精冲工艺成本核算的十二个问题

精冲工艺成本核算的十二个问题

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精冲工艺成本核算的十二个问题

2020-12-10

在知乎和微信公共账号上,有一个很不错的平台叫:ABC 成本分析,经常请一线的管理和技术人员分享不同行业的成本分析,有主持人、记录员和点评人,还有连线在线答疑。这种分享不一定像学院派那样严谨,但是分享内容实际操作性强,有兴趣的可以去关注,聆听详细的回放录音和 PPT。经授权同意,本期整理精冲的总结,一位叫MONICA 的女士分享。

精冲过程中落下的是废料吗?

答:齿圈压住的是废料,反顶的部分是工件,工件是冲完落下去的。精冲是融合传统冲压(折弯、翻边、浅成形)和冷挤压体积成形的工艺。

含碳量小于 0.35% 的低碳钢,类似这种抗拉强度达不到 600兆帕的材料,适合精冲吗?

答:适合精冲。精冲选材料是看功能要求,有些产品并不需要承受太重的载荷。

精冲材料需要良好的塑性、低屈强比、高延伸率和良好的组织结构,一般抗拉强度在600MPa或700MPa以下。含碳量小于 0.35% 的钢材,可直接精冲;含碳量(碳当量)0.35%~0.7%,需进行球化退火。常见钢材有低碳钢:DC03 和 DC04 等,低合金高强度钢:H420LA 和 S500MC,调质钢:16MnCr5 和 42CrMo 等。

精冲工艺成本测算包括哪些?

答:成本测算需要考虑排样设计、冲压力的计算、压力机选择和后处理工序的成本。

排样设计:需要工序定义,分析零件特征及精度要求,需要做穴数选择,确定零件形状及产量需求,还需要定义搭边值,比如关键数字“0.6,1,2”,0.6是指产品特征的尺寸跟料厚的尺寸比的极限。假设料厚是 1mm,那么如果孔的大小在 0.6 以下就不具性价比了。较软的材料可以适当加大极限值,而较硬的材料需要适当降低极限值。就意味着精冲的尺寸加工极限相对较小,就是指搭边和连接处需要 1 倍料厚作为工艺排样的搭边值。2 就是在精冲非常薄的材料的时候,比如 1mm 厚的材料,那么搭边考虑 1 倍料厚就太薄了,至少要 2mm。

冲切周长是成本核算非常重要的概念,在后续的计算中会经常需要用到这个数字,这是需要做精密冲压的全部周长。如果是分几步进行冲压的话就需要分开考虑每一步的冲切周长。

冲压力的计算:对冲切来说注意的是抗剪强度。由于抗剪强度在材料性能表里一般没有定义,因此在计算时通常按照 80% ~ 90% 抗拉强度 = 抗剪强度来进行计算。在冲裁力的公式中的0.9系数就是用来计算抗剪强度。零件面积关系到反顶力的计算。反顶力即单位面积需要承受多大的力才能保证材料不流动。

齿圈压力是精冲相较于普通冲压而言特别需要计算的部分。齿圈压力中 Hr代表齿圈高度,在 VDI 3345 中可以查到相关数值,图示的公式是一种比较安全的算法。反顶力中的 2 ~ 7kn 也是通过材料可以查到,根据材料的软硬不同选择不同的数值。精冲模具非常紧凑,因此虽然单个模具的金额绝对值不高,但是相对模具大小来说偏贵。

压力机选择:法因图尔和森铁工是目前中国市场上最常见的设备厂家。TEEP-Total EffectiveEquipment Performance 即完全有效生产率,简单来说就是除了 OEE 之外还包含了设备利用率。TEEP= 设备利用率 *OEE,其中设备利用率中包含了计划停机时间。精冲的 TEEP 一般在55 ~ 65% 之间,如果供应商能做到70% 以上说明供应商实力很强。精冲的TEEP 低是因为精冲对模具的镶块损耗相当高,需要花时间来频繁更换镶块,而且拆卸精冲模具镶块是比较麻烦、耗时较长的,因此如果供应商的 TEEP 较高,则说明该供应商的模具的结构设计能力,对模具选材和保养以及加工精度这几方面能力都很强。

精冲模具常用模具刃口材料及寿命:模架一般寿命是 150 万~ 1500 万冲次,凸模单次刃磨一般寿命为3万~5万冲次,凹模单次刃磨一般寿命为凸模的两倍,刃口可磨削次数 10 ~ 20 次。

精冲后处理工序:去毛刺,用砂光机或者震动研磨;热处理用于渗碳、渗氮、碳氮共渗,发黑校平,一大型平板件,平面度要求 0.02 ~0.4mm/100mm9;磨削,高精平面度要求,平面度要求0.005 ~ 0.02m2/100mm2;机加工,根据产品特征计算;清洗,有喷淋式、超声波清洗和碳氢清洗等;攻螺纹,有手动和半自动选择;防锈包装。

如果材料选择使用合金钢,则需要使用热处理。在江浙沪一带,热处理大约是 8 ~ 10 元 / 公斤,如果知道装炉量的话也可以按照 2000 ~ 3000 元 /炉来计算。

校平机一次需要两台设备同时在 X方向和 Y 方向一起校平。清洗方式按照清洁度要求从低到高,排序为喷淋式<超声波清洗 < 碳氢清洗。

精冲的模具里面有流道吗,是用来散热的吗?

