如何從設計環(huán)節(jié)上降低模具成本

如何從設計環(huán)節(jié)上降低模具成本

模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)。模具是軍工、機械、電子及輕工業(yè)的基礎工藝裝備。隨著生產和科學技術的發(fā)展，經濟貿易市場中競爭的加劇，促使產品加速更新?lián)Q代，這對模具的數量、質量、成本、交貨期等方面提出了更高的要求。

模具開發(fā)的成敗，關鍵在于設計�？梢哉f這是我們業(yè)內人士所共識的，很多單位都有這種感受不怕加工不出來，就怕設計不出來�？梢娨桓蹦＞�，其設計難度要比加工難度大得多。筆者認為，一副成功的模具，它不僅僅只是能夠完成預定的沖壓任務，而且要使模具在自身的加工、調整、維護、易損件消耗等一系列過程中，總的花費達到最少，這才是模具設計的最高境界。2.降低模具成本的方法

模具的成本主要由以下幾部分組成：材料費、設計費、加工費（包括調試費用）、包裝費及運送費、稅金、其他費用（如商業(yè)運作、交納管理費等）。其中材料費、加工費及稅費合計起來至少要占到模具總成本的80%以上。而材料費和加工費是由設計圖樣決定的、采用什么牌號的材料、需要多少原材料、模具零件加工需要走什么樣的工藝路線、是否具備良好的可調試性能、修改次數等，這些又全都取決于設計。因此，模具設計是最關鍵的環(huán)節(jié)。所以控制模具成本就要從設計上入手。要達到減少成本的目的，歸納總結起來講，需要做好以下幾個方面的工作：

（1）首先，總體設計方案的制定要合理，也就是說設計理念要正確，從沖壓工藝、排樣到總體結構的確定都應該遵守相關的原理或法則。比如說排樣方案的制定，按照常規(guī)設計法則第一工步是先沖出導正孔，緊接著第二工步就必須要設置導正釘導正，不論步距多么小也不能空開，如果不這樣安排，從初始送料精度，到整個模具步距精度全都無法保證，等于失去了定位基準，沖壓件的精度也就談不上了。

如何對條料的沖裁、折彎、拉深、折疊和卷邊等過程進行有效的控制，采用怎樣的結構確保坯料按照設計的意圖成形。這些方案的制定都要求設計者對材料的變形規(guī)律具有較為充分的了解。同時對現行方案要進行必要的校對核算，比如展開尺寸的大小，拉深次數的確定，初始間隙的取值，壓力中心偏離位置，壓邊力、卸料力或推件力大小，彈簧的長度及壓縮量等都應該先計算出來并作為設計的理論依據。盡量采用較為成熟的結構。對模具結構進行設計時，最好能夠想象出模具將來的裝配、運行及條料的變形過程，這樣做可以提早發(fā)現很多不切實際的裝配問題或運行當中產生的干涉，阻礙送料、定位不穩(wěn)定等問題從設計初始就想辦法解決掉。因為模具一旦出現大的設計失誤，會導致模具報廢。筆者曾見過這樣一副模具，它的最后一個工位要完成切斷、打87°彎、出件三個動作，排樣并沒有錯，由于結構設計上沒考慮周全，只滿足了銳角打彎的要求，而專為擺動式凸模設置的下?lián)醢遄璧K了制件排出，無法連續(xù)工作，把一個本來很容易處理的問題搞復雜了，最終模具做了報廢處理。后來另做的新模具改變了結構，凸模改為直通式，凹模改成斜面，去掉擋板后模具才得以驗收合格。因此，總體方案上絕不能出現大的問題。

（2）在確定沖壓工藝路線和排樣之前，將各種方案進行成本估算，這樣做可以為決策提供依據。比如某個沖壓件可以用幾副單步模沖壓加工完成，也可以用一副跳步模（級進模）沖壓加工完成，還可以用復合模沖壓加工完成，到底應該采用哪種方案，要對比看哪種方案的綜合成本最小。

