（机械电子工程专业论文）基于三维cad软件的模具价格预算系统开发的研究.pdf

摘要经济性评估在模具行业的发展中具有重要地位，模具价格预算是模具行业经济性评估的核一i , 问题之一。三维c a d 软件已逐渐取代二维c a d 软件而成为模具设计领域的主流软件，而国内目前还没有支持三维c a d 软件的模具价格预算系统。针对这一问题，本文提出了基于三维c a d 软件开发模具价格预算系统的新方法。本文在分析了模具价格构成理论的基础上，结合模具行业的实际情况建立了采用重星法和工时法进行模具价格预算的数学模型。本文对系统进行了总体结构设计，提出了模具价格预算信息数据流的概念，指出系统开发的核一t l , 是实现模具价格预算信息数据流的合理流动并对其进行优化。本文研究了模具价格预算系统实现的一些关键技术：s o l i d w o r k s 用户化二次开发技术，在s o l i d w o r k s 环境下对有关几何特征的获取，模具零件工艺过程的确定，表面加工链的确定和模具零件毛体积的确定。针对模具零件毛体积难以确定的问题，本文给出了利用最小包络圆和最小包络方解决的方法。构建了基于c s 模式的模具价格预算数据库系统提出了公用数据库、外加数据库和本机数据库相结合的数据库结构。在上述研究的基础上，开发了基于三维c a d 软件s o l i d w o r k s 的模具价格预算系统，并给出了利用该系统进行模具价格预算的几个实例。价格预算结果表明，基于三维c a d 软件开发模具价格预算系统是可行的，系统实现了预期的功能，提高了模具价格预算的效率和准确性。关键词：模具价格预算：三维c a d 软件：重量法；工时法；s o ij d w o r k s ；模具价格预算信息数据流；数据库系统a b s t r a c te c o n o m i ce v a l u a t i o np l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h ed e v e l o p m e n to fd i ei n d u s t r ya n d d i ep r i c eb u d g e ti soneo fk e yf a c t o r so ft h ee c o n o m i ce v a l u a t i o nt h et h r e e d i m e n s i o n a lc a ds o f t w a r ei sg r a d u a l l yr e p l a c i n gt w o d i m e n s i o n a lc a ds o f t w a r ei nt h e d i ed e s i g n ，b u tt h ed i ep r i c eb u d g e ts y s t e m s p r e s e n ti nourc o u n t r yd o n ts u p p o r tt h r e e d i m e n s i o n a lc a ds o f t w a r ey e t anewm e t h o db a s e do nt h r e e d i m e n s i o n a lc a ds o f t w a r ei sp r o p o s e dt od e v e l o pd i ep r i c eb u d g e ts y s t e mi nt h i st h e s is b a s e do nd i ep r i e ec o n s t i t u t i o nt h e o r y ，m a t h e m a t i cm o d e l so fw e i g h tm e t h o da n dm a n h o u rm e t h o df o rd i ep r i r eb u d g e taree s t a b ii s h e d t h es t r u c t u r ef r a m eo fd i ep r i c eb u d g e ts y s t e mise s t a b l is h e da n dt h ec o n c e p to fd i ep r i c eb u d g e ti n f o r m a t i o nd a t af l o w ( d p b i d f ) isp r o p o s e d t h ek e yp r o b l e mt oi m p l e m e n td i ep r i c eb u d g e ts y s t e mi st om a k ed p b i d frunr e a s o n a b l ya n de f f i c i e n t l ya n dt oo p t i m i z ed p b i d f s e v e r a lk e yt e c h n o l o g i e st oi m p l e m e n td i ep r i c eb u d g e ts y s t e mares t u d i e di nt h i st h e s i s t h em e t h o d st of u r t h e rd