搜索基于AutoForm的沖壓模具成本計(jì)算方法研究（上）
2017-10-20 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
國內(nèi)模具成本計(jì)算現(xiàn)狀
隨著汽車工業(yè)快速發(fā)展,車型的更新?lián)Q代越來越快,汽車模具的制造周期也相應(yīng)縮短,這對模具供應(yīng)商的技術(shù)和管理水平提出了更高的要求。其中,模具定價(jià)是否合理不僅關(guān)系到用戶的切身利益,而且對模具供應(yīng)商的盈利水平、市場競爭力等都有重要影響。由于模具成本估算和報(bào)價(jià)技術(shù)對模具企業(yè)來說尤為重要,因此,許多企業(yè)和專家學(xué)者都在積極從事該領(lǐng)域的研究工作。
模具成本估算是模具報(bào)價(jià)的基礎(chǔ),它是一個(gè)集技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和市場信息的綜合性的技術(shù)問題。在市場經(jīng)濟(jì)條件下,模具報(bào)價(jià)有如下特點(diǎn)。
⑴報(bào)價(jià)周期短。自制沖壓件發(fā)包往往在較短時(shí)間內(nèi)就應(yīng)完成,所以供應(yīng)商從收到零件數(shù)模到給出詳細(xì)報(bào)價(jià)單只有一周時(shí)間。
⑵報(bào)價(jià)單要具有針對性。隨著產(chǎn)品個(gè)性化的發(fā)展趨勢,供應(yīng)商需要針對具體零件做出專門的、詳細(xì)的報(bào)價(jià)單。不同類型、大小、難度的零件,報(bào)價(jià)應(yīng)該有很大的差別。
⑶報(bào)價(jià)設(shè)計(jì)范圍廣。它是企業(yè)技術(shù)能力、經(jīng)濟(jì)狀況、工作效率及管理水平的綜合反映,模具報(bào)價(jià)幾乎涉及到模具制造的所有部門。
⑷模具報(bào)價(jià)所需數(shù)據(jù)比較分散。模具成本分布于企業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié),模具材料商、模架供應(yīng)商和模具制造商往往不是同一個(gè)企業(yè),很可能不在同一個(gè)地區(qū),因而模具報(bào)價(jià)所需的數(shù)據(jù)分散在不同的數(shù)據(jù)庫中。
⑸報(bào)價(jià)方法不能通用。不同地區(qū)、不同企業(yè)報(bào)價(jià)時(shí)采用的方法不一樣,很難找到一個(gè)適合所有企業(yè)的通用報(bào)價(jià)方法。模具價(jià)格還存在著時(shí)間差,即一套模具在不同的時(shí)間有不同的價(jià)格;不同的模具制造周期,其價(jià)格也不同。
同時(shí),汽車覆蓋件沖壓模具不但體積大、重量大、制造成本高,而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,種類繁多。例如,汽車覆蓋件沖壓模具中,按完成的工序內(nèi)容分類主要有落料模、拉延模、修邊模、翻邊模、沖孔模等等,每道工序中又包含許多種模具部件。因此,單靠工藝人員的經(jīng)驗(yàn)手工計(jì)算模具成本,不僅工作量大,而且也不可能得到精確的成本結(jié)果。
最后,模具的報(bào)價(jià)與結(jié)算是模具成本分析后的延續(xù)和結(jié)果。從模具成本估算到模具報(bào)價(jià),只是第一步;而模具成本估算的最終目的是通過模具制造交付使用完成財(cái)務(wù)結(jié)算。在實(shí)際操作中,模具估價(jià)、報(bào)價(jià)、結(jié)算價(jià)和實(shí)際制造價(jià)格并不相等,這受模具報(bào)價(jià)策略、市場行情波動(dòng)、模具報(bào)價(jià)精度等諸多因素影響。因此,在進(jìn)行模具成本分析時(shí),如何客觀的采納這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和驗(yàn)證對后期模具成本計(jì)算有重要影響。
