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摘要：工艺设计直接关系到加工成本和产品质量。文章概述了工艺设计在重型卡车中小型冲压件生产过程中的重要性，具体阐述了工序、工装、试制、优化四个环节的关注点和相互关系。
关键词：重型卡车；中小型；冲压零件；工艺设计
中图分类号：TG388 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0035-02
作为重型卡车中应用最多的中小型冲压件，具有品种杂、系列化、更新快等特点，而往往产品设计环节与生产环节又相对独立。各生产企业的加工手段、工艺方法参差不齐，导致实物产品质量、外观不能满足图纸要求。因此，工艺设计作为产品设计和生产加工的中间环节显得尤为重要，直接关系到加工成本和产品质量。
1 工序设计
1.1 下料方式
根据不同的产品外形、材料厚度、精度要求及批量大小，选用不同的下料方式，主要取决于设备的加工能力，以省时省力为原则，批量较大或生产较忙时，也需根据设备产能来调整下料方式，以保证生产节奏和
任务。
1.2 产品特性
对于某些装配要求很高，或超出设备实际加工能力的特性要求，在无法更改设计要求时，就需要调整或增加工序（如翻边困难、工艺余量、装配尺寸、工艺孔、折弯件的空间孔距尺寸等）。
1.3 生产习惯
工序设计还应考虑加工人的生产习惯和生产经验，以及现有的设备布局，可以减少冗余环节，提高生产效率，同时可以充分调动操作者的积极性。
1.4 物流因素
一个产品的工序流程即决定了该产品的物流状态，所以工艺设计必须要兼顾设备布局及产品的流转和搬运，避免重复操作，精简并优化工序，从这个角度来说，工序设计也是精益生产的一个重要部分。
1.5 相似产品
对于新产品，可以同系列产品或类似产品为参考，综合分析，寻找规律，有效提高设计效率，规避风险，使其更具有通用性和指导意义，也有利于操作者的实际加工。
1.6 防错
为避免出现错误，尽量减少加工人的判断环节，应尽量考虑工序顺序的防错功能，如左右件、相似件等等，可以通过前置打标工序、细化工序附图等方法来
实现。
2 工装设计
2.1 时机选择
一般包括正式批量投产的零件、试制完成确认定型的零件、新产品开发阶段的必要投入、通用手段无法加工的零件以及为了改善产品质量和生产效率的零件，除此以外，应主动了解新产品的应用车型及未来前景，提前准备，以应对产品批量切换带来的生产瓶颈及交付问题，同时也可以占得市场先机，提高自己的配送
比例。
2.2 制造成本
首先，对于大中型，结构复杂的产品，因其模具制造成本较高，必须确认图纸状态和批量，否则无法收回成本，而模具制造环节最好委托大型、专业或有类似产品模具制造经验的厂家，这样可以大大降低模具风险。其次，对于中小型，简单结构的产品，结合我单位实际，此类产品种类最多，且有加工能力及制作经验，最好自制模具，这样成本较低。最后，对于小批量及试制件或未定型产品，尽量从工艺角度分析，在满足产品要求的前提下，采用通用手段加工，或者制作简易模具，以降低风险。
2.3 产品特性
一般来说，模具设计的依据就是产品图纸，但根据我单位实际经验，试制过程中由模具加工后的产品虽符合图纸，但在实际装配和使用中却出现很多问题，而往往在发现装配问题后，后续改动维修模具的难度很大，费用也很高，而此时往往是产品批量切换的关键时刻，给生产和交付带来了很大困难。
2.4 稳定性
因模具的使用周期一般较长，所以其是否能稳定连续的生产至关重要，往往在使用一段时间后，由于磨损、裂纹、拉伤等因素，导致产品状态出现异常，增加了质量隐患。如果在模具设计及制作前期充分考虑，就可以大大增加模具的使用周期及失效频次，从而加强产品的稳定性。