e v e l o ps o l i d w o r k sf o rc u s t o m i z e da p p l i c a t i o na n dt oo b t a i nt h eg e o m e t r yc h a r a c t e r su n d e rs o l i d w o r k sared i s c u s s e d t h et e c h n 0 1 0 9 i e st od e t e r m i n et h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s so fd i ep a r t sa n dt h ep r o c e s sc h a i n so ff i n i s h e ds u r f a c ea r es t u d i e d i os o l v et h ep r o b l e mt od e t e r m i n et h eg r o s sv o l u m eo fd i ep a r t s ，anewa p p r o a c hw i t ht h el e a s te m b r a e i n gc i r c l ea n d t h el e a s te m b r a c i n gr e c t a n g l ei sp r o p o s e d d i ep r i c eb u d g e td a t a b a s es y s t e mb a s e do nc si sa l s oe s t a b l is h e dw h i c hc o m p r i s e sc o m m o nd a t a b a s e ，a d d i t i o n a ld a t a b a s ea n dl o c a ld a t a b a s e a ti a s t d i ep r i c eb u d g e ts y s t e mb a s e do nt h r e e d i m e n s i o n a lc a ds o f t w a r es o l i d w o r k si si m p l e m e n t e da n ds o m ee x a m p l e sw i t ht h i ss y s t e ma r ep r e s e n t e d t h er e s u l t so ft h e s ee x a m p l e ss h o w t h a tt h es y s t e mh a sa c h i e v e dt h ea n t i c i p a t e df u n c t i o na n di m p r o v e st h ee f f i c i e n c ya n da c c u r a c yo fd i ep r i c eb u d g e t k e yw o r d s ：d i ep r ic eb u d g e t ：t h r e e d i m e n s ；o r a ic a ds o f t w a r e ：w e i g h tm e t h o dm a n - h o urm e t h o d ：s o ii d w o r k s ：d iep r i c eb u d g e tn f o r m a t i 0 1 1d a t af i o wd a t a b a s es y s t e m薹于三维c a d 软件的模具价格预算系统开发的研究1 绪论1 1模具行业经济性评估的重要性模具工业在现代化生产和先进制造技术体系中占有极其重要的地位。据统计，在汽车、电子、仪器、通讯设备和家用电器等工业产品中，有6 0 9 0 的零件依靠模具来完成。据国际生产技术协会统计，目前机械零部件粗加工的7 5 和精加工的5 0 9 6 由模具来完成”j 。随着现代工业的发展和产品更新换代周期的不断缩短，模具的需求量大幅增加，对模具的设计制造水平的要求也不断提高。模具工业技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标之一引起了各国的普遍熏视。在德国，模具被冠为“金属加工中的帝王”：在日本，模具被称为“进入富裕社会的原动力”；在罗马尼亚，人们更是把模具看成黄金。在国内，在1 9 8 9 年国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具制造与基本建设列为机械工业重点技术改造序列的第一位【“。由此可见，模具工业在国民经济建设中占有极其重要的地位。经济性是制造企业决策者最为关心的问题，是制造业得以发展壮大的屉直接推动力。对制造过程的经济性进行准确、及时的评估是制造业的必然要求。经济性评估( e c o n o m i ce v a l u a t i o n ) 已经得到了国内外学者的高度重视 3 t o 】。由于模具工业在制造业中占有极其重要的地位因此加强模具生产中的经济性评估具有非常重要的现实意义。模具企业要赢得市场，必须具备以下条件：较短的交货期、高质量的产品和尽可能低的成本。