基于模具報(bào)價(jià)的上述特點(diǎn)以及企業(yè)模具的實(shí)際情況,目前,國內(nèi)模具企業(yè)進(jìn)行模具成本估算和報(bào)價(jià)主要存在以下弊端:
⑴嚴(yán)重依賴經(jīng)驗(yàn)計(jì)算,對人員要求較高。這種依賴人員經(jīng)驗(yàn)估算成本的方式,不僅計(jì)算效率和精度比較低,而且對模具成本計(jì)算人員的要求較高,方法不具通用性。例如,模具成本計(jì)算人員往往只對企業(yè)內(nèi)部主營的沖壓件的模具成本有相對準(zhǔn)確的把握,如果碰到其他新類型的沖壓零件,工藝人員往往無法準(zhǔn)確估算。再者,一旦模具成本計(jì)算人員離職,企業(yè)將基本上失去了模具成本估算的能力,給企業(yè)帶來較大壓力。
⑵模具成本計(jì)算結(jié)果與實(shí)際制造成本相差大。模具企業(yè)估算的模具成本往往只包含大概的人員費(fèi)用、材料費(fèi)用和標(biāo)準(zhǔn)件費(fèi)用,并不能明確的掌握模具實(shí)際制造時(shí)的各項(xiàng)明細(xì)。同時(shí),企業(yè)某段時(shí)間的產(chǎn)能狀況對企業(yè)當(dāng)前的模具成本水平也有影響,總之,模具成本的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際的模具制造成本之間有明顯的差距。
⑶模具成本不透明,采購成本無法優(yōu)化。由于模具企業(yè)無法掌握模具制造成本細(xì)節(jié),所以模具報(bào)價(jià)時(shí)無法給出真實(shí)合理的模具成本明細(xì),這對模具采購企業(yè)來說無法評估模具報(bào)價(jià)的合理性,給模具成本的優(yōu)化和控制造成了困難。
⑷供應(yīng)商之間報(bào)價(jià)差異大。對于同一個(gè)沖壓件,不同的模具供應(yīng)商給出的模具報(bào)價(jià)差異很大。雖然供應(yīng)商的模具制造能力和管理水平有差異,但是基于相同的市場水平,模具報(bào)價(jià)的差異應(yīng)該比較小。當(dāng)然,模具報(bào)價(jià)是否中標(biāo)很大程度上受報(bào)價(jià)策略的影響,這需要模具采購企業(yè)在了解沖壓件模具成本的前提下作出合理選擇,從而避免不合理的模具報(bào)價(jià)中標(biāo)。
綜上所述,科學(xué)準(zhǔn)確、簡單高效的計(jì)算汽車覆蓋件模具的制造成本,明確體現(xiàn)模具制造的單項(xiàng)工時(shí)和單價(jià)并能反映零件尺寸、工藝復(fù)雜性、模具制造過程與模具成本的關(guān)系是模具企業(yè)和汽車廠商共同追求的目標(biāo)。
常用模具成本計(jì)算方法介紹
傳統(tǒng)模具成本計(jì)算方法在計(jì)算效率和精度上無法取得平衡,主要包括經(jīng)驗(yàn)估算法、材料估算法、重量法、基點(diǎn)工時(shí)法和逐項(xiàng)計(jì)算法,其主要特點(diǎn)對比如表1所示。
表1 傳統(tǒng)模具成本計(jì)算方法對比
針對傳統(tǒng)模具成本計(jì)算的應(yīng)用范圍限制和缺點(diǎn),基于AutoForm CostEstimator(AF-CE)的模具成本計(jì)算方法可以很好的解決這一問題。它是基于逐項(xiàng)計(jì)算法的思想,通過利用軟件計(jì)算和管理各項(xiàng)制造費(fèi)用,實(shí)現(xiàn)精確快速的模具成本計(jì)算。
AutoForm及其CostEstimator模塊介紹
AutoForm軟件是AutoForm公司為模具制造和鈑金成形行業(yè)提供的軟件解決方案。應(yīng)用該軟件可以提高規(guī)劃的可靠性,減少模具調(diào)試的次數(shù)和調(diào)試時(shí)間,因而有足夠的信心設(shè)計(jì)出更高質(zhì)量的零件和模具。同時(shí)大幅減少生產(chǎn)中的停機(jī)時(shí)間和廢品率?；趯?shí)際工業(yè)技術(shù)和板料成形技術(shù),AutoForm有 一套完整集成的系統(tǒng),能用高度專業(yè)化的功能來分析、審查和優(yōu)化工藝鏈的每個(gè)階段。如圖1所示,AutoForm 提供的解決方案貫穿整個(gè)鈑金成形工藝鏈,范圍包括中小型公司獨(dú)立模塊和大型公司多模塊集成系統(tǒng)。由于AutoForm是所有軟件模塊的集成,早期階段的概念和結(jié)果可以很容易地直接使用在以后的階段中。這使得客戶能夠從優(yōu)化時(shí)間、成本和質(zhì)量的同步工程中獲益,從而最大限度地提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。
圖1 AutoForm軟件解決方案
AF-CE是一款專為主機(jī)廠和模具供應(yīng)商設(shè)計(jì)的用于核算規(guī)劃和報(bào)價(jià)階段前期模具成本的解決方案?；诳尚械墓に嚪桨?用戶可通過該解決方案快速計(jì)算汽車鈑金部件的模具成本。該模塊呈現(xiàn)了一種全新的基于零件CAD模型計(jì)算模具成本的方案。AutoForm軟件自動(dòng)將對模具成本有影響的各個(gè)部件細(xì)節(jié)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來。僅需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo),AF-CE即可基于已定義好的工序核算模具成本。因此,用戶可以系統(tǒng)性地評估多個(gè)制造方案,并快速識別出成本效益最高的方案。軟件的快捷性和易于操作性顯著地減少對模具成本核算所需的時(shí)間。該模塊內(nèi)置的成本核算功能和對于部件幾何體特征的自動(dòng)檢測功能完美替代了傳統(tǒng)基于Excel工作表和冗長乏味的手動(dòng)計(jì)算。
該模塊的主要特點(diǎn)是基于零件CAD模型,完全采用3D圖表方式表達(dá),可以自動(dòng)檢測零件幾何特征,并對沖壓工序進(jìn)行智能成本核算。主要優(yōu)點(diǎn)有:
⑴量化不同的沖壓工藝對模具成本上的影響。
⑵基于零件CAD數(shù)據(jù)和沖壓工藝進(jìn)行快速模具成本核算。
⑶在幾分鐘內(nèi)就獲得更加一致和可靠的成本核算。
總之,基于AutoForm軟件及其模塊強(qiáng)大的圖形處理功能,模具成本計(jì)算顯得相對簡單許多。應(yīng)用該軟件進(jìn)行計(jì)算,可以大量節(jié)省模具成本計(jì)算的時(shí)間和成本,提高模具報(bào)價(jià)的精度和效率,從而實(shí)現(xiàn)對模具市場的快速響應(yīng)。
模具成本計(jì)算解決方案
基于上一節(jié)的介紹,本節(jié)將簡單介紹從零件模型導(dǎo)入到模具成本計(jì)算的基本原理,包括模具裝配類型的定義、沖壓工藝方案的定義、模具成本結(jié)果分析三個(gè)方面。
⑴定義模具裝配類型。依據(jù)沖壓工藝知識可知,對于不同的零件、工序和要求,模具的裝配類型也各不相同。以單動(dòng)拉延為例,如圖2所示,分不帶壓邊圈墊板和鑲塊與帶壓邊圈和鑲塊的兩種情況,需根據(jù)零件材料強(qiáng)度來選擇合適的裝配類型。
圖2 單動(dòng)拉延模具裝配類型選擇