2.5 实用性、通用性
品种多、系列化是我单位承制产品的特点，因此在投入模具时，首先考虑实用性，即优先选择批量产品，并根据零件结构和重要度，投入相应模具，使投入和产出比最大化。其次考虑通用性，应充分收集整理类似零件或同系列产品，以及对未来新品种的预测，充分增加模具的通用性，往往很小的设计就可以有效降低生产成本，同时还提高了模具的利用率。
2.6 设备因素
在确定模具方案的过程中，应充分考虑设备因素，如吨位、台面尺寸、闭合高度、工作方式等。只有充分掌握了设备加工能力，才能更好地完成模具方案。
2.7 防错功能
结合我单位的实际，左右件及非对称件较多，模具的防错功能尤为重要，如放料方向错误导致零件方向压反，同系列产品通用模具的不同定位、带角度的U型件压反等，严重时也可能导致模具损坏，所以仅仅满足产品的成型要求还远远不够，应把防错设计和识别作为设计的一个重要部分。
3 工艺试制
工艺设计完成后，对于新产品或重要产品必须进行试制和验证，主要目的有以下几点，首先，使工艺设计落到实处，验证是否能够指导加工，及时作出调整，其次，验证工装模具是否能满足工序要求。此外，工艺人员应重视工艺试制环节，因为试制过程中，最接近实际生产，亲临现场，可以更好地掌握设备、模具、工装、加工人习惯等各种因素，积累大量的实际经验，是学习和提升的最佳途径，从而提高工艺设计水平，更符合本企业的生产实际。
4 工艺优化
工艺设计完成后，并不是一成不变的，在生产初期，很多问题并未暴露，此时的工艺方法只解决了生产环节的问题。而产品的实际使用及客户反馈需要一个很长的周期，随着产品批量的增加，很多前期未曾考虑到的问题接踵而来，此时给生产和交货带来诸多不便，甚至批量报废，经济损失严重。
由此看来，工艺方法及文件需要动态的管理，不断优化、改进，但多数情况下，我们的优化工作处在一个被动地位，缺乏前期的分析判断要想尽可能降低风险，那么对于生产制造环节，较好的方法就是进行潜在失效模式分析（DFEMA），结合以往的经验，可以做到工艺的前期优化，降低风险。
5 工艺设计单元模型
综上所述，虽然产品千差万别，但是其工艺设计过程是有规律可循的，如果找到了其中规律，可以使工艺设计过程更加高效。如图1，我们将一个产品的工艺设计过程看做一个工作单元，其中包含工序、工装、试制、优化四个环节，整个过程是一个单循环过程，对于工艺人员，这是一个产品工艺设计过程的最基本的
模式。
但在实际过程中，由于产品、生产过程、加工能力、客户要求、人员、管理等因素，一个理想的工艺设计过程是比较复杂的，为此，在基本单元模式下，我们建立了高级单元模型，如图2，可以看出，各个环节都有相互关联和制约，一个好的工艺过程应以工序设计为核心，以基本单元模型为主体，平衡各个环节间的关联，才可以输出一个较好的工艺，进而使实物加工过程较为稳定、可控。
图1 图2
6 结语
工艺设计是产品由图纸变为实物的重要环节，而实现同一产品，对应的工艺方法却不尽相同。需要以满足产品功能为前提，实际加工能力为基础，结合企业的特点，制定合理的工艺方法。随着企业的发展和技术的进步，也需要不断学习和借鉴新技术、新方法，来优化和完善现有的工艺体系，提升企业的竞争力。
参考文献
[1] 柯明扬.机械制造工艺学[M].北京：北京航空航天大学出版社，1996.
[2] 杨玉英.实用冲压工艺及模具设计手册[M].北京：机械工业出版社，2005.
[3] 王晓红.基于冲压工艺的汽车冲压件成本控制方法[J].锻压技术，2012，（6）.
