文/李君君·天津汽車模具股份有限公司

淺談沖壓模具的成本控制

文/李君君·天津汽車模具股份有限公司

李君君，結(jié)構(gòu)設(shè)計部部長，主要從事汽車外覆蓋件冷沖壓模具設(shè)計及審核工作，帶領(lǐng)66人的設(shè)計團隊完成了整車外覆蓋件的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，獲實用新型專利1項。

汽車工業(yè)是全球制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，隨著市場需求的改變，汽車的更新?lián)Q代速度日趨加快，而作為汽車車身制造的關(guān)鍵裝備——汽車覆蓋件模具是制約汽車更新?lián)Q代的瓶頸環(huán)節(jié)，其設(shè)計、制造速度的快慢直接制約著汽車業(yè)的發(fā)展。

隨著全球經(jīng)濟一體化步伐的加快和知識經(jīng)濟時代的到來，市場競爭日益激烈，如何使企業(yè)能夠快速響應市場，在較短時間內(nèi)以高性價比的產(chǎn)品占領(lǐng)市場，是企業(yè)得以生存和發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此企業(yè)必須依靠創(chuàng)新性思維、先進的設(shè)計制造技術(shù)、完善的管理和豐富的信息資源等有利因素，增強企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的能力、縮短設(shè)計周期、提高用戶化程度，同時又要降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量及良好的售后服務。

制造業(yè)成本居高不下是目前我國制造業(yè)面臨的主要問題之一。產(chǎn)品制造成本過高會嚴重制約產(chǎn)品在市場上的表現(xiàn)，也降低了企業(yè)的利潤水平。對汽車模具生產(chǎn)企業(yè)而言，降價容易，降制造成本難。只有下大力氣降低成本，才能真正提高競爭力，在市場經(jīng)濟的大潮中立足。因此，探討汽車沖壓模具方面的成本控制措施，選擇合適的工藝、不斷優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)、合理選擇模具材料、在模具開發(fā)周期、質(zhì)量上運用精益生產(chǎn)管理方法等，直接決定著模具制造成本，對模具成本控制具有十分重要的意義。

通過精益生產(chǎn)管理方法降低成本

在汽車模具市場，顧客的要求不斷提高，模具技術(shù)水平日新月異，模具制造周期不斷縮短，形成了目前的市場需求。而這些變化已成為不可阻擋的潮流，促使企業(yè)加快變革步伐，不進則退，甚至被逐出市場。面對如此嚴峻的挑戰(zhàn)，企業(yè)必須采用恰當?shù)膽獙Υ胧?，才能夠在激烈的市場競爭中脫穎而出，立于不敗之地。

模具行業(yè)的背景

模具企業(yè)是單件訂貨型的項目式生產(chǎn)企業(yè)，屬技術(shù)、知識、資金密集型行業(yè)。隨著企業(yè)規(guī)模的擴大，模具訂單項目成群，給模具設(shè)計的管理工作帶來了巨大的問題。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

⑴模具設(shè)計工作屬于項目型設(shè)計工作，多項目并存與模具更改頻繁等因素，造成模具設(shè)計制造拖期。

⑵模具設(shè)計工程師人員流動大，技術(shù)水平參差不齊，不便于控制質(zhì)量和進度。

⑶模具屬于知識型的復雜產(chǎn)品設(shè)計，設(shè)計工作量不均，難以量化。對工程師考核工作難以量化，造成工作積極性不高。

⑷模具產(chǎn)品設(shè)計，往往模具的修改頻繁，設(shè)計工程師常常是多任務并存，企業(yè)整體規(guī)模效率及工程師的效率難以評測。

⑸模具產(chǎn)品造型特殊，結(jié)構(gòu)復雜，設(shè)計所需電腦配置要求越來越高。企業(yè)運營成本限制，電腦更新?lián)Q代慢，硬件配置間接影響設(shè)計效率。

提升模具設(shè)計效率與質(zhì)量的意義

由于競爭的加劇，國內(nèi)大部分模具企業(yè)經(jīng)營已然趨向薄利，競爭力下降。模具企業(yè)爭相學習與應用國內(nèi)外先進的管理經(jīng)驗，運用先進的技術(shù)，增強企業(yè)自身的競爭力，企業(yè)處于減少運作成本、增加效益階段，模具企業(yè)對模具項目重視交貨期，模具設(shè)計作為模具企業(yè)核心部門，其運作效率和工作質(zhì)量，對于模具企業(yè)的效益具有決定性影響作用。

