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        淺談設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)控制模具成本的常用方法

        2021-10-20 06:26:38劉秋瑾鄭劍鋒
        模具制造 2021年8期
        關(guān)鍵詞:成本設(shè)計(jì)

        張 鵬,伍 燕,劉秋瑾,鄭劍鋒,朱 冬

        (1.重慶慶鈴模具有限公司,重慶 400052;2.重慶慶鈴汽車底盤部品有限公司,重慶 400039)

        1 引言

        隨著生活水平的不斷提高,人們對(duì)汽車的消費(fèi)需求不斷攀升,汽車行業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈,轉(zhuǎn)移到供應(yīng)商的壓力也越來(lái)越大。模具企業(yè)作為汽車覆蓋件模具的制造商,不免要首當(dāng)其沖。對(duì)其越來(lái)越高的要求,日趨嚴(yán)重的行業(yè)內(nèi)卷化,節(jié)節(jié)上漲的原材料、人工費(fèi)用,模具企業(yè)的生存面臨著前所未有挑戰(zhàn)。模具企業(yè)要想生存、發(fā)展,就得緊隨市場(chǎng)要求、時(shí)代步伐,對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理進(jìn)行改革,對(duì)各環(huán)節(jié)成本進(jìn)行控制。

        2 影響模具成本的因素

        模具較一般的工業(yè)產(chǎn)品具有一定的特殊性,不是批量生產(chǎn)的,每副模具都是一個(gè)新的產(chǎn)品、可比性差,生產(chǎn)周期長(zhǎng)且不確定、工序多;材料、人工及制造費(fèi)用在產(chǎn)品成本中占比大等特點(diǎn)給模具產(chǎn)品的成本核算及控制帶來(lái)很大的難度。以Q公司為例,介紹其模具成本的歸集。如圖1所示,材料費(fèi)包括鑄件、鍛件、標(biāo)準(zhǔn)件、非標(biāo)件費(fèi)用,占比最高,達(dá)40%,其次是外協(xié)費(fèi)用,高達(dá)32%,其他費(fèi)用共占28%。Q 公司受限于場(chǎng)地、設(shè)備等客觀因素,模具的機(jī)加工和裝配大量外發(fā)制造,所以外協(xié)費(fèi)用占比大。

        圖1 模具成本構(gòu)成

        承接模具的價(jià)格主要取決于模具重量和單價(jià),主要的材料費(fèi)用也是根據(jù)模具重量核算,外協(xié)費(fèi)用也是根據(jù)模具重量核算,Q公司將對(duì)模具重量的控制,作為模具成本控制的首要手段,同時(shí)采取多種措施,各個(gè)環(huán)節(jié)降成本。本文僅介紹設(shè)計(jì)技術(shù)環(huán)節(jié)控制成本的方法。

        3 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)控制模具重量

        (1)對(duì)鑄件重量的控制。

        模具重量的控制,很大程度取決于模具外形尺寸的控制。通常根據(jù)模具工作內(nèi)容,壓板槽位置(尤其是快速裝夾),起吊方式,加工性等來(lái)控制模具外形尺寸。拉伸模的尺寸較好控制,由壓邊圈開始,板料線外加20mm,確定型面大小,空5~30mm(視加工能力而定)后,再安裝調(diào)整塊,調(diào)整塊位置就確定了壓邊圈大小,調(diào)整塊外側(cè)通常不允許有多余鑄件,如圖2所示。但是有的零件壓邊面較小,若按調(diào)整塊位置定尺寸,壓邊圈強(qiáng)度會(huì)不足,此時(shí)需要加強(qiáng),如圖3所示,壓邊圈寬度尺寸較小,需增加。有按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)壓邊圈長(zhǎng)度,增加其寬度的,也有按照截面夾角保證強(qiáng)度的,如圖4所示,保證夾角小于60°。

        圖2 某側(cè)圍拉伸模

        圖3 拉伸模壓邊圈(寬度尺寸小)

        對(duì)拉伸模尺寸影響大的因素還有導(dǎo)向方式的選擇。壓邊圈導(dǎo)向分為凸模導(dǎo)向(即內(nèi)導(dǎo)向,見圖3)、四角導(dǎo)向(見圖2)、箱式結(jié)構(gòu)(見圖5)。凸模導(dǎo)向和四角導(dǎo)向的壓邊圈尺寸差別較小,箱式結(jié)構(gòu)使模具單邊至少增加150mm,模具重量較內(nèi)導(dǎo)向模具增重20%左右。雖然箱式結(jié)構(gòu)導(dǎo)向最穩(wěn)定,但成本最高,所以在凸模足夠且客戶無(wú)特殊要求的情況下,優(yōu)先使用內(nèi)導(dǎo)向。

        圖5 箱式結(jié)構(gòu)

