如何從設(shè)計環(huán)節(jié)上降低模具成本

如何從設(shè)計環(huán)節(jié)上降低模具成本

模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)。模具是軍工、機械、電子及輕工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟貿(mào)易市場中競爭的加劇，促使產(chǎn)品加速更新?lián)Q代，這對模具的數(shù)量、質(zhì)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(guān)鍵在于設(shè)計。可以說這是我們業(yè)內(nèi)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(shè)計不出來�？梢娨桓蹦＞�，其設(shè)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(yù)定的沖壓任務(wù)，而且要使模具在自身的加工、調(diào)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(shè)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(shè)計費、加工費（包括調(diào)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(shè)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(diào)試性能、修改次數(shù)等，這些又全都取決于設(shè)計。因此，模具設(shè)計是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。所以控制模具成本就要從設(shè)計上入手。要達到減少成本的目的，歸納總結(jié)起來講，需要做好以下幾個方面的工作：

（1）首先，總體設(shè)計方案的制定要合理，也就是說設(shè)計理念要正確，從沖壓工藝、排樣到總體結(jié)構(gòu)的確定都應(yīng)該遵守相關(guān)的原理或法則。比如說排樣方案的制定，按照常規(guī)設(shè)計法則第一工步是先沖出導(dǎo)正孔，緊接著第二工步就必須要設(shè)置導(dǎo)正釘導(dǎo)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(jié)構(gòu)確保坯料按照設(shè)計的意圖成形。這些方案的制定都要求設(shè)計者對材料的變形規(guī)律具有較為充分的了解。同時對現(xiàn)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(shù)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(yīng)該先計算出來并作為設(shè)計的理論依據(jù)。盡量采用較為成熟的結(jié)構(gòu)。對模具結(jié)構(gòu)進行設(shè)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(xiàn)很多不切實際的裝配問題或運行當中產(chǎn)生的干涉，阻礙送料、定位不穩(wěn)定等問題從設(shè)計初始就想辦法解決掉。因為模具一旦出現(xiàn)大的設(shè)計失誤，會導(dǎo)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(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(fù)雜了，最終模具做了報廢處理。后來另做的新模具改變了結(jié)構(gòu)，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(xiàn)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(jù)。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(fù)合模沖壓加工完成，到底應(yīng)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(yīng)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(chǎn)，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(dǎo)向件、螺釘塞、導(dǎo)正孔凸模和凹模、導(dǎo)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(shè)計和加工工作。減輕了生產(chǎn)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(shè)計的工藝性審查工作。實際生產(chǎn)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(shè)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(zé)任推卸給熱處理嗎？由于凹模鑲件設(shè)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(fù)雜的異型孔，如果設(shè)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(shè)計成整體式，就必須采用慢走絲或坐標磨床加工，結(jié)果加工費用提高成百上千元。有時凸模設(shè)計得過于細長，抗沖擊性太差，造成沖壓生產(chǎn)中頻繁停機和維修更換，增加費用還耽誤生產(chǎn)。

以上所講述的的現(xiàn)象經(jīng)常會遇到，所以，對于非標零件，投產(chǎn)前一定要進行工藝性審查，由資深設(shè)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(xiàn)有設(shè)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(xiàn)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(shè)計定型的零件要留出修改的余地等。有了工藝性審查把關(guān)，就可以減少很多因設(shè)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(shè)計工作與工藝編制工作劃分開，各自管各自，內(nèi)耗自然相對較大。（5）材料的選用要適當�，F(xiàn)在人們已經(jīng)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(xiàn)在漲到80元/kg以上。硬質(zhì)合金YG15原來價格為300元/kg,現(xiàn)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(zhì)合金D30為3000元/kg,美國的硬質(zhì)合金CD650為3000元/kg,比相同性能的國產(chǎn)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(yù)期的壽命，就應(yīng)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(zhì)量，其實是對資源的不合理利用，也是一種浪費。國產(chǎn)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(yīng)當更慎重一些。有些關(guān)鍵零件，如果必須采用YG15等耐磨損硬質(zhì)合金材料，可以設(shè)計成熱鑲或局部焊接的形式，把其用量設(shè)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(nèi)部進行設(shè)計修改并徹底解決，最好是調(diào)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(xiàn)場很可能沒有專業(yè)設(shè)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(yù)算。