作者简介：郭维（1981-），陕西富平人，陕西德仕汽车部件（集团）有限责任公司中级工程师，研究方向：汽车零部件工艺设计。
关键词：重型卡车；中小型；冲压零件；工艺设计
中图分类号：TG388 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0035-02
作为重型卡车中应用最多的中小型冲压件，具有品种杂、系列化、更新快等特点，而往往产品设计环节与生产环节又相对独立。各生产企业的加工手段、工艺方法参差不齐，导致实物产品质量、外观不能满足图纸要求。因此，工艺设计作为产品设计和生产加工的中间环节显得尤为重要，直接关系到加工成本和产品质量。
1 工序设计
1.1 下料方式
根据不同的产品外形、材料厚度、精度要求及批量大小，选用不同的下料方式，主要取决于设备的加工能力，以省时省力为原则，批量较大或生产较忙时，也需根据设备产能来调整下料方式，以保证生产节奏和
任务。
1.2 产品特性
对于某些装配要求很高，或超出设备实际加工能力的特性要求，在无法更改设计要求时，就需要调整或增加工序（如翻边困难、工艺余量、装配尺寸、工艺孔、折弯件的空间孔距尺寸等）。
1.3 生产习惯
工序设计还应考虑加工人的生产习惯和生产经验，以及现有的设备布局，可以减少冗余环节，提高生产效率，同时可以充分调动操作者的积极性。
1.4 物流因素
一个产品的工序流程即决定了该产品的物流状态，所以工艺设计必须要兼顾设备布局及产品的流转和搬运，避免重复操作，精简并优化工序，从这个角度来说，工序设计也是精益生产的一个重要部分。
1.5 相似产品
对于新产品，可以同系列产品或类似产品为参考，综合分析，寻找规律，有效提高设计效率，规避风险，使其更具有通用性和指导意义，也有利于操作者的实际加工。
1.6 防错
为避免出现错误，尽量减少加工人的判断环节，应尽量考虑工序顺序的防错功能，如左右件、相似件等等，可以通过前置打标工序、细化工序附图等方法来
实现。
2 工装设计
2.1 时机选择
一般包括正式批量投产的零件、试制完成确认定型的零件、新产品开发阶段的必要投入、通用手段无法加工的零件以及为了改善产品质量和生产效率的零件，除此以外，应主动了解新产品的应用车型及未来前景，提前准备，以应对产品批量切换带来的生产瓶颈及交付问题，同时也可以占得市场先机，提高自己的配送
比例。
2.2 制造成本
首先，对于大中型，结构复杂的产品，因其模具制造成本较高，必须确认图纸状态和批量，否则无法收回成本，而模具制造环节最好委托大型、专业或有类似产品模具制造经验的厂家，这样可以大大降低模具风险。其次，对于中小型，简单结构的产品，结合我单位实际，此类产品种类最多，且有加工能力及制作经验，最好自制模具，这样成本较低。最后，对于小批量及试制件或未定型产品，尽量从工艺角度分析，在满足产品要求的前提下，采用通用手段加工，或者制作简易模具，以降低风险。
2.3 产品特性
一般来说，模具设计的依据就是产品图纸，但根据我单位实际经验，试制过程中由模具加工后的产品虽符合图纸，但在实际装配和使用中却出现很多问题，而往往在发现装配问题后，后续改动维修模具的难度很大，费用也很高，而此时往往是产品批量切换的关键时刻，给生产和交付带来了很大困难。
2.4 稳定性
因模具的使用周期一般较长，所以其是否能稳定连续的生产至关重要，往往在使用一段时间后，由于磨损、裂纹、拉伤等因素，导致产品状态出现异常，增加了质量隐患。如果在模具设计及制作前期充分考虑，就可以大大增加模具的使用周期及失效频次，从而加强产品的稳定性。
2.5 实用性、通用性
