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1、模具开发相关知识 当今社会, 产品更新速度加快, 开发的模具及成本相应增加. 对我们五金模具制造业来说, 提出了三点要求: 一是要求质量好(产品精度,模具寿命等); 二是要求成本低; 三是要求速度快(开发时间短).作为一名设计成员, 如何让自己设计的模具达到以上要求, 我们有必要进行综合分析, 了解一些模具开发的相关知识.我们先要明确自己在模具制造中的地位, 设计是源头, 不管什么模具, 合理的设计是我们保证客户三点要求的基础, 设计不合理, 或者设计错误, 都会影响三点要求的达成. 现在, 我们运用一些工业工程(IE)方面的知识, 来分析一下模具开发过程中的要点. 工业工程的核心是降低成本,
2、 提高质量和生产率, 它的许多工作方法都可用于我们模具开发. 质 量 控 制 质量第一, 这是客户最关心的要求; 是不是产品精度越高, 模具寿命越长便好, 对客户来说, 当然希望这样, 对我们来说, 答案是否定的. 产品精度要求越高, 模具寿命越长, 意味对设计的要求也不一样, 模具成本相应增加, 提高了单位产品的模具成本, 这也是客户不心愿见到的事. 我们设计的模具, 打出的产品一要满足其装配及功能要求, 二要保证大约可以生产多少产品. 对第一点, 首先要了解产品的精度要求及功能要求, 例如, 有位置公差的孔是否在同一工程或工步冲出, 有公差要求的尺寸一定要把公差考虑进内, 产品有无毛边要求
3、, 产品有无平面度要求, 面积大的补强考虑回压, 产品的成型工艺更要作具体的分析等等. 我们可用提问的方式(工业工程的5W1H提问方式)进行产品分析, 用WHAT(完成的是什么东西)提问了解是什么样的产品. 用WHY(为什么) 及HOW(怎样)进行交叉提问, 了解产品为什么这样(产品有无改进), 以及如何让模具来完成. 例如: 产品上有一长方孔同折边相距太近, 我们先用WHY提问, RD回答是产品的装配条件限制, 也就是说产品不可更改, 我们再用HOW提问, 得到两种方案, 一是折边前打压线, 二是折边后再冲长方孔, 又用WHY提问, 因为不这样做, 产品会因折边拉料变形, 再用HOW提问,
4、到底采用何种方案, 又用WHY提问, 你就必须说明你采用这种方案的理由. 用这种方式, 可以使我们对产品的成型工艺有一个充分的认识, 从而合理的排好工程图和料带图. 为模具设计打造一个好的开端. 对第二点, 首先要了解产品的产能, 生产批量的大小也能决定我们设计的思路, 模具采用的材料及结构也不一样. 对于模具寿命这个概念, 大家只能是一个抽象的认知, 谁也只能估计一下, 相同情况下, 材料用得越好越厚, 模具越扎实, 寿命越高, 但成本也是水涨船高, 材料费, 线割费, 机加费等等. 对于计算机五金模具, 你不可能说, 我这个机种产量有一千万, 设计的模具一定要能保证这么多的产能. 其实,
5、我们同样在设计中, 通过合理的工程排布和工艺处理, 提高模具的强度, 相应提高模具的寿命, 例如, 展开图中的尖角及窄工艺槽的处理, 细长孔的分步冲, 模板线割孔尽量不要出现尖角, 冲孔的合理排布等. 这些你都可用提问的方式来调整你的设计思路. 总之, 模具的质量同设计的好坏紧密相关, 好的模具是设计出来的, 我们一定要具体分析, 在充分满足客户对模具质量的要求下, 再来讨论如何降低成本. 成 本 控 制 作为单独的模具厂, 一般都是先对客户的产品进行模具估价, 客户认为可行便签约, 模具成本对客户来说没多大关系, 他只要到时得到好的模具便可. 至于我们设计的模具, 在制造过程中成本多了, 便
6、有可能亏损, 成本花费越少, 利润越多, 因此, 怎样降低模具成本, 是我们要讨论的要点. 但是, 我们一定要有为客户服务的精神, 在对产品进行工程分析的时候, 就要从各方面考虑如何降低产品的单件成本, 要把它当成是自己的产品, 来追求成本的最低. 我们将分产品成本和模具成本来讨论 一 产 品 成 本 让我们对产品的单件成本有一个具体的认识, 它包括材料, 配件, 烤漆, 攻牙, 点焊, 冲工, 模具分摊, 管理, 运输等费用, 对我们设计人员来说, 主要考虑的是它的材料, 攻牙, 冲工, 模具分摊, 运输五大内容. 材料成本: 主要是我们在排工程或料带时做到如何提高材料利用率的问题, 例如,
7、 搭边的合理选取, 产品的最佳排列方向, 将产品对排, 多个产品组合等方式.使材料利用率得到提高, 降低材料成本. 攻牙成本: 对于有多个攻牙的产品, 我们在排工程的时候, 尽量可让产品一次能够攻完. 冲工成本及模具分摊: 为什么这两者要一起考虑, 主要是我们对一个产品是选用工程模或是连续模时, 进行综合分析来比较两者的优劣. 例如: 一个产品, 总产量估计10万, 通过工程分析, 用工程模要六个工程, 110T冲床, 用连续模只要一个工程, 200T冲床, 110T冲床冲工成本为0.3元, 一共是1.8元, 200T冲床冲工成本为0.5元, 模具费用, 工程模共约8万元, 单件模具分摊为0.
