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(chǎn)周期和成本的主要因素，是汽車模具研制企業(yè)的核心研究對象。在沖壓模具的制造程序中，怎樣選擇和優(yōu)化制造方法與技術(shù)，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(yè)的重點(diǎn)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(fā)制造成本為主體思路，以分析模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、沖壓模具的材料選擇、生產(chǎn)周期的控制、模具加工的保障以及后期的模具調(diào)試為具體方法，依據(jù)相關(guān)資料文獻(xiàn)和實(shí)踐探究結(jié)果作詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞 汽車沖壓模具 成本控制 管理

一、汽車模具研制企業(yè)以及沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀

大量的沖壓模具致使汽車模具研制企業(yè)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(shè)計(jì)、中期制造以及后期調(diào)試階段[1]。本文主要探討模具研制企業(yè)中期制造和后期調(diào)試的成本控制。

中期制造階段基本以利用鑄件進(jìn)行機(jī)械加工為開端。簡易的汽車零件多以傳統(tǒng)器械制造加工，復(fù)雜型面會以多軸數(shù)控加工技術(shù)為主。模具的開發(fā)流程極其煩瑣復(fù)雜，在實(shí)際開發(fā)中，加工、調(diào)試以及裝配任務(wù)相互串行交叉。沖壓模具在結(jié)構(gòu)優(yōu)化環(huán)節(jié)會與后續(xù)的加工生產(chǎn)相互制約、相互影響，因此好的優(yōu)化方案和工藝技術(shù)可以節(jié)省極多的時間，壓縮成本。而在現(xiàn)階段的模具開發(fā)制造中，汽車模具研制企業(yè)需要統(tǒng)籌考慮項(xiàng)目計(jì)劃、加工工藝、生產(chǎn)車間、機(jī)械設(shè)備和技術(shù)人員能力等多方面的情況，合理協(xié)調(diào)生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，從而降低后續(xù)的問題發(fā)生率，縮短模具的整體生產(chǎn)周期。

在日新月異的市場環(huán)境中，汽車模具制造企業(yè)必須縮減沖壓模具的開發(fā)周期以及嚴(yán)格控制生產(chǎn)成本的消耗，才能不斷適應(yīng)行業(yè)內(nèi)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(yōu)化設(shè)計(jì)，分析模具結(jié)構(gòu)。沖壓模具的生產(chǎn)一定要考慮結(jié)構(gòu)組合的可行性，防止后期返工。同時還要讓工藝設(shè)計(jì)更加簡單實(shí)用。

第二，沖壓模具材料的選擇。因?yàn)闆_壓模具在整個模具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)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(zhì)量也會影響后續(xù)模具的工藝質(zhì)量，所以在考究降低成本思路時這也是一個重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

第三，生產(chǎn)周期的控制。在模具的生產(chǎn)制造過程中，模具制造企業(yè)都在盡力縮短生產(chǎn)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(xiàn)代化流程和精細(xì)化作業(yè)可以不斷提高模具的精度、壽命，其可以作為模具加工環(huán)節(jié)的有力保障。

第五，后期模具調(diào)試。在確定最終成品之前，模具需要在調(diào)試階段不斷優(yōu)化改進(jìn)，而調(diào)試過程能否順利進(jìn)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(shè)計(jì)優(yōu)化效率

CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）技術(shù)的應(yīng)用可以優(yōu)化模具的制造過程，有效降低其中的制造成本。利用CAE技術(shù)可以有效縮短設(shè)計(jì)和分析的時長，CAE技術(shù)中的“虛擬樣機(jī)”分析模擬代替了以往“物理樣機(jī)”設(shè)計(jì)中資源耗費(fèi)極大的過程，其高效的數(shù)據(jù)模擬分析可以精確地預(yù)估產(chǎn)品在壽命周期內(nèi)的性能保障。當(dāng)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(shù)據(jù)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(qiáng)[2]。同時CAE軟件自身的計(jì)算效率和準(zhǔn)確度依賴于先進(jìn)的求解算法，一套先進(jìn)高效的算法可能會比傳統(tǒng)算法的效率高出幾十上百倍。CAE等數(shù)字信息技術(shù)可以在優(yōu)化過程中，提前對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度壽命、可靠性進(jìn)行預(yù)測計(jì)算，并通過數(shù)據(jù)的動態(tài)模擬對各個優(yōu)化方案進(jìn)行校驗(yàn)核對，在保證模具的基本性能的基礎(chǔ)上，盡量減少材料的使用，從而節(jié)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(jīng)過反復(fù)調(diào)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(qiáng)模具質(zhì)量就成為了后期節(jié)省成本的重點(diǎn)。在材料的選購上，要選擇信譽(yù)良好、供貨穩(wěn)定的供應(yīng)商。如果只貪圖節(jié)省材料費(fèi)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(xiàn)大規(guī)模的質(zhì)量問題。而減輕模具重量可以采取優(yōu)化內(nèi)部減重孔的措施，既減輕了重量又可以降低內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)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(chǎn)周期

