具内部设置注油孔，为下表面也涂油。两害相权取其轻，粘度高的油很难清洗，但可以保证良好的润滑。润滑做得好，模具每次修模寿命可以翻番，因为冲压模具修模成本与设备成本占比很高，所以润滑对成本影响显著。但清洗成本本来就不大，清洗普通冲压油和清洗精冲油的成本差别很小。

目前比较困扰的两个问题，1是一卷料冲制后产生的边角料如何在各产品中分配准确，2是如何控制冲压油对产品的污染，减少后续清洗工序成本增加，如方便的话，能否在会议中讨论并分享下，谢谢！

答：废料准确分配的问题，原材料废料有以下几种，卷头卷尾废料，一般指卷料的最外圈➕最内两圈，这个每卷都有；调试报废，一般指换型调试时用料，根据产品难度，精冲来讲10～20模次，稳定的话占比很少；还有正常生产报废，这个是个统计数据，根据产品难度，一般0.3%～1%左右，还有一种报废叫破坏性测试报废，比如螺纹扭力测试等，要根据检测频次和每次数量确定，一般每四个小时三件左右。所有这些报废的成本都需要均摊到良品上面。目前精冲工艺见过的清洗是不可避免的，如果是说的含氯油的污染，现在福斯已经有不含氯的精冲油了，可以看下图。

分享人后记：

做这个PPT的初衷，是想哪怕是外行也可以跟随PPT的引导，对手上的精冲零件做出一个不太离谱的成本计算。由于精冲零件相关的工艺内容着实太宽泛，若达到上述目的，需要对相关工艺进行深度挖掘，思来想去觉得应该不是一次分享能达成的。遂改变了想法，希望分享内容能帮助大家至少建立分析精冲零件的思路，关于细节问题，想必作为一个成本工程师，如果感兴趣的话，应该有能力自己研究拓展一下。所以，前后考虑了接近一个月才确定要分享哪些内容。原本想“做到自己喜欢为止”，奈何时（拖）间（拖）限（拉）制（拉），时间节点之前出现了上述内容。

感谢各位小伙伴两个小时的耐心陪伴，感谢田老师不（威）厌（逼）其（利）烦（诱）的屡次督促。希望后面有机会继续跟大家一起讨论工艺，成本。

主持人感想：

有幸代表老田主持ABC成本分享会，更有幸旧友重温，新友相识，同时了解了一种先进的五金冲压技术：精密冲压。分享嘉宾在精冲行业耕耘数年，从精冲历史，应用，设备，到加工，模具，材料，后加工，设计全面涵盖。每一个环节都和我们的主题“成本”环环相扣，在获取干货的同时，也被嘉宾的幽默和风趣所感染。分享过程中大家问题不断，进行了很多深层的技术探讨。也使计划中的一个小时延长到两个小时（如果我没控制时间估计要到半夜了）一问一答收获满满，大家都有意犹未尽的感觉。参加人员都是“成本”领域的专业人士，分享中的废料出售价格，机台净工作时间，不同设备厂商价格，如何计算设备吨位，如何设计模具搭边减少毛重，后加工（热处理，去毛边，清洗）成本计算等激起了大家的共鸣和讨论。结束之前大家分享了各自感想并完成了调查问卷，期待大家的宝贵意见和参与分享。

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