星期一, 5月 16

    近年模具产业十项技术与应用

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    ■ ACMT

    一、MeltFlipper®熔胶管理与控制技术
    长久以来,射出成形业界都认为几何平衡流道设计已提供多模穴模具最佳的自然平衡(Natural Balanced)条件, 因此各模穴彼此之间的性质可以达到一致(Consistency) ( 图1A-D )。相同的自然平衡流道系统观念也同样应用 於单一模穴多浇口的状况( 图1E)。然而,尽管流道系统 已是几何平衡的状态下,靠近中心的内侧模穴与远离中 心的外侧模穴仍然会有差异存在。在大部份情况下,此 不平衡现象会在四模穴以上的模具才会显现。实际上此 不平衡现象与流道系统分流数及流道配置方式有关,且 有可能在单一模穴的状况下发生。

     

    图 1:MeltFlipper® 熔胶管理与控制技术

    在大部份八模穴 “H”型配置的流道设计下,通常最内 侧(最靠近料头)的模穴所成形的产品较大且较重。可 以预期其机械性质必不同于外侧模穴所成形的产品。在 成形玻纤强化级材料时尤其是如此。此外,也常会发生 当欲适当保压外侧模穴成品时,内侧模穴成品已产生毛 边的两难状况。多年以来,这个问题已被错误地认为是 模具中心区域温度较高或模板於射出成形时变形所致。

    近几年来随着射出成形产品公差要求日趋精密,且对 多模穴生产的整体品质日趋重视,此几何平衡流道系 统的流动不平衡现像也越来越受到注意。而近来因节 省材料而尽量缩小流道尺寸设计的做法已被发现将使 此流动不平衡问题更形恶化。

    解决方案

    安装 MeltFlipperTM 设计於主流道至次流道的分流处,可将塑料剪切所造成的性质差异分布旋 转90度,达到重新分配塑流性质使其分布重达对称的状态。原先流至第二流道会靠内侧模壁流动的较高温,剪切较剧烈的塑料,经过 MeltFlipperTM 设计之后,将被重新配置为靠流道下侧模壁流动;原先流至 第二流道会靠外侧模壁流动的较低温,剪切较轻微的 塑料,经过 MeltFlipperTM 设计之后,将被重新配置 为靠流道上侧模壁流动。

    尽管塑料性质的分布仍属不对称,然而不同于之前温度左右分布的不对称,现在已变成上下分布的不对称状态。此状态在塑料流入第三流道时,已可提供对等平衡性质的塑料给各模穴,因此解决了流动不平衡的问题。依此观念演译,在16模穴,32 模穴以上设计, 或不同模穴配置方式的情况下,可能须要不只一组的 MeltFlipperTM 设计,而各组 MeltFlipperTM 塑料性质分布旋转的设计角度也未必是90度。其设计复杂性与塑料性质,流道截面几何/尺寸与射出成形条件均有关系。

    二、扩散焊接技术 (Diffusion Bonding Technology)
    扩散焊接是一种固态接合技术,在真空环境下利用高 温及压力使两件工件的接触面之间的距离达到原子间 距,令原子间相互嵌入扩散结合,从而接合金属及或 陶瓷部件。相对传统的焊接技术,扩散焊接能令接合 面更坚固及减少变形情况。扩散焊接技术优势及应用 领域,扩散焊接技术无需焊剂,接合面无应力效应, 不论物料强度跟耐腐蚀性能,跟原料材无异。

    扩散焊接技术更能焊接相同及不同之材料,焊接后能 进行机械加工、打磨、热处理等工序。扩散焊接技术应用领域包括模具镶件、热交换器、汽车零部件、航空零部件、医疗设备及植入器具和贵金属手饰等。

    应用扩散焊接技术的优点,厂家进行模具设计时,可 因应射出件的形状设计贴近模腔的3维高复杂性的冷却流道系统,并於工件表面上加工冷却流道,然后利 用扩散焊接技术将两件或更多工件接合,制作成冷却 流道系统的嵌块。相对传统的冷却流道加工技术,利用扩散焊接技术所制作的冷却流道不再局限於纵横排列的简单设计,亦不受模具的其它结构如顶针位置所 限制,令设计冷却流道的自由度大增。

     

