合约制造商既需生产出高质量金属部件，又要进行成本管理，面对这些压力，合约制造商可采取其他加工成型方案。

Timothy Kardish

合约制造

将皮下注射套管集线器冷锻成型，而不是对其进行机械加工，可以节省时间和成本。Sussex Wire Inc.提供图片

Technavio，预测 2018-2022年期间全球医疗器械制造外包市场的复合年增长率将达近12%。由于原始设备制造商需要减少生产成本，医疗设备外包公司以及合约制造商的需求量将有望增加。对于需求量大、低成本的耗材（如内窥镜和外科仪器）尤为如此。

为了向客户提供可靠的低成本解决方案，同时要保证公司的健康发展和业绩，这些外包公司面临的压力将越来越大。这意味着以较低的成本寻找效果一致或更好的传统产品替代品，将会是企业成功的主要推动力。

螺纹加工可生产质量高、可重复利用且紧密度容限强的部件，因此广泛用于制造医疗产品。添加剂制造（如金属注塑成型MIM）是另一种有望能增加企业利润的制造方法。

还有一种在很大程度上被忽视的制造方法，即冷锻成型，这是一种向模具中的金属板材施加冲力的部件制造技术。该种成型方法仅通过冲力成型，而不再采用热能或切削剪切进行加工。

本文介绍了冷锻成型部件，尤其是相对于螺纹加工，在经济、优势、收益和快速上市方面的特点。本文的目标是为向外包制造公司的新产品设计工程师提供一个客观的比较，以便其在进行微精部件采购时，做出更加明智的决策。

新产品设计工程师很大程度依赖接受教育、反复实践和成功经验中积累的设计和制造技术。他们通常对使用新技术持谨慎态度，尤其是医疗和保健产品应用上，在该领域，已知的解决方法都是经过验证的。

尽管应用较少，冷锻成型是一种久经考验的制造技术，目前尚未为人熟知。因此，人们并未广泛采用冷锻技术来增加收益、减少成本和浪费、提高质量。在微精密部件的制造领域，冷锻成型并不是一项新技术，但由于工程学校普遍未开设相关课程，导致冷锻成型技术尚未为人熟知。

新产品设计工程师最好在设计的初期（或在适当的项目审查阶段）研究冷锻成型的优势和局限性，并与组件设计和制造公司进行沟通，以便对产品进行修改，提高组件优势和可生产性，同时最大限度地降低成本。

很多时候，当新产品设计工程师固定了微小零件的几何结构时，便没有机会更改了。即使这些零件只是大型项目中的小小一环，但如果能提前了解，就可对零件进行流水化生产，以达成设计者的目标。换句话说，为了满足功能性规格要求，如果设计师和组件制造商在零件最终设计批准之前进行协作，有时可以在冷锻成型零件的非临界尺寸和公差上进行权衡。事实上，不仅是冷锻成型技术和滚压成形，这种合作方法适用于任何制造技术，通常能在单一板材上固定多个部件，可以节省更多的时间和成本。

何为冷锻成型？

如前所述，冷锻成型需要在模具中的金属板材上施加冲力，然后在必要时再进行一些额外的冷锻成型二次操作。冲力超过合金的弹性极限，引起塑性流动，直到金属板材，变形为冲力与模具挤压形成的预期形状。因此，冷锻成型不会像其他工艺那样再次退火或物理破坏材料的原始冶金晶粒结构。事实上，它不但不会破坏结构，相反还会提高零件强度。

下文将介绍冷锻成型用于医疗外包专业公司的主要优势。

• 成本低。冷锻成型零件的单个成本一般比螺纹加工零件的单个成本低一个数量级。这主要是因为冷镦机的生产力明显更高，可达90-300 ppm，而螺纹加工的生产力为5-30 ppm（典型值），所以相对于其他加工流程，单个零件的成本要低得多。
• 成本节约的另一原因是冷锻成型几乎不会产生废料，废料回收相关成本也就很低了，而且润滑油也用的很少。冷锻成型是一种净成型或近净成型过程，它压缩材料而非去除材料，不会产生废料，减少了能耗、人工和回收成本。 
• 根据以下范例（指上图中在兽医业务中使用的皮下注射套管集线器），比较了使用冷锻技术制造皮下注射器套管集线器的成本节约情况。

• 供货稳定。由于冷镦机的生产力高，与螺纹加工相比大约为4:1（或更高），因此很少会出现不能交货或延迟交货的问题。冷锻成型机器每天运行24小时，每周可运行7天，一个操作员可管理多个站点，以相同方式连续制造同一零件。严格的品控程序可确保制造的后续数百万个零件也都符合第一个获批零件的质量要求，冷锻制造商及时进行进度安排使得医疗产品外包买家无需担心交付的产品不满足交付要求。
• 下面的医疗嵌入紧固件示例说明了通过冷锻成型，1,000,000个零件制造仅需6天，而在螺纹加工中需花23天，节省了17天的时间。同样，这个数量下的成本节约也相当可观，可达11,500美元。

• 清洁。螺纹加工去除材料需使用较多润滑油，比较而言，冷锻成型在零件成型中使用的润滑油要少得多，这使得其更容易清洁。此外，除了简易压造，冷锻成型产品在进一步的加工程序中，如螺纹轧制、滚花、穿孔等，也只需要很少的润滑油，一般来讲，冷锻成型产品不需要去毛刺。在许多情况下，如需电镀或其他精加工操作，零件很少需要进行额外的清洗。

不需要进行额外的清洗流程，意味着冷锻成型加工是一项环境友好型的技术。

• 提升材料强度。冷锻成型压缩材料而非去除材料。不像螺纹加工会弱化材料的性能，相反，冷锻加工还会加强材料的强度。对于医疗保健耗材来说，这是是一个主要的考虑因素，因为这些耗材需要保证零件的完整，以便增加产品的耐久性或灵活性。 

例如内窥镜钳的线环（如下所示）。单股线的末尾进行了环路冷锻成型，使用起来更加有力，弹性更小，方便医生进行操作，提升治疗效果。

总结

冷锻成型适合加工大量轴对称微型组件，对于医疗保健外包设计师和商品外包买家而言，具有这些优势：

• 成本：工序更少，产量更高
• 强度：零件比原材料的强度更好
• 生产力：90 – 300 PPM
• 净成型：0 – 2%的废料
• 环境保护：废料少，很少需要回收
• 此外，冷锻成型还具有其他优势：
• 模具：NRE/模具投资适中
• 设计简化：减少部件甚至不再需要部件

医疗外包专业人员可以在其下一个项目中，或在任何合适的环节研究冷锻成型技术，以从中获益。