8、8元, 连续模费用为12万, 单件模具分摊为1.2元, 两者相加, 用工程模, 单件成本2.6元, 用连续模, 单件成本1.7元, 这样一比较, 选用连续模为佳. 运输成本: 这里我们仅考虑生产过程中的运输成本, 生产过程中运输过多, 不仅会发生等待现象, 而且产品会占用较多的生产面积. 在设计前, 有时要了解一下现场的生产条件, 生产设备的布置, 让产品在生产过程中成流水线方式生产, 提高生产率, 降低运输成本. 在考虑如何降低以上成本时, 我们可多多利用提问的方式, 再运用ECRS四大原则来达成. (四大原则是指取消Elminate, 合并Combine, 重排Rearrange, 简化S
9、imple.) 下面我们用一个具体的例子来说明: 有一个产品, 在初排工程时发现它的牙孔需攻两次方能把牙全部攻完, 为了节省攻牙成本, 我们希望只攻一次, 用why提问, 为什么要攻两次, 因为产品上有四个牙在两边的折边上, 在第三工程便要求折边, 这四个牙在第二工程抽牙, 另外六个牙在第三工程抽牙, 因此需攻两次. 再用why提问, 为什么一定要这样排, 有没有更好的方式(只攻一次), 通过how提问, 有两种方案: 一是折边到第四工程折, 但要增加一个工程; 二是另外六个牙也在第二工程抽牙; 少一攻牙增加一工程当然不可取, 先用第二方案, 对前三工程进行重排,发现这10个牙都可以在第二工程
10、抽牙. 这样只攻一次便可, 通过这么一分析, 对工程进行重排, 合并抽牙及攻牙, 就可取消一次攻牙, 简化了工艺流程, 降低了攻牙成本, 达成了我们的目标. 二 模 具 成 本 模具成本的组成: 包括设计, 材料, 机加, 五金零件, 组立, 管理等费用, 模具成本基本上由设计人员决定, 设计的经验有深浅, 方法采用不同, 相同的产品, 相同的结果, 模具成本相差有可能很多. 设计成本: 约占模具成本的3%5%(不包括设计失败造成的损失), 仅指的是设计模具需花多少工时, 再乘以工价, 便是设计成本. 提高设计水平, 加快设计速度, 在模具设计中充分运用模块化设计, 是降低设计成本的有效途径.
11、 材料成本: 约占模具成本的20%30%, 指的是购买模具材料的费用及板材热处理的费用. 在选用材料的大小时, 一定要从模具结构出发, 综合考虑机加的方便及机加成本的降低. 在选用材料的材质时, 则要考虑模板的功能. 在选用材料的厚度时, 则要考虑模具的大小, 产品的产能要求, 模板的功能等方面. 机加成本: 约占模具成本的40%60%, 它又包含了CNC, 研磨, 线割费用. 这是我们降低模具成本的核心, 在设计中, CNC, 研磨, 线割三者费用是可以相互转换的, 这就需要我们如何用脑子, 来降低机加成本. 五金零件成本: 约占模具成本的5%10%. 组立成本: 约占模具成本的5%10%,
12、 指的是组装及试模需花多少工时, 再乘以工价, 便是组立成本. 管理成本: 约占模具成本的3%5%. 指模具制造过程中发生在管理方面的一些间接成本. 下面我们同样利用提问的方式及ECRS四大原则来分析如何降低模具成本. 例1 : 有一上折模具, 你打算上模板(两边割滑块)用50厚, 用why提问, 为什么要用这么厚, (用这么厚, 一材料费增加, 二线割费增加) 回答原因是两边的滑块为了要让开产品上的成形部位, 又下滑的高度不能超过上模板的一半, 模板的厚度只好选厚一些, 理由好像很充分, 我们可不能就此放弃. 再用why提问, 有没有更好的方式让模板的厚度娈薄, 通过how提问, 有两种方案
13、, 一是滑块让位的横向距离能否缩短, 二是滑块下滑的角度可否加大, 这样一分析, 你也许发现, 模板的厚度30也可以. 例2 : 有一下模折边入子, 你采用燕尾同模板边接, 这样这个入子必须线割,用why提问, 有没有更好的方式让入子加工成本较低, 通过how提问, 不用燕尾, 采用入子两端出头或入子将模板孔全部封死的方式, 设计的入子可通过研磨加工. 较高的线割成本转换成较低的研磨成本. 在设计过程中, 我们可以多多做一些恰当的处理, 降低模具的成本. 例如: 止挡板, 下垫板(对冲孔强度影响不大时), 下模座的小异形孔可处理为圆孔; 相差不大的孔可合并为同一孔径; 研磨的入子或冲头其厚度尽量一致, 加工时可同时研磨; 入子或滑块的共享, 小异形让位改用圆孔让位等等, 不一而足. 总而言之, 降低模具成本, 需要设计人员经验丰富, 有成本观念, 在设计中多问几个为什么, 寻求不同的方案, 找最佳方案. 你设计的模具OK , 你的模具制造成本低, 你就可以称得上是一位不错的设计人员了.