在模具市场竞争中，时间就是市场份额，客户对模具制造周期要求也越来越短。模具企业如果能以最快的速度提供出模具制造前的预算价格，将有助于很快与客户达成一致，无疑将在与其他模具企业的竞争中占据有利位置。同时，模具产品必须在质量和价格上符合客户的要求。模具企业必须要控制生产成本以保证企业有所盈利。对模具制造成本做出快速准确的评估，可以在一定程度上缩短模具的生产周期和交货期，提高模具产品质量，节约模具成本，提高企业的经济效益。如何快速、准确的评估模具制造成本，对模具价格做出合理的预算，对赢得日趋激烈的全球化市场竞争尤为重要。在模具生产领域，涉及到的经济性评估问题主要有：( 1 ) 如何预算模具的制造成本，方便企业决策。( 2 ) 对于模具设计制造方，当接到模具生产订单时，如何以最快的速度给出本企业的模具报价，以便在激烈的市场竞争中获得有利地位。( 3 ) 对于模具需求方，当面对不同模具企业给出的报价单时，如何在这些候选企业中找到最佳的合作伙伴，以获得最大的经济效益。( 4 ) 在模具生产企业内部也要进行成本预算，以便于企业内部不同的加工车间计算加工费用。( 5 ) 由于设计和制造过程的脱节，不合理的设计会增加模具制造成本。如何在模具设计过程中即时考虑其经济性，以获得最为经济的设计方案。1 2 我国模具市场的价格问题模具行业经济性评估的一个很重要的方面是模具成本评估( d i ec o s te v a l u a t i o n ) 和模具价格预算( d i e p r i c eb u d s e t ) 。在市场经济条件下，商品的价格直接影响着其在市场上的基于三维c a d 软件的模具价格预算系统开发的研究流通，其价格扭曲不仅会造成资源浪费，而且会造成利润的不合理分配，从而影响着行业的经济效益。模具作为商品，其价格合理与否将直接关系到模具行业的经济效益，直接推进或阻碍模具工业的发展，进而影响工业生产的其他方面。目前我国的模具工业取得了长足的进步，已经初具规模。全国已有2 0 0 多个模具专业厂，6 0 0 0 多个生产点。1 9 9 6 年用于生产模具的费用约1 6 0 亿元，1 9 9 7 年达到2 0 0 多亿元。我国模具商品化程度也在不断提高，但在总体上，自产自用的模具仍占多数，商品模具只占总量的3 0 左右i j l l 。但是在我国模具工业发展历程中，模具价格却存在着一系列问题。长期以来，受国家计划经济体制的影响，许多模具制造部门从属于各工厂，模具的专业化和标准化程度低，模具工装设备从属于工艺设备，直接摊入产品成本，统一核算，不汁盈亏。人们形成一种观念：“模具不是商品，也不是产品，没有价格问题，甚至没有成本问题。”【l2 这一观念在相当长的时间内根深蒂固，甚至在相当长的时期内，在国内就没有模具定价这一概念。随着改革开放和市场经济的实旄，模具工业也被推入市场，模具成为了商品。同时，即使作为各加工企业自产自用的模具产品，在各设计部门和生产部门也存在独立核算成本的问题。但长期以来模具没有价格的历史问题，造成了模具行业价格极其不规范：模具计价无依据，计价标准不科学、不合理、不统一，模具价位普遍较低，模具价格与实际价值偏差较大。混乱的模具价格，阻碍了模具产业的市场化进程，造成了模具行业竞争力低、经济效益差的局面，严重制约了模具行业的发展j 。理顺模具市场价格，建立规范的模具价格体系具有十分重要的意义：可以促进模具计价标准的统，便于模具企业展开合理竞争，改变长期以来我国模具价格偏低甚至无价格的状况，建立模具价格与成本的合理关系，充分体现模具行业的高科技因素，促进模具行业高新技术的发展。而理顺模具市场价格和建立规范的模具价格体系的重要环节之一是科学合理地确定模具的价格。模具作为一种特殊的商品，主要是通过价格预算确定其价格。模具价格预算的结果，对内可以作为企业成本核算的参考材料，对外可以作为模具报价的依据。1 3 模具报价的一般方法模具的成本和价格之间存在着密切的关系，成本是决定模具价格的主要因素。因此在本文中，模具成本问题与其价格问题是一致的。如何对模具的成本问题做出快速合理的评估并绘出科学合理的报价是整个模具行业需要面对的关键问题。模具作为商品的一种，但在价格计算中又不同于其他产品。一般的产品在生产出来以后根据生产花费对其进行事后定价。模具企业根据模具所要加工的零件的要求或已设计好的模具图纸，再结合自身的生产情况对模具进行加工制造前的价格预算，然后根据价格预算的结果进行模具定价并作为对外的报价。价格预算是模具价格的根本特征。模具价格预算的结果存在着很大的不确定性，其结果与所采用的价格预算方法之间存在着很大关系。对模具生产厂家来说，模具价格预算的结果将直接决定其能否在竞争中夺标，对模具使用厂家来说价格预算的结果将直接影响到其最终产品能否盈利。因此，模具未加工前，能否对模具进行简捷、合理的价格预算对模具生产厂家和模具用户来说都是至关重要的。模具价格预算是模具报价的前提和基础模具报价根据模具价格预算的结果进行，两者在定程度上一致的。模具成本预估( d i ec o s te v a l u a t i o n ) 、模具价格预算( d i e2基于三维c a d 软件的模具价格预算系统开发的研究p r i c eb u d g e t ) 和模具报价( d i eq u o t a t i o n ) 在内涵上虽然有所差别，但在定意义上是统一的。因此，在本文中这三个概念很多时候是通用的。