浅谈冲压模具的成本控制

文/李君君·天津汽车模具股份有限公司

浅谈冲压模具的成本控制

文/李君君·天津汽车模具股份有限公司

李君君，结构设计部部长，主要从事汽车外覆盖件冷冲压模具设计及审核工作，带领66人的设计团队完成了整车外覆盖件的模具结构设计，获实用新型专利1项。

汽车工业是全球制造业的支柱产业之一，随着市场需求的改变，汽车的更新换代速度日趋加快，而作为汽车车身制造的关键装备——汽车覆盖件模具是制约汽车更新换代的瓶颈环节，其设计、制造速度的快慢直接制约着汽车业的发展。

随着全球经济一体化步伐的加快和知识经济时代的到来，市场竞争日益激烈，如何使企业能够快速响应市场，在较短时间内以高性价比的产品占领市场，是企业得以生存和发展的关键环节。为此企业必须依靠创新性思维、先进的设计制造技术、完善的管理和丰富的信息资源等有利因素，增强企业开发新产品的能力、缩短设计周期、提高用户化程度，同时又要降低成本，保证产品质量及良好的售后服务。

制造业成本居高不下是目前我国制造业面临的主要问题之一。产品制造成本过高会严重制约产品在市场上的表现，也降低了企业的利润水平。对汽车模具生产企业而言，降价容易，降制造成本难。只有下大力气降低成本，才能真正提高竞争力，在市场经济的大潮中立足。因此，探讨汽车冲压模具方面的成本控制措施，选择合适的工艺、不断优化模具结构、合理选择模具材料、在模具开发周期、质量上运用精益生产管理方法等，直接决定着模具制造成本，对模具成本控制具有十分重要的意义。

通过精益生产管理方法降低成本

在汽车模具市场，顾客的要求不断提高，模具技术水平日新月异，模具制造周期不断缩短，形成了目前的市场需求。而这些变化已成为不可阻挡的潮流，促使企业加快变革步伐，不进则退，甚至被逐出市场。面对如此严峻的挑战，企业必须采用恰当的应对措施，才能够在激烈的市场竞争中脱颖而出，立于不败之地。

模具行业的背景

模具企业是单件订货型的项目式生产企业，属技术、知识、资金密集型行业。随着企业规模的扩大，模具订单项目成群，给模具设计的管理工作带来了巨大的问题。具体表现在以下几个方面：

⑴模具设计工作属于项目型设计工作，多项目并存与模具更改频繁等因素，造成模具设计制造拖期。

⑵模具设计工程师人员流动大，技术水平参差不齐，不便于控制质量和进度。

⑶模具属于知识型的复杂产品设计，设计工作量不均，难以量化。对工程师考核工作难以量化，造成工作积极性不高。

⑷模具产品设计，往往模具的修改频繁，设计工程师常常是多任务并存，企业整体规模效率及工程师的效率难以评测。

⑸模具产品造型特殊，结构复杂，设计所需电脑配置要求越来越高。企业运营成本限制，电脑更新换代慢，硬件配置间接影响设计效率。

提升模具设计效率与质量的意义

由于竞争的加剧，国内大部分模具企业经营已然趋向薄利，竞争力下降。模具企业争相学习与应用国内外先进的管理经验，运用先进的技术，增强企业自身的竞争力，企业处于减少运作成本、增加效益阶段，模具企业对模具项目重视交货期，模具设计作为模具企业核心部门，其运作效率和工作质量，对于模具企业的效益具有决定性影响作用。

模具生产多为单件定制生产，重复生产同种产品的概率小，没有批量的要求，几乎每件产品都需要重新进行设计。面对着顾客需求的多样性、多变性，要求模具企业缩短制造周期，降低制造成本，快速响应顾客新要求等问题凸显，建立面向客户的高效、高质量、服务性能良好的模具设计团队，已经成为提升模具制造业核心竞争力的一条重要途径。

改善方法和措施

⑴团队的控制与协调。在设计的执行阶段，为确保一切按计划期限完成，必须做好进度的控制。首先，项目组必须定期及时了解每个成员的实际设计进程，将当前状况与计划进行分析比较。必须掌握有关己开始或结束了哪些工作，以及其开始或结束时间等信息。若有变化，立即制定措施使其回到正轨上来。各个项目的工作进展，主管人员需定期了解各设计任务的进程，出现偏差时要从整体利益出发，对部门内资源做综合协调。

⑵激励机制的完善。激励方式有很多，总体上有物质激励和精神激励。模具设计人员流动大，与模具结构的反复修改造成的工作内容枯燥，以及企业的薪酬激励机制有密切关系，对工程师士气存在一定冲击。因此要制定一系列的绩效考核制度，易于操作的模具设计工作度量方法，从物质激励上驱动设计工程师积极性，团队绩效奖金激励，激发团队的协作意识。

