圖 2    彎曲軸線管內(nèi)高壓成形工藝過程

介紹汽車中最常見的彎曲軸線管內(nèi)高壓成形 應(yīng)該成本構(gòu)成及應(yīng)該成本估算方法，變徑管與多 通管內(nèi)高壓成形應(yīng)該成本估算方法與之類似。內(nèi) 高壓成形工藝應(yīng)該成本主要包括材料成本、直接 人工成本、制造費用，計算公式為 Y= T+ Z+ M （1） 式中：Y 為管狀類零件內(nèi)高壓成形應(yīng)該成本， 元；T 為材料成本，元；Z 為直接人工成本，元；M 為制造費用，元。

2.1    直接材料成本 

管狀類零件內(nèi)高壓成形工藝中直接材料成本 一般包括主材料成本、外購件成本及輔材料成本。T= P·R/S-Q·R·（1-S）/S +  ∑Hi Gi+∑Fi Ki /Ni （2） 式中：P 為原材料單價，元/kg；R 為材料使 用量，kg；S 為原材料利用率，通常取 80%～90%；Q 為廢料處置單價，元/kg；Hi 為采購件價格；Gi 為對應(yīng)采購件數(shù)量；Fi 為輔料采購價格；Ki 為對 應(yīng)輔料用量；Ni 為對應(yīng)輔料利用率。 

2.2    直接人工成本 

管狀類零件內(nèi)高壓成形過程中直接人工主 要負(fù)責(zé)上料、內(nèi)高壓成形機操作等工作，一般 情況下一條內(nèi)高壓成形工藝生產(chǎn)線只需要 1 人，需根據(jù)生產(chǎn)零件特點及供應(yīng)商自動化程度 進(jìn)行調(diào)整。 

Z=(W·V·X/3 600)/(A·C) （3） 式中：X 為節(jié)拍時間，s，需根據(jù)零件成形難 易程度及設(shè)備情況確定，通常取 50～180 s；V 為 直接人工數(shù)，通常取 1～2 人；W 為人工費率， 元/h，需根據(jù)供應(yīng)商所在地工人平均工資求出；A 為模腔數(shù)，通常取 1～2 個；C 為設(shè)備效率，通常 取 85%～95%。

2.3    制造費用 

管狀類零件內(nèi)高壓成形工藝制造費用包括設(shè) 備費用、準(zhǔn)備成本、廢棄成本，計算公式為 M=B˙·X/3 600/（CA）+ J/3 600·（V·W+B）/G/C+ （T+Z+ B·X/3 600/（CA））·F

（4）式中：B 為內(nèi)高壓成形設(shè)備費率，元/h，通常 根據(jù)合模壓力機噸位 CF（合模力）這個關(guān)鍵參數(shù) 選取，常用的國產(chǎn)內(nèi)高壓成形設(shè)備費率見表 1；J 為準(zhǔn)備時間，s，一般取 3 600～5 400 s；T、Z、W、 X、V、C、A 變量同式（1）、式（3）；G 為批次產(chǎn) 量，個；F 為廢品率，一般取值 1%～2%。 

表 1    管狀類零件內(nèi)高壓成形工藝設(shè)備費率   

管狀類零件內(nèi)高壓成形工藝設(shè)備費率 B 是 制造費用 M 的主要影響因素之一。在管狀類零 件內(nèi)高壓成形工藝設(shè)備費率的選擇過程中 CF 是關(guān)鍵，是選取合模壓力機噸位型號的主要依 據(jù)。確定型號后，查詢設(shè)備費率，計算出內(nèi)高 壓成形制造費用。其中，CF 與零件的投影長度、 管徑和整形壓力有關(guān)。經(jīng)過對實際供應(yīng)商調(diào)研 數(shù)據(jù)的系統(tǒng)歸納及冪函數(shù)擬合、插值計算，得 出管狀類零件內(nèi)高壓成形工藝中 CF 及整形壓 力的計算公式為 CF=(10D)·(10CP)·L （5） 式中：CF為合模力，10kN；CP為整形壓力[6]， MPa；D 為管材直徑，mm；L 為零件的投影長度， mm。其中，CP 與零件各個部分的壁厚、最小圓角 半徑和管材屈服強度有關(guān)。CP=0.97·(r/2t) -1.51·σ （6） 式中：CP通常取值為 200 MPa 或 400 MPa；r 為零件成形最小圓角半徑，mm；t 為零件壁厚，mm；σ 為管材屈服強度，MPa。通過對內(nèi)高壓成形應(yīng)該成本估算過程的研 究，建立起管狀類零件內(nèi)高壓成形零件制造過程 的應(yīng)該成本快速估算 Excel 模型，見表 2，可根據(jù) 零件實際制造過程進(jìn)行工序選擇，并通過實際核 算對模型進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化，為應(yīng)該成本的快速評估 及采購報價提供有力保障。

