基于AutoForm的沖壓模具成本計算方法研究（上）

文/涂小文·上汽大眾汽車有限公司

基于AutoForm的沖壓模具成本計算方法研究（上）

文/涂小文·上汽大眾汽車有限公司

國內模具成本計算現狀

隨著汽車工業快速發展，車型的更新換代越來越快，汽車模具的制造周期也相應縮短，這對模具供應商的技術和管理水平提出了更高的要求。其中，模具定價是否合理不僅關系到用戶的切身利益，而且對模具供應商的盈利水平、市場競爭力等都有重要影響。由于模具成本估算和報價技術對模具企業來說尤為重要，因此，許多企業和專家學者都在積極從事該領域的研究工作。

模具成本估算是模具報價的基礎，它是一個集技術、經驗和市場信息的綜合性的技術問題。在市場經濟條件下，模具報價有如下特點。

⑴報價周期短。自制沖壓件發包往往在較短時間內就應完成，所以供應商從收到零件數模到給出詳細報價單只有一周時間。

⑵報價單要具有針對性。隨著產品個性化的發展趨勢，供應商需要針對具體零件做出專門的、詳細的報價單。不同類型、大小、難度的零件，報價應該有很大的差別。

⑶報價設計范圍廣。它是企業技術能力、經濟狀況、工作效率及管理水平的綜合反映，模具報價幾乎涉及到模具制造的所有部門。

⑷模具報價所需數據比較分散。模具成本分布于企業的各個環節，模具材料商、模架供應商和模具制造商往往不是同一個企業，很可能不在同一個地區，因而模具報價所需的數據分散在不同的數據庫中。

⑸報價方法不能通用。不同地區、不同企業報價時采用的方法不一樣，很難找到一個適合所有企業的通用報價方法。模具價格還存在著時間差，即一套模具在不同的時間有不同的價格；不同的模具制造周期，其價格也不同。

同時，汽車覆蓋件沖壓模具不但體積大、重量大、制造成本高，而且結構復雜，種類繁多。例如，汽車覆蓋件沖壓模具中，按完成的工序內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，單靠工藝人員的經驗手工計算模具成本，不僅工作量大，而且也不可能得到精確的成本結果。

最后，模具的報價與結算是模具成本分析后的延續和結果。從模具成本估算到模具報價，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務結算。在實際操作中，模具估價、報價、結算價和實際制造價格并不相等，這受模具報價策略、市場行情波動、模具報價精度等諸多因素影響。因此，在進行模具成本分析時，如何客觀的采納這些數據進行分析和驗證對后期模具成本計算有重要影響。

基于模具報價的上述特點以及企業模具的實際情況，目前，國內模具企業進行模具成本估算和報價主要存在以下弊端：

⑴嚴重依賴經驗計算，對人員要求較高。這種依賴人員經驗估算成本的方式，不僅計算效率和精度比較低，而且對模具成本計算人員的要求較高，方法不具通用性。例如，模具成本計算人員往往只對企業內部主營的沖壓件的模具成本有相對準確的把握，如果碰到其他新類型的沖壓零件，工藝人員往往無法準確估算。再者，一旦模具成本計算人員離職，企業將基本上失去了模具成本估算的能力，給企業帶來較大壓力。

⑵模具成本計算結果與實際制造成本相差大。模具企業估算的模具成本往往只包含大概的人員費用、材料費用和標準件費用，并不能明確的掌握模具實際制造時的各項明細。同時，企業某段時間的產能狀況對企業當前的模具成本水平也有影響，總之，模具成本的計算結果與實際的模具制造成本之間有明顯的差距。

⑶模具成本不透明，采購成本無法優化。由于模具企業無法掌握模具制造成本細節，所以模具報價時無法給出真實合理的模具成本明細，這對模具采購企業來說無法評估模具報價的合理性，給模具成本的優化和控制造成了困難。

⑷供應商之間報價差異大。對于同一個沖壓件，不同的模具供應商給出的模具報價差異很大。雖然供應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，模具報價的差異應該比較小。當然，模具報價是否中標很大程度上受報價策略的影響，這需要模具采購企業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價中標。

綜上所述，科學準確、簡單高效的計算汽車覆蓋件模具的制造成本，明確體現模具制造的單項工時和單價并能反映零件尺寸、工藝復雜性、模具制造過程與模具成本的關系是模具企業和汽車廠商共同追求的目標。

常用模具成本計算方法介紹

傳統模具成本計算方法在計算效率和精度上無法取得平衡，主要包括經驗估算法、材料估算法、重量法、基點工時法和逐項計算法，其主要特點對比如表1所示。

表1 傳統模具成本計算方法對比

針對傳統模具成本計算的應用范圍限制和缺點，基于AutoForm CostEstimator（AF-CE）的模具成本計算方法可以很好的解決這一問題。它是基于逐項計算法的思想，通過利用軟件計算和管理各項制造費用，實現精確快速的模具成本計算。