精神激励方式，首先要营造企业文化，企业文化是推动企业发展的源动力。它对企业发展的目标、行为有导向功能，能有效地提高企业生产效率，对企业的个体也有强大的凝聚功能。优秀的企业文化可以改善员工的精神状态，熏陶出更多的具有自豪感和荣誉感的优秀员工，让员工们能轻松愉快而又高效率的工作。

⑶人力资本的健全。国内模具企业，普遍存在平均设计水平较低。主要表现在新手多，熟练度低，知识技能薄弱，模具设计效率与质量不高。解决这一问题的一种途径，就是加快模具设计的标准化进程，鼓励创新，更快的提高模具企业的总体设计水平，并使之形成企业化的设计知识，以标准形式积累和沉淀下来。对模具设计工作进行分析，识别模具设计工作改进的机会，形成促进创新、持续提高企业整体模具设计水平的机制是最佳途径。

⑷行为管理的运用。如何激励员工的劳动积极性去实现既定目标。模具设计工作时间过长，时常加班，劳动强度较高，造成工程师的疲劳与技术效率和质量的下降。控制模具设计修改频次，就需要增强沟通能力，并且提高模具设计水平，争取一次性按要求完成设计任务。模具设计师对同一模具设计任务的反复修改，也容易加剧工程师的疲劳，进而降低了模具设计的效率，影响了模具设计的质量。此外，设计速度和准确度两个因素正起制衡作用，在实际工作中，工程师过于追求设计速度高，但是相应的牺牲了设计准确度这个要素，工程师的设计准确度下降，影响了模具设计质量，增加了出错率。同样，需要后序部门来进行弥补过错，进而降低了整体的生产效率。

模具工程师设计效率与质量的提高，就是意味用更短的时间完成同等优质的工作，或是以同样的时间完成更多优质的工作。设计速度增加并不一定能造成设计效率与质量的增加，必须合理分配“精益”与“快速”的权重比，从而满足客户的短周期需求。

通过工艺手段控制成本

⑴开卷落料工艺排样对模具尺寸的影响。

冷冲压是在常温下利用冲压模在压力机上对板料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸零件的一种压力加工方法，只有最终留在产品上、构成产品的材料才真正有用，因此，努力提高冲压生产的材料利用率就成了冲压工艺持续改进的主要目的之一，提高冲压生产的材料利用率，要从工艺方案制定、模具图纸会签及试模验收等源头抓起。

图1 两种不同工艺排样图

随着自动化的发展及客户提出的高材料利用率要求，现在开卷落料线的应用越来越多，而开卷落料的工艺排样直接决定了模具尺寸。两种不同工艺排样图如图1所示，两种工艺排样落出的轮廓坯料是一致的，但图1a工作区域长度为4400mm，图1b工作区域长度为3981mm，缩短419mm，同样模具大小也能缩短419mm，从而大大降低了模具制造成本。

图2 侧围A柱的工艺排布——侧修边

⑵冲压模具后工序的排布直接影响模具尺寸的大小，以侧围后工序为例，决定模具尺寸大小的关键因素取决于制件最外侧的修边如何排布，如图2所示。侧围A柱的侧修边工序分布直接影响模具大小，若A柱的侧修边在此工序完成，因与众多废料在一个工序，废料滑道难布置，侧围A柱的侧修边结构设计如图3所示，模具长度4640mm。如果A柱的侧修边在下一工序完成，则能避开其他废料，此工序模具长度可变为4280mm，模具长度缩短了360mm，大大降低了模具制造厂家的成本，同时也能够解决制约客户发展的机床大小问题。

图3 侧围A柱的侧修边结构设计

通过结构设计控制成本

⑴优化、简化模具结构。

一般情况下，模具结构越复杂，加工难度越大，制造成本越高，相应的价格也高。如果能在保证使用要求的前提下，不断优化甚至简化模具结构，那么模具的机加成本就可能降低，从而适当降低模具的开发成本。

⑵压料芯压力源替代模具四角存放氮气缸。

大型冲压模具的四角安装有氮气缸（图4），以满足模具存放及叠放要求，保证弹性元件处于不受压的状态，该氮气缸价格昂贵。以侧围为例，模具四角需要放置4个5t的氮气缸，完成侧围制件，需要至少4～5工序，共需要16～20个5t的氮气缸，而压料芯的压力源也为氮气缸，其力源远远大于四角存放氮气缸所产生的20t力源，所以压料芯上均匀布置的氮气缸，可替代四角存放氮气缸，就可以节省大笔的采购费用，同时也能节约客户的库存备件。

图4 冲压模具的四角存放氮气缸

结束语

在汽车行业高速发展的时代，企业要想在市场竞争日益激烈的环境下生存，同时能够满足客户的需求生产制造出高质量的模具，只有依靠技术的不断创新，管理的突破，才能在瞬息万变的市场中站稳脚跟。