    图2:来自德国的先进扩散焊接炉 / 采用真空扩散焊接技术加工内部带随行水路零件

    三、日本复合型金属3D打印技术
    所选复合加工技术,是指把选择性镭射熔融叠层造型工艺和高速切割加工工艺融为一体,是一种新型的加工技术。金属粉末镭射造型复合加工技术把金属粉末选择性镭射熔化,SLM)的叠层造型工艺和传统的高 速切削加工工艺融为一体,是叠层造型和去除加工的 相反方向加工手法的复合化,综合集成了材料技术, 计算机软件技术,镭射技术和数控加工技术。日本复 合型金属3D 打印技术原理:复合型金属3D 打印技术由金属粉末激光选择熔融(3D 打印)和切割(CNC 高速切除加工)合二为一。这款打印机采用 金属激光 成型复合加工方法,将利用激光熔融凝固金 属粉末的沉积成型与基於切割加工的精加工组合在一 起,同时具有增材与减材的加工特点。

       

     

    图3:金属 3D 打印技术

    日本复合型金属3D 打印技术特点:
    金属光成型复合 加工是在利用激光选择性熔融凝固金属粉末薄层,沉 积截面形状的成形工艺中,加入了对截面形状的轮廓部分进行切削加工的工序。不仅能够制造出单独利用切割加工难以实现的复杂形状,还改善了沉积成型存在的表面粗糙问题,提高了精度。

    本复合型金属3D 打印技术优缺点介绍 优点:此复合加工技术既具有高度的柔性,又具有足够的加工精 度,其特点在于可以一次性并且一体化地加工完成具有内部异型水路和排气功能。缺点:但表 面形状复杂, 难于实施后续加工的精密模具零件。日本复合型金属 3D 打印技术应用及经典应用案例分 享:OPM250L 设备拥有多项新技术及应用领域。比较日本总部的展示中心,世界首例单激光头4点烧结技术,日本航空领域采用OPM250L 设备完成人造卫星轻量化PJ 案例,日本模具企业使用OPM250L 设备实现模具镜面性能的3D 打印技术,复合型金属3D 打印全体切削等多项案例成果。

    四、欧洲增材制造技术
    增材制造重塑金属加工 无限可能 随形冷却提供革命 性的冷却功能,例如射出模应用,最大限度地缩短生产周期。一体式冷却道降低大负荷发动机燃烧室内的 导流片热负荷。最大限度提高效率和降低燃油消耗。 增材式生产牙科领域的牙冠和牙桥。灵活和以最少材 料生产最复杂的液压或气动阀。用大批量生产的材料 一天内生产出可用的原型件。缩短数周,甚至数月 的开发时间。 DMG MORI公司独特的混合式(增材 制造与传统制造结合)加工解决方案,是一项令众人 瞩目的新技术,它将铣削加工技术与激光金属沉积加 工工艺结合在一起,应用于一台具有完整铣削功能的 LASERTEC 65型激光熔覆加工机床上。

     

    图4:欧洲增材制造技术

    该工艺采用了一套粉末喷嘴,其在粉末床中的加工速 度要比激光烧结加工技术快20倍。增材制造技术市 场一直在迅速增长之中,但迄今为止,在大多数情 况下只适合於制造无法用其他方法生产的样品和小 型零件。通过在一台机床上将增材制造与传统的减材 制造这两种加工技术结合在一起,使增材制造的生产 能力得到进一步扩大和补充,以替代与诸如铣削加工 和车削加工相竞争的传统机加工方法。 DMG逆天的 混合制造技术 向来以激光蚀刻技术而闻名的SAUER LASERTEC 激光技术公司,是 DMG MORI 集团的一 部分,一直与DMG MORI美国公司一起从事混合式 加工解决方案的研究开发工作。该公司推出了一台配有激光金属沉积工艺的二极管激光装置和具有完整铣 削功能的LASERTEC 65型增材与减材制造复合型激 光熔覆加工机床。

    “通过在一台机床上将增材加工技术与铣削加工和车 削加工技术结合在一起, 使增材加工技术不再只限於 加工小型工件,”DMG MORI公司先进解决方案开 发部高级副总裁兼首席技术执行官Gregory A. Hyatt 先生解释说,“我们的重点是创建一种工业界中能够 加工更加典型和更大工件的解决方案,例如航空航天 工业、模具及能源工业,以达到金属沉积速度更快、 生产效率更高和经济效益更加合理的目的。” 不同于 采用粉末床的激光烧结技术,采用粉末喷嘴的加工工 艺可允许制造生产大型零部件。