在此介绍一下常用的模具报价方法( d i eq u o t a t i o nm e t h o d s ) 并分析它们各自的优缺点。目前在模具报价中，经常采用的大致有以下几种方法 1 3 , 1 4 ：1 3 1 历史资料分析法一些模具企业在承接一个新品模具时，往往会以历史的资料即以往类似产品的价格作为参考，稍作修改作为对客户的报价。历史资料报价法需要大量的以往的报价资料，同时决定模具成本的诸因素也处在不断的变化中，决定模具价格的诸因素与模具价格之间并不是简单的线性关系，这样参考以往资料时其准确性就很难保证。1 3 2 相同产品比较法在制造电扇风叶等模具时，不少工厂是以同类型模具的现行制造报价稍作修正而对外报价的。对同类产品的比较报价，制造厂比较有把握，经常有业务往来的客户也容易接受。在承按外资企业模具时，有的则参考欧美国家报价、日本报价或者港台地区的报价，再分别给以一个折扣系数而对外报价。当折扣系数合适且产品质量和交货期都能满足要求时，这种报价也较易让客户所接受。相同产品报价法在借鉴同类产品的报价方法起了很重要的作用，但由于模具产品多数是单件生产，同产品、同规格、同类型的模具几乎很少重复，故这种方法的应用范围是有限的。1 3 3 材料比价经验估算法在模具报价中，也有采用材料比价进行经验估算的方法，比如用材料费作为比价基准，控制以5 1 0 倍的材料价，辅之以其他参考资料作为模具的报价。这种报价法也是粗略的，且要因不同的模具而异。材料比价经验估算法作为传统的价格估算方法在很多模具企业中还大量应用着，但是忽视了模具作为高技术含量产品的特点。在模具成本中材料费只占很小的比例，更多的是模具的加工费等其他费用，即使以材料费作为比价基准，控制以5 1 0 倍的材料价，辅之以其他参考资料作为模具的报价也很难正确的估算模具的价格。1 3 4 客户心理价位定价法当客户在提出开发一个新产品时，对该新产品需要做出全面的技术评估、市场需求评估及经济可行性评估。也就是说在开发一个产品时要有一个科学的初步剖析，显然对模具也就有了个期望价格或心理价位。当制造商掌握客户的心理价位后，再作逆向测算，然后对客户做一个报价，以寻求进一步谈判的途径。客户心理价位定价法在谈判中占有一席之地，但在对模具成本作详细的评估方面很难有所作为。前述四种模具报价方法属传统的经验估算法。据北京模具厂统计，由于采用传统的经验估算法，每年1 0 2 0 的模具因估价不准而出现不赚钱甚至赔钱的局面【1 2 1 。1 3 5 成本预测报价法上述历史的、比拟的、经验的报价方法在激烈的市场竞争中越来越受到限制，难以基于三维c d 软件的模具价格预算系统开发的研宄让注重企业管理的客户所接受。不少企业要求对模具迅速做出详细的报价，否则在激烈的市场竞争中，制造商就难以从客户手中拿到订单。如何对模具进行规范化、合理化的报价已越来越成为制造商和客户所关心的问题。随着科学技术的发展、企业管理水平的提高，模具精确报价和汁算机辅助报价将会越来越受到重视，且成为模具制造商不可或缺的一个重要的管理手段。成本预测报价法适应了这一趋势。成本预测报价法根据模具零件的加工成本预算模具价格并作为对外的报价。这种方法具有以下优点：( 1 ) 相比于经验估算法，具有科学性和可靠性：( 2 ) 可以得到模具成本的详细构成，便于企业找到降低成本的途径：( 3 ) 可以分析得到模具报价不合理的原因，统计得到影响模具报价偏高或者偏低的冈素，通过不断修正以得到影响模具价格的合理技术参数；( 4 ) 产品的设计阶段决定了8 0 以上的产品成本，对于处在设计阶段中的模具，可以在设计时初步预算模具的成本乃至价格；我国模具行业价格普遍偏低，一个原因就是对模具成本的计算不够准确，在确定模具价格时，没有翔实可靠的成本信息作为参考。成本预测法可以为改变这一现象做出一定贡献。14 模具价格预算系统的研究现状当前，世界各国在积极提高模具制造和设计水平的同时，也在积极地研究如何对模具价格进行规范化，以促进模具工业更快、更好的发展。当然，受各国工业基础、模具技术情况不同，同时也受各国具体经济情况和不同经济体制的影响，模具价格的计价准则和计价研究现状也不相同。但是，随着世界经济一体化进程的进行，模具价格标准化、市场化和全球统一化将是必然的趋势。14 1 国外的研究现状以日、美、德、法等为代表的工业发达国家，其工业基础雄厚、工业制造水平高、模具档次高，已经具有开发各种模具的能力。这些国家国内模具市场早已形成，其模具专业化、标准化程度高，模具价格体系已经形成，在市场的导向下，模具的价格基本稳定。因此，模具报价系统的研究比较成熟，模具的价格预算也较为合理【i ”。以美国为代表，1 9 8 9 年美国i b m 公司探讨了有关模具的价格概算法，把概算法引入计算机。根据以往购入模具价格的积累经验，由d e n v e r d i em o u l d 公司开发了计算机概算型腔模价格的程序软件“i b m 系统”。该算法主要由设计费、材料费、以及从制图到试模为止所需要的工时费等组成基本成本，同时考虑到模具产业的特殊性( 模具属于不经试制的单件产品) ，因而在模具价格预算中，在基本成本的基础上再加上一定的经验数值。该系统采用的数学方程包括了以下六项基本参数：( a ) 制件图纸上注明的尺寸数目( 它可以代表该模具的复杂程度) ；( b ) 要求的型腔表面的加工程度( 包括表面粗糙度及其他要求) ；( c ) 制件的长度；( d ) 制件的深度；( e ) 制件的尺寸公差等级：( f ) 型腔个数。