品种多、系列化是我单位承制产品的特点，因此在投入模具时，首先考虑实用性，即优先选择批量产品，并根据零件结构和重要度，投入相应模具，使投入和产出比最大化。其次考虑通用性，应充分收集整理类似零件或同系列产品，以及对未来新品种的预测，充分增加模具的通用性，往往很小的设计就可以有效降低生产成本，同时还提高了模具的利用率。
2.6 设备因素
在确定模具方案的过程中，应充分考虑设备因素，如吨位、台面尺寸、闭合高度、工作方式等。只有充分掌握了设备加工能力，才能更好地完成模具方案。
2.7 防错功能
结合我单位的实际，左右件及非对称件较多，模具的防错功能尤为重要，如放料方向错误导致零件方向压反，同系列产品通用模具的不同定位、带角度的U型件压反等，严重时也可能导致模具损坏，所以仅仅满足产品的成型要求还远远不够，应把防错设计和识别作为设计的一个重要部分。
3 工艺试制
工艺设计完成后，对于新产品或重要产品必须进行试制和验证，主要目的有以下几点，首先，使工艺设计落到实处，验证是否能够指导加工，及时作出调整，其次，验证工装模具是否能满足工序要求。此外，工艺人员应重视工艺试制环节，因为试制过程中，最接近实际生产，亲临现场，可以更好地掌握设备、模具、工装、加工人习惯等各种因素，积累大量的实际经验，是学习和提升的最佳途径，从而提高工艺设计水平，更符合本企业的生产实际。
4 工艺优化
工艺设计完成后，并不是一成不变的，在生产初期，很多问题并未暴露，此时的工艺方法只解决了生产环节的问题。而产品的实际使用及客户反馈需要一个很长的周期，随着产品批量的增加，很多前期未曾考虑到的问题接踵而来，此时给生产和交货带来诸多不便，甚至批量报废，经济损失严重。
由此看来，工艺方法及文件需要动态的管理，不断优化、改进，但多数情况下，我们的优化工作处在一个被动地位，缺乏前期的分析判断要想尽可能降低风险，那么对于生产制造环节，较好的方法就是进行潜在失效模式分析（DFEMA），结合以往的经验，可以做到工艺的前期优化，降低风险。
5 工艺设计单元模型
综上所述，虽然产品千差万别，但是其工艺设计过程是有规律可循的，如果找到了其中规律，可以使工艺设计过程更加高效。如图1，我们将一个产品的工艺设计过程看做一个工作单元，其中包含工序、工装、试制、优化四个环节，整个过程是一个单循环过程，对于工艺人员，这是一个产品工艺设计过程的最基本的
模式。
但在实际过程中，由于产品、生产过程、加工能力、客户要求、人员、管理等因素，一个理想的工艺设计过程是比较复杂的，为此，在基本单元模式下，我们建立了高级单元模型，如图2，可以看出，各个环节都有相互关联和制约，一个好的工艺过程应以工序设计为核心，以基本单元模型为主体，平衡各个环节间的关联，才可以输出一个较好的工艺，进而使实物加工过程较为稳定、可控。
图1 图2
6 结语
工艺设计是产品由图纸变为实物的重要环节，而实现同一产品，对应的工艺方法却不尽相同。需要以满足产品功能为前提，实际加工能力为基础，结合企业的特点，制定合理的工艺方法。随着企业的发展和技术的进步，也需要不断学习和借鉴新技术、新方法，来优化和完善现有的工艺体系，提升企业的竞争力。
参考文献
[1] 柯明扬.机械制造工艺学[M].北京：北京航空航天大学出版社，1996.
[2] 杨玉英.实用冲压工艺及模具设计手册[M].北京：机械工业出版社，2005.
[3] 王晓红.基于冲压工艺的汽车冲压件成本控制方法[J].锻压技术，2012，（6）.
作者简介：郭维（1981-），陕西富平人，陕西德仕汽车部件（集团）有限责任公司中级工程师，研究方向：汽车零部件工艺设计。