模具生產(chǎn)多為單件定制生產(chǎn)，重復生產(chǎn)同種產(chǎn)品的概率小，沒有批量的要求，幾乎每件產(chǎn)品都需要重新進行設(shè)計。面對著顧客需求的多樣性、多變性，要求模具企業(yè)縮短制造周期，降低制造成本，快速響應顧客新要求等問題凸顯，建立面向客戶的高效、高質(zhì)量、服務性能良好的模具設(shè)計團隊，已經(jīng)成為提升模具制造業(yè)核心競爭力的一條重要途徑。

改善方法和措施

⑴團隊的控制與協(xié)調(diào)。在設(shè)計的執(zhí)行階段，為確保一切按計劃期限完成，必須做好進度的控制。首先，項目組必須定期及時了解每個成員的實際設(shè)計進程，將當前狀況與計劃進行分析比較。必須掌握有關(guān)己開始或結(jié)束了哪些工作，以及其開始或結(jié)束時間等信息。若有變化，立即制定措施使其回到正軌上來。各個項目的工作進展，主管人員需定期了解各設(shè)計任務的進程，出現(xiàn)偏差時要從整體利益出發(fā)，對部門內(nèi)資源做綜合協(xié)調(diào)。

⑵激勵機制的完善。激勵方式有很多，總體上有物質(zhì)激勵和精神激勵。模具設(shè)計人員流動大，與模具結(jié)構(gòu)的反復修改造成的工作內(nèi)容枯燥，以及企業(yè)的薪酬激勵機制有密切關(guān)系，對工程師士氣存在一定沖擊。因此要制定一系列的績效考核制度，易于操作的模具設(shè)計工作度量方法，從物質(zhì)激勵上驅(qū)動設(shè)計工程師積極性，團隊績效獎金激勵，激發(fā)團隊的協(xié)作意識。

精神激勵方式，首先要營造企業(yè)文化，企業(yè)文化是推動企業(yè)發(fā)展的源動力。它對企業(yè)發(fā)展的目標、行為有導向功能，能有效地提高企業(yè)生產(chǎn)效率，對企業(yè)的個體也有強大的凝聚功能。優(yōu)秀的企業(yè)文化可以改善員工的精神狀態(tài)，熏陶出更多的具有自豪感和榮譽感的優(yōu)秀員工，讓員工們能輕松愉快而又高效率的工作。

⑶人力資本的健全。國內(nèi)模具企業(yè)，普遍存在平均設(shè)計水平較低。主要表現(xiàn)在新手多，熟練度低，知識技能薄弱，模具設(shè)計效率與質(zhì)量不高。解決這一問題的一種途徑，就是加快模具設(shè)計的標準化進程，鼓勵創(chuàng)新，更快的提高模具企業(yè)的總體設(shè)計水平，并使之形成企業(yè)化的設(shè)計知識，以標準形式積累和沉淀下來。對模具設(shè)計工作進行分析，識別模具設(shè)計工作改進的機會，形成促進創(chuàng)新、持續(xù)提高企業(yè)整體模具設(shè)計水平的機制是最佳途徑。

⑷行為管理的運用。如何激勵員工的勞動積極性去實現(xiàn)既定目標。模具設(shè)計工作時間過長，時常加班，勞動強度較高，造成工程師的疲勞與技術(shù)效率和質(zhì)量的下降?？刂颇＞咴O(shè)計修改頻次，就需要增強溝通能力，并且提高模具設(shè)計水平，爭取一次性按要求完成設(shè)計任務。模具設(shè)計師對同一模具設(shè)計任務的反復修改，也容易加劇工程師的疲勞，進而降低了模具設(shè)計的效率，影響了模具設(shè)計的質(zhì)量。此外，設(shè)計速度和準確度兩個因素正起制衡作用，在實際工作中，工程師過于追求設(shè)計速度高，但是相應的犧牲了設(shè)計準確度這個要素，工程師的設(shè)計準確度下降，影響了模具設(shè)計質(zhì)量，增加了出錯率。同樣，需要后序部門來進行彌補過錯，進而降低了整體的生產(chǎn)效率。