（3）要落實好標準件的推廣應用工作，盡量多用標準件。這個道理很簡單，因為標準件能夠形成批量生產，所以其市場價格相對更便宜。還有一個好處就是縮短了模具制造周期，使總的工作量至少減去一半。目前，市場上模具標準件十分豐富，種類繁多，規(guī)格齊全。比如彈簧、模架、導向件、螺釘塞、導正孔凸模和凹模、導正釘、檢測銷、小壓板、浮料銷、頂桿等，這些零部件都可以從專門的廠家買到，從而免去了設計和加工工作。減輕了生產環(huán)節(jié)壓力，加快了進度，反過來又對銷售起到一定的促進作用。

（4）不可忽視非標零件設計的工藝性審查工作。實際生產當中造成零件報廢的原因有時并不在操作工身上，而在于設計不合理。比如一個價值上千元的板件，由于型孔的一個尖角開裂而報廢，這種情況下能把責任推卸給熱處理嗎？由于凹模鑲件設計的壁厚太薄弱，切完型孔后發(fā)生變形而做報廢處理，這能怪罪慢走絲操作工嗎？還有這樣的情行，某個復雜的異型孔，如果設計上采取拼接方式，則凸、凹模的加工相對要容易的多，用工具磨床就可以保證尺寸精度要求，若是設計成整體式，就必須采用慢走絲或坐標磨床加工，結果加工費用提高成百上千元。有時凸模設計得過于細長，抗沖擊性太差，造成沖壓生產中頻繁停機和維修更換，增加費用還耽誤生產。

以上所講述的的現象經常會遇到，所以，對于非標零件，投產前一定要進行工藝性審查，由資深設計人員或工藝師檢查其圖樣是否符合本廠工藝條件。如尺寸不能超出現有設備的最大行程，基準要始終保持一致，曲線（面）加工要避免干涉現象，注意不要有淬火時容易開裂的尖角，可夾持面要夠大，尺寸精度和形位公差容易控制，對于某些不能一次設計定型的零件要留出修改的余地等。有了工藝性審查把關，就可以減少很多因設計不合理而附加的費用，從而減少工廠損失。有些企業(yè)為了分工明確，方便管理，將設計工作與工藝編制工作劃分開，各自管各自，內耗自然相對較大。（5）材料的選用要適當�，F在人們已經認識到資源的寶貴，模具原材料價格一漲再漲，尤其是合金工具鋼，有些價格已超過原來的兩倍。

如高速鋼W6Mo5Cr4V2原來的價格不到40元/kg,現在漲到80元/kg以上。硬質合金YG15原來價格為300元/kg,現在漲到700元/kg以上。進口材料價格更是高的離譜，如日本的普通模具鋼SKD11為70元/kg,硬質合金D30為3000元/kg,美國的硬質合金CD650為3000元/kg,比相同性能的國產材料高出3倍以上。

因此，在選用模具材料時，只要能夠滿足零件強度、硬度等性能條件，能達到預期的壽命，就應該盡量采用價格便宜的原材料，而一味地追求昂貴的材料，看似為了提高模具質量，其實是對資源的不合理利用，也是一種浪費。國產模具材料如T8、T10、CrWMn、Cr12MoV等相對要便宜得多，建議優(yōu)先選用。尤其在模具尺寸較大時，選擇材料應當更慎重一些。有些關鍵零件，如果必須采用YG15等耐磨損硬質合金材料，可以設計成熱鑲或局部焊接的形式，把其用量設法減到越少越好，從而可以省下大量資金。

（6）模具出廠之前一定得先試沖幾次，并把每次試模當中找出的問題在本廠內部進行設計修改并徹底解決，最好是調試到十拿九穩(wěn)的程度以后再包裝發(fā)運出去。避免問題在模具運送到用戶那里以后才暴露出來，到時，現場很可能沒有專業(yè)設備及操作工給予配合，單憑鉗工對模具進行修理或改造極為困難。浪費時間，增大開銷還在其次，搞不好模具最終還得要運回本廠返修，那樣就更加麻煩了，這些花費必然大大超出預算。