    其3.5kg/h的熔积速度,可使这一工艺的加工速度比 采用粉末床的激光烧结工艺快20倍。再与铣削工艺 相结合,使该技术得到全新的应用成为可能。这种 零部件可分段加工成型,凡是需要精密加工的重要 部位,采用铣削加工操作,但这中间发生的某些部 位,在采用沉积加工工艺以后,铣刀是无法接近的。 DMG LASERTEC 65 3D 金属打印 该混合式加工机床 将铣削加工的高精度和高表面光洁度等优点,与激光粉末沉积加工的灵活性和高熔积速度结合在一起。 “对于采用传统铣削工艺加工的整体零件而言,其材 料的浪费率达到95%以上,而采用混合式加工工艺, 则可以节约很可观的生产成本,其材料浪费率可减少 约 5%。” LASERTEC 65 型增材制造激光熔覆加工 机床上配有一套二极管激光装置来代替刀具,将喷涂 金属粉末材料添加到激光束之中,使金属粉末一层一 层地熔覆在基材之上。从而在没有气孔或裂缝的情况 下,使粉末与基材熔合在一起。金属粉末与基材表面 之间形成了一个高强度的焊接效应。冷却后,可对沉 积金属层,采用机械方法进行加工。

    五、金属模具电子束技术应用
    电子束 PIKA 面加工装置 EBM “PF100S / PF300S” 是一款将模具及医疗领域、丙烯制树脂制品、钛制品、 陶瓷制品等作为对象,通过电子束照射进行表面改质 的装置。为了达到对照射面5μm左右表层进行改质 的目的,在不损失照射前的电子束精度的同时,将其 改质为光滑表面。另外,为了对出现的极小的缺陷及 裂痕、条痕进行改善,产品具有在提升防水性和耐腐 蚀性的同时,抑制树脂成型时所产生的模垢以及提高 产品品质的稳定性等优点,具有适用于各个领域的新 型加工技术。延长模具使用寿命凭借产品所具有的优秀的耐久性,减少模具的维护次数在电子束照射的加 工工序过程中,在工件表面不断地进行突然加热及维 持常温的切换。这样就可以使工件表面的组织构成发 生改质,提高其耐腐蚀性。在使代表塑料模具的成型 模具所具有的脱模性更加优秀的同时,可以达到缩短 成型周期的目的。另外,为增加冲压模具润滑性,解决其残渣堵塞问题的效果可谓卓越。

     

    图5:金属模具电子束 EBM 技术应用

    六、MuCell 微细发泡成型技术
    关于微发泡射出制程技术塑胶微发泡射出制程 (MuCell®) 是将超临界流体 (N2 或 CO2) 注入射出机 料管中,透过螺杆将超临界流体与塑料混炼成均匀单 相流体。超临界流体与熔融态高分子之匀相混合物在 射出过程中因为瞬间压降造成热力学不平衡,使得流 体进入模穴后气体得以从熔融态塑料当中扩散成核并 长成均匀微细气泡。含有微细气泡的塑料经模具冷却 固化得到微细发泡成品。此一制程省去传统制程的保压阶段而节省制程周期时间同时解决传统射出产品不 均匀收缩与翘曲变形等问题而大幅提升产品尺寸精 度。另外,微发泡制程较一般射出制程有较短的生产 周期,其产品因使用气体做为发泡媒介而兼具制程环 保、产品轻量化的优点且产品塑料可回收。

    微发泡成型技术研发历程1993年MIT授权Trexel公司进行商业化制程研发,1997年发展出PS微细押出发泡制程(MuCell),Engel 於 2000 年推出微细发泡 射出成形机 (MuCell Molding),1998 年 3 月 Trexel 公司在台湾提出申请射出制程专利,2000年10月 Asahi chemical宣称开发完成Amotec技术,1998年 台湾ITRI/UCL开始进行微细押出发泡制程之研发; 1999~2000年持续研发微细发泡押出及射出技术。

    微发泡成型技术优势及应用领域微细发泡成型技术 具有优越之物性,其泡孔密度非常高 (106~109cells/ cm3),其发泡体密度可控制在0.03~0.95之间,且具 有高抗张力及压缩强度,在高热下稳定性高、低热传 导系数、适用于低温,介电常数低,讯号传输性能佳。 无污染洁净度高,可适合制造生医多孔性材料,并且与未发泡成品相较之下,有高冲击强度、高韧性、比强度、高耐疲劳性,且产品寿命较长。

