寿命周期和成本技术的选择：在注塑模具的制造业为例
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寿命周期 和 成本技术的选择： 在注塑模具的制造业为例 R. P. E. e 1049章信息 摘要文章历史： 在模具设计阶段不同的 方法设想实现部分生产，他 收到 2008 年 3 月 28 日 们必须进行评估，不仅要对技术标准，而且还要对 接受 2010 年 7 月 21 日 经济角度。 但是，这种替代方法的比较并。但是 ， 可在线 2010 年 7 月 29 日 这种替代方法的比较并不总是显而易见的模具设计 该在本文中，根据生命周期成 本 模型的发展提出 的 关键词： 解决方案，促进其应用程序作为一种方法来比较两 生命周期 个模具制造的替代品：喷涂金属 的 外壳模具用树脂 注塑模具 和铝粉末的机加工的铝模具 ， 一个好的模具或一个 低生产模具 好的选择是会带来更少的 成本。 喷涂金属模具 技术选择 2003留所有权利 1 欧洲工业界一直面临着强大的竞争压力从紧急生产性来 看 全球的区域（ 2007; Li et 2005） ，那里的工资大幅下降，劳动力和所有车间设施全天候工作。由于模具是参与每一个工业产品的生产链，藏在他们 中 的效率和稳健性产生深远的影响，而有任何新产品 的 开发关键路径，在很大程度上决定上市时间，这些压力深深影响了模具行业。欧洲 业虽然仍保持了自己的销售， 但 是 在 迅速 的 制造业 中 节节败退， 成为了 生产成本 高的 国家（ 2004:1; et 2009）。 但 面对未来的竞争，模具制造商很可能 是 以 高度技术为本， 以 高度创新和独特的 见解 建立 了 适用于特定的商业模式细分市场，为他们提供必须的 市场 扩大 的 功能（ et 2008）。 这些 通过传统的注塑生产技术只能证明其对大的经济可行性产量， 成为了 成本高和高生产所需的注塑模具的交货时间。对于小生产量，则难以甚至不可能容纳在一个有竞争力的成本部分的模具的蔓延。所以，成本低生产大型零件小批量意味着目前的涉及使用 了 非传统的制造解决方案像 艺，纤维增强树脂（使用开放霉菌）或金属片的过程（弯曲，切割和焊接技术）。由于 这 一事实，热塑性 塑料的直接后果 是导致 材料常常不被视为在一个重产品 的 设计阶段，制约 了 设计问题节省的几何特征的复杂性 和 审美的问题 、 尺寸精度和表面光洁度。 为配合逐步减少产品生命周期以及随后需要一个快速的市场推出新的产品，技术的发展，以允许通过注入生产小体积的产品成型 ， 被认为是一个真正的突破，这已成为在模具制造行业 中 具有竞争力的优先级（ 2002; 1999）。其实低生产模具适用于几百个单位的需求产量 ，这样就 减少相关联的快速模具的成本交货时间（ 2006 ）。 如今，快速模具（ 一种新兴的相关模具制造过程中使用的技术。由于 几种可能性，以缩短模具制造时间 来减少 成本，这些技术通常 是 用来在模制它 而 获得的部分的技术原型模具（ 2000）。然而，如果只需要一个小系列的最后部分，然后明确模具可以是原型模具本身 就可以 （ 004:2; 2009）。模具制造行业正在拥抱这 项技术 来获得模低生产以降低成本和时 间（ et 2000:1, 2002）。 要了解 术的经济优势施加到模具的低生产量 ，这 相对于传统的机械加工 有了更全面的研究 。所有相关的生产步骤，以取得模具 和 材料消耗时，熟练的 人力 参与，所用的设备，所需的处理时间，这些工具和耗材花费应予以考虑。鉴定所有数据的计算连同材料 、 设备成本和劳工工资 来 估算模具的制造时间和成本。 这 也应该包括后续的模具寿命的塑料部件注塑 、 模具维修 、 模具拆除和回收或组件重用。事实上，在一个模具制造技术的选择，不仅 对制造成本的影响，而且 对 模具中使用的成本 都影响 ， 对 模具的持续时间和 对 其再利用 /循环利用的 都有 潜力。因此，全面比较模具制造场所， 是 一个模具中心的生命周期成本 （ 法是强制的 。 术语“全寿命周期成本 ”的出现在 60 年代中期，当时它是美国政府机构的关注对象（ 1998）收购时进行成本优化大型设备（ 1994），指生命周期成本 从“摇篮而引起”的“坟墓的成本”的总和。 1996)是生命周期成本的预见观点。对于他们来说，生命周期成本预见是从开始出售成本起，到设备和项目通过 为止，成本因素在他们的整个生命过程中是最重要的。 在 析的目的则是要选择最从一组备选方案考虑成本效益的方法，其扩大时间范围，所以所有权的最低成本实现的。不断增长的需求对生产商开发的产品的获取，使用和处置成本更低的系统有推 为评价方法时要考虑他们的发展（ (u, 1998）的最初阶段。因为它找到的解决方案，与长期成本的最低给定的要求，适当的 析有助于改善最终产品 /系统的竞争力。对于所有由于这些原因，该 析已经在几个用于通过采用这一方法，以每一个具体案件的特 殊性，并通过设置所需的边界工程领域的问题。