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

（7）圖樣的設(shè)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(fù)。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(diào)用圖樣文件。保證了設(shè)計圖樣對生產(chǎn)具有明確的指導(dǎo)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(jié)語

以上提出的幾點事項，如果要很好地落實下去，應(yīng)建立起一系列相關(guān)的制度作為保障。這樣，企業(yè)的模具設(shè)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(shè)計與供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中考慮產(chǎn)品成本的降低

如何在設(shè)計與供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中考慮產(chǎn)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(chǎn)品成本一直是電子制造企業(yè)所關(guān)注

的重點，各家公司都希望通過不斷降低產(chǎn)品成本來獲得新的利潤空間。對于電子產(chǎn)品來說，60%的成本來自原材料，通過降低采購成本達到產(chǎn)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(xiàn)。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(chǎn)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(shè)計開發(fā)和供應(yīng)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(chǎn)品的成本十分重視，將降低產(chǎn)品成本作為頭等要事來抓，并設(shè)定專門的部門負責(zé)原材料的降價工作。剛開始，通過引進價格更低的新供應(yīng)商、招標競價等方式取得了不錯的效果，但最近卻發(fā)現(xiàn)這些方式產(chǎn)生的降價效果越來越小，有時通過強行壓制供應(yīng)商，雖然實現(xiàn)了降價，但物料質(zhì)量卻沒有了保證，或者是供貨出現(xiàn)問題，甚至有的供應(yīng)商提出不再愿意繼續(xù)供應(yīng)。在這種情況下，企業(yè)應(yīng)該通過什么方法既實現(xiàn)物料成本的降低，又能保證物料原有的質(zhì)量和供應(yīng)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(cè)重于零部件采購價格的降低，這在一定范圍內(nèi)比較有效，但這種降低不可能永無止境，畢竟零部件的生產(chǎn)有必要的成本，供應(yīng)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(shè)計開發(fā)和供應(yīng)鏈。

先來說一說設(shè)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(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)就處在開始階段，一旦新產(chǎn)品定型投入生產(chǎn)，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(chǎn)品的成本也基本確定，這也是產(chǎn)品設(shè)計決定產(chǎn)品成本的主要原因。因此，如果企業(yè)能在產(chǎn)品設(shè)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(chǎn)品成本的控制力。那么，如何在產(chǎn)品設(shè)計中考慮成本的因素呢？首先要明確產(chǎn)品的定位，要明白產(chǎn)品設(shè)計究竟是為了什么。產(chǎn)品設(shè)計通常是為了滿足客戶的需要，因此產(chǎn)品在設(shè)計之前會預(yù)先設(shè)定針對的客戶群和價格，并在此基礎(chǔ)上進行設(shè)計。定位不同的產(chǎn)品在設(shè)計時其功能和性能存在差異，因此在零部件選擇時也應(yīng)滿足這種差異化。具體來說，產(chǎn)品在設(shè)計時考慮成本因素可包括以下步驟。

第一是明確設(shè)計目標。以表1為例。表1是某一種產(chǎn)品的三種設(shè)計方案，該產(chǎn)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(chǎn)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(jù)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(chǎn)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(chǎn)品設(shè)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(yīng)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(chǎn)品設(shè)計首先必須要目的明確，產(chǎn)品成本的定位才可能達到企業(yè)的預(yù)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(nèi)獲得最佳的秩序，對實際或潛在的問題制定共同的和重復(fù)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(yīng)。大家一般都有這樣的經(jīng)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(shù)減少了，在采購總量不變的情況下，每種零部件的數(shù)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(chǎn)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(nèi)的通用化，提高了制造過程的生產(chǎn)批量，可以進一步降低成本。對供應(yīng)商來說，標準化的零部件可提高生產(chǎn)批量，減少轉(zhuǎn)產(chǎn)次數(shù)，降低模具費用，進而也實現(xiàn)了成本的降低。我曾經(jīng)服務(wù)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(xiàn)了在原材料上漲的情況下零部件價格的降低。

第三是供應(yīng)商參與開發(fā)設(shè)計。企業(yè)進行開發(fā)設(shè)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(shè)計，因此許多企業(yè)花大力氣去尋找最新的技術(shù)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(yīng)商，而實際上，供應(yīng)商是企業(yè)可利用的最佳資源。一些企業(yè)的供應(yīng)商長期為企業(yè)提供配套，對企業(yè)的產(chǎn)品深有研究，可以說是“術(shù)業(yè)有專攻”，在很多方面供應(yīng)商可能比企業(yè)更有優(yōu)勢。