     

    图 6:MuCell 微细发泡成型技术

    七、物联网在射出成型行业的发展与应用
    ACMT 协会的【科学试模技术中心】认为该理论亦适用于智能射出成型工厂,并且将该理论融合到智能射 出成型工厂的流程改善,其中射出成型车间的6M 指 的是制造生产过程的资讯化与自动化,透过系统整合,让整个生产制造流程自动化与最佳化,6M 系统 包括:
    ◆ 建模(Model):指的是模型建立与模拟验证 (Simulation)。
    ◆测量Measurement):指的是生产过程的检测与制品 管控。
    ◆工艺(Method):指的是射出成型生产参数与工艺。
    ◆设备(Machine):指的是射出成型设备及周边辅机。
    ◆材料(Material):指的是塑胶原料与物件零件。
    ◆维护(Maintenance):指的是设备与模具的维护及保养。

    其中建模(Model) 部份,射出成型制品在设计阶段需 要分析塑胶制品的工艺要求,面向可制造分析(DFM, Design for Manufacturing)的模具设计,需要跨设计和制造环节开发平台的支持,在模具设计过程, CAD 与CAE 系统如同资深工程师或专家一般的协同 作业,让工程师在操作CAD 过程中,已经为CAE 环 境準备好了先决条件与布局,CAD/CAE 集成技术的 发展提供面向塑件及模具设计的技术支撑。 CAE 技术可帮助工艺人员在制品设计阶段对制作的射出成型 工艺进行可行性及存在的缺陷进行评估,可预测潜在的制造风险,并验证优化设计及制造工艺对制品的影响。

    测量 (Measurement) 部份,过去工程师主要关注基 於射出成型机参数的过程控制,但近年来基於模腔压力的射出成型控制系统被证明是确保生产过程高度一 致性和优化质量的重要手法,从欧洲的克劳斯玛菲 KraussMaffei、阿博格Arburg、及恩格尔 Engel 等设备商的大量采用即可获得印证。现今尚有熔胶温度、 模具温度、熔胶速度、熔胶前沿位置等模内传感器, 可进行多模穴的平衡确认、追溯不良品、验证模流分 析、成型周期的缩短、剪切黏滞的升温、成型条件的 优化等等,蕴含着各种应用的可能,通过有效利用所 测量的数据,搭配模流分析及自动化工程可以提高生 产效率。工艺(Method) 部份,由于射出成型行业的 设备、人员、及制造工序复杂,实际生产时由于一些 关键工序受射出成型机等资源的限制,或其他特殊情 况导致存在著多种加工工序流程并存的情况;不同工 艺的使用, 一套模具必需结合多套设备才能生产,设 置需要工程人员参与,如何让工程人员具备正确的试 模知识及技能,就显得特別的重要,因此必需透过在 职培训,持续提升现场人员的工艺水平。

     

    图 7:AIOM- 物联网在注塑成型行业的发展与应用

    八、全球模流分析技术的应用现况与发展
    2016年ANSYS成为全球第一家年营业额超过10亿 美金的工程模拟软件公司,营收规模已经超越许多 CAD/CAM软件供应商,正式宣告CAE主导设计的 时代已经来临。 2017年2月,精密量具的领导厂商 海克斯康集团更大手笔以8亿3仟4百万美金收购了 CAE的元老公司MSC Software,不仅象征硬件公司 进入数字设计世界的一大步,更意味着真实制造环境 的量测数据将与仿真分析紧密结合,协助企业突破产 品设计优化与传统制造生产的极限,引领制造业迈向 工业4.0的康庄大道。

    这些变化与集成将持续带动全球机电相关产业的创造 与革新,具体而微,相同的设计优化与仿真技术的演 进也正在注塑成型与模具设计的世界被循环复制中。 模流分析最早仅被运用于诊断塑胶产品设计,协助解 决生产问题,进化至今日工业界已广泛运用模流分析 进行产品与模具开发前期的设计、验证与优化,在大 多数企业的设计生产流程中扮演不可或缺的角色。

    这段演变的过程中,全3D的产品与模具设计CAD软 件的普遍应用当居首功,而自动化的网格产生工具更 是功不可没。早期分析人员往往需要花费数小时甚至数日的时间处理模型建立网格,才能开始展开分析工 作。现在有了全自动的 eDesign 与 BLM (Boundary Layer Mesh)网格产生技术,已可 实现单键生成网格, 甚至修改产品时同步更新网格的理想。因此标準的模 流分析工作已逐渐从专业CAE分析师转移到模具设计 师,甚至更上游的产品设计师的身上。

