模具开发相关知识

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, 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, 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, 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, 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, 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, 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Simple.) 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. 提高设计水准, 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.

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%, 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, 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.