4基于三维c a d 软件的模具价格预算系统开发的研究以上参数中前五项都可以从制件图上取得，第六项参数则是与制件精度即生产量和成型机规格有关。同年，j o s es a n t o s 讲述了从模具的成本计算到最终完成模具的积累资料，做成了另一个模具价格预算系统。该系统可以供初步设计模具的人员使用。它是依照制件形状、型腔的数目、表面加工程度、分型面、机工艺过程、热处理、安装尺寸、模座尺寸以及机能部件的数量等参数来选定输入参数。该系统主要适用于模具生产厂家。美国的b i l lt o b i n 也开发了一种模具报价系统。它有两种方法，第一种是非常直接而简单的，它是把较有名气的多家模具制造厂的各类模具价格作了调查，并了解了他们的估价方法，取其平均值，作为购入者在做产品成本预算时预计模具价格之用：另一种方法也是采用解析的方法，这种方法要求具有模具设计图纸。综上所述，在工业发达国家中，模具价格预算主要集中于解析法和概算法。解析法是把模具的所有零件列出来，然后一件件的估计其战本。这种方法是以机加工所需的工时为基础的，求出各工序的工时，然后乘以各种不同加工所需的工时费。概算法是依靠过去的经验积累，采用对照类比的方法，根据所要采用的加工技术来概算模具的制造成本，并结合其他条件来决定模具的价格。1 42 国内的研究现状由于国产模具市场还不成熟，加之模具专业化、标准化程度低，不同的厂家都有自己的特定经验值，因而国内模具价格混乱，实行统一的模具计价标准极其困难。一些模具企业在模具计价的标准方面做了一定的工作。1 9 8 9 年，天津通信广播公司模具厂制定了工模具价格计算企业标准，收到了很好的效果 1 6 1 。模具的价格问题已经引起了人们的重视，企业界对模具价格构成以及价格计算等问题开始了深入的探讨12 1 。1 9 9 3 年，中国模具工业协会在借鉴国外计算机辅助模具价格预算的先进方法基础上，吸收了我国模具行业多年来在实践中总结的宝贵价格预算经验，结合我国模具制造实际情况编写了模具计价办法参考手册一书口】。该书的发行为我国模具行业提供了模具价格预算的理论基础。该手册力求通过模具的主要技术参数，并考虑了模具设计制造过程中的高技术因素，客观的体现了模具的价格。但手册在价格预算实施中许多参数不够具体，需要价格预算人员人为确定。此后，一些模具企业把目光投向了计算机辅助价格预算这一方向，相继开发了一系列计算机辅助模具价格预算系统和报价系统 ”屯”。目前所开发的系统大体上可以分为以下两种：一、基于指标参数型该类系统主要适用于标准件和通用件。对于这类模具，由于其形状和其他技术特征已经基本确定，只需要少量有代表性的指标参数就可以对模具成本和价格进行预算。这类系统开发相对简单，适合于商务报价，尤其在互联网上进行远程报价。但是这类价格预算系统适用面较窄，毕竟用在标准件和通用件上的在模具价格预算工作量是很小的。这一类模具价格预算系统，目前已经比较成熟，国内已经开发了不少这类系统。比较有代表性的工作有：( 1 ) 浙江大学的卿兆波等开发的小型冲压模具报价系统【l ”。该系统以模具计价办法参考手册为基础，以p o w e r s o f t 公司强大的数据库前端开发工具p o w e r b m l d e r6 0 为开发工具，对小型冲压模具计算机辅助报价系统进行了研究。该系基于三维c a d 软件的模具价格预算系统开发的研究统主要面对小型冲压模具，价格预算所需要的一些参数以人机界面的方式输入。该系统充分利用了计算机强大的计算能力和信息管理能力，从而很好地克服了传统经验估价的数据采集不足和对人依赖过大的缺点，也把人从手工计价时的繁琐桔燥的资料搜集和查找以及数据计算中解放出来。( 2 ) 清华大学罗绍武等开发的基于计算机的注射模报价系统u 8 1 。该系统可以根据模具结构的复杂程度对模具的制造成本和制造周期进行估算。( 3 )华南理工大学匠宏扬等开发的小型冲压模具报价辅助系统i i “2 0 t o 该系统把模具材料费、标准模架费这些能够准确计算的部分尽可能进行单独计算；试模费和包装运输费由报价人员直接给出；而其他费用则全部计入模具加工费进行估算，估算通常参考模具计价办法参考手册中的计算方法，并对计算方法进行了改进。( 4 ) 西安交通大学的郭远军开发的冲压模具价格怙算系统和骆军开发的汽车拖拉机覆盖件模具价格估算系统【2 2 】。以上都属于基于指标参数型的模具价格预算系统。这类系统不需要图形平台的支持，所需的指标参数基本以人机界面的方式输入，不需要在a u t o c a d 或者其他图形平台下获取有关的模具价格预算信息。二、基于二维c a d 图形平台型该类系统主要是基于最常见的二维c a d 软件a u t o c a d 。该类系统的优点是目前a u t o c a d 在国内模具企业中应用最为普及，许多模具图纸是基于a u t o c a d 设计的：其缺点是在二维c a d 软件环境下缺少加工面和零件实体的整体信息，不利于获取完整的模具几何信息。由于目前大多数模具设计图纸还是基于a u t o c a d 设计的，即使以后采用三维c a d 软件( t h r e e d i m e n s i o n a lc a ds o f t w a r e ) 设计模具，原先设计的二维c a d 模具图纸也不可能全部改到三维c a d 软件平台下。