    产品设计与模具设计师也已习惯倚赖模流分析软件协 助决定浇口位置,平衡流道设计、优化水路配置、解 决翘曲问题等等。许多公司甚至已著手将模流分析核 心嵌入公司内部的设计导引平台,实现每件产品均经 过模流分析自动检验射压上限、收缩量与翘曲变型量 的设计品管理想。同时配合内部私有云的电脑丛集平 行运算,大幅缩减计算时间,提升反应速度。

    为了协助使用者节省大量时间并且获得最适合模流分 析的3D流道网格,Moldex3D R15.0的版本发展了新 一代的自动化高品质流道网格建构技术。新的流道网 格技术可自动生成高解析的六面体网格,提供用户多种节点类型来链接线性流道交界,真实反映流道的原 始几何形状,有助於进一步缩短计算时间并提升模拟 精準度。

    「非匹配网格」技术的诞生使产品与嵌件间的网格 界面无需连续与数量对应,即可进行模拟分析,并 能取得正确的模拟结果分布及连动性组件变形预测。 Moldex3D R15.0的非匹配网格技术由原先仅支援嵌 件(part insert)扩展至支援模座网格,克服产品与嵌 件网格节点不匹配的条件下无法预先自动建构3D实 体模座网格的限制,让使用者可加快模座网格的处理 效率及分析準确度,让所有使用者都能体验高品质网 格技术带来的模拟分析效率和精準度。

    从模拟到完全仿真 工程师对于CAE的需求与期待永无止境。除了标準射 出成形制程的模拟分析之外,模流分析功能现已涵盖 射出压缩成形、压缩成形、金属粉末射出成形等特殊 制程。短纤与长纤的纤维强化复材在射出成形过程中 的纤维排向与FEA集成分析,更是Moldex3D被公认 的先进功能,并已获得全球先进汽车制造商与工程塑 料领导厂商的一致认同与采用。

    Moldex3D R15.0更进一步将这些优点扩展至纤维复 材的压缩成形制程分析,协助用户设计、优化大型纤 维强化复材的制造工艺。详细的资讯可参考本期专文 「透视复材成型的纤维排向」。

    除了在纤维强化复材制程的完整支援之外,随着汽车 轻量化与低油耗的要求逐年提升,Moldex3D早已将 气体辅助射出、水辅助射出、微细发泡(代表性技术: Trexel公司的MuCell® )、热塑性塑料化学发泡等先进成形技术纳入模拟预测的范围,并已取得很好的 验证数据与使用经验。最新的R15.0化学发泡成型模 组更新增支援的聚氨酯(Polyurethane, PU)发泡制程, 考虑融胶在模腔中的交联动力学 (Curing Kinetics) 和 发泡动力学 (Foaming Kinetics) 计算。透过聚氨酯发 泡模拟分析,使用者就能够更了解制造过程并準确地 预测充填和发泡阶段的动态行为,并且确认射出条件 与原料注入的最佳化控制,并借此优化产品设计,更 容易评估决定适合的生产条件。

    近年来模内装饰的射出成形生产虽已普及,但仍面临许多油墨冲刷、皱折变形等成形工艺的挑战,造成产 品开发的成本攀升与时程延宕。 Moldex3D R15.0 提 供专用的分析功能,在模内装饰模拟前处理流程中支 援薄膜边界选项,协助用户以最快速、简单且精準的 方式,处理饰件网格层。同时提供「冲刷指数」让产品设计者预测冲刷状况,确保高品质模内装饰产品的 产出。借由分析除了可以预测出与实际结果相当吻合 的流动波前,更因为考虑薄膜的热传效应,可以了解成型过程中的热迟滞 (heat hesitation) 现象,此现象 正因为是装饰层的热传导能力较差所造成。

     

    图 8:3D 模流分析

    九、模具设计之T-MOLD解决方案
    工业领域正在全球范围内发挥越来越重要的作用,是推动科技创新、经济增长和社会稳定的重要力量。但与此同时,市场竞争也在变得愈发激烈。客户需要新 的、高质量的产品,要求以更快的速度交付根据客户 要求而定制的产品。此外,还必须不断提高生产力水 平。只有那些能以更少的能源和资源完成产品生产的 企业,才能够应对不断增长的成本压力。解决方案就 在于实现虚拟生产和与现实生产环境的融合,采用创 新软件、自动化技术、驱动技术及服务。这些能够缩 短产品上市时间、提高生产效率和灵活性,帮助工业 企业保持在市场上的竞争优势。