同時也耽誤了用戶的生產進度，造成負面影響�？傊�，要盡可能減少模具在外調整的時間和工作量。

（7）圖樣的設計要規(guī)范。電腦上的圖形實際尺寸與標注尺寸必須嚴格要求保持一致，命名也要具有惟一性，名稱、圖號不得有重復。這樣做看起來似乎麻煩一點，慢一點，但是可以給后續(xù)的一系列工作帶來很大的便利。無論是校對還是加工編程或者查對尺寸，都可以從電腦上直接調用圖樣文件。保證了設計圖樣對生產具有明確的指導作用。從總體上看，不僅節(jié)約了大量時間，而且提高了尺寸、形狀表達的準確率，可有效避免他人因誤解而引起的報廢或返修，有效減少不必要的損失和浪費。3.結語

以上提出的幾點事項，如果要很好地落實下去，應建立起一系列相關的制度作為保障。這樣，企業(yè)的模具設計開發(fā)水平及效益才會有明顯的提高。

擴展閱讀：如何在設計與供應鏈環(huán)節(jié)中考慮產品成本的降低

如何在設計與供應鏈環(huán)節(jié)中考慮產品成本的降低？

作者：明基逐鹿專家團韓巖杰

在利潤日趨變薄的今天，產品成本一直是電子制造企業(yè)所關注

的重點，各家公司都希望通過不斷降低產品成本來獲得新的利潤空間。對于電子產品來說，60%的成本來自原材料，通過降低采購成本達到產品總體成本降低的效果最為明顯。但是，降低采購成本并不是簡單地降低采購價格就能實現。下面的案例來自一家中國本地家電制造企業(yè)，針對他們在降低產品成本中所遇到的問題，明基逐鹿公司的高級顧問韓巖杰提出了從設計開發(fā)和供應鏈環(huán)節(jié)中考慮成本因素的思路和方法。

案例背景

某家電制造企業(yè)對產品的成本十分重視，將降低產品成本作為頭等要事來抓，并設定專門的部門負責原材料的降價工作。剛開始，通過引進價格更低的新供應商、招標競價等方式取得了不錯的效果，但最近卻發(fā)現這些方式產生的降價效果越來越小，有時通過強行壓制供應商，雖然實現了降價，但物料質量卻沒有了保證，或者是供貨出現問題，甚至有的供應商提出不再愿意繼續(xù)供應。在這種情況下，企業(yè)應該通過什么方法既實現物料成本的降低，又能保證物料原有的質量和供應穩(wěn)定呢？

專家解答

從上面的案例可知，該公司對成本管理比較重視，但比較片面，僅僅側重于零部件采購價格的降低，這在一定范圍內比較有效，但這種降低不可能永無止境，畢竟零部件的生產有必要的成本，供應商也要求有合理的利潤，其效果必然日漸萎縮。實際上，該企業(yè)忽視了一些對成本有重大影響的環(huán)節(jié)，如設計開發(fā)和供應鏈。

先來說一說設計開發(fā)。俗話說，“萬事開頭難”、“良好的開始是成功的一半”，這些都說明了一個好開端的重要性。產品的設計開發(fā)就處在開始階段，一旦新產品定型投入生產，其所使用的物料也就基本確定了。雖然日后可能會對部件進行部分更改，但一般來說幅度不會很大，也就是說新產品的成本也基本確定，這也是產品設計決定產品成本的主要原因。因此，如果企業(yè)能在產品設計時就能將涉及成本的因素考慮進來，將大大提高企業(yè)對產品成本的控制力。那么，如何在產品設計中考慮成本的因素呢？首先要明確產品的定位，要明白產品設計究竟是為了什么。產品設計通常是為了滿足客戶的需要，因此產品在設計之前會預先設定針對的客戶群和價格，并在此基礎上進行設計。定位不同的產品在設計時其功能和性能存在差異，因此在零部件選擇時也應滿足這種差異化。具體來說，產品在設計時考慮成本因素可包括以下步驟。