因此开发基于a u t o c a d 的模具价格预算系统仍具有很大的现实意义。目前具有代表性的工作主要有：( 1 ) 国防科技大学吴石林等开发的型腔模具报价系统【2 3 】。该系统从a u t o c a d 中提取产品制件的图形信息，例如产品总长、产品总宽、产品总高、产品投影面积、总尺寸数目、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度及制件的结构等信息。( 2 ) 北京机械工业学院王建华等开发的基于图形平台的模具c a d报价系统口，从a u t o c a d 二维图中提取注射件的有关图形信息进行模具价格预算。由于二维c a d 软件主要是点和线的集合，缺乏面和体的整体信息，在a u t o c a d 下开发模具价格预算系统遇到了很大的挑战。这类价格预算系统目前还不是很成熟，还需要做许多t作。另外，人们已逐渐在模具价格预算中引入了神经网络干l _ | c b r 等技术，然而神经恻络方法和c b r 毕竟是个新生事物，很多方面还很不成熟、完善，还不能满足模具价格预算的实际需要 2 7 , 2 8 1 。目前三维c a d 正逐步取代二维c a d 软件，许多企业已将三维c a d 软件例如s o l i d w o r k s 作为设计模具的首选图形平台。今后基于三维c a d 软件的模具价格预算系统将成为模具价格预算的研究热点。很遗憾的是在国内还没有找到此类模具价格预算系统。武汉汽车工业大学在基于s o l i d w o r k s 的零件成本计算方面作了一些工作但是没有应用到模具成本计算方面【j u “j 。以上通过对国内外模具价格预算系统研究现状尤其是国内研究现状的分析。可以发现目前所开发的模具价格预算系统主要存在以下问题：( 1 ) 目前所开发的模具价格预算系统主要是基于指标参数和二维c a d 图形平台6基于三维c 加软件的模具价格预算系统开炭的研究的，缺乏对三维c a d 图形平台的支持，其应用范围受到很大的限制：( 2 ) 缺乏对模具价格预算信息的研究：如何有效的获取模具预算信息，如何保障预算信息数据在模具价格预算系统的正常流动以及如何对数据流的流动过程进行优化。( 3 ) 目前所开发的系统主要是用于企业对外报价，并不太适合于企业内部进行模具成本评估和模具价格预算。1 5 论文的选题背景铁路运输承担了我国中长途客运的6 0 ，货物周转量的7 0 以上，在国民经济中占有极其重要的地位。“十五”期间，我国将投资3 5 0 0 亿元用于铁路建设，其中机车车辆购置及更新费约8 0 0 亿元。另外，我国各大城市正在发展轨道交通。铁路要发展，就必须有更新更优的机车和车辆产品来满足未来铁路高速、重载的需求。为此，早在“九五”中后期，铁道部就投入了数亿元对其_ 业公司所属的各大型企业进行企业信息化改造，以期大幅度提高其先进制造水平，满足铁路长远发展的需要。1 9 9 9 年，铁道部所属长春客车厂作为我国轨道客车生产的龙头企业，开始实施“铁道部重点投入三维c a d 改造”项目。大连理工大学作为参加单位，承担了其中软件项目的“三维智能冲模c a d 系统”以及延续项目“长春客车厂模具价格预算系统”。“三维智能冲模c a d 系统”现已投入使用，模具的设计基于三维平台进行。具有较高的智能化水平，提高了模具设计的效率。长春客车厂每年要生产大量的模具。由于受传统计划经济的影响，模具成本估算和价格预算的水平比较低，基本上采用传统的手工价格预算。通常的做法是由模具价格预算人员根据模具设计图纸或者制件对模具价格进行估算。但是这种方法已经适应不了长春客车厂模具生产的要求。传统手工价格预算的缺点主要有：( 1 ) 在很大程度上取决于价格预算人员的知识和经验，不同预算人员对同一件模具的价格预算结果往往存在很大差异。( 2 ) 由于需要大量的参数和繁琐的计算，依靠手工进行模具价格预算步骤比较繁琐，预算结果也往往缺乏准确性。比如计算模具毛坯体积依靠手工往往很困难，而在三维实体图中利用计算机去讨算却容易得多。( 3 ) 由于缺乏有效的制约，不少模具价格预算人员往往“拍脑瓜”给出模具价格预算结果。很多模具价格预算人员往往都是参考图纸或以往的价格预算资料大体给一个结果，其科学性很难保证，也不可能给出模具零件价格构成的详细信息。( 4 ) 模具价格预算结果依靠手工管理，不利于把价格预算结果储存和管理，也不利于实现企业的信息化集成。综合上述因素，长春客车厂和大连理工大学联合开发基于三维c a d 软件的模具价格预算系统，旨在提高长春客车厂的模具价格预算水平，对模具的成本和价格进行有效的评估。该项目基于三维c a d 软件图形平台，在开发中可以作为三维智能冲裁模c a d 的延伸，也可以作为以后迸一步开发的模具报价系统的基础。开发基于三维c a d 软件的模具价格预算系统具有重要的理论意义与应用价值：( 1 ) 三维c a d 软件具有直观性强、设计快捷方便、生成的几何形体具有完整的几何信息等优点，取代二维c a d 软件作为模具设计的主流软件已成为必然趋势，客观上要求开发基于三维c a d 软件的模具价格预算系统。开发基于三维c a d 软件的模具价格预算系统可以充分利用三维c a d 软件完成的模具设计成果。( 2 ) 目前在国内所开发的模具价格预算系统缺乏对三维c a d 软件图形平台的支持。