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

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，結構設計部部長，主要從事汽車外覆蓋件冷沖壓模具設計及審核工作，帶領66人的設計團隊完成了整車外覆蓋件的模具結構設計，獲實用新型專利1項。

汽車工業是全球制造業的支柱產業之一，隨著市場需求的改變，汽車的更新換代速度日趨加快，而作為汽車車身制造的關鍵裝備——汽車覆蓋件模具是制約汽車更新換代的瓶頸環節，其設計、制造速度的快慢直接制約著汽車業的發展。

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

制造業成本居高不下是目前我國制造業面臨的主要問題之一。產品制造成本過高會嚴重制約產品在市場上的表現，也降低了企業的利潤水平。對汽車模具生產企業而言，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、不斷優化模具結構、合理選擇模具材料、在模具開發周期、質量上運用精益生產管理方法等，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，企業必須采用恰當的應對措施，才能夠在激烈的市場競爭中脫穎而出，立于不敗之地。

模具行業的背景

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

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

⑵模具設計工程師人員流動大，技術水平參差不齊，不便于控制質量和進度。

⑶模具屬于知識型的復雜產品設計，設計工作量不均，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模具產品設計，往往模具的修改頻繁，設計工程師常常是多任務并存，企業整體規模效率及工程師的效率難以評測。

⑸模具產品造型特殊，結構復雜，設計所需電腦配置要求越來越高。企業運營成本限制，電腦更新換代慢，硬件配置間接影響設計效率。

提升模具設計效率與質量的意義

由于競爭的加劇，國內大部分模具企業經營已然趨向薄利，競爭力下降。模具企業爭相學習與應用國內外先進的管理經驗，運用先進的技術，增強企業自身的競爭力，企業處于減少運作成本、增加效益階段，模具企業對模具項目重視交貨期，模具設計作為模具企業核心部門，其運作效率和工作質量，對于模具企業的效益具有決定性影響作用。

模具生產多為單件定制生產，重復生產同種產品的概率小，沒有批量的要求，幾乎每件產品都需要重新進行設計。面對著顧客需求的多樣性、多變性，要求模具企業縮短制造周期，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、高質量、服務性能良好的模具設計團隊，已經成為提升模具制造業核心競爭力的一條重要途徑。

改善方法和措施

⑴團隊的控制與協調。在設計的執行階段，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計進程，將當前狀況與計劃進行分析比較。必須掌握有關己開始或結束了哪些工作，以及其開始或結束時間等信息。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計任務的進程，出現偏差時要從整體利益出發，對部門內資源做綜合協調。

⑵激勵機制的完善。激勵方式有很多，總體上有物質激勵和精神激勵。模具設計人員流動大，與模具結構的反復修改造成的工作內容枯燥，以及企業的薪酬激勵機制有密切關系，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，易于操作的模具設計工作度量方法，從物質激勵上驅動設計工程師積極性，團隊績效獎金激勵，激發團隊的協作意識。

精神激勵方式，首先要營造企業文化，企業文化是推動企業發展的源動力。它對企業發展的目標、行為有導向功能，能有效地提高企業生產效率，對企業的個體也有強大的凝聚功能。優秀的企業文化可以改善員工的精神狀態，熏陶出更多的具有自豪感和榮譽感的優秀員工，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。國內模具企業，普遍存在平均設計水平較低。主要表現在新手多，熟練度低，知識技能薄弱，模具設計效率與質量不高。解決這一問題的一種途徑，就是加快模具設計的標準化進程，鼓勵創新，更快的提高模具企業的總體設計水平，并使之形成企業化的設計知識，以標準形式積累和沉淀下來。對模具設計工作進行分析，識別模具設計工作改進的機會，形成促進創新、持續提高企業整體模具設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既定目標。模具設計工作時間過長，時常加班，勞動強度較高，造成工程師的疲勞與技術效率和質量的下降。控制模具設計修改頻次，就需要增強溝通能力，并且提高模具設計水平，爭取一次性按要求完成設計任務。模具設計師對同一模具設計任務的反復修改，也容易加劇工程師的疲勞，進而降低了模具設計的效率，影響了模具設計的質量。此外，設計速度和準確度兩個因素正起制衡作用，在實際工作中，工程師過于追求設計速度高，但是相應的犧牲了設計準確度這個要素，工程師的設計準確度下降，影響了模具設計質量，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效率。

模具工程師設計效率與質量的提高，就是意味用更短的時間完成同等優質的工作，或是以同樣的時間完成更多優質的工作。設計速度增加并不一定能造成設計效率與質量的增加，必須合理分配“精益”與“快速”的權重比，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，只有最終留在產品上、構成產品的材料才真正有用，因此，努力提高沖壓生產的材料利用率就成了沖壓工藝持續改進的主要目的之一，提高沖壓生產的材料利用率，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

隨著自動化的發展及客戶提出的高材料利用率要求，現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工作區域長度為4400mm，圖1b工作區域長度為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 側圍A柱的工藝排布——側修邊

⑵沖壓模具后工序的排布直接影響模具尺寸的大小，以側圍后工序為例，決定模具尺寸大小的關鍵因素取決于制件最外側的修邊如何排布，如圖2所示。側圍A柱的側修邊工序分布直接影響模具大小，若A柱的側修邊在此工序完成，因與眾多廢料在一個工序，廢料滑道難布置，側圍A柱的側修邊結構設計如圖3所示，模具長度4640mm。如果A柱的側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為4280mm，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展的機床大小問題。

圖3 側圍A柱的側修邊結構設計

通過結構設計控制成本

⑴優化、簡化模具結構。

一般情況下，模具結構越復雜，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，不斷優化甚至簡化模具結構，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，該氮氣缸價格昂貴。以側圍為例，模具四角需要放置4個5t的氮氣缸，完成側圍制件，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，就可以節省大筆的采購費用，同時也能節約客戶的庫存備件。

圖4 沖壓模具的四角存放氮氣缸

結束語

在汽車行業高速發展的時代，企業要想在市場競爭日益激烈的環境下生存，同時能夠滿足客戶的需求生產制造出高質量的模具，只有依靠技術的不斷創新，管理的突破，才能在瞬息萬變的市場中站穩腳跟。