模具工程師設(shè)計效率與質(zhì)量的提高，就是意味用更短的時間完成同等優(yōu)質(zhì)的工作，或是以同樣的時間完成更多優(yōu)質(zhì)的工作。設(shè)計速度增加并不一定能造成設(shè)計效率與質(zhì)量的增加，必須合理分配“精益”與“快速”的權(quán)重比，從而滿足客戶的短周期需求。

通過工藝手段控制成本

⑴開卷落料工藝排樣對模具尺寸的影響。

冷沖壓是在常溫下利用沖壓模在壓力機上對板料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸零件的一種壓力加工方法，只有最終留在產(chǎn)品上、構(gòu)成產(chǎn)品的材料才真正有用，因此，努力提高沖壓生產(chǎn)的材料利用率就成了沖壓工藝持續(xù)改進的主要目的之一，提高沖壓生產(chǎn)的材料利用率，要從工藝方案制定、模具圖紙會簽及試模驗收等源頭抓起。

圖1 兩種不同工藝排樣圖

隨著自動化的發(fā)展及客戶提出的高材料利用率要求，現(xiàn)在開卷落料線的應用越來越多，而開卷落料的工藝排樣直接決定了模具尺寸。兩種不同工藝排樣圖如圖1所示，兩種工藝排樣落出的輪廓坯料是一致的，但圖1a工作區(qū)域長度為4400mm，圖1b工作區(qū)域長度為3981mm，縮短419mm，同樣模具大小也能縮短419mm，從而大大降低了模具制造成本。

圖2 側(cè)圍A柱的工藝排布——側(cè)修邊

⑵沖壓模具后工序的排布直接影響模具尺寸的大小，以側(cè)圍后工序為例，決定模具尺寸大小的關(guān)鍵因素取決于制件最外側(cè)的修邊如何排布，如圖2所示。側(cè)圍A柱的側(cè)修邊工序分布直接影響模具大小，若A柱的側(cè)修邊在此工序完成，因與眾多廢料在一個工序，廢料滑道難布置，側(cè)圍A柱的側(cè)修邊結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3所示，模具長度4640mm。如果A柱的側(cè)修邊在下一工序完成，則能避開其他廢料，此工序模具長度可變?yōu)?280mm，模具長度縮短了360mm，大大降低了模具制造廠家的成本，同時也能夠解決制約客戶發(fā)展的機床大小問題。

圖3 側(cè)圍A柱的側(cè)修邊結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過結(jié)構(gòu)設(shè)計控制成本

⑴優(yōu)化、簡化模具結(jié)構(gòu)。

一般情況下，模具結(jié)構(gòu)越復雜，加工難度越大，制造成本越高，相應的價格也高。如果能在保證使用要求的前提下，不斷優(yōu)化甚至簡化模具結(jié)構(gòu)，那么模具的機加成本就可能降低，從而適當降低模具的開發(fā)成本。

⑵壓料芯壓力源替代模具四角存放氮氣缸。

大型沖壓模具的四角安裝有氮氣缸（圖4），以滿足模具存放及疊放要求，保證彈性元件處于不受壓的狀態(tài)，該氮氣缸價格昂貴。以側(cè)圍為例，模具四角需要放置4個5t的氮氣缸，完成側(cè)圍制件，需要至少4～5工序，共需要16～20個5t的氮氣缸，而壓料芯的壓力源也為氮氣缸，其力源遠遠大于四角存放氮氣缸所產(chǎn)生的20t力源，所以壓料芯上均勻布置的氮氣缸，可替代四角存放氮氣缸，就可以節(jié)省大筆的采購費用，同時也能節(jié)約客戶的庫存?zhèn)浼?/p>

圖4 沖壓模具的四角存放氮氣缸

結(jié)束語

在汽車行業(yè)高速發(fā)展的時代，企業(yè)要想在市場競爭日益激烈的環(huán)境下生存，同時能夠滿足客戶的需求生產(chǎn)制造出高質(zhì)量的模具，只有依靠技術(shù)的不斷創(chuàng)新，管理的突破，才能在瞬息萬變的市場中站穩(wěn)腳跟。