如果企業(yè)在設(shè)計開發(fā)產(chǎn)品時能讓這些供應(yīng)商參與進來，與供應(yīng)商共享開發(fā)信息，他們將得到兩方面的好處：一方面供應(yīng)商基于對企業(yè)產(chǎn)品的了解，可以以最短的時間、最低的成本提供滿足產(chǎn)品設(shè)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(yīng)商在提供設(shè)計配合時，通常會結(jié)合自己的實際生產(chǎn)和工藝情況，從而使零部件正常供應(yīng)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(yīng)商與企業(yè)的緊密聯(lián)系，更容易形成與企業(yè)“共擔(dān)風(fēng)雨”的關(guān)系。

再來看一下供應(yīng)鏈管理。目前很多國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)看到供應(yīng)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(guān)的信息卻沒有同步提供給供應(yīng)商，這往往會導(dǎo)致供應(yīng)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(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)，這些庫存的損失可能就需要由供應(yīng)商來承擔(dān)，在短期內(nèi)，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(yīng)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(yīng)商會寧可少備貨，也要避免再次出現(xiàn)庫存損失的情況，這有可能導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定，甚至影響產(chǎn)品的質(zhì)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(yīng)鏈的角度去看問題。

舉例來說，一個制造企業(yè)的成本構(gòu)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(yīng)鏈成本，兩種方法的結(jié)果比較如下：

在假設(shè)銷售額、供應(yīng)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(yīng)鏈成本的辦法，在銷售額不增加的情況下實現(xiàn)了利潤的增長，而且供應(yīng)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(nèi)部的挖潛，而忽視對供應(yīng)鏈的管理，實際上很多無效的勞動和浪費存在于供應(yīng)鏈的這些環(huán)節(jié)之中。

當然，要做好供應(yīng)鏈管理也不是一蹴而就的事情，需要分以下幾步來實現(xiàn)：第一，信息共享。企業(yè)中的許多信息其實是可以與供應(yīng)商共享的，實際上也應(yīng)該讓供應(yīng)商知道，比如生產(chǎn)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(nèi)實現(xiàn)，但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，幾乎可以達到企業(yè)想讓供應(yīng)商看到什么信息，供應(yīng)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(wù)上的一些環(huán)節(jié)和工作，如對帳、下訂單等，另一方面，供應(yīng)商及時得到生產(chǎn)變化的信息，其生產(chǎn)安排也可做相應(yīng)的調(diào)整，這就減少了長鞭效應(yīng)的影響，降低了整個供應(yīng)鏈的庫存成本，達到以信息替代庫存的效果。

第二，與供應(yīng)商共同提高。目前的競爭已經(jīng)不僅僅是企業(yè)之間的競爭，而是供應(yīng)鏈與供應(yīng)鏈之間的競爭。企業(yè)自身的經(jīng)營管理水平提高了是可喜的事情，但如果其供應(yīng)鏈中的企業(yè)沒有相應(yīng)的提高，最終所取得的效果卻不一定是最好的。如果將供應(yīng)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(yīng)鏈中各供應(yīng)商的水平，這樣才能得到最大的收益。豐田汽車通過與供應(yīng)商發(fā)展緊密的合作伙伴關(guān)系，幫助供應(yīng)商提高其自身的技術(shù)管理水平，實現(xiàn)了企業(yè)與供應(yīng)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(chǔ)。

第三，不斷優(yōu)化供應(yīng)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(yīng)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(yīng)商共同提高，另一方面也要不斷對供應(yīng)鏈進行優(yōu)化。通過對供應(yīng)商績效的考核，企業(yè)可以了解供應(yīng)鏈的總體狀況，可以針對具體供應(yīng)商提出有針對性的改進要求，從而使供應(yīng)商能夠有的放矢地提高自己，也使企業(yè)了解哪些供應(yīng)商已經(jīng)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(yīng)商的引入可使供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，對其他供應(yīng)商來說，這既是威脅，又是促進，使供應(yīng)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(yīng)鏈的動態(tài)平衡，使企業(yè)的供應(yīng)鏈水平不斷提升。(end)

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