研究工作已经出版示威 计，设备采购和材料的能力能源的选择（美国农业部， 1997;第三墙和 1998;巴林杰， 1997;聚束和罗森伯格， 2005 年）。生命周期成本技术的范围竟把分析了劳动力要素考虑整体成本就业周期， （ n o, 1996）或寻找价格和一个产品的保修长度（ Wu et 2006）。 制被接受为正常的限制，在每个工程工具。其固有的困难涉及的必要性收集了大量的目标数据，其中大部分 的未注册或难以加工成的 型（ (1990; 2004）。处理的方法是用来获得目标数据中的早期阶段的难度设计或开发，采用主观判断（ (et 2003, 2004）。更重要的是，与所有的成本估算方法，这些限制可能会导致大量的挫折，例如有组织，或有一步一步的过程没有遵循判断是不是正确使用。但是， 用性已经证明了通过时间的考验和拥有从业，学会了如何最大限度地减少 制(1990; et 2010)。 在本文中， 析应用于比较两个技术解决方案，以供生产用客观的数据和低生产量低成本的模具。案例研究方法是其次，把并排的两个模具，用两个获得不同的制造技术，但允许注射相同的塑料部件。一个模具是基于一种生产快速制模技术：喷涂金属模具。在其它的机械加工，一个传统的制造方法是基于用铝合金的机械加工。该 析认为，不仅模具的制造阶段，也有注射阶段，其中所述模具的工艺特点，如热传导性，影响其生产率。比较该方案将有助于的评估快速模具的解决方案的经济效果，致力于支持以模 具为低生产量的市场。 生命周期成本分析方法根据提出的格林和 1990）的原则对于 析，这种方式引导程序完成所需步骤（图 1）的定义。有效程序可以很容易地应用到模具的其他比较 制造中，在一个生命周期时，成本低是目的，该过程开始于该对象的特性研究。在目前的情况下，它涉及的表征模具制造与喷漆模具工件（模具 和另一个与传统制造业生产（ 于非常低的产量。定义模具寿命周期，是为了建立分析的边界，它是可能开发的型。下面的步骤是数据的收集和输入到模型中。有 变化输入数据可通过一个侧面模型的验证，通过输出的准确判断，以及由另一侧的敏感性分析。最后，成本分析的结果可以是介绍和讨论。 注塑模具是用于创建一个不同的几何形状可重复的产品。在其最简单的模具由两个半模具组成：空腔和核心。当这些都在一起，他们组成的几何形状一部分是为了产生。这两种产生的本研究注入相同的塑料部件（图 2）。他们在不同腔体和芯材料和更有用技术来制造它们。所有互补像板，喷射器，喷射器和其他组件基于市售标准。 相关的塑料零件的几何形状及模具所需的数据尺寸，以及模具的生产步骤和 处理时间列于表 1。至于生产两个模具的过程中，考虑到不同的技术，它们中的步骤与数目，并在不同的资源和完成每个步骤所需要的时间。部分生产过程中，通过直喷技术，在这两个模具相似。然而，喷射的周期时间不同，因为在 具的热导率比显著更高一个 具。 在 具的制造包括四个主要步骤：铝合金（铝 5083），以高速铣削（ 生空腔和芯具有所需的几何和技术特点 ;型腔和型芯数控钻孔安装相辅相成的组成部分，元件及型腔和型芯嵌合。最后两个步骤要求以手工操作为主，最终 已经定位在注射机。 最初需要六个步骤生产的 具，是利用 料技术构建的聚酰胺。然后在主，分型面的定义和整个表面涂有脱模剂，然后喷上采用喷塑工艺金属锌合金。一种金属壳可以得到，这是铝环氧树脂。重复该过程，以建立两个腔和芯。该树脂具有在真空中固化约 12小时，以保证消除气泡。该步骤遵循相同的 ：型腔和型芯是钻安装的组件，这些组件和模腔嵌合并最终模具组装（图 4）。但是，贴片的芯和腔体的嵌合模具比 具更容易和耗时更少。由于 具的两半分别从生产开始相同的主机和被治愈组装，完全的核心和腔自然装。 在 具需要大约 75 H 的生产时间，在其中 52 涉及使用铣床。 模大约需要 66 小时。注意的是，树脂固化的 12 小时可完成在夜间，由于它不要求操作者监督，缩短制造提前期。类似的情况出现与在 主烧结。然而， 具只需要 49 秒至与比较每个塑料部分注入 120 秒的 具所需。真正的重要性和交叉这些不同的生产特性的影响及其在最后一部分对成本的影响将与完全分析 型开发，并在下一节介绍。 4 以产品的需求对于生命周期阶段的定义和特征。在目前的研究，注射 模具被认为四生命周期阶段（图 5）。 第一阶段是与生产的材料的相关在 随后的生命周期阶段使用。第二阶段包括模具制造。这个阶段可以分成子阶段：模具设计，工艺规划，加工，配件，组装和最终测试。下一阶段与相关使用模具来生产塑料部件。通常在使用产品的阶段，考虑的方面都与相关维修任务，更换相辅相成的组成部分的，能源消耗和耗材一般。在的情况下注塑模具，这是不够的，考虑这些运营与塑料件注塑相关费用。实际上，最终的注射模具的目的是要注入的塑料部件，因此模具在该任务的性能，必须包括在模具中的生命周期。消耗的塑料材料的考虑，需要在生产时，由喷射所消耗的能量设备和部件的 理是必不可少的比较模 具设计和模具制造的替代品。