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提供的軟件解決方案。應用該軟件可以提高規劃的可靠性，減少模具調試的次數和調試時間，因而有足夠的信心設計出更高質量的零件和模具。同時大幅減少生產中的停機時間和廢品率。基于實際工業技術和板料成形技術，AutoForm有 一套完整集成的系統，能用高度專業化的功能來分析、審查和優化工藝鏈的每個階段。如圖1所示，AutoForm 提供的解決方案貫穿整個鈑金成形工藝鏈，范圍包括中小型公司獨立模塊和大型公司多模塊集成系統。由于AutoForm是所有軟件模塊的集成，早期階段的概念和結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化時間、成本和質量的同步工程中獲益，從而最大限度地提高生產效率和生產力。

圖1 AutoForm軟件解決方案

AF-CE是一款專為主機廠和模具供應商設計的用于核算規劃和報價階段前期模具成本的解決方案。基于可行的工藝方案，用戶可通過該解決方案快速計算汽車鈑金部件的模具成本。該模塊呈現了一種全新的基于零件CAD模型計算模具成本的方案。AutoForm軟件自動將對模具成本有影響的各個部件細節與生產環節聯系起來。僅需點擊幾下鼠標，AF-CE即可基于已定義好的工序核算模具成本。因此，用戶可以系統性地評估多個制造方案，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間。該模塊內置的成本核算功能和對于部件幾何體特征的自動檢測功能完美替代了傳統基于Excel工作表和冗長乏味的手動計算。

該模塊的主要特點是基于零件CAD模型，完全采用3D圖表方式表達，可以自動檢測零件幾何特征，并對沖壓工序進行智能成本核算。主要優點有：

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數據和沖壓工藝進行快速模具成本核算。

⑶在幾分鐘內就獲得更加一致和可靠的成本核算。

總之，基于AutoForm軟件及其模塊強大的圖形處理功能，模具成本計算顯得相對簡單許多。應用該軟件進行計算，可以大量節省模具成本計算的時間和成本，提高模具報價的精度和效率，從而實現對模具市場的快速響應。

模具成本計算解決方案

基于上一節的介紹，本節將簡單介紹從零件模型導入到模具成本計算的基本原理，包括模具裝配類型的定義、沖壓工藝方案的定義、模具成本結果分析三個方面。

⑴定義模具裝配類型。依據沖壓工藝知識可知，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，需根據零件材料強度來選擇合適的裝配類型。

圖2 單動拉延模具裝配類型選擇

定義模具裝配類型相當于選擇了對應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量、尺寸、材料和熱處理方式等設置來精確地模擬實際模具制造時所需的各工作部件特征。這樣，模具成本計算系統就可以根據這些部件的組合方式以及各部件的特征初步計算出各部件的尺寸和對應的加工量。

⑵創建沖壓工藝方案。由于模具成本與零件的特征是密切相關的，因此，需要針對零件的各特征依據經驗制定合理的沖壓工藝方案。定義特征意味著增加相應的加工部件和加工費用。零件越簡單，模具成本也相應偏低。以前蓋外板為例，依據如圖3所示的沖壓工藝創建對應的工藝規劃，如圖4所示。各零件特征分別對應了加工單元，而每個加工單元又包含加工部件等詳細信息。依據這些分解的部件信息，模具的總成本即可快速計算出來。

圖3 工藝方案

圖4 工藝方案規劃

⑶模具成本結果分析。當這些主要的模具成本相關參數設置完成后，涉及模具各加工工步的費用、材料和標準件等費用都被計算出來，如圖5所示的成本明細表。同時，可以從AF-CE系統中找到各工序單個部件的成本費用明細，如圖6所示。計算出模具成本結果之后，我們可以通過數學工具對模具成本進行分析，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及費用和模具材料成本費用，可以分析計算結果的合理性，同時也可以與實際的模具成本對比，從而進一步優化模具成本計算數據庫。

圖5 成本明細表

圖6 單個部件的成本

圖7 模具成本分析舉例

目標、計劃與進度

基于國內模具成本計算的現狀，針對模具成本計算和報價過程中存在的問題，我們制定了本次項目研究的目標，如表2所示。模具成本計算的最終目標是通過簡單高效的模具成本計算方法，獲得科學準確、透明的模具成本結果，可以體現與零件特征、沖壓工藝等因素的相關性。工作方向主要是通過研究模具成本計算原理和方法，制定合理的標準文件，通過與參考零件的成本數據對比優化計算數據庫參數，使得模具成本計算精度達到目標。

表2 模具成本計算方法研究的目標

基于上述目標和工作方向，初期我們制定了相應的項目任務計劃并對任務完成情況進行了跟蹤。如圖8所示，灰色線表示任務的計劃時間，藍色線表示任務的實際完成時間。通過有序開展研究工作，自制件沖壓模具成本計算研究項目已順利結題，并且獲得了一些成果。

圖8 自制沖壓件模具成本計算項目進度

《基于AutoForm的沖壓模具成本計算方法研究（下）》見《鍛造與沖壓》2017年第14期