表 2    管狀類零件內(nèi)高壓成形應(yīng)該成本估算表

以汽車車架中間管橫梁內(nèi)高壓成形零件為 例進(jìn)行應(yīng)該成本估算過程驗證，其制造工藝過 程為下料－彎管－內(nèi)高壓成形－切割－清洗， 其長為 1 100 mm，直徑為 67 mm，壁厚為 3 mm，如圖 3 所示，材料為 QSTE420，材料使 用量為 5.39 kg。

圖 3    內(nèi)高壓成形的車架中間管橫梁

對車架中間管橫梁應(yīng)該成本校核分析，通過 將參數(shù)值（見表 3）代入式（1）～（4），結(jié)合其 他工序的設(shè)備費率及人工費率，可計算出內(nèi)高壓 成形零件的總應(yīng)該成本（見表 4）。 

表 3    中間管橫梁參數(shù)及計算值

表 4    車架中間管橫梁應(yīng)該成本估算  

內(nèi)高壓成形工藝直接材料成本為 43.58 元，中 間管橫梁制造工藝分五序，總直接人工成本為 3.32 元，總制造費用為 26.75 元，則總應(yīng)該成本 Y= T+ Z+ M =43.58 元+3.32 元+26.75 元=73.65 元?？紤]管財銷、利潤、運輸、稅率等因素影響，按 經(jīng)驗值，應(yīng)該采購價格=應(yīng)該成本/0.8，折算后應(yīng) 該采購價格為 92.06 元與實際采購報價 92 元基本 一致。

通過對于車架中間管橫梁應(yīng)該成本的校核分 析，得到該內(nèi)高壓成形工藝應(yīng)該成本估算方法對 零件應(yīng)該成本快速估算、采購報價具有實際指導(dǎo) 作用，有利于在產(chǎn)品概念設(shè)計階段快速評估內(nèi)高 壓成形零件應(yīng)該成本，有效控制零件成本，并進(jìn) 一步精益設(shè)計提供參考。今后會在實際工作中進(jìn) 一步積累國內(nèi)外設(shè)備費率數(shù)據(jù)，并通過大量實際 數(shù)據(jù)的驗證提升內(nèi)高壓成形工藝應(yīng)該成本估算的 快速性與準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)  

[1]李新君. 轎車前副車架內(nèi)高壓成形工藝研究[D]. 秦皇島：燕山 大學(xué)，2013.

[2]許樺. 內(nèi)高壓成形管件在汽車上的應(yīng)用[J]. 上海汽車， 2012(7)：52-55.  

[3]陳建軍. 內(nèi)高壓成形工藝及其在汽車輕量化中的應(yīng)用[J]. 鍛 壓裝備與制造技術(shù)，2010，31（1）：12-18.

 [4]周林. 異形截面空心結(jié)構(gòu)件內(nèi)高壓成形工藝研究[D].合肥：合 肥工業(yè)大學(xué)，2008.  

[5] 吳亞朋. 某 SUV 后副車架內(nèi)高壓成形數(shù)值模擬研究[D]. 秦 皇島：燕山大學(xué)，2013.

 [6]劉曉晶，楊然，馮章超 ，等.汽車前副車架內(nèi)高壓成形工藝研 究［J］. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報，2018（2）：129-133.  

注：文章轉(zhuǎn)載于《北京汽車》，作者：顏四平，常天春，廉大偉，姜禧，北京汽車集團越野車有限公司。