基于三维c a t ) 软件的模具价格预算系统开发的研究开发基于三维c a d 软件的模具价格预算系统可以丰富模具价格预算系统和模具报价系统的研究内容。( 3 ) 三维c a d 软件可以为模具成本和价格预算提供更详实的原始资料。三维c a d软件包含加工面和三维实体的整体信息，零件的设计信息在三维c a d 软件中具有更强的完整性。三维c a d 软件为本文后面提到的模具价格预算方法，如工时法和重量法，提供了更加科学准确的原始参数，同时在三维c a d 软件中获取这些参数也更加容易和快捷。1 6 本文的主要工作本人作为主要开发成员，参与了长春客车厂“模具价格预算系统课题”的研发工作。负责项目的方案设计和系统开发，对系统开发的前期基础性工作展开研究作了一定的探索丁作。本论文是基于此项目的研发工作完成的。模具的价格构成理论结合目前模具价格预算系统现状，针对长存客车厂的实际确立研究内容模具成本和价格预算模型的建立重量法计算模型和计算流程加工费计算中的关键技术图1 1论文的内容安排f i g i ，ic o n t e n t so f t h et h e s i s如图1 1 所示，本文的主要工作如下：( 1 ) 从目前国内模具市场上存在的价格问题出发，在分析了常用的模具报价方法和回顾了目前国内外在模具价格预算系统方面研究现状的基础上，针对目前己有的模具价格预算系统在支持三维c a d 软件图形平台等方面的存在的问题，结合长春客车厂的实际情况，提出了基于三维c a d 软件开发模具价格预算系统的新方法从而明确了本论文的研究对象和研究意义。( 2 ) 模具价格预算系统开发的第一步是研究模具价格构成理论并建立模具价格预算模型。从一般商品的价格构成理论出发，并结合模具商品自身的特点，建立了利用置量8基于三维c a d 软件的模具价格预算系统歼旋的研究法和工时法进行模具成本和价格预算的数学模型。而工时法模具价格预算的关键是模具加工费的预算。在介绍了模具加工工艺过程的有关概念基础上，重点讨论了加工费计算的关键技术，主要包括模具工艺过程的确定、表面加工方法的选择和模具加工工时的计算。上述工作为模具价格预算系统的开发提供了理论和算法基础。( 3 ) 模具价格预算系统开发的第二步是系统的总体框架设计。提出了系统的开发目标，建立了系统的功能模型，对系统的可行性进行了分析，在此基础上给出了系统的软硬件配置、结构框图以及主要功能模块的划分。提出了模具价格预算信息数据流的概念，从数据流层次上探讨了摸具价格预算信息的获取、流动及优化问题。系统开发的关键是保障模具价格预算信息数据流的合理获取和快速流动以及对上述活动进行优化。而数据流实现和优化的技术也是模具价格预算系统开发和实现的关键问题。( 4 ) 在对系统进行了总体框架设计的基础上，研究了模具价格预算系统开发的若干关键技术。介绍了基于三维c a d 软件s o l i d w o r k s 进行用户化二次开发的有关技术，讨论了在s o l i d w o r k s 环境下对有关几何特征的获取、零件工艺过程确定的优化和加工面加工链确定的优化等关键技术。运用最小包络圆和最小包络方确定零件的毛体积，解决了零件毛体积难以确定的问题。( 5 ) 数据库在模具价格预算系统中占有十分重要的地位。本文建立了模具价格预算数据库系统，该数据库系统包括模具价格预算公用数据库、模具设计信息外加数据库和模具价格预算结果数据库。对于公用的模具价格预算数据，采用公用数据库在服务器上进行存储；针对三维c a d 软件在存储模具非几何设计信息方面的不足提出了外加数据库的概念并利用外加数据库存储模具零件非几何设计信息；对于价格预算中间结果和最终结果，采用模具价格预算结果库在本机上进行存储。( 6 ) 基于以上基础，初步开发了一套简捷合理的模具价格预算系统，并实现了基于三维c a d 软件s o l i d w o r k s 利用重量法和工时法进行模具价格预算的基本功能。2 模具成本和价格预算模型的建立模具作为商品，其价格构成以商品的价格构成理论为基础。研究模具的价格构成应该从一般商品的构成规则出发，并结合结合模具自身的特点。在本章中，首先介绍以下商品的价格构成理论，结合模具行业的实际给出了模具的价格构成模型。在此基础上，给出了利用重量法和工时法进行模具成本预算和价格预算的数学模型。在本章中，还给出了重量法和工时法的计算流程，讨论了在三维c a d 环境下获取重量法有关参数的途径。2 1 商品的价格构成价格是商品价值量的货币体现，价值是价格形成的基础。商品价值由已消耗的生产资料转移过来的物化劳动价值、劳动者为自己劳动所创造的价值以及劳动者为社会劳动所创造的价值三部分组成。商品价值的这三个组成部分经过重新组合和分解，其货币表现形态为完全成本( 包括生产成本和流通费用) 、利润和税金，这就是组成价格的基本要素 3 2 】。2 ，1 1 生产成本美国会计学会于1 9 5 1 年对成本( c o s t ) 作了下述定义：“成本是为了一定的目的而付出的( 或可能付出的) 用货币测定的价值牺牲。”f 3 3 】生产成本( p r o 血c t i o nc o s t ) 是企业生产一定数量的某种商品而耗费的物质资料和劳动报酬费用的总和。成本是商品价值一部分的货币表现，在生产企业产品出厂价格构成诸要素中，成本是最基本、最主要的因素。它在商品出厂价格中所占比重最大，是价格构成的主体。