定義模具裝配類型相當(dāng)于選擇了對應(yīng)的模具各部件的組合方式。完成定義后,可以通過定義各部件的數(shù)量、尺寸、材料和熱處理方式等設(shè)置來精確地模擬實(shí)際模具制造時(shí)所需的各工作部件特征。這樣,模具成本計(jì)算系統(tǒng)就可以根據(jù)這些部件的組合方式以及各部件的特征初步計(jì)算出各部件的尺寸和對應(yīng)的加工量。
⑵創(chuàng)建沖壓工藝方案。由于模具成本與零件的特征是密切相關(guān)的,因此,需要針對零件的各特征依據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定合理的沖壓工藝方案。定義特征意味著增加相應(yīng)的加工部件和加工費(fèi)用。零件越簡單,模具成本也相應(yīng)偏低。以前蓋外板為例,依據(jù)如圖3所示的沖壓工藝創(chuàng)建對應(yīng)的工藝規(guī)劃,如圖4所示。各零件特征分別對應(yīng)了加工單元,而每個(gè)加工單元又包含加工部件等詳細(xì)信息。依據(jù)這些分解的部件信息,模具的總成本即可快速計(jì)算出來。
圖3 工藝方案
圖4 工藝方案規(guī)劃
⑶模具成本結(jié)果分析。當(dāng)這些主要的模具成本相關(guān)參數(shù)設(shè)置完成后,涉及模具各加工工步的費(fèi)用、材料和標(biāo)準(zhǔn)件等費(fèi)用都被計(jì)算出來,如圖5所示的成本明細(xì)表。同時(shí),可以從AF-CE系統(tǒng)中找到各工序單個(gè)部件的成本費(fèi)用明細(xì),如圖6所示。計(jì)算出模具成本結(jié)果之后,我們可以通過數(shù)學(xué)工具對模具成本進(jìn)行分析,如圖7所示。通過對比每道工序的成本分布、大中小類型部件的加工工時(shí)及費(fèi)用和模具材料成本費(fèi)用,可以分析計(jì)算結(jié)果的合理性,同時(shí)也可以與實(shí)際的模具成本對比,從而進(jìn)一步優(yōu)化模具成本計(jì)算數(shù)據(jù)庫。
圖5 成本明細(xì)表
圖6 單個(gè)部件的成本
圖7 模具成本分析舉例
目標(biāo)、計(jì)劃與進(jìn)度
基于國內(nèi)模具成本計(jì)算的現(xiàn)狀,針對模具成本計(jì)算和報(bào)價(jià)過程中存在的問題,我們制定了本次項(xiàng)目研究的目標(biāo),如表2所示。模具成本計(jì)算的最終目標(biāo)是通過簡單高效的模具成本計(jì)算方法,獲得科學(xué)準(zhǔn)確、透明的模具成本結(jié)果,可以體現(xiàn)與零件特征、沖壓工藝等因素的相關(guān)性。工作方向主要是通過研究模具成本計(jì)算原理和方法,制定合理的標(biāo)準(zhǔn)文件,通過與參考零件的成本數(shù)據(jù)對比優(yōu)化計(jì)算數(shù)據(jù)庫參數(shù),使得模具成本計(jì)算精度達(dá)到目標(biāo)。
表2 模具成本計(jì)算方法研究的目標(biāo)
基于上述目標(biāo)和工作方向,初期我們制定了相應(yīng)的項(xiàng)目任務(wù)計(jì)劃并對任務(wù)完成情況進(jìn)行了跟蹤。如圖8所示,灰色線表示任務(wù)的計(jì)劃時(shí)間,藍(lán)色線表示任務(wù)的實(shí)際完成時(shí)間。通過有序開展研究工作,自制件沖壓模具成本計(jì)算研究項(xiàng)目已順利結(jié)題,并且獲得了一些成果。
圖8 自制沖壓件模具成本計(jì)算項(xiàng)目進(jìn)度
《基于AutoForm的沖壓模具成本計(jì)算方法研究(上)》摘自《鍛造與沖壓》2017年第12期
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