汽車沖壓模具降低成本的思路與對策探究

賀莊莊

摘 要 汽車沖壓模具作為影響汽車生產周期和成本的主要因素，是汽車模具研制企業的核心研究對象。在沖壓模具的制造程序中，怎樣選擇和優化制造方法與技術，以便有效地控制制造成本，也成為了諸多汽車模具研制企業的重點課題。本文圍繞此問題，以汽車沖壓模具的制造過程為主體分析對象，以降低沖壓模具研發制造成本為主體思路，以分析模具的結構設計優化、沖壓模具的材料選擇、生產周期的控制、模具加工的保障以及后期的模具調試為具體方法，依據相關資料文獻和實踐探究結果作詳細論述。

關鍵詞 汽車沖壓模具 成本控制 管理

一、汽車模具研制企業以及沖壓模具的發展現狀

大量的沖壓模具致使汽車模具研制企業不得不重視制造過程中的成本控制。而沖壓模具的制造過程主要包括三個階段，即初期設計、中期制造以及后期調試階段[1]。本文主要探討模具研制企業中期制造和后期調試的成本控制。

中期制造階段基本以利用鑄件進行機械加工為開端。簡易的汽車零件多以傳統器械制造加工，復雜型面會以多軸數控加工技術為主。模具的開發流程極其煩瑣復雜，在實際開發中，加工、調試以及裝配任務相互串行交叉。沖壓模具在結構優化環節會與后續的加工生產相互制約、相互影響，因此好的優化方案和工藝技術可以節省極多的時間，壓縮成本。而在現階段的模具開發制造中，汽車模具研制企業需要統籌考慮項目計劃、加工工藝、生產車間、機械設備和技術人員能力等多方面的情況，合理協調生產加工環節，從而降低后續的問題發生率，縮短模具的整體生產周期。

在日新月異的市場環境中，汽車模具制造企業必須縮減沖壓模具的開發周期以及嚴格控制生產成本的消耗，才能不斷適應行業內部的激烈競爭。

二、降低汽車沖壓模具成本的思路

要降低汽車沖壓模具的制造成本，需要考慮以下幾個方面。

第一，優化設計，分析模具結構。沖壓模具的生產一定要考慮結構組合的可行性，防止后期返工。同時還要讓工藝設計更加簡單實用。

第二，沖壓模具材料的選擇。因為沖壓模具在整個模具的設計生產中占比大，其材料選擇會影響整體的成本支出，同時材料的質量也會影響后續模具的工藝質量，所以在考究降低成本思路時這也是一個重點環節。

第三，生產周期的控制。在模具的生產制造過程中，模具制造企業都在盡力縮短生產周期以減少成本消耗，提升利潤收入。

第四，模具加工的保障。利用現代化流程和精細化作業可以不斷提高模具的精度、壽命，其可以作為模具加工環節的有力保障。

第五，后期模具調試。在確定最終成品之前，模具需要在調試階段不斷優化改進，而調試過程能否順利進行也是影響成本的因素之一。

三、降低汽車沖壓模具成本的對策

（一）提高模具設計優化效率

CAE（計算機輔助工程）技術的應用可以優化模具的制造過程，有效降低其中的制造成本。利用CAE技術可以有效縮短設計和分析的時長，CAE技術中的“虛擬樣機”分析模擬代替了以往“物理樣機”設計中資源耗費極大的過程，其高效的數據模擬分析可以精確地預估產品在壽命周期內的性能保障。當然，還需注意的問題就是CAE軟件對模具的模擬分析能力，很大程度上取決于數據材料庫和單元庫的豐富程度。CAE軟件的單元庫涵蓋的單元類型越豐富，材料庫積累的材料種類特性就越齊全，CAE軟件對模具的模擬分析能力就會越強[2]。同時CAE軟件自身的計算效率和準確度依賴于先進的求解算法，一套先進高效的算法可能會比傳統算法的效率高出幾十上百倍。CAE等數字信息技術可以在優化過程中，提前對結構設計、強度壽命、可靠性進行預測計算，并通過數據的動態模擬對各個優化方案進行校驗核對，在保證模具的基本性能的基礎上，盡量減少材料的使用，從而節省成本。

