丰田汽车模具制造技术

丰田汽车模具制造技术

一、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要紧有两个，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部属于生产预备部门，冲模部（ST部）属于工机制造部门。

1、第8生产技术部

其要紧职责是模具设计和冲压设备预备，加上它所属的打算、生产预备、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制件的类型来划分的：

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

每个室又分为冲压工艺与模具结构设计两个组。

专业化分工是丰田模具设计部门工作的特点:

a．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。工序设计要紧完成工序草图、dl图设计、作详细的模具设计任务书、模面构想等，模具设计的要紧制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。b．人员专业化分工细微

各个室只负责一类产品件，每个人在一定时刻内负责同一个件，甚至是同一类模具。由于丰田每年开发的新车可达十种，这确实是说，可能有的人在一年内画十套专门相似的前车门外板拉延模，其专业化程度可想而知。

c. 模具的社会大分工

日本的模具制造专业性分工专门强，丰田尽管自己的模具制造能力专门强，但它并不是什么模具都干。比如，整车所有件的冲压工艺和模具的整车和谐，都由他自己负责，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。这能够看作是一种进展趋势，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进展。

2、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和谐，并一直到大批量生产之前的冲压生产预备。

ST部构成：

科室责任人员

技术室生产技术开发、生产打算生产预备、设备打算 89人

NC课 NC编程、检查 175人

实型课验具、实型制造 142人

机械课机械加工 173人

钳工课钳工、装配 237人

调试课试模、调试 204人

总共 :1020人

要紧数控加工设备：

构造面加工数控铣床 39 台

型面加工高速、五轴五面铣 15 台

新型一体化加工设备 6 台

其他小件加工设备 31 台

3 、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%）；

要紧产品中：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/人。

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，远远短于我们的一样单套模具制造周期，它的标准单套模具制造周期为三至四个月，在我们看来依旧一个妄图。我们的模具质量水平与丰田相比相差更远。

3、丰田一样模具制造周期

丰田把模具的制造打算形成了标准化，依照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。假如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，也确实是单套模具制造周期三至四个月。

丰田的模具制造也是按照准时化生产方式进行的，全部倒排打算，打算到每一个工作日，不提早投产，幸免增加在产模具。我们的倒排打算往往是为赶工期，人为的压缩工期。而丰田的倒排打算，是为了在必要的时候生产出必要的产品，幸免提早投产造成生产过剩的白费。

二、丰田模具制造技术

近十年来本人曾在日本多家模具制造厂进行过较为深入的学习和考察，先后累计时刻达6个多月。对比以后发觉，丰田的模具技术在日本的模具厂家中也是十分突出的，不管是能力、效率及技术都不愧为世界一流水平。通过对丰田的了解我们能够看到，世界汽车模具制造技术正在向这些方向进展：运算机前的操作逐步代替现场操作，以高精度加工代替人的手工劳动，模具的设计、制造高度标准化，单件生产方式向流水线式生产方式进展等等。结合我们国内的模具制造情形，丰田在以下一些地点与我们有专门大的不同，值得我们专门好的借鉴。

1、冲压工艺设计

a、精细模面设计

我们常说的模具设计实际上分为三个部分：冲压工艺设计、模面设计和结构设计。这三种设计的内容和侧重点是完全不同的，丰田的工作流程为先有冲压工艺设计然后指导模面设计和模具结构设计，分别由不同的人来做，专业分工专门明确。传统的冲压工艺设计采纳工序图或是DL图，它的模面设计是专门粗略的，以如此的图纸指导下的工艺造型，必须在后序靠人工修整、制造工艺祢补，造成模具制造的人工钳修量专门大、周期延长。丰田在设计时期通过运算机的曲面造型，完成模面的精细设计。比如：针对进料量不同设计各种拉延筋，同一套模不同部位的拉延筋截面不同，防回弹、过拉延处理，最小压料面设计，凸凹模不等间隙设计等等。精细模面设计的结果，能够极大的减少型面加工，减少钳修，减少试模工时，它的作用非同小可。

对比之下，国内的模具设计还停留在结构设计时期，模面设计没有受到专门好的重视，模面实际上是靠后天完成，模具设计的落后造成了制造的落后，也就毫不惊奇了。

b、板料成型分析技术应用情形

丰田公司从5-6年前，开始应用有限元法做运算机模拟板料成型分析，要紧应用的解算软件为美国的dyna3d，他们通过了近三年的努力才达到有用水平。目前，丰田建立了一个整车身各种典型件的分析结果库。对一个新车型的件，假如成型性没有太大的变化，只是参考原工艺不做分析，只有专门的新造型才做板料成型分析。丰田的新车要做样车，对造型专门的件除了做板料成型分析外一样还要做简易模进行验证。因此，丰田人认为目前板料成型分析还不是一件必需的、简单的事，不管是周期依旧成本都有专门大代价。

本人认为，丰田的车型开发量专门大，车型之间变化不大、类似件专门多，又积存了丰富的人的体会，板料成型分析确有用武之地不多，建立一个分析结果库是一个好方法（日本富士模具公司也是这么做的）。反观国内现状，一方面模具厂专业分工专门低，各种件都会遇到，难有现成体会，看起来更需要板料成型