盡可能地壓縮模具的生產(chǎn)周期不僅是需求方的要求，也是所有模具研制企業(yè)的共同追求。因?yàn)閷δ＞哐兄破髽I(yè)來說，縮短制造周期意味著生產(chǎn)效率的提升和成本的減少。優(yōu)化模具的生產(chǎn)制造工序大致要從設(shè)計(jì)、加工、配裝、調(diào)試等環(huán)節(jié)入手。所以，第一，項(xiàng)目計(jì)劃周期一定要做到系統(tǒng)化、規(guī)范化。要合理地安排每個環(huán)節(jié)的時間消耗、用工人數(shù)、器械數(shù)量，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)搭配，保證程序的流暢性。第二，加強(qiáng)數(shù)字信息化技術(shù)應(yīng)用。工業(yè)與信息數(shù)字融合是時代的趨勢，現(xiàn)階段可以大量利用各類新型技術(shù)和信息化軟件改進(jìn)制造工藝和提升效率。CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）、CAE、自動化加工、柔性制造等技術(shù)都可以在很大程度上縮短工期、減少浪費(fèi)，同時還可以提升模具的精度、質(zhì)量和可靠性。第三，減少返工量。模具的調(diào)試優(yōu)化要爭取一次到位，防止反復(fù)修改浪費(fèi)時間。第四，注重技術(shù)與細(xì)節(jié)。利用機(jī)械化設(shè)備安裝配件，選用高品質(zhì)的刀具、夾具，運(yùn)用高速切削和快速制模技術(shù)也可以縮短生產(chǎn)時間，提升生產(chǎn)效率。

（四）應(yīng)用現(xiàn)代信息化加工技術(shù)

現(xiàn)代化的產(chǎn)業(yè)流程和高新技術(shù)是模具加工最有力的保障。利用信息化、機(jī)械化技術(shù)進(jìn)行智能制造，對企業(yè)內(nèi)部各項(xiàng)技術(shù)資源進(jìn)行整合，聯(lián)合ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）、PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）等系統(tǒng)[3]，結(jié)合外部大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)和平臺，提升企業(yè)的信息化管理水平，加強(qiáng)智能化生產(chǎn)制造，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品服務(wù)。同時，與國際一流企業(yè)廣泛開展技術(shù)與項(xiàng)目合作，學(xué)習(xí)借鑒其先進(jìn)技術(shù)與理念，讓企業(yè)內(nèi)部的加工技術(shù)更上一層樓。企業(yè)內(nèi)部要建立起模具加工作業(yè)精細(xì)化的框架體系，不斷培養(yǎng)部門和人員的精細(xì)化編程加工、精細(xì)化工藝設(shè)計(jì)、精細(xì)化鉗工作業(yè)和裝配的專業(yè)能力，最大限度地提升產(chǎn)品制造加工環(huán)節(jié)的技術(shù)和質(zhì)量。降低消耗、維護(hù)成本，模具制造企業(yè)需要適時革新傳統(tǒng)理念，從戰(zhàn)略角度的層面思考優(yōu)化的方法。

（五）優(yōu)化調(diào)試過程，加強(qiáng)成本控制

在模具生產(chǎn)中，多數(shù)情況下是不可能一次性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的。最終的成品模具都需要反復(fù)的檢驗(yàn)測試和優(yōu)化，所以后期的模具調(diào)試與最終成品模具的質(zhì)量有極大的關(guān)系。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度運(yùn)用，利用CAE技術(shù)可以在設(shè)計(jì)優(yōu)化階段就通過工藝補(bǔ)償最大化限度地減少零件缺陷帶來的影響。后期調(diào)試中可以再根據(jù)實(shí)際需要，調(diào)整加工機(jī)床和其他生產(chǎn)參數(shù)。模具的后期調(diào)試需要考慮多方面的因素，要結(jié)合零部件的數(shù)據(jù)參數(shù)、材料質(zhì)量、加工機(jī)床的精確和穩(wěn)定性等情況。成品模具的適用狀態(tài)需要找經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員進(jìn)行確認(rèn)，依據(jù)模具的功能、品種、樣式的不同，合理規(guī)劃調(diào)試順序，以防調(diào)試順序不合理導(dǎo)致多余步驟的增加。模具調(diào)試要盡量考慮周全，減少反復(fù)調(diào)試的問題出現(xiàn)，這樣就可以最大限度地減少人工成本、生產(chǎn)材料，縮減調(diào)試的時間，降低機(jī)械設(shè)備的使用頻率，從而進(jìn)一步降低模具的開發(fā)成本。

四、結(jié)語

受市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響，汽車模具制造企業(yè)的競爭壓力倍增。企業(yè)內(nèi)部模具的開發(fā)制造，還需要得到更多的探究關(guān)注，要在優(yōu)化結(jié)構(gòu)、制造加工、模具調(diào)試、材料選擇等多個方面不斷優(yōu)化創(chuàng)新，以此嚴(yán)格控制生產(chǎn)成本，從而保證企業(yè)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(xiàn)

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[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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].模具技術(shù)，2020（03）：39-44.

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