第一是明確設計目標。以表1為例。表1是某一種產品的三種設計方案，該產品定位為滿足客戶的三種需求，目標成本為300元，A、B、C三種方案都能滿足需求，B、C又以附加功能滿足客戶的一些額外需求，而采取每種方案的產品成本各不相同。一般來說，方案A為首選，因為它滿足了客戶的需求，而且成本最低。不過，方案B也能滿足需求，企業(yè)需要根據市場情況、策略及投資回報來進行選擇，方案C一般都會被排除在外。方案B與方案A比較，方案B的產品成本比方案A高38%，日后即使通過材料降價，也很難達到方案A的水平，因此，在沒有特殊情況下，方案A是企業(yè)選擇的最佳方案。企業(yè)的這種選擇也說明了產品設計的目標不是為了追求最好的功能和性能，而是以最低的成本滿足客戶相應的需求。當然，上面這個例子非常簡單，實際中很少有如此容易做出決定的情況，不過，通過這個例子，我們可以看到，企業(yè)的產品設計首先必須要目的明確，產品成本的定位才可能達到企業(yè)的預期。

第二是零部件的標準化�！肮び�善其事，必先利其器”，我們有了目標，還要有方法才行，而標準化就是達到目標的利器。標準化是為了在一定的范圍內獲得最佳的秩序，對實際或潛在的問題制定共同的和重復使用規(guī)則的活動。推進零部件標準化的主要目的是提高零部件的通用性。這樣做有什么好處呢？首先，標準化可以帶來規(guī)模效應。大家一般都有這樣的經驗，在買東西的時候，隨著批量加大，采購價格不斷降低。標準化提高了零部件的通用性，使零部件的品種數減少了，在采購總量不變的情況下，每種零部件的數量會相對增加，即擴大了采購規(guī)模。

其次，標準化可以降低生產成本。越來越多的企業(yè)采用大規(guī)模定制的方式，在這種方式中，由于零部件標準化和系列內的通用化，提高了制造過程的生產批量，可以進一步降低成本。對供應商來說，標準化的零部件可提高生產批量，減少轉產次數，降低模具費用，進而也實現了成本的降低。我曾經服務過一家企業(yè)，該公司從電源線入手來推行標準化，最后該公司將電源線品種由原來的300多種減少到100多種，實現了在原材料上漲的情況下零部件價格的降低。

第三是供應商參與開發(fā)設計。企業(yè)進行開發(fā)設計有兩種途徑：一是利用自身的資源；二是利用外部的資源。外部資源可以幫助企業(yè)快速完成設計，因此許多企業(yè)花大力氣去尋找最新的技術和廠家。不過利用外部資源上，企業(yè)常常會忽視自己的供應商，而實際上，供應商是企業(yè)可利用的最佳資源。一些企業(yè)的供應商長期為企業(yè)提供配套，對企業(yè)的產品深有研究，可以說是“術業(yè)有專攻”，在很多方面供應商可能比企業(yè)更有優(yōu)勢。

如果企業(yè)在設計開發(fā)產品時能讓這些供應商參與進來，與供應商共享開發(fā)信息，他們將得到兩方面的好處：一方面供應商基于對企業(yè)產品的了解，可以以最短的時間、最低的成本提供滿足產品設計要求的部件，從而縮短新品的開發(fā)周期，達到零部件的定制化和最優(yōu)化；另一方面供應商在提供設計配合時，通常會結合自己的實際生產和工藝情況，從而使零部件正常供應的周期縮短，日后的供貨也更有保障，而這種方式也能進一步加強供應商與企業(yè)的緊密聯(lián)系，更容易形成與企業(yè)“共擔風雨”的關系。

再來看一下供應鏈管理。目前很多國內企業(yè)已經看到供應鏈管理的重要性，但是，在實際的執(zhí)行時卻往往忽視它。比如，企業(yè)為了降低自己的庫存成本，大力推行寄售和VMI模式，但是相關的信息卻沒有同步提供給供應商，這往往會導致供應商為滿足企業(yè)需求而多備庫存，而一旦企業(yè)某種機型停產或轉產，這些庫存的損失可能就需要由供應商來承擔，在短期內，企業(yè)可能看起來會有收益，但從長遠來看卻并非如此。

