汽车线束工装模具成本分析与控制方法

xianshu

[size=1.9]1 引言[size=1.6]

线束是汽车等现代交通工具非常重要的组成部件， 是连接汽车各个电器零部件的重要载体， 车辆电力分配和信号传输的神经系统。

2 汽车线束的分类

图1是乘用车的整车线束实车模拟图， 图中每根线束都是由多根导电线捆绑成束， 故称线束， 是实现汽车信号传输与电力分配的系统组合。汽车线束主要由以下部分组成：①导电线 （线束的主材， 是传输数据信号和电力动力的导体， 根据不同要求采用不同的颜色、 线径、 线种） ；②金属端子 （线束和电器之间金属连接件， 压接在导电线的两端， 传输电流或信号， 具备快速插拔功能， 一般基材为铜， 表面镀金、 锌、 银等） ；③塑胶连接器 （固定端子的塑料成型件， 保持端子在正确位置接触导通及相互间的绝缘作用） ；④定位扎带/卡钉 （将线束固定在车身正确的位置） ；⑤护套 （保护线束， 防止线束磨损、 断裂） ；⑥胶带 （将多根导电线捆绑束缚成形， 并保护线束） ；⑦橡胶圈 （防止线束在穿过钣金件的孔时被划伤割断） 以及其他零部件， 是汽车信号传输的载体。

图2所示为汽车线束分布的简要示意图， 分别以所处汽车区域的零部件为分类家族。按结构组成复杂程度可以分为主线束和小线束。主线束结构复杂，由很多物料组成， 一根主线上存在很多分支， 并且有装配方向要求， 主要是指发动机舱线束、 仪表板线束、车身线束等。小线束结构简单， 分支线较少或根本就没有， 如空调线束、 座椅线束、 门板线束、 保险杠线束、顶棚线束、 行李箱线束等。

图2 汽车线束分布示意图

3 线束的制造工艺及工装模具的种类

线束的主要成本是原材料成本和制造费用， 以及工装模具费用。原材料成本可以根据线束物料清单，各项费用逐项核算累加。线束装配制造是劳动高度密集型， 整车线束的物料数量繁多， 导致其制造工艺复杂繁琐， 机械化和自动化的程度相对较低， 虽然个别单工序可以实现自动化或半自动化生产， 但整体工艺很难实现自动化制造， 主要还是依赖工人手工作业完成， 如果管理不到位， 现场很容易发生混料错装漏装现象， 导致整套线束报废或返工。图3是线束的简要制造工艺流程， 依据线束2D图纸合理设计制造工艺， 主要包括开线、 端子压接、 线束装配、 导通测试等几大工艺。线束复杂程度不同， 装配线和制造工艺是不一样的， 并且线束在装配制造中会不断调整优化工艺， 成本在较小的范围内动态变化， 相比于总成本波动值很小， 完全按照制造工艺核算成本是非常繁琐耗时并且要不断更新， 意义不大。行业的通常作法是核算出原材料的成本， 参照一定的比例反算线束制造成本和总成本；这个比例值依据线束厂除原材料之外的耗费和线束产出量， 折算出每套线束非原材料的消耗成本。

图3 线束简要制造工艺流程图

4 线束工装模具的成本分析方法

线束的制造会使用到很多设备和工装模具， 通用类设备和工装是将成本折旧进制造费用中。专用设备和工装模具应作为固定资产投资， 核算其成本。通过制造工艺的介绍， 应视作固定资产的线束工装模具有：①端子压接模具；②工装板；③诱导台、 卡钉台、 电测台。整车线束的固定资产投资成本与线束的结构复杂性密切相关。

4.1 端子压接模具

线束端子压接模具如图4所示， 属于典型的精密模具， 结构标准， 成本近似。端子模的外形尺寸为标准的200×150×100mm， 不同端子模的区别在于压接刀口不同， 根据端子模成本=材料费+加工费+其他费用，挑选部分端子模拆分成本明细， 核算出端子模成本均价在几千元左右。

图4 端子模具实物图

对整车线束项目来说， 端子模具投资成本除了知道单价， 更需理清整车线束到底需要多少副端子模。一辆汽车的线束会用到数千个端子， 但很多是同款端子， 采用Excel透视表功能， 从物料清单中导出， 如表1所示端子信息清单。假定不同端子之间差异较大， 每种规格的端子都需要一副全新端子模， 统计出端子规格型号数量， 就是端子模具的数量。同型号端子， 对应不同压接工艺要求的导线， 端子模的压接刀口不能共用， 因此每增加一种导线， 应新增一套压接刀口零件， 费用约为整套端子模的10%~20%。

假定端子模成本为7,000元， 一套刀口费用为整副模具 20%=1,400 元， 根据表 1 得到：端子模数量 5套， 新增导线对应刀口5套；因此， 端子模总成本=端子模成本×数量+刀口费用×新制刀口数量=7,000×5+1,400×5=42,000元。

4.2 工装板

工装板是线束装配的主要工具， 3大主线束采用流水板形式装配， 小线束和主线束预装配采用单板形式。如图5所示， 线束工装板主要是由木材基板和各种治具组成。治具分为两类， 一类是各种固定叉杆，引导固定导线走向及限位作用；另一类是各种固定保持夹具， 与线束上的连接器配对， 定位保护固定连接器。基板由标准板裁切拼接而成， 标准板尺寸是1,200×2,400mm。

图5 线束工装板

考虑到人机工程学和充分利用标准板尺寸规格，主线束的流水板宽度为1,200mm；依据2D图纸上线束长度和排样， 设计分析定义流水板长度， 沿标准板长度方向裁切或拼接；单板一般尺寸比较小， 直接从标准板套裁切而得到。因此每块工装板基板的成本与其面积有关， 单位面积基价 P A =标准板价格/ （1.2×2.4） 。各类叉杆在细节上有少许差异， 但总体结构类似， 单价近似， 近乎标准品， 可直接从市场竞标获取最优的均值单价PC及服务。

控制工装板的投资成本， 可从以下三点采取措施：①同一位置的连接器， 考虑共用叉杆， 减少叉杆的数量；②叉杆间距适当加大， 减少叉杆数量；③优化线束装配的排布设计， 减小工装板的尺寸。

4.3 诱导台、 卡钉台与电测台

诱导台、 卡钉台与电测台结构组成逻辑一样， 按设计方案从市场采购标准品或半标准品再依需求简单裁剪， 组装成具备特定设计功能的专用设备， 核心技术在设计装配调试， 主要成本是外购原材料， 成本核算逻辑相同。下面以电测台为例介绍此类专用工装设备的成本组成与核算。图6所示为线束市场主流的气动式导通电测台的实物照片。

图6 线束气动式导通电测台

电测台成本=材料成本+装配成本+设计成本， 电测台主要成本是材料， 设计、 装配成本可按工时核算人工成本， 通常不超过总成本的20%， 或算出材料成本按比例反推总成本。电测台的材料成本按计算逻辑不同， 分为3类。

对于电测台， 成本优化的空间很大：①选用性价比高的型材、 电控器件， 满足功能需求就好， 不用市场最贵的产品；②监控市场价格变化， 及时更新成本数据库， 特别是电控器件， 性能提升和价格下降的频率很快， 需及时更新这些信息；③尽可能提升检测口的标准化率， 降低非标费用。