        導(dǎo)向方式對(duì)后工序模具尺寸也會(huì)造成影響,尤其是模具左右端頭有工作內(nèi)容時(shí),此時(shí)使用四角導(dǎo)向,能減小模具長(zhǎng)度,節(jié)約一定模具重量,如圖6所示,左右側(cè)有斜楔,使用四角導(dǎo)向,長(zhǎng)度尺寸縮小了,寬度增加的并不多。

        圖6 四角導(dǎo)向

        起吊方式也對(duì)模具重量影響大。一套模具的吊耳一般都上百千克,在整套模具重量小于5t 時(shí),可以使用相應(yīng)規(guī)格的鑄入式起吊棒;同時(shí)拉伸模中,壓邊圈是單獨(dú)起吊,其重量小于5t 時(shí),也可以使用相應(yīng)規(guī)格的鑄入式起吊棒,如圖3所示。同時(shí),吊耳的位置決定了模具的外形尺寸,通常情況下,模具長(zhǎng)度方向?qū)蚝偷醵鲆粯悠剑鐖D7所示;但有時(shí)由于壓板槽位置的影響,吊耳需要外移,如果把導(dǎo)向也跟著調(diào)整,會(huì)造成浪費(fèi),此時(shí)僅需把吊耳部分單獨(dú)外移,導(dǎo)向位置不動(dòng),如圖8所示,但是必須保證吊耳后側(cè)的強(qiáng)度,在控制成本的同時(shí)一定不要忽視強(qiáng)度。

        圖7 長(zhǎng)方向?qū)蚝偷醵粯悠?/p>

        圖8 導(dǎo)向和吊耳不一樣平

        對(duì)模具尺寸的控制,需要綜合考慮各影響因素,不能為了節(jié)約材料犧牲其他,如強(qiáng)度、功能性、加工性、鑄造性等??刂瞥叽缫欢ㄒY(jié)合工序內(nèi)容,保證模具正常的功能,如在修沖模中,左右端頭如果有廢料,得保證廢料滑落順暢,可以借助UG或Adams等軟件對(duì)廢料滑落進(jìn)行模擬,確認(rèn)壓縮后的漏料空間是否合適,如圖9所示。同時(shí)還要考慮加工性,否則模具再經(jīng)濟(jì),無(wú)法加工也是一堆廢鐵,比如上模中,與壓料器導(dǎo)向的導(dǎo)滑面要能加工,此時(shí),其和上模導(dǎo)滑面間距的設(shè)計(jì),需考慮刀具長(zhǎng)度和主軸直徑,如圖10所示。

        圖9 UG模擬廢料滑落

        圖10 加工性影響模具長(zhǎng)度

        對(duì)鑄件重量的控制,必須考慮鑄造性。筋厚設(shè)計(jì)一定要按照標(biāo)準(zhǔn)等壁厚,不僅可以避免強(qiáng)度問(wèn)題,也可以避免鑄造缺陷,減輕孔、漏水孔、排氣孔、排屑孔、裝夾孔等功能性孔,按要求盡量多設(shè)計(jì),也可以減輕模具重量,本文不一一舉例。

        (2)對(duì)鍛件重量的控制。

        鑄件雖然占模具重量的主要部分,但是鍛件的單價(jià)高,能減小鍛件鑲塊的尺寸,提高鍛件鑲塊的利用率,對(duì)降低模具成本也有利。如圖11所示,凸模鑲塊使用分體式,凸模和固定座材質(zhì)不一樣,極大地提高了鑲塊利用率,降低成本。

        對(duì)鑲塊的優(yōu)化設(shè)計(jì),在拉伸模中也非常重要,尤其是凹模,產(chǎn)品形狀復(fù)雜時(shí),分塊方法也比較多,如圖11、圖12所示結(jié)構(gòu)都可以節(jié)約鑲塊成本,但加工、裝配工時(shí)不一樣,所以分割鑲塊時(shí),不僅需考慮鑲塊成本,也要綜合考慮數(shù)控加工、鉗工裝配工時(shí),選取最優(yōu)方案。

        圖11 分體式凸模

        圖12 某梁拉伸模凹模鑲塊(方案一)

        圖13 某梁拉伸模凹模鑲塊 (方案二)

        4 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)減少模具制造成本

        (1)設(shè)計(jì)鑄件有2 大原則。①在滿足強(qiáng)度和功能的情況下,省材質(zhì);②在滿足強(qiáng)度和功能的情況下,省加工。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì),縮短加工工時(shí),也能極大降低模具成本。數(shù)控加工中,一些準(zhǔn)備工作也是比較耗時(shí)的,如裝夾、找基準(zhǔn),設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮抓夾孔(平臺(tái))、鍵槽、刻線、基準(zhǔn)孔等,減少加工前準(zhǔn)備耗時(shí)。