供應商是追求利潤的，其所受的損失可能會通過部件價格的提高或減少降價而彌補回來，企業(yè)并沒有真正受益；或者“吃一塹，長一智”，供應商會寧可少備貨，也要避免再次出現庫存損失的情況，這有可能導致企業(yè)生產的不穩(wěn)定，甚至影響產品的質量。因此，在當前競爭形勢嚴峻，市場需求多變的情況下，企業(yè)不能只看到自身利益的得失，而要從整個供應鏈的角度去看問題。

舉例來說，一個制造企業(yè)的成本構成如下表。該企業(yè)想將利潤提高到12萬元，一種辦法是提高銷售額，另一種辦法是降低供應鏈成本，兩種方法的結果比較如下：

在假設銷售額、供應鏈成本、其他成本與利潤成比例增加的情況下，企業(yè)需要將銷售額提高120萬元，即要增長20%才能達到要求。而實際運作中，這往往需要付出更高的代價。反之，如果企業(yè)采取降低供應鏈成本的辦法，在銷售額不增加的情況下實現了利潤的增長，而且供應鏈成本的降低額是帶給企業(yè)的純利潤，這種成本的降低，還能增加企業(yè)的利潤率。目前許多企業(yè)往往只注重于內部的挖潛，而忽視對供應鏈的管理，實際上很多無效的勞動和浪費存在于供應鏈的這些環(huán)節(jié)之中。

當然，要做好供應鏈管理也不是一蹴而就的事情，需要分以下幾步來實現：第一，信息共享。企業(yè)中的許多信息其實是可以與供應商共享的，實際上也應該讓供應商知道，比如生產計劃安排、收貨用料信息等。以前，受到客觀條件的限制，信息共享只能在有限的范圍內實現，但隨著網絡技術的發(fā)展，幾乎可以達到企業(yè)想讓供應商看到什么信息，供應商就可以看到什么信息的程度。通過信息共享，一方面可減少減輕企業(yè)業(yè)務上的一些環(huán)節(jié)和工作，如對帳、下訂單等，另一方面，供應商及時得到生產變化的信息，其生產安排也可做相應的調整，這就減少了長鞭效應的影響，降低了整個供應鏈的庫存成本，達到以信息替代庫存的效果。

第二，與供應商共同提高。目前的競爭已經不僅僅是企業(yè)之間的競爭，而是供應鏈與供應鏈之間的競爭。企業(yè)自身的經營管理水平提高了是可喜的事情，但如果其供應鏈中的企業(yè)沒有相應的提高，最終所取得的效果卻不一定是最好的。如果將供應鏈上的企業(yè)看作是一個整體的話，就如同“木桶理論”所說的那樣，企業(yè)所能取得的效果會受到最薄弱環(huán)節(jié)的制約。所以，企業(yè)不但要提高自身的水平，還要努力提高供應鏈中各供應商的水平，這樣才能得到最大的收益。豐田汽車通過與供應商發(fā)展緊密的合作伙伴關系，幫助供應商提高其自身的技術管理水平，實現了企業(yè)與供應商的共同提高發(fā)展，這為其能夠最終擊敗美國汽車軍團奠定了堅實的基礎。

第三，不斷優(yōu)化供應鏈。任何一個系統(tǒng)都需要有新陳代謝，否則這個系統(tǒng)就會消亡。供應鏈也是一個系統(tǒng)，因此也具有這種特征。企業(yè)一方面要與供應商共同提高，另一方面也要不斷對供應鏈進行優(yōu)化。通過對供應商績效的考核，企業(yè)可以了解供應鏈的總體狀況，可以針對具體供應商提出有針對性的改進要求，從而使供應商能夠有的放矢地提高自己，也使企業(yè)了解哪些供應商已經跟不上企業(yè)的步伐，幫助企業(yè)迅速做出決策；通過新供應商的引入可使供應鏈的結構得到優(yōu)化，對其他供應商來說，這既是威脅，又是促進，使供應商有更大的動力來提高自己。這種不斷優(yōu)化可以確保供應鏈的動態(tài)平衡，使企業(yè)的供應鏈水平不斷提升。(end)

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