合約制造商既需生產(chǎn)出高質(zhì)量金屬部件，又要進(jìn)行成本管理，面對(duì)這些壓力，合約制造商可采取其他加工成型方案。

將皮下注射套管集線器冷鍛成型，而不是對(duì)其進(jìn)行機(jī)械加工，可以節(jié)省時(shí)間和成本。

Technavio，預(yù)測(cè)2018-2022年期間全球醫(yī)療器械制造外包市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)近12%。由于原始設(shè)備制造商需要減少生產(chǎn)成本，醫(yī)療設(shè)備外包公司以及合約制造商的需求量將有望增加。對(duì)于需求量大、低成本的耗材（如內(nèi)窺鏡和外科儀器）尤為如此。

為了向客戶提供可靠的低成本解決方案，同時(shí)要保證公司的健康發(fā)展和業(yè)績(jī)，這些外包公司面臨的壓力將越來(lái)越大。這意味著以較低的成本尋找效果一致或更好的傳統(tǒng)產(chǎn)品替代品，將會(huì)是企業(yè)成功的主要推動(dòng)力。

螺紋加工可生產(chǎn)質(zhì)量高、可重復(fù)利用且緊密度容限強(qiáng)的部件，因此廣泛用于制造醫(yī)療產(chǎn)品。添加劑制造（如金屬注塑成型MIM）是另一種有望能增加企業(yè)利潤(rùn)的制造方法。

還有一種在很大程度上被忽視的制造方法，即冷鍛成型，這是一種向模具中的金屬板材施加沖力的部件制造技術(shù)。該種成型方法僅通過(guò)沖力成型，而不再采用熱能或切削剪切進(jìn)行加工。

本文介紹了冷鍛成型部件，尤其是相對(duì)于螺紋加工，在經(jīng)濟(jì)、優(yōu)勢(shì)、收益和快速上市方面的特點(diǎn)。本文的目標(biāo)是為向外包制造公司的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師提供一個(gè)客觀的比較，以便其在進(jìn)行微精部件采購(gòu)時(shí)，做出更加明智的決策。

新產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師很大程度依賴(lài)接受教育、反復(fù)實(shí)踐和成功經(jīng)驗(yàn)中積累的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。他們通常對(duì)使用新技術(shù)持謹(jǐn)慎態(tài)度，尤其是醫(yī)療和保健產(chǎn)品應(yīng)用上，在該領(lǐng)域，已知的解決方法都是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的。

盡管應(yīng)用較少，冷鍛成型是一種久經(jīng)考驗(yàn)的制造技術(shù)，目前尚未為人熟知。因此，人們并未廣泛采用冷鍛技術(shù)來(lái)增加收益、減少成本和浪費(fèi)、提高質(zhì)量。在微精密部件的制造領(lǐng)域，冷鍛成型并不是一項(xiàng)新技術(shù)，但由于工程學(xué)校普遍未開(kāi)設(shè)相關(guān)課程，導(dǎo)致冷鍛成型技術(shù)尚未為人熟知。

新產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師最好在設(shè)計(jì)的初期（或在適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目審查階段）研究冷鍛成型的優(yōu)勢(shì)和局限性，并與組件設(shè)計(jì)和制造公司進(jìn)行溝通，以便對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行修改，提高組件優(yōu)勢(shì)和可生產(chǎn)性，同時(shí)最大限度地降低成本。

很多時(shí)候，當(dāng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師固定了微小零件的幾何結(jié)構(gòu)時(shí)，便沒(méi)有機(jī)會(huì)更改了。即使這些零件只是大型項(xiàng)目中的小小一環(huán)，但如果能提前了解，就可對(duì)零件進(jìn)行流水化生產(chǎn)，以達(dá)成設(shè)計(jì)者的目標(biāo)。換句話說(shuō)，為了滿足功能性規(guī)格要求，如果設(shè)計(jì)師和組件制造商在零件最終設(shè)計(jì)批準(zhǔn)之前進(jìn)行協(xié)作，有時(shí)可以在冷鍛成型零件的非臨界尺寸和公差上進(jìn)行權(quán)衡。事實(shí)上，不僅是冷鍛成型技術(shù)和滾壓成形，這種合作方法適用于任何制造技術(shù)，通常能在單一板材上固定多個(gè)部件，可以節(jié)省更多的時(shí)間和成本。

何為冷鍛成型？

如前所述，冷鍛成型需要在模具中的金屬板材上施加沖力，然后在必要時(shí)再進(jìn)行一些額外的冷鍛成型二次操作。沖力超過(guò)合金的彈性極限，引起塑性流動(dòng)，直到金屬板材，變形為沖力與模具擠壓形成的預(yù)期形狀。因此，冷鍛成型不會(huì)像其他工藝那樣再次退火或物理破壞材料的原始冶金晶粒結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，它不但不會(huì)破壞結(jié)構(gòu)，相反還會(huì)提高零件強(qiáng)度。

