淺談沖壓模具的成本控制

文/李君君·天津汽車(chē)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(chē)模具股份有限公司

李君君，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部部長(zhǎng)，主要從事汽車(chē)外覆蓋件冷沖壓模具設(shè)計(jì)及審核工作，帶領(lǐng)66人的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)完成了整車(chē)外覆蓋件的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獲實(shí)用新型專(zhuān)利1項(xiàng)。

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

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化步伐的加快和知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，如何使企業(yè)能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)，在較短時(shí)間內(nèi)以高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)，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(jìn)的設(shè)計(jì)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(qiáng)企業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的能力、縮短設(shè)計(jì)周期、提高用戶(hù)化程度，同時(shí)又要降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量及良好的售后服務(wù)。

制造業(yè)成本居高不下是目前我國(guó)制造業(yè)面臨的主要問(wèn)題之一。產(chǎn)品制造成本過(guò)高會(huì)嚴(yán)重制約產(chǎn)品在市場(chǎng)上的表現(xiàn)，也降低了企業(yè)的利潤(rùn)水平。對(duì)汽車(chē)模具生產(chǎn)企業(yè)而言，降價(jià)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(jìng)爭(zhēng)力，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的大潮中立足。因此，探討汽車(chē)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(kāi)發(fā)周期、質(zhì)量上運(yùn)用精益生產(chǎn)管理方法等，直接決定著模具制造成本，對(duì)模具成本控制具有十分重要的意義。

通過(guò)精益生產(chǎn)管理方法降低成本

在汽車(chē)模具市場(chǎng)，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(chǎng)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(jìn)則退，甚至被逐出市場(chǎng)。面對(duì)如此嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，企業(yè)必須采用恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施，才能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(xiàng)目式生產(chǎn)企業(yè)，屬技術(shù)、知識(shí)、資金密集型行業(yè)。隨著企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，模具訂單項(xiàng)目成群，給模具設(shè)計(jì)的管理工作帶來(lái)了巨大的問(wèn)題。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

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

⑵模具設(shè)計(jì)工程師人員流動(dòng)大，技術(shù)水平參差不齊，不便于控制質(zhì)量和進(jìn)度。

⑶模具屬于知識(shí)型的復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工作量不均，難以量化。對(duì)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(jì)，往往模具的修改頻繁，設(shè)計(jì)工程師常常是多任務(wù)并存，企業(yè)整體規(guī)模效率及工程師的效率難以評(píng)測(cè)。

⑸模具產(chǎn)品造型特殊，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)所需電腦配置要求越來(lái)越高。企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本限制，電腦更新?lián)Q代慢，硬件配置間接影響設(shè)計(jì)效率。

提升模具設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量的意義

由于競(jìng)爭(zhēng)的加劇，國(guó)內(nèi)大部分模具企業(yè)經(jīng)營(yíng)已然趨向薄利，競(jìng)爭(zhēng)力下降。模具企業(yè)爭(zhēng)相學(xué)習(xí)與應(yīng)用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，增強(qiáng)企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)處于減少運(yùn)作成本、增加效益階段，模具企業(yè)對(duì)模具項(xiàng)目重視交貨期，模具設(shè)計(jì)作為模具企業(yè)核心部門(mén)，其運(yùn)作效率和工作質(zhì)量，對(duì)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(fù)生產(chǎn)同種產(chǎn)品的概率小，沒(méi)有批量的要求，幾乎每件產(chǎn)品都需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。面對(duì)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(yīng)顧客新要求等問(wèn)題凸顯，建立面向客戶(hù)的高效、高質(zhì)量、服務(wù)性能良好的模具設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)成為提升模具制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的一條重要途徑。

改善方法和措施

⑴團(tuán)隊(duì)的控制與協(xié)調(diào)。在設(shè)計(jì)的執(zhí)行階段，為確保一切按計(jì)劃期限完成，必須做好進(jìn)度的控制。首先，項(xiàng)目組必須定期及時(shí)了解每個(gè)成員的實(shí)際設(shè)計(jì)進(jìn)程，將當(dāng)前狀況與計(jì)劃進(jìn)行分析比較。必須掌握有關(guān)己開(kāi)始或結(jié)束了哪些工作，以及其開(kāi)始或結(jié)束時(shí)間等信息。若有變化，立即制定措施使其回到正軌上來(lái)。各個(gè)項(xiàng)目的工作進(jìn)展，主管人員需定期了解各設(shè)計(jì)任務(wù)的進(jìn)程，出現(xiàn)偏差時(shí)要從整體利益出發(fā)，對(duì)部門(mén)內(nèi)資源做綜合協(xié)調(diào)。

⑵激勵(lì)機(jī)制的完善。激勵(lì)方式有很多，總體上有物質(zhì)激勵(lì)和精神激勵(lì)。模具設(shè)計(jì)人員流動(dòng)大，與模具結(jié)構(gòu)的反復(fù)修改造成的工作內(nèi)容枯燥，以及企業(yè)的薪酬激勵(lì)機(jī)制有密切關(guān)系，對(duì)工程師士氣存在一定沖擊。因此要制定一系列的績(jī)效考核制度，易于操作的模具設(shè)計(jì)工作度量方法，從物質(zhì)激勵(lì)上驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)工程師積極性，團(tuán)隊(duì)績(jī)效獎(jiǎng)金激勵(lì)，激發(fā)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作意識(shí)。