使用本方法中，注射模具的工程特性，像的周期时间内，塑料浪费，压力和 该材料注入所需的温度被包括并有在模具生命周期的分析产生影响。周期成本分析方法阶段是人生，有几个备选方案产生的模结束。模具可以由焚化以开环被破坏的生命周期。但是模具材料也可以回收或模具组件在闭环生命周期重复使用。在本研究中，一个闭环的生命周期，因为考虑重用和再制造，为再利用的高级形式，已成为在许多领域，并导致更可持续的附加值发展（ et 2007）。这两种类型的使用寿命结束模具将被分析考虑到金属的回收 部件和喷射和喷射的也潜在重用子系统和模具的某些结构部件。该研究的目的是分析在模具生命周期，而不是塑料部件的生命周期。一个更好的模具是一个消耗更少资源及产生与在其生命周期更少的成本。 定性研究的对象 定义对象的生命周期 发展模式 采集日期和输入模型 反馈 改变输入 介绍和讨论结果 图 1 周期成本分析方法 图 2 三维 型的部分 图 3 传统的制造模具定位在注塑机上：核心观点（左侧）和腔体视图（右侧） 图 4 连喷金属模具获得模具核心 图 5 模具的生命周期 R. et (2010) 368 378 表 1 生产步骤，材料和两个模具的尺寸 具 1 铣削 2 小时整备 1 烧结 - 1 小时设置 12 小时烧结 31 H 加工 2 喷涂金属： 4 小时 2 小时准备 2 钻 - 数控： 2 小时整备 3 树脂填充和固化： 2 小时固化 生产顺序 2 小时整理 2 小时整备 4 小时加工 4 钻井数控： 4 小时加工 3 配件： 16 小时零组件 5 配件： 16 小时组件 20 小时成型腔 8 小时成型腔 4 大会： 30 分钟 6 大会： 30 分钟 尼龙（聚酰胺 原料 083 锌丝（ 环氧树脂 外形尺寸 模具结构： 360*396 *396 立方米 塑料件： 302*279*47 立方毫米 注塑循环时间（聚碳酸酯） 49s 120s of of in of a of is J. J. 28 (2010) 368378et 2002).(P. hE. be ; 2009). is to at a et 2000:1, 2010 +351 21 8417316; +351 21 R. of it is or to in of by it in 2000). to an et 2008)of to 2006)is as a in T to in to 2004:1; et 2009). in to be as of is as a in 2002; 1999). In of a a in of to a of in a in in of Li et 2005),As in is or As a of as an at of of of a of of to of of IM P. E. e10498 0081 0109 010be of in as a a A is in to in an is on of a a a is in a 2010 of et 2004; et 2003). in et (2010) 368378 369To T to to a is to be of of In of a in in in to a is in 0it of S 1998) to to et (1994) of to 1996) to in a of to by of CC is to a of so of an on to to CC as an to be of u, 1998)it of a CC of CC in by to by up 1997; 1998; 1997; 005). of as of (n o, 1996) or of a Wu et 2006)as as on to a of of is or is to CC 1990; 2004). An to of in an or is on of et 2003, 2004)as in if an is or if is CC by of to CC 990; et 2010)CC is to to of of to in a on 1990)CC an 1) be to of in a is of In it of CM in to of it to CC is of of by of of by of is a to In is by of is to of to of of in of of be et (2000:1), is as an of a of to or y) be to or of of on be if a is to to et 2000:2). to to of it A by of on In a of CC 2). in in
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