下文將介紹冷鍛成型用于醫(yī)療外包專(zhuān)業(yè)公司的主要優(yōu)勢(shì)。

1

成本低

冷鍛成型零件的單個(gè)成本一般比螺紋加工零件的單個(gè)成本低一個(gè)數(shù)量級(jí)。這主要是因?yàn)槔溏厵C(jī)的生產(chǎn)力明顯更高，可達(dá)90-300 ppm，而螺紋加工的生產(chǎn)力為5-30 ppm（典型值），所以相對(duì)于其他加工流程，單個(gè)零件的成本要低得多。

成本節(jié)約的另一原因是冷鍛成型幾乎不會(huì)產(chǎn)生廢料，廢料回收相關(guān)成本也就很低了，而且潤(rùn)滑油也用的很少。冷鍛成型是一種凈成型或近凈成型過(guò)程，它壓縮材料而非去除材料，不會(huì)產(chǎn)生廢料，減少了能耗、人工和回收成本。

根據(jù)以下范例（指上圖中在獸醫(yī)業(yè)務(wù)中使用的皮下注射套管集線器），比較了使用冷鍛技術(shù)制造皮下注射器套管集線器的成本節(jié)約情況。

2

供貨穩(wěn)定

由于冷鐓機(jī)的生產(chǎn)力高，與螺紋加工相比大約為4:1（或更高），因此很少會(huì)出現(xiàn)不能交貨或延遲交貨的問(wèn)題。冷鍛成型機(jī)器每天運(yùn)行24小時(shí)，每周可運(yùn)行7天，一個(gè)操作員可管理多個(gè)站點(diǎn)，以相同方式連續(xù)制造同一零件。嚴(yán)格的品控程序可確保制造的后續(xù)數(shù)百萬(wàn)個(gè)零件也都符合第一個(gè)獲批零件的質(zhì)量要求，冷鍛制造商及時(shí)進(jìn)行進(jìn)度安排使得醫(yī)療產(chǎn)品外包買(mǎi)家無(wú)需擔(dān)心交付的產(chǎn)品不滿足交付要求。

下面的醫(yī)療嵌入緊固件示例說(shuō)明了通過(guò)冷鍛成型，1,000,000個(gè)零件制造僅需6天，而在螺紋加工中需花23天，節(jié)省了17天的時(shí)間。同樣，這個(gè)數(shù)量下的成本節(jié)約也相當(dāng)可觀，可達(dá)11,500美元。

03

清潔

螺紋加工去除材料需使用較多潤(rùn)滑油，比較而言，冷鍛成型在零件成型中使用的潤(rùn)滑油要少得多，這使得其更容易清潔。此外，除了簡(jiǎn)易壓造，冷鍛成型產(chǎn)品在進(jìn)一步的加工程序中，如螺紋軋制、滾花、穿孔等，也只需要很少的潤(rùn)滑油，一般來(lái)講，冷鍛成型產(chǎn)品不需要去毛刺。在許多情況下，如需電鍍或其他精加工操作，零件很少需要進(jìn)行額外的清洗。

不需要進(jìn)行額外的清洗流程，意味著冷鍛成型加工是一項(xiàng)環(huán)境友好型的技術(shù)。

4

提升材料強(qiáng)度

冷鍛成型壓縮材料而非去除材料。不像螺紋加工會(huì)弱化材料的性能，相反，冷鍛加工還會(huì)加強(qiáng)材料的強(qiáng)度。對(duì)于醫(yī)療保健耗材來(lái)說(shuō)，這是是一個(gè)主要的考慮因素，因?yàn)檫@些耗材需要保證零件的完整，以便增加產(chǎn)品的耐久性或靈活性。

例如內(nèi)窺鏡鉗的線環(huán)（如下所示）。單股線的末尾進(jìn)行了環(huán)路冷鍛成型，使用起來(lái)更加有力，彈性更小，方便醫(yī)生進(jìn)行操作，提升治療效果。

上圖：技術(shù)員計(jì)算生產(chǎn)設(shè)備的OEE值。

結(jié) 論

冷鍛成型適合加工大量軸對(duì)稱(chēng)微型組件，對(duì)于醫(yī)療保健外包設(shè)計(jì)師和商品外包買(mǎi)家而言，具有這些優(yōu)勢(shì)：

成本：工序更少，產(chǎn)量更高

強(qiáng)度：零件比原材料的強(qiáng)度更好

生產(chǎn)力：90 – 300 PPM

凈成型：0 – 2%的廢料

環(huán)境保護(hù)：廢料少，很少需要回收

此外，冷鍛成型還具有其他優(yōu)勢(shì)：

模具：NRE/模具投資適中

設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化：減少部件甚至不再需要部件

醫(yī)療外包專(zhuān)業(yè)人員可以在其下一個(gè)項(xiàng)目中，或在任何合適的環(huán)節(jié)研究冷鍛成型技術(shù)，以從中獲益。