目前我国工业产品成本在出厂价格中平均占7 5 左右。生产成本是企业制定价格的重要经济根据和最低经济界限。一般来说，商品的价格高低与成本多少直接相关。成本多，价格就高；成本少，价格就低，两者成正比。而价格的制定则是以社会平均成本作为产品的成本基准。所以为了使价格最大限度地反映社会必要劳动消耗水平，使其接近价值，首先必须正确的核算成本l j 4 1 “。2 12 生产利润生产利润( p r o d u c t i o np r o f i t ) 是生产部门的劳动者为社会所创造价值中的部分价值的货币状态。生产利润是生产企业产品出售价格的构成要素之一，是产品出售价格减去生产成本、税金后的余额。工业品的利润称为工业利润( i n d u s t r yp r o f i t ) ，在我国一般采用成本利润率( c o s t p r o f i tr a t i o ) 来计算。其计算公式为：工业利润= 生产成本x 成本利润率价格构成中利润的计算通常有两种方法，一种是在制定价格时按一定价格构成中利润率计算，作为价格构成因素加入到价格中去；另一种方法是按照先行的价格执行结果，扣除价格构成的其他因素后所获得的利润额或利润率j 。2 1 3 生产税金生产税金佃r o d u c t i o nt a ) 【) 也是生产部门的劳动者为社会所创造价值中的部分价值的基于三维c a d 软件的模具价格预算系统开发的研究货币形态。税金是国家通过税法的形式，按规定的税率进行征收而取得财政收入的主要方式。通常所指的税是价内税( p i i c ei n c l u d i n gt a x ) ，其计税依据是企业的产品销售收入或劳动的营业收入。企业可以把缴纳的税金加入到的商品的价格中，随商品的出售而转移出去。2 2 两品定价与其理论销售价格2 2 1商品定价的基本方法商品定价( m e r c h a n d i s ev a l u a t i o n ) 方法可大体归纳为三大类型：第一类是以成本为基础，加上定盈利的定价；第二类以市场需求价格为基础来确定价格，使实际出售价格能适应消费者的购买力水平，从而使产品赢得市场；第三类是以竞争者价格为基础，根据应付或避免竞争的具体要求来制定的价格口。以上三种方法各自应用的情况不同，对工业品来说，成本导向定价法最能体现出商品的价值。成本导向定价方法( c o s tv a l u a t i o n ) 的主题思想是：企业出售商品或提供劳务的价格由成本、利润和应纳税金三部分组成。完全成本导向定价法( f u n c o s t v a l u a t i o n ) 在我国生产企业中使用最广。利用完全成本导向定价法得出的工业品出厂价格计算公式为：p ：c ! 垫( 2 1 )1 - - r 2式中：p 一工业品出厂价格c 一完全成本：n 一成本利润率；7 2 一税率( t a xr a t e ) 。2 2 2 商品的理论销售价格商品价格由生产成本( p r o d u c t i o nc o s t ) 、流通费用( c i r c u l a t i o nc o s o 、利润( p r o f i t ) 和税金( t a x ) 四个要素组成。商品在生产领域生产出来。通过流通领域，才进入消费领域。商品理论销售价格( c o m m o d i t yt h e o r e t i c a ls a l ep r i c e ) 的基本计算公式是：商品理论销售价格= 生产成本+ 生产利润+ 生产税金+ 流通费用+ 商业利润+商业税金企业商品理论销售价格并不等于企业的实际销售价格。它是根据各种类型企业销售价格的不同构成因素，按照一般经济核算的要求，用比较完整、科学的公式表达出来的。商品的理论销售价格可为企业定价提供参考。2 3 模具的价格构成模具也是商品因此模具价格构成必须以商品价格构成理论为基础。对模具定价必须以模具的成本、销售费用、利润和税金为依据。然而，模具产品具有特殊性【2 】：模具属于高技术含量技术产品，一般为单件生产。因此在对模具定价时，必须考虑其高技术基于三维c a l l 软件的模具价格预算系统开发的研冗含量、模具生产中存在的试模费和试制性不可预见费等。2 3 1 模具的成本构成对模具进行价格预算，首先得在计算模具价格之前对模具成奉进行合理的核算。以商品的成本作为参考，模具的生产成本( d i ep r o d u c t i o nc o s t ) 是指模具在制造过程中所发生的各种费用的总和f ”。即：g = l + q + g + 十j + d + e + u + f( 2 2 )式中：c 模具的生产成本( 万元) ：三一原材料费( 万元) ；q 水电燃气动力费( 万元) ；g 工资( 万元) ；一车间经费( 万元) ；j 企业管理费( 万元) ；d 一模具设计费( 万元) ：专用t 具费( 万元) ：u 一试模费( 万元) ：f 试制性不可预见费( 万元) 。在构成模具生产成本的九项主要费用中，后四项费用，叩模具设计费( d i ed e s i g nc o s t ) 、专用工具费( s p e c i a lt o o lc o s t ) 、试模费( d l es e t t i n gc o s t ) 剃试制性不可预见费( t r i a lm a n u f a c t u r ea