        同時(shí),設(shè)計(jì)時(shí)減少非必要模具加工量,如模座底面盡量多鑄造避讓,如圖14所示;鑲塊安裝座面和鑲塊底面只留一些支撐面,其他鑄造避讓,如圖15所示;靠背高度只留合理的受力高度,下方避讓,如圖16所示;鑲塊座面轉(zhuǎn)角處倒角,如圖17所示。優(yōu)化加工,一定要了解加工工藝,熟悉設(shè)備參數(shù),如床臺(tái)信息、刀具規(guī)格、主軸直徑等,避免反復(fù)上機(jī)、反復(fù)更換刀具。有時(shí)遇到模具尺寸剛好超過(guò)機(jī)床,只能外發(fā)加工,運(yùn)輸費(fèi)、外協(xié)費(fèi)不可控,增加了制造費(fèi)用。

        圖14 模座底面鑄造避讓

        圖15 鑲塊安裝座面和鑲塊底面

        (2)鉗工裝配、試模一般是耗時(shí)最多的工序,也是最可能產(chǎn)生增量成本的工序。但技術(shù)工作是最可能、最容易降低鉗工工作量的環(huán)節(jié),如工藝方案合理,做好模面處理,回彈精算到位,都能減少鉗工調(diào)試的時(shí)間,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮各部件的合理安裝(空間、裝配順序等)、鉗工作業(yè)可操作性等,如鑲塊拼接處消氣,減少研配時(shí)間,如圖18所示,安裝斜楔或沖頭研合的操作空間足夠。所以,技術(shù)水平需不斷提升,采用新工藝、新方法,促使制造成本降低。

        圖18 鑲塊拼接處消氣

        (3)設(shè)計(jì)時(shí)需要加強(qiáng)質(zhì)量管控,注重工作細(xì)節(jié)、減少模具設(shè)計(jì)異常問(wèn)題的出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)質(zhì)量異常問(wèn)題,出方案整改,重復(fù)上機(jī)床加工,上壓機(jī)驗(yàn)證,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,如果鑲塊、標(biāo)準(zhǔn)件報(bào)廢,造成的成本損失更多,或者售后索賠,尤其是海外,損失更為慘重,所以設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要充分消化客戶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),提升設(shè)計(jì)者的水平,更要完善流程,加強(qiáng)自檢、互檢。

        5 其他控制成本的方法

        (1)按單選材。

        不同的訂單,其技術(shù)要求不一樣,選取模具材料、標(biāo)件品牌依照技術(shù)協(xié)議為主,參考公司的模具預(yù)算表為輔,如果超出模具預(yù)算表,及時(shí)知會(huì)營(yíng)業(yè)和項(xiàng)目部,和客戶商量追加費(fèi)用,或滿足壽命和功能的情況下,和客戶協(xié)商替換性價(jià)比更高的材料,如有的鋼材國(guó)產(chǎn)材料性能同樣優(yōu)越,一些國(guó)產(chǎn)品牌的斜楔和氮?dú)鈴椈蓛r(jià)格優(yōu)勢(shì)突出,質(zhì)量完全不輸于進(jìn)口的,且交期更短。

        (2)合理使用非標(biāo)件。

        模具上很多非標(biāo)件,可能單個(gè)價(jià)值不高,但一副模具,一個(gè)項(xiàng)目,一個(gè)會(huì)計(jì)年度的非標(biāo)件費(fèi)用非常驚人,如超標(biāo)的材料導(dǎo)正架、定位銷、舉升架、墊塊、集合固定座等,以前模具公司自己制造這些非標(biāo)件,成本高且質(zhì)量差強(qiáng)人意,現(xiàn)在統(tǒng)一規(guī)范,外發(fā)專門供應(yīng)商制造,其具有規(guī)模優(yōu)勢(shì),更能保證非標(biāo)件的高質(zhì)低價(jià)。

        有的斜楔,如果使用標(biāo)準(zhǔn)斜楔,價(jià)格可能上萬(wàn),且交期長(zhǎng),應(yīng)綜合考慮加工量、裝配量,衡量設(shè)計(jì)非標(biāo)斜楔是否成本更低;通常長(zhǎng)度400mm 以上,設(shè)計(jì)非標(biāo)斜楔更具成本優(yōu)勢(shì)。

        6 結(jié)束語(yǔ)

        模具成本控制僅單純的控制模具重量并不可取,需要提升管理水平,模具研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程管理、質(zhì)量及售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)作,系統(tǒng)性的控制。如項(xiàng)目嚴(yán)格按照計(jì)劃執(zhí)行,合理協(xié)調(diào)各工序推進(jìn),規(guī)范模具生產(chǎn),在保證質(zhì)量的前提下,壓縮模具生產(chǎn)周期;嚴(yán)格控制零件和模具質(zhì)量,不僅可降低被索賠的風(fēng)險(xiǎn),而且能減少售后服務(wù)時(shí)間,縮短模具交付周期,這些都能有效減少資源、人力的投入,加快回款速度,降低成本。所以,不斷提高模具設(shè)計(jì)及工藝水平、模具生產(chǎn)管理水平、模具質(zhì)量控制水平,模具企業(yè)才能有效地控制模具成本,提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

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