丰田汽车公司的模具设计与制造技术是世界一流水平,它的管理和技术有许多独到之处。就丰田模具生产制造技术作初步的探讨。这些内容对急待改进生产方式、推进科学管理和提高制造技术水平的国内汽车模具同行,可能会有一些借鉴和启发。
丰田模具设计与制造部门概况
丰田汽车公司中与冲压模具设计制造有关的部门主要有两个,其中负责模具设计的是第八生产技术部,负责模具制造的是st部(st为冲模的英文缩写)。它们都直属于总公司,生产技术1-8部属于生产准备部门,冲模部(st部)属于工机制造部门。
1.第8生产技术部
第8生产技术部,其主要职责是模具设计和冲压设备准备,加上它所属的计划、生产准备、部属等科室共有将近350人。其中与模具设计有关的技术室有三个,它们是由从事的产品件类型来划分的,每个室又分为冲压工艺与模具结构设计两个组。
部门 | 职责 | 人员 |
一室 | 车身周边件模具设计 | ( 车门、机盖、后行李厢盖) 约70人 |
二室 | 主车身件模具设计 | (侧围、翼子板、顶盖等) 约75人 |
三室 | 底板、梁架件模具设计 | (地板、发动机舱等) 约30人 |
专业化分工是丰田模具设计部门工作的特点。
模具设计内容细分:丰田把模具设计分成三个工序:工序设计、模面设计和结构设计,分工明确,分别由专门人员负责。工序设计主要完成工序草图、dl图设计、作详细的模具设计任务书、模面构想等,模具设计的主要创造性劳动都在这一步靠人脑完成。模面设计几乎是单纯的曲面造型,结构设计的重点在于模具结构的具体实现。
人员专业化分工细微:各个室只负责一类产品件,每个人在一定时间内负责同一个件,甚至是同一类模具。由于丰田每年开发的新车可达十种,这就是说,可能有的人在一年内画十套非常相似的前车门外板拉延模,其专业化程度可想而知。
模具的社会大分工:日本的模具制造专业性分工很强,丰田虽然自己的模具制造能力很强,但它并不是什么模都干。比如,整车所有件的冲压工艺和模具的整车协调,他自己都负责,但模具设计和制造他只干车身内外覆盖件,地板和梁架件全部到定点厂家外协。不但丰田如此,国外的大汽车公司所属模具厂无不如此,比如日本大发公司模具厂,甚至只做侧围、翼子板、顶盖等有限的几种外覆盖件。这可以看作是一种发展趋势,在韩国、台湾甚至是专业模具厂家也是向只做几种件的更专业方向发展。
模具制造部(st部):丰田st部负责模具制造和新车整车模具的协调,并一直到大批量生产之前的冲压生产准备。
科室 | 责任 | 人员/人 |
技术室 | 生产技术开发、生产计划 | 89 |
nc课 | nc编程、检查 | 175 |
实型课 | 验具、实型制造 | 142 |
机械课 | 机械加工 | 173 |
钳工课 | 钳工、装配 | 237 |
调试课 | 试模、调试 | 204 |
汇总 | 1020 |
主要数控加工设备:
设备名称 | 数量/台 |
构造面加工数控铣床 | 39 |
型面加工高速、五轴五面铣 | 15 |
新型一体化加工设备 | 6 |
其他小件加工设备 | 31 |
汇总 | 91 |
从人员和生产能力上看,st 部都算得上是世界上最大的汽车模具厂之一。
丰田的模具设计和制造能力
模具设计与制造能力:每年大约可开发10个轿车整车模具;模具产量(标准套)约2000套/年;内制率60%(外协40%)。
主要产品中,模具占80%,验具占7%,其他占13%。
全年完成模具制造成本预算近200亿日元,人均模具产量 2 标准套/年,模具制造成本(不含设计)约600万日元/套,工时成本(平均)约1万日元/小时。
整车模具设计制造周期12个月(由车身设计完成至新车批量生产),其中包括整车全部模具设计周期5个月,制造周期5个月,调试周期6个月。
由此可见,丰田一年的轿车生产能力大约500万辆(日本国内部分约占50%),是中国大陆轿车产量的十倍,而模具设计制造能力也超过我们全国汽车模具生产能力的数倍。丰田的整车模具制造周期,远远短于我们的一般单套模具制造周期,它的标准单套模具制造周期为三至四个月,在我们看来还是一个梦想,我们的模具质量水平与丰田相比相差更远。
丰田把模具的制造计划标准化,根据模具的复杂程度可分为短周期、标准周期和长周期三种。现以单套模具的设计制造周期(拉延模,标准周期)为例:冲压工艺20天,模具设计20天,模面设计8天,nc编程15天,实型制作7天,铸造12天,机加工9天,钳工装配7天。单套拉延模总周期62天,其中制造周期52天。
以上周期包括模具的设计、制造直至模具初次试模完成为止。如果再考虑产品件各序模具的总周期,单个制件各序模具的总周期,要在拉延模的基础上再加22天(包括模具调试,但不包括整车调试),总共84天。
以上天数均为工作日(节假日除外),换算为日历日大约为20天等于一个月,也就是单套模具制造周期3~4个月。
丰田的模具制造也是按照准时化生产方式进行的,全部倒排计划,计划到每一个工作日,不提前投产,避免增加在产模具。我们的倒排计划往往是为赶工期,人为的压缩工期。而丰田的倒排计划,是为了在必要的时候生产出必要的产品,避免提前投产造成生产过剩的浪费。
丰田的技术告诉我们:好的模具应该是设计出来的;模具也可以流水线生产;高新技术应用是模具制造技术发展的动力;国内汽车模具业与世界先进水平相比还有较大差距,如果我们不努力,这种差距不是缩小,而是会拉大。
通过上文,我们只是把在丰田公司所看到的一些印象深刻的、与国内对比性比较强的东西简单罗列在一起,并不全面也不细致,希望这些材料能给同行以思考。
我们感到我们与世界先进水平的差距是一种很大的压力,面对世界经济一体化的潮流,你如果不是世界上最好的,你可能在国内也站不住脚。国内的汽车模具厂家不是很多,但却吃不饱,我们高质量模具的市场被周边国家和地区的模具厂占领了,我们不向世界上最先进的模具技术学习,还能生存么?