接上篇：塑胶件的结构设计：降本设计（上）
二、降低塑胶件的制造成本
塑胶件的制造成本相对于材料成本，透明度没那么高，有时候，同一种制造工艺，不同的供应商报价相差很大。这里面涉及的因素很多，本文主要讨论的是与制造相关的因素。
一件完整的塑胶件，其制造过程主要归结为3个阶段：成型、后处理、表面处理。因此降低塑胶件的制造成本，主要是降低这3个阶段产生的的成本。
1、选择合适的成型工艺
塑胶件的成型工艺有很多种，每一种的优缺点、应用以及成本都不一样，根据批量的大小分类，大批量通常采用注塑成型工艺，模具虽贵，但是通过大批量分摊，单件可以取得较好的成本优势。小批量的选择有复模，吸塑、滚塑（对于特别的塑胶件）等成型工艺，模具虽便宜，但是单件价格高。
实际上，对于大多数产品而言，其设计的最终目的是为了大批量生产，因此，注塑成型工艺是每个结构工程师必须要了解的工艺，下面主要介绍如何降低注塑成型的成本。
注塑成型：指塑料在注塑机加热料筒中塑化后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中冷却成型后即可取出制品的塑料加工方法。
从注塑成型的概念中得知，注塑成型过程涉及到的制造成本主要由注塑和模具以及人力组成的成本。
1）模具成本
模具成本一旦确定，在模具的使用寿命周期内且中间无修模，它是一个固定的成本，即不管注塑多少个塑料件，模具成本是不变的。因此注塑件的量越大，每一件分摊的模具成本就会越低，也因此会存在这两种类型的模具厂，一种是偏模具制造的（模具报价会高些，靠模具赚钱），另一种是偏注塑的（模具报价便宜些，靠注塑赚钱）。
每个模具厂都有其赚钱的策略，总体而言主要通过以下几个方面成本的调整取得利润的最大化。
a、模具设计成本
设计成本也包括前期的沟通交流产生的成本，设计的工作主要需要包括DFM分析、CAE分析（针对复杂零件）、模具结构设计和2D图纸的输出以及后期的编程等。通常，设计费用占整个模具成本的5-10%。
降低设计成本的措施：
设计成本通常占整个模具成本的比例不高，且主要的设计工作都需要做（对于简单塑料件，CAE分析可不做），因此降低直接的设计成本比较难，但是可以通过优化前期的沟通、改图等产生的时间成本。
对于结构工程师，前期尽量把基于DFM的塑胶件结构设计得完整些，比如影响外观或装配的拔模斜度，避免薄钢或行位的设计等。
对于模具工程师，应把可能存在风险的结构告知客户结构工程师，并结合模厂的经验尽可能给出解决方案，这点甚至可以降低后期改模的成本。
b、模具材料成本
原材料成本包括定动模成型部分钢料、辅助系统、标准件和模架。通常占模具成本的30-40%，其中各个部分的大概占比如下。
图：模具材料成本构成
降低材料成本的措施：
减小模具的尺寸：
量小：如果零件结构简单，要生产的数量少，建议做一模一穴，模具的价格会比较便宜。
量大：如果零件需要大量生产，建议模具上设计多个穴，虽然模具成本相对会变高，但生产效率高，也因为大量生产，可以降低零件的单价。（同样地，拼模取得的效果也类似，但是拼模会存在其他风险）
选用合适的钢料：
钢材选择的关键因素 ：
i. 产品要求：不同的产品对于模具的精度和表面光洁度有不同的要求，选择适合的钢材材质可以保证产品的质量。
ii. 使用寿命：模具的使用寿命取决于钢材的硬度、韧性和耐久性等性能，因此需要根据实际生产需要选用合适的钢材。
iii. 技术要求：模具的制造需要采用特殊的热处理工艺和加工工艺，因此需要选择具有良好加工性能的钢材。
iiii. 塑料影响：塑胶树脂的种类及添加剂对模具钢材的影响，啤塑产品在啤塑过程中是否会对模具钢材产生磨损性、腐蚀性影响。
结构工程师除了需要了解常用模具钢材的供应商与牌号外，还需要了解对应牌号钢材的价格，在满足要求的前提下，应选用最便宜的钢材。不同供应商，不同牌号的钢材价格差异很大，例如同样具有防腐蚀功能，S136比PAK90和2316的价格要贵很多；同样可以镜面抛光，S136H就比NAK80贵很多。另外，进口钢材比国产钢材又贵很多。