精神激勵(lì)方式，首先要營(yíng)造企業(yè)文化，企業(yè)文化是推動(dòng)企業(yè)發(fā)展的源動(dòng)力。它對(duì)企業(yè)發(fā)展的目標(biāo)、行為有導(dǎo)向功能，能有效地提高企業(yè)生產(chǎn)效率，對(duì)企業(yè)的個(gè)體也有強(qiáng)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(yù)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(guó)內(nèi)模具企業(yè)，普遍存在平均設(shè)計(jì)水平較低。主要表現(xiàn)在新手多，熟練度低，知識(shí)技能薄弱，模具設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量不高。解決這一問(wèn)題的一種途徑，就是加快模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，鼓勵(lì)創(chuàng)新，更快的提高模具企業(yè)的總體設(shè)計(jì)水平，并使之形成企業(yè)化的設(shè)計(jì)知識(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)形式積累和沉淀下來(lái)。對(duì)模具設(shè)計(jì)工作進(jìn)行分析，識(shí)別模具設(shè)計(jì)工作改進(jìn)的機(jī)會(huì)，形成促進(jìn)創(chuàng)新、持續(xù)提高企業(yè)整體模具設(shè)計(jì)水平的機(jī)制是最佳途徑。

⑷行為管理的運(yùn)用。如何激勵(lì)員工的勞動(dòng)積極性去實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。模具設(shè)計(jì)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，時(shí)常加班，勞動(dòng)強(qiáng)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(jì)修改頻次，就需要增強(qiáng)溝通能力，并且提高模具設(shè)計(jì)水平，爭(zhēng)取一次性按要求完成設(shè)計(jì)任務(wù)。模具設(shè)計(jì)師對(duì)同一模具設(shè)計(jì)任務(wù)的反復(fù)修改，也容易加劇工程師的疲勞，進(jìn)而降低了模具設(shè)計(jì)的效率，影響了模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量。此外，設(shè)計(jì)速度和準(zhǔn)確度兩個(gè)因素正起制衡作用，在實(shí)際工作中，工程師過(guò)于追求設(shè)計(jì)速度高，但是相應(yīng)的犧牲了設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度這個(gè)要素，工程師的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度下降，影響了模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，增加了出錯(cuò)率。同樣，需要后序部門(mén)來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)過(guò)錯(cuò)，進(jìn)而降低了整體的生產(chǎn)效率。

模具工程師設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量的提高，就是意味用更短的時(shí)間完成同等優(yōu)質(zhì)的工作，或是以同樣的時(shí)間完成更多優(yōu)質(zhì)的工作。設(shè)計(jì)速度增加并不一定能造成設(shè)計(jì)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(mǎn)足客戶(hù)的短周期需求。

通過(guò)工藝手段控制成本

⑴開(kāi)卷落料工藝排樣對(duì)模具尺寸的影響。

冷沖壓是在常溫下利用沖壓模在壓力機(jī)上對(duì)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(jìn)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(huì)簽及試模驗(yàn)收等源頭抓起。

圖1 兩種不同工藝排樣圖

隨著自動(dòng)化的發(fā)展及客戶(hù)提出的高材料利用率要求，現(xiàn)在開(kāi)卷落料線(xiàn)的應(yīng)用越來(lái)越多，而開(kāi)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(zhǎng)度為4400mm，圖1b工作區(qū)域長(zhǎng)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?yàn)槔?，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(gè)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(jì)如圖3所示，模具長(zhǎng)度4640mm。如果A柱的側(cè)修邊在下一工序完成，則能避開(kāi)其他廢料，此工序模具長(zhǎng)度可變?yōu)?280mm，模具長(zhǎng)度縮短了360mm，大大降低了模具制造廠家的成本，同時(shí)也能夠解決制約客戶(hù)發(fā)展的機(jī)床大小問(wèn)題。

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

通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制成本

⑴優(yōu)化、簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。

一般情況下，模具結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，加工難度越大，制造成本越高，相應(yīng)的價(jià)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(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，那么模具的機(jī)加成本就可能降低，從而適當(dāng)降低模具的開(kāi)發(fā)成本。

⑵壓料芯壓力源替代模具四角存放氮?dú)飧住?/p>

大型沖壓模具的四角安裝有氮?dú)飧祝▓D4），以滿(mǎn)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?dú)飧變r(jià)格昂貴。以側(cè)圍為例，模具四角需要放置4個(gè)5t的氮?dú)飧?，完成?cè)圍制件，需要至少4～5工序，共需要16～20個(gè)5t的氮?dú)飧祝鴫毫闲镜膲毫υ匆矠榈獨(dú)飧?，其力源遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于四角存放氮?dú)飧姿a(chǎn)生的20t力源，所以壓料芯上均勻布置的氮?dú)飧?，可替代四角存放氮?dú)飧?，就可以?jié)省大筆的采購(gòu)費(fèi)用，同時(shí)也能節(jié)約客戶(hù)的庫(kù)存?zhèn)浼?/p>

圖4 沖壓模具的四角存放氮?dú)飧?/p>

結(jié)束語(yǔ)

在汽車(chē)行業(yè)高速發(fā)展的時(shí)代，企業(yè)要想在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的環(huán)境下生存，同時(shí)能夠滿(mǎn)足客戶(hù)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(wàn)變的市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟。