基于AutoForm的冲压模具成本计算方法研究（上）

2017-10-20 by:CAE仿真在线来源:互联网

国内模具成本计算现状

随着汽车工业快速发展,车型的更新换代越来越快,汽车模具的制造周期也相应缩短,这对模具供应商的技术和管理水平提出了更高的要求。其中,模具定价是否合理不仅关系到用户的切身利益,而且对模具供应商的盈利水平、市场竞争力等都有重要影响。由于模具成本估算和报价技术对模具企业来说尤为重要,因此,许多企业和专家学者都在积极从事该领域的研究工作。

模具成本估算是模具报价的基础,它是一个集技术、经验和市场信息的综合性的技术问题。在市场经济条件下,模具报价有如下特点。

⑴报价周期短。自制冲压件发包往往在较短时间内就应完成,所以供应商从收到零件数模到给出详细报价单只有一周时间。

⑵报价单要具有针对性。随着产品个性化的发展趋势,供应商需要针对具体零件做出专门的、详细的报价单。不同类型、大小、难度的零件,报价应该有很大的差别。

⑶报价设计范围广。它是企业技术能力、经济状况、工作效率及管理水平的综合反映,模具报价几乎涉及到模具制造的所有部门。

⑷模具报价所需数据比较分散。模具成本分布于企业的各个环节,模具材料商、模架供应商和模具制造商往往不是同一个企业,很可能不在同一个地区,因而模具报价所需的数据分散在不同的数据库中。

⑸报价方法不能通用。不同地区、不同企业报价时采用的方法不一样,很难找到一个适合所有企业的通用报价方法。模具价格还存在着时间差,即一套模具在不同的时间有不同的价格;不同的模具制造周期,其价格也不同。

同时,汽车覆盖件冲压模具不但体积大、重量大、制造成本高,而且结构复杂,种类繁多。例如,汽车覆盖件冲压模具中,按完成的工序内容分类主要有落料模、拉延模、修边模、翻边模、冲孔模等等,每道工序中又包含许多种模具部件。因此,单靠工艺人员的经验手工计算模具成本,不仅工作量大,而且也不可能得到精确的成本结果。

最后,模具的报价与结算是模具成本分析后的延续和结果。从模具成本估算到模具报价,只是第一步;而模具成本估算的最终目的是通过模具制造交付使用完成财务结算。在实际操作中,模具估价、报价、结算价和实际制造价格并不相等,这受模具报价策略、市场行情波动、模具报价精度等诸多因素影响。因此,在进行模具成本分析时,如何客观的采纳这些数据进行分析和验证对后期模具成本计算有重要影响。

基于模具报价的上述特点以及企业模具的实际情况,目前,国内模具企业进行模具成本估算和报价主要存在以下弊端:

⑴严重依赖经验计算,对人员要求较高。这种依赖人员经验估算成本的方式,不仅计算效率和精度比较低,而且对模具成本计算人员的要求较高,方法不具通用性。例如,模具成本计算人员往往只对企业内部主营的冲压件的模具成本有相对准确的把握,如果碰到其他新类型的冲压零件,工艺人员往往无法准确估算。再者,一旦模具成本计算人员离职,企业将基本上失去了模具成本估算的能力,给企业带来较大压力。

⑵模具成本计算结果与实际制造成本相差大。模具企业估算的模具成本往往只包含大概的人员费用、材料费用和标准件费用,并不能明确的掌握模具实际制造时的各项明细。同时,企业某段时间的产能状况对企业当前的模具成本水平也有影响,总之,模具成本的计算结果与实际的模具制造成本之间有明显的差距。

⑶模具成本不透明,采购成本无法优化。由于模具企业无法掌握模具制造成本细节,所以模具报价时无法给出真实合理的模具成本明细,这对模具采购企业来说无法评估模具报价的合理性,给模具成本的优化和控制造成了困难。

⑷供应商之间报价差异大。对于同一个冲压件,不同的模具供应商给出的模具报价差异很大。虽然供应商的模具制造能力和管理水平有差异,但是基于相同的市场水平,模具报价的差异应该比较小。当然,模具报价是否中标很大程度上受报价策略的影响,这需要模具采购企业在了解冲压件模具成本的前提下作出合理选择,从而避免不合理的模具报价中标。

综上所述,科学准确、简单高效的计算汽车覆盖件模具的制造成本,明确体现模具制造的单项工时和单价并能反映零件尺寸、工艺复杂性、模具制造过程与模具成本的关系是模具企业和汽车厂商共同追求的目标。

常用模具成本计算方法介绍

传统模具成本计算方法在计算效率和精度上无法取得平衡,主要包括经验估算法、材料估算法、重量法、基点工时法和逐项计算法,其主要特点对比如表1所示。

表1 传统模具成本计算方法对比

针对传统模具成本计算的应用范围限制和缺点,基于AutoForm CostEstimator(AF-CE)的模具成本计算方法可以很好的解决这一问题。它是基于逐项计算法的思想,通过利用软件计算和管理各项制造费用,实现精确快速的模具成本计算。

AutoForm及其CostEstimator模块介绍

AutoForm软件是AutoForm公司为模具制造和钣金成形行业提供的软件解决方案。应用该软件可以提高规划的可靠性,减少模具调试的次数和调试时间,因而有足够的信心设计出更高质量的零件和模具。同时大幅减少生产中的停机时间和废品率。基于实际工业技术和板料成形技术,AutoForm有一套完整集成的系统,能用高度专业化的功能来分析、审查和优化工艺链的每个阶段。如图1所示,AutoForm 提供的解决方案贯穿整个钣金成形工艺链,范围包括中小型公司独立模块和大型公司多模块集成系统。由于AutoForm是所有软件模块的集成,早期阶段的概念和结果可以很容易地直接使用在以后的阶段中。这使得客户能够从优化时间、成本和质量的同步工程中获益,从而最大限度地提高生产效率和生产力。

图1 AutoForm软件解决方案

AF-CE是一款专为主机厂和模具供应商设计的用于核算规划和报价阶段前期模具成本的解决方案。基于可行的工艺方案,用户可通过该解决方案快速计算汽车钣金部件的模具成本。该模块呈现了一种全新的基于零件CAD模型计算模具成本的方案。AutoForm软件自动将对模具成本有影响的各个部件细节与生产环节联系起来。仅需点击几下鼠标,AF-CE即可基于已定义好的工序核算模具成本。因此,用户可以系统性地评估多个制造方案,并快速识别出成本效益最高的方案。软件的快捷性和易于操作性显著地减少对模具成本核算所需的时间。该模块内置的成本核算功能和对于部件几何体特征的自动检测功能完美替代了传统基于Excel工作表和冗长乏味的手动计算。

该模块的主要特点是基于零件CAD模型,完全采用3D图表方式表达,可以自动检测零件几何特征,并对冲压工序进行智能成本核算。主要优点有:

⑴量化不同的冲压工艺对模具成本上的影响。

⑵基于零件CAD数据和冲压工艺进行快速模具成本核算。

⑶在几分钟内就获得更加一致和可靠的成本核算。

总之,基于AutoForm软件及其模块强大的图形处理功能,模具成本计算显得相对简单许多。应用该软件进行计算,可以大量节省模具成本计算的时间和成本,提高模具报价的精度和效率,从而实现对模具市场的快速响应。

模具成本计算解决方案

基于上一节的介绍,本节将简单介绍从零件模型导入到模具成本计算的基本原理,包括模具装配类型的定义、冲压工艺方案的定义、模具成本结果分析三个方面。

⑴定义模具装配类型。依据冲压工艺知识可知,对于不同的零件、工序和要求,模具的装配类型也各不相同。以单动拉延为例,如图2所示,分不带压边圈垫板和镶块与带压边圈和镶块的两种情况,需根据零件材料强度来选择合适的装配类型。

图2 单动拉延模具装配类型选择

定义模具装配类型相当于选择了对应的模具各部件的组合方式。完成定义后,可以通过定义各部件的数量、尺寸、材料和热处理方式等设置来精确地模拟实际模具制造时所需的各工作部件特征。这样,模具成本计算系统就可以根据这些部件的组合方式以及各部件的特征初步计算出各部件的尺寸和对应的加工量。

⑵创建冲压工艺方案。由于模具成本与零件的特征是密切相关的,因此,需要针对零件的各特征依据经验制定合理的冲压工艺方案。定义特征意味着增加相应的加工部件和加工费用。零件越简单,模具成本也相应偏低。以前盖外板为例,依据如图3所示的冲压工艺创建对应的工艺规划,如图4所示。各零件特征分别对应了加工单元,而每个加工单元又包含加工部件等详细信息。依据这些分解的部件信息,模具的总成本即可快速计算出来。

图3 工艺方案

图4 工艺方案规划

⑶模具成本结果分析。当这些主要的模具成本相关参数设置完成后,涉及模具各加工工步的费用、材料和标准件等费用都被计算出来,如图5所示的成本明细表。同时,可以从AF-CE系统中找到各工序单个部件的成本费用明细,如图6所示。计算出模具成本结果之后,我们可以通过数学工具对模具成本进行分析,如图7所示。通过对比每道工序的成本分布、大中小类型部件的加工工时及费用和模具材料成本费用,可以分析计算结果的合理性,同时也可以与实际的模具成本对比,从而进一步优化模具成本计算数据库。

图5 成本明细表

图6 单个部件的成本

图7 模具成本分析举例

目标、计划与进度

基于国内模具成本计算的现状,针对模具成本计算和报价过程中存在的问题,我们制定了本次项目研究的目标,如表2所示。模具成本计算的最终目标是通过简单高效的模具成本计算方法,获得科学准确、透明的模具成本结果,可以体现与零件特征、冲压工艺等因素的相关性。工作方向主要是通过研究模具成本计算原理和方法,制定合理的标准文件,通过与参考零件的成本数据对比优化计算数据库参数,使得模具成本计算精度达到目标。

表2 模具成本计算方法研究的目标