（二）模具材料的成本控制

由于沖壓模具在試做的過程中，需要經過反復調試才能確定最終成品。所以在制作模具的過程中，降低材料成本、減輕模具重量、加強模具質量就成為了后期節省成本的重點。在材料的選購上，要選擇信譽良好、供貨穩定的供應商。如果只貪圖節省材料費用，而倉促草率地采購材料，那么后期制造模具時可能會出現大規模的質量問題。而減輕模具重量可以采取優化內部減重孔的措施，既減輕了重量又可以降低內應力，進行型面減重也可以在一定程度上減輕模具重量。

（三）壓縮模具的生產周期

盡可能地壓縮模具的生產周期不僅是需求方的要求，也是所有模具研制企業的共同追求。因為對模具研制企業來說，縮短制造周期意味著生產效率的提升和成本的減少。優化模具的生產制造工序大致要從設計、加工、配裝、調試等環節入手。所以，第一，項目計劃周期一定要做到系統化、規范化。要合理地安排每個環節的時間消耗、用工人數、器械數量，實現協調搭配，保證程序的流暢性。第二，加強數字信息化技術應用。工業與信息數字融合是時代的趨勢，現階段可以大量利用各類新型技術和信息化軟件改進制造工藝和提升效率。CAD（計算機輔助設計）、CAM（計算機輔助制造）、CAE、自動化加工、柔性制造等技術都可以在很大程度上縮短工期、減少浪費，同時還可以提升模具的精度、質量和可靠性。第三，減少返工量。模具的調試優化要爭取一次到位，防止反復修改浪費時間。第四，注重技術與細節。利用機械化設備安裝配件，選用高品質的刀具、夾具，運用高速切削和快速制模技術也可以縮短生產時間，提升生產效率。

（四）應用現代信息化加工技術

現代化的產業流程和高新技術是模具加工最有力的保障。利用信息化、機械化技術進行智能制造，對企業內部各項技術資源進行整合，聯合ERP（企業資源計劃）、PDM（產品數據管理）、MES（制造執行系統）等系統[3]，結合外部大數據、云平臺、物聯網等技術和平臺，提升企業的信息化管理水平，加強智能化生產制造，優化網絡化產品服務。同時，與國際一流企業廣泛開展技術與項目合作，學習借鑒其先進技術與理念，讓企業內部的加工技術更上一層樓。企業內部要建立起模具加工作業精細化的框架體系，不斷培養部門和人員的精細化編程加工、精細化工藝設計、精細化鉗工作業和裝配的專業能力，最大限度地提升產品制造加工環節的技術和質量。降低消耗、維護成本，模具制造企業需要適時革新傳統理念，從戰略角度的層面思考優化的方法。

（五）優化調試過程，加強成本控制

在模具生產中，多數情況下是不可能一次性達到標準的。最終的成品模具都需要反復的檢驗測試和優化，所以后期的模具調試與最終成品模具的質量有極大的關系。由于計算機技術的高度運用，利用CAE技術可以在設計優化階段就通過工藝補償最大化限度地減少零件缺陷帶來的影響。后期調試中可以再根據實際需要，調整加工機床和其他生產參數。模具的后期調試需要考慮多方面的因素，要結合零部件的數據參數、材料質量、加工機床的精確和穩定性等情況。成品模具的適用狀態需要找經驗豐富的專業人員進行確認，依據模具的功能、品種、樣式的不同，合理規劃調試順序，以防調試順序不合理導致多余步驟的增加。模具調試要盡量考慮周全，減少反復調試的問題出現，這樣就可以最大限度地減少人工成本、生產材料，縮減調試的時間，降低機械設備的使用頻率，從而進一步降低模具的開發成本。

四、結語

受市場經濟環境的影響，汽車模具制造企業的競爭壓力倍增。企業內部模具的開發制造，還需要得到更多的探究關注，要在優化結構、制造加工、模具調試、材料選擇等多個方面不斷優化創新，以此嚴格控制生產成本，從而保證企業自身的競爭地位。

（作者單位為重慶平偉汽車科技股份有限公司）

參考文獻

[1] 侯其森，任鵬，程戰營，等.汽車沖壓模具降低成本的思路和措施[J].現代制造技術與裝備，2018（07）：223-224.

[2] 李昂，盧橋，劉春雨，等.汽車翼子板沖壓工藝及翻邊整形模具結構設計[J].模具技術，2020（03）：39-44.

[3] 韋榮發，蒙世瑛，石峰，等.提升汽車覆蓋件材料利用率的研究與應用[J].模具工業，2018（08）：20-24.