    面对工业领域不断加剧的全球激烈竞争以及日益沉重 的成本与时间压力,节能减排、降低成本和大幅提升生产效率已迫在眉睫。 “一体化工程设计”理念是指 所有硬件与软件间完美协同,在一个系统中实现工厂 管理、过程控制系统和设备设计与组态等各种功能。

    ◆3D图形设计在制造业的重要性,模具企业在上 MES或者ERP系统前请先确定设计是否实现标準化,规范化,否则自动排产和自动工艺与现场脱轨,效率 无法得到提升。目前大多数模具企业没有相应的专家 系统来支持标準化和知识化。

    ◆模具设计流程中很难做到标準化,知识化,模具专 家设计系统的应用是企业应对变革、提升竞争力的重 要手段。

    ◆设计方式的不同带来的内部知识结构不同困扰企 业,每个人对软件的理解导致操作不同,理解不同带 来的沟通瓶颈,无法满足企业“金字塔”型的人力资 源结构,还在一定程度上加深了企业对所谓“软件高 手”“设计高手”的依赖程度。

    目前模具企业面临的问题主要是智能化程度低,完全依靠设计工程师思考及经验.自动化程度低,大量简单重复动作需要设计工程师完成,这不产生效益.现有设计流程繁琐,设计效率低.类似的模具,都需从头设计,毫无关联,不能建立知识库共享.设计系 统很多,全3D模具设计却难以普及,基本停留在 2D+3D的混用形式.基於模具设计而进行的UG二次开发,大多只是建立公司标準零件库及实现一些简单的功能实现.现有的设计标準无法执行,有纸面的设计规范,但是在设计时候往往不是,导致每个人机构设计,细节设计都不尽相同,导致下工序制造检验成本失控.企业标準件库建立过程和结果不能满足迅速发展.企业急需新的技术来提升市场竞争力。

    T-MOLD全3D模具设计自动解决方案,是基於市场需求搭载NX平台的全三维模具设计自动化解决案, 提供从自动产品分析,快速分模、加载模架、加载标準件、一键开腔、一键输出BOM和一键出图一整套的解决办法,利用模块化、标準化、自动化的思路, 简化模具设计师的建模过程,自动处理统计零件信息,提高模具设计效率,降低出错率,节约成本。

    图 9:智能结构处理方案 / 图 10 : 参数化数据库

    十、模管家-如何快速、準确的进行模具估 价与报价
    快速準确的报价是获得生产订单的第一步,越来越多 的企业实践表明:报价的準确性和快速性将严重影响 公司获取业务的能力。报价过高,意味着潜在的订单 向竞争对手流失,从而削减企业的竞争优势;报价过 低,虽然可能赢得订单,但是不一定能达成利润。因 此,快速準确地报价是衡量制造企业竞争实力的一个 重要指标。本文由倍智信息模管家资深顾问团队,综 合多家模具企业的估计及报价形式,总结出面向模具 企业快速精準估报价的方法! 在开始介绍方法之前,我们先明确一下估、报价的分工以及原则。模具估价一般是工厂端工程负责人进行 成本的估算,而报价动作是在业务端考虑综合因素进 行利润的调整后完成。这样的结构可以让模具报价更 準确,权责更好的划分。
    模具的估价办法 在模具进行估价前,需要先明确一些报价的基本规格 需求,也称为模具规格书,这样才能进行更準确的报 价。这些基本需求包括专案信息,成品信息,模具信 息和成型信息。比如专案信息中包含成品产量;成品 信息中需要包含使用的成品材质;模具信息中有保证 模次(模具壽命)和模穴数;成型信息中包括成型机 的吨位等。具体可参考图1:塑料模具规格书范例。 有了规格书,可以进行模具的估价。模具的估价包括 材料费用、加工费用(包括设计和CAM)和管销利 润三部分,经过总结可分为3种估价方法,分別为:
    方法一:经验公式法
    利用自己的经验,进行预估。经验公式法有几种方 式,有些老师傅量一下成品尺寸,就可以简单预估 材料的尺寸,由材料的尺寸、材质和单价计算出材料 费用。如有些模具厂将模具分为大、中、小三种,大 模具的材料费用占30%~35%,中模具的材料费用占20%~30%,小模具的材料费用佔15%~20%。然后根 据模具尺寸和材料单价计算出材料费用,使用材料费 用除以材料所佔百分数,快速估算模具成本。精準一 点的方法是设置更多的参数,比如将成品尺寸、外观 要求、模具精度、难易度等分別定义为一种参数,当 选择参数的不同数值时,产生不同的价格。此方法估 价快速,準确性依照经验的老道与否而有所差异。如 下图2列举塑件及模具的主要规格及参数,填入后即 可产生相应的成本。