答:有流道,但不是用于散热,而是用于注油的流道。相比普通冲压,精冲时精冲油必须百分之百覆盖住冲压材料。在材料上方采用油泵喷油,而材料下方则需要在做厚板高强板冲压时在一些镶块上打孔来进行高压注油。

精冲模具非常紧凑,因此虽然单个模具的金额绝对值不高,但是相对模具大小来说偏贵。

精冲油的成本是怎么计算的?

答:相比普通冲压,精冲过程使用油的用量非常大,成本相对也比较高。不同于普通冲压所用的稀油,由于需要在高压下形成一层油膜起到润滑和散热的功能,因此精冲油的粘度非常高,不易挥发也不可回收。一桶油如果做普通冲压大约可以用 1 年,而做精冲只能用大约两个月左右。此外精冲油的单价是普通用油的 2 倍价格。在做成本核算时可以按照平均产能来算,假设一桶油用2 个月,算出这两个月的平均产成品数量,作为间接材料分摊进产品成本中。

料带定位孔径最小直径有什么标准吗?对成本有什么影响呢?

答:定位孔直径对成本影响不大,与产品厚度和板材大小、形状有关,从工艺上更关注搭边尺寸。

料带上的废料成本怎么计算的?

答:废料是回收的,并且市场的回收价格是很透明的,比如废钢网可以查询。今年的废钢回收价格大约在1500~2000 元 / 吨,同时需要扣除送到钢厂的运输费用约 150 元 / 吨。

精冲的保养费用比普通冲压高很多吗?

答:并没有很高。因为精冲停机并不是设备的维护保养,而是模具需要更换镶块进行保养。精冲生产瓶颈是在模具上而非设备上。

精冲卷料的头尾料报废是怎样的?

答:包含两种报废。第一种是普通报废,跟普通冲压一样,板材卷料每卷的最外一层不能用,内圈的 1 圈到 2 圈基本不能用。第二种是技术报废,调试和每一次的 set up 时所产生的的报废。

精冲工艺中一般纯材料报废大约占比是1% ~ 3%,而技术报废需要结合材料、零件、工艺等整体考量。

精冲对油的要求较高,能否对油的选择做说明?

答:关于精冲油的选择,我觉得理解成如何确保精冲良好的润滑冷却。精冲油跟普通冲压油差别比较大的一个特点是粘度大(四十摄氏度下粘度 115 左右),保证极高压下模具和成形材料之间依然有一层均匀的油膜。关于油品选择,各品牌供应商都有自己为数不多的精油油种类,可以直接找供应商(福斯、北衫、嘉实多)进行专业咨询。另外,如何给油,模具上如何储油也非常关键。

精冲设备一般都配有单独的油泵。一般三毫米以下的材料,只是上面涂油就好,厚一点的材料,需要在模具内部设置注油孔,为下表面也涂油。两害相权取其轻,粘度高的油很难清洗,但可以保证良好的润滑。润滑做得好,模具每次修模寿命可以翻番,因为冲压模具修模成本与设备成本占比很高,所以润滑对成本影响显著。但清洗成本本来就不大,清洗普通冲压油和清洗精冲油的成本差别很小。

卷料冲制后产生的边角料如何在各产品中分配准确?

答:废料准确分配的问题,原材料废料有以下几种,卷头卷尾废料,一般指卷料的最外圈 + 最内两圈,这个每卷都有;调试报废,一般指换型调试时用料,根据产品难度,精冲来讲 10~20模次,稳定的话占比很少;还有正常生产报废,这个是个统计数据,根据产品难度,一般 0.3% ~ 1% 左右,还有一种报废叫破坏性测试报废,比如螺纹扭力测试等,要根据检测频次和每次数量确定,一般每四个小时三件左右。所有这些报废的成本都需要均摊到良品上面。

是如何控制冲压油对产品的污染,减少后续清洗工序成本增加?

答:目前精冲工艺见过的清洗是不可避免的,如果是说的含氯油的污染,现在福斯已经有不含氯的 WISURAFMO 5020 精冲油了。

来源:网络

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