锻造设备与模具寿命探讨

模具是保证模锻产品质量的核心因素之一，模具的劣化直接影响着产品的质量。正因如此，控制模具寿命成了控制产品质量的要点。

质量预防是质量管理的主要目的，将不良品遏制于未发之时是质量管理的重要精神。正因如此，通过控制模具寿命防止由于模具劣化而带来不良是模锻过程中最常见的质量预防手段。所以，我们的客户无一例外的要求我们定义和管控模具寿命。

但是，模具寿命却往往说易行难。因为如果没有精细的控制，模具寿命很可能大幅波动，仅模具寿命的定义就能难倒一大片。如果寿命值定的过低，成本大幅上升，老板无法接受；寿命值定得过高则无法真正控制质量。于是通过模具寿命来控制质量就好像是镜中花水中月。

也常听到各种声音，有人为了应对客户审核，虽然定义了模具寿命，但是没有实际管控；也有人批判模具寿命管理给企业带来了更高的成本；还有人说，模具好不好通过检验产品来判定即可，没有必要通过控制模具来保证产品质量。

首先，我想暂时不谈模具寿命管控的必要与否，而是想先看看模具寿命管理为什么那么难。正如上文所讲，模具寿命的管理在一开始就卡壳，因为模具寿命的定义往往十分困难。既然模具寿命管理最头痛的是定义合理的模具寿命，那就先从这里开始我们的模具寿命管理探究之路。

要想定义一个合理的模具寿命，首要条件是使模具寿命能够稳定在一个合理的区间内。那么，如何使模具寿命稳定在一个合理的区间内呢？既然谈到稳定，就不得不来考虑使模具寿命不稳定(即波动)的因素有哪些。

一谈到影响模具寿命的因素，稍有经验的人都能说上一长串：模具的材质、模具的相关尺寸、模具的结构设计、模具热处理的质量、锻造过程中的温度、锻造过程中工件或设备对模具的作用力、加工节拍、模具的润滑、模具的预热等等。

但是今天，首先要来探讨的却是另外一个因素——设备！

不同型号锻造设备对锻造模具寿命的影响分析

对现场或工程有经验的人应该都知道，设备对于模具寿命是有影响的，比如同一种产品，在1000t 设备上生产和在3000t 设备上生产，模具寿命会有显著差异。

通过对某产品2018 ～2019 年某时段内分别在300t 锻造设备和600t 锻造设备生产的模具寿命数据的整理，选取同种模具、同种失效形式的模具寿命数据进行统计分析(注：这些数据均来自于同品号、同种表面处理、同材质的模具)，数据整理分析后结果如图1 所示。

图1 同一产品不同设备的模具寿命数据分析结果

从图1 中不难看出，该产品在300t 和在600t 上生产时，被研究的模具寿命显著不同。为了量化两者不同，分别对寿命达到2000 件、4000 件、6000 件、8000 件、10000 件时模具仍未失效的概率（简称生存概率）进行了估计，估计的结果见表1。

表1 模具在不同型号设备上使用时不同寿命水平下的生存 概率估计结果

从表1 中，我们可以看到悬殊的差距，而这个时间段的数据告诉我们，设备的型号有可能对模具寿命的影响是十分显著的。而通过对其他产品的数据分析，也得到了同样的结果。限于篇幅原因，此处暂时省略其他产品研究的相关细节。

同型号同规格的锻造设备对锻造模具寿命的影响分析

不同吨位的锻造设备对于同一种产品的模具寿命是会有显著影响的，那么，对于同吨位、同型号的锻造设备对模具寿命又会有什么影响呢？

我们拿2019 年的模具寿命数据，选取了其中用量最多的某产品的预下模具，并从所有该产品的预下模具中选取失效发生率最高的A 失效为研究对象，并从数据中选出生产数据最多的5 台设备进行分析，这5 台设备分别为123-A、123-B、123-C、123-D、123-E.，分析结果如图2 所示。

不难看出，同种产品同种失效形式的模具寿命在不同设备上是有明显差别的。通过假设检验，即用统计方法在考虑了波动后，进行判定的结果仍然是同型号不同编号的设备对模具寿命的影响是显著的。

图2 同一产品、同吨位、同型号的5 台锻造设备模具寿命分析

对每台设备下，模具的同种失效模式的生存概率(即到寿命值时还没有发生失效的概率)进行估计，得到结果见表2、图3 所示。

不难看出，被研究的模具在123-A、123-E 上在各寿命水平上的仍末失效的概率都比其他设备高，而123-D 为最低。

显然，基于历史数据的统计结果可得，即使同型号的设备，对于同种产品、同种模具的寿命也有较大的影响。

现在让我们回到模具寿命管理这个主题上来，要能够开展模具寿命管理，首先要使模具寿命能够稳定在一个合理的区间内，也就是要尽可能减少外部因素对模具寿命的影响。那么，通过对设备的研究，我们能够知道，对于同一种产品如果能够定线生产，则模具寿命会相对稳定。换言之，在不同的设备上生产同产品时，可能需要定义不同的模具寿命。

所以，当我们定义了一个模具的寿命，但产品被安排在不同生产线上生产时，那么这个固定的模具寿命很可能不能用来控制过程质量。同样的，当产品不能定线生产，那么在做模具寿命的统计分析时也会带来很多的误导，以至雾里看花，只觉模具寿命变幻莫测而无从下手。

比如，原本在123-A 上生产时模具平均寿命为20558 件，后来产品被移到123-D 上生产，得到的平均寿命为12235 件，模具寿命明显降低了，但这是否意味着模具本身的质量或者性能变差了呢？我想，答案是显而易见的。

表2 模具在同型号多台设备上使用时不同寿命水平下的生存概率的估计结果

图3 模具在同型号多台设备上使用时不同寿命水平下的生存概率的估计结果

模具寿命进一步研究的思考

那么为什么同规格的不同设备对模具寿命会有显著的差异？是因为设备老旧？还是由于操作人员的操作差异？或者有其他的原因？

进一步的分析是有意义的，但是如果仅限于历史数据的分析，则这些更深层次的分析已经无法继续。因为历史数据中的设备、班组之间没有固定的配对关系，班组与班组间也没有固定的配对关系，所以无法分层分析。

模具寿命的影响因素是非常复杂的，通过对个别产品的同一类模具的历史数据的粗略分析，虽然能看到设备对其有显著的影响，但也发现设备因素对模具寿命波动的贡献不到25%，究竟其他哪些因素是主要影响因素，对寿命波动的影响究竟有多大贡献，这需要进行大量有针对性的试验、跟踪与分析才能得出。

到此，我们得到的结论是，设备/产线对模具寿命是有显著影响的，在产品不能定线生产的情况下，对模具寿命进行分析或定义时，必须将设备作为需考虑的因素之一。

体系部经理，长期致力于质量管理体系、质量工具在企业内的落地应用，推进统计分析工具在企业的制造过程管控、问题改善方面的应用。