    方法二:历史范本法
    也叫历史模板法 每次关单后做整理(如:去掉之前重工以及报废部分 的费用)并存成範本。在下次估价时,搜索以前存取 的相似模板,调取相关信息,然后根据实际的情况在 此基础上做相应的调整(参见图3)。此方法适合以 前做过的模具,因为站在前人的经验基础上进行估算 成本,估算结果相对快速、準确。

    方法三:逐项计算法
    拿到一套模具采用逐项展开,分別展开模架(模座)、 模仁(型芯)、五金配件及铜料,然后根据材料的价 格费用进行计算材料费用;加工费用也是按照设计、 机加工、CNC以及放电等工艺展开,根据每种工艺的 单价以及加工的工时数计算加工费用;而管销、利润 费用在材料和加工费用的基础上乘以一个系数,大致 在15%左右。将材料费、加工费和管销、利润加在一 起,即可得出模具的价格(参见图4)。此法相对精準,但是估价时间比较慢。可以藉助一些 CAD软件,快速拆解主要零件,然后计算成本。此方 法适合之前没有做过的模具。

    方法四:互联网大数据
    大数据、人工智能是近期的热门话题,大部分也已被 应用到企业中。大数据技术可以对企业的历史报价信 息进行更归类、匹配,分析和决策。大数据通过高度 集成的方式,将每次相对独立的报价信息汇集起来, 打破了原有的信息壁垒,实现了信息化的集成,用户在报价时候,大数据会匹配报价中的各个环节和参 数,如同类产品的报价明细、同类物料的市场价格, 同类工艺的工时费率等等。这些数据通过人工是无法匹配的,而且无法匹配出同类且最接近当前报价信息 的,通过大数据即可轻松实现。而且还能对报价产生 的细节问题,提供相关性的、一对一的解决方案,让 报价更加精準。在实际应用中,根据具体的情况可以 选择不同的方法进行估价,也可以同时结合4种方法 进行交叉比对,估算出最合理的模具价格。

    模具报价的办法 模具的估价完成后,知道了模具的成本,为模具报 价提供了一个基础。模具报价的考虑点除估算的成 本外,还需要根据产品类型、自身产能、市场行情、 客户心理、竞争对手等状况做相应的调整;有些企业 采用在成本的基础上乘以比例系数进行报价。当产能 很满的时候,可能在成本的基础上乘以一个利润系数 来作为报价;在产能不足时,为了让工厂动起来,根 据成本接单,甚至低于成本价格接单,通过生产产品 来弥补模具成本。另外很多企业都是既有模具厂,也 有成型厂。这种企业会采用以成品报价为主,模具报 价为辅的方式来进行模具报价。即模具作为研发的费 用,只报成本价格,甚至可能牺牲模具来接单,然后采用模具加成品的总价方式来考虑报价,根据客户需 求成品的数量来综合计算订单的利润。
    综合以上,根据不同的需求选择不同的估价方法,借助工具和市场的实际状况,每次做出相应调整进行模 具的报价。然而,最準确的方式是根据接单后制造出 模具的实际成本,才是最準确的依据。但是,靠人工 的方式累计实际成本存在周期长,涉及部门多,收集 不准确的状况。只有通过大数据才可以解决这么细 致、繁冗的过程。有了大数据后,不仅可以累计新模制造成本作为当时报价的检验以及经验的累计,更可以扩展收集到模具量产后的保养、维修部分成本。
    统计每次修模的原因,然后用管理的方法进行分析, 建立一套模具的履历,累计模具开发经验。有了这种 历史数据的参考,可以明确模具改善的方向,让我们的模具越做越精良,成本越来越低。■

    图 11:塑料模具规格书范例


    图 12:塑件及模具的主要规格参数 / 图 13:模具估报价界面

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