模具的寿命
模具正常失效前，生产出合格产品的数目，叫模具正常寿命，简称模具寿命。
注意：一套正常的注塑模具（比如30万次），它的大概产能是在30万套左右，30万套之后模具也还是可以生产的，只是它会有一定的磨损度，并不是生产30万套之后就马上报废，通过修模后还可以继续使用。
模具按寿命划分为以下几个等级的类别：
通常硬度和耐磨性是模具最重要的失效形式，决定模具寿命，因此选用硬度高、耐磨性好的钢材，其模具寿命也相应越高，但价格也更高。除了选择高耐磨钢材外，还可以通过以下方式延长模具寿命的措施：
i. 减少模具磨损的设计，例如擦穿、拔模不够、定位不准导致模具拉毛。
ii. 减少模具变形的设计，例如薄钢、尖钢、细长顶针等。
iii. 合理的水路设计与使用，可减小模具过热变形、热疲劳风险。
iiii. 模具需要定期维修保养，不管模具是否需要生产，应当定期检查保养。
例如，塑胶材料为ABS的模具，在相同的外观要求的情况下，每个模具厂推荐的钢材都不一定一样。30万模次的模具钢材可能一家推荐的是718H，另外一家推荐的是P20，虽然P20稍微差一点，但是后期经过调制、设计规避等问题会达到理想的效果和寿命。
c、模具加工成本
模具加工成本包括了模具加工所涉及环节的成本，包括机械加工、电火花加工、线切割、磨削等，以及模具的热处理、抛光、装配和试模的成本。由于模具本体属于单件生产的产品，因此制造成本占模具总成本的比例较高，通常达到40-50%。
一副模具主要由模架和成型零件组成，模架通常选择外购，涉及的加工量少，模具的加工主要集中在成型零件的加工（型腔、型芯、斜顶、滑块、镶件等），成型零件的加工通常涉及以下加工方式。
模具加工成本可以看作：费率（机器/人工）×工时，因此降低模具加工成本应尽量降低费率和工时。
降低模具加工成本的措施：
b）人工费率跟地区及工人技术水平相关，一线城市人工费率比其他城市高，高水平工人比低水平工人费率高，因此三四线城市模厂的加工成本相应比一二线城市模厂低。
2）注塑成本
这里所指的注塑成本，是指注塑件在生产加工过程中所产生的直接成本，是指成型成本，主要包括：
a）人工费用：注塑件的生产需要工人进行机器操作，在一些非自动化注塑中，修剪水口、外观检查、打包等也需要人工进行处理，这些涉及到的工人工资计算到注塑成本中。
b）电费：注塑机和辅助设备的运行需要耗费电能，设备功率越高，耗费电能越大。
c）设备折旧费用：注塑件制造需要使用注塑机、辅助设备等设备，设备折旧费用是必不可少的，其计算公式为：设备折旧费用=设备原价÷设备预计使用寿命。
图：某注塑机及辅助设备
d）维修费用：设备在使用寿命期间需要定期维修保养，比如设备使用二年后要进行小修，四年后进行大修，设备的维修和保养费用要计算在注塑成本中。
e）其他成本：安装物流费、厂房租金、水电气费、管理费等。
以上费用综合起来，统称注塑机加工费，为了便于计算，通常按照注塑机的锁模力大小(常说的吨位）或注塑量的大小来确定每单台注塑机的加工费，其中按锁模力来确定加工费的较常见，这是因为锁模力大小确定了注塑机的购买价格及使用注塑机所产生的成本(如耗电量)，这两方面的成本占比最大。把注塑机加工费按小时计算，即注塑机费率，也就是常说的机台费。
下图为某模具厂注塑机每小时费用明细（仅供对比参考）：
注塑成本=机台费×成型周期
图：某注塑产品成型各项时间占比
b）采用热流道模具，产量大的情况下采用热流道不仅可以节约树脂材料，无需人工处理水口，在成型过程中也具有节能效果。
g）避免移模，注塑稳定后，非必要，应避免更换注塑厂，移模后存在很多不确定因素，且需要重新试模，这会影响生产。
未完待续。。。
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