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如何提高沖壓件材料利用率?

發布日期:2018-12-26  瀏覽次數:65放大 縮小
核心提示:近幾年隨著人們生活水平的提高,汽車需求量也越來越大,各汽車廠的競爭日趨激烈,不斷投入具備成本競爭力的新車型搶占市場,與此同
   近幾年隨著人們生活水平的提高,汽車需求量也越來越大,各汽車廠的競爭日趨激烈,不斷投入具備成本競爭力的新車型搶占市場,與此同時,用于生產汽車精密沖壓件所  需的鐵礦石與焦炭等自然資源卻日趨緊張。提高材料利用率,不僅能降低汽車的精密沖壓件制造成本,提高汽車品牌的競爭力,而且也符合節能降耗的環保理念。
 
工藝優化:
 
1、落料排樣優化,減少廢料
 
針對一些異形的精密沖壓件,可以對開卷落料模具內毛坯板料的排布方式進行優化,以減少廢料,盡可能多的開卷出毛坯板料,提高材料利用率。
 
T6車型的左右內縱梁落料模內毛坯板料的排樣優化,將原先一步距產出一張板料,優化為一步距產出兩張板料,減少了廢料的重量,使得左右內縱梁的材料利用率從78.2%提升87.6%。
 
2、材料規格合并,減少廢料
 
為提高市場競爭力,豐富銷售產品陣線,每年汽車廠都會有新車型的投入,新車型精密沖壓件零件投入都會有新規格材料產生。當車型批量生產結束時,對應的專用鋼材都會因消耗緩慢而占用庫存,因此每增加一種新規格的鋼材就會造成庫存和管理成本的增加,汽車廠必須盡可能保證鋼材的通用性,減少鋼材的品種數量。
 
T6車型的機罩外板排樣優化過程,T6車型的機罩外板卷寬為1330mm,開卷步距為1820mm,需要使用落料模;而X7車型的機罩外板的卷寬為1830mm,使用弧形擺剪剪切落料,無廢料。
 
由于T6機罩的開卷步距與X7機罩卷料的料寬相近,通過現場驗證,可以使用X7機罩的卷料,按步距1170mm的參數,用弧形擺剪生產T6機罩的板料。
 
通過工藝優化,材料利用率提高3.7%,同時減少原T6機罩外板專用的鋼材規格,增加了材料的通用性,降低了庫存與管理成本。
 
3、模具設計優化,一模多件
 
在一套模具上同時生產多個精密沖壓件零件時,利用大精密沖壓件零件孔洞處的廢料生產一個或多個小精密沖壓件零件,達到提高材料利用率的效果。
 
B5車型機罩內板和T7門內板的模具,分別利用機罩內板和門內板精密沖壓件零件孔洞處廢料,沖壓出機罩加強板精密沖壓件零件和門鎖加強板,避免了單獨使用材料生產機罩加強板及門鎖加強板。
 
4、模具設計優化,板坯組合
 
模具設計時,將左右對稱精密沖壓件精密沖壓件零件設計在一起沖壓成形,通過工藝優化,將兩張板料沖壓出兩個精密沖壓件零件改為一張板料沖壓出兩個精密沖壓件零件,減少工藝補充面積,提高材料利用率。
 
為MX3車型的左右后門外板精密精密沖壓件零件模具設計與M44車型左右后門外板模具設計對比。MX3車型的左右后門外板一張板料沖壓一個精密沖壓件零件,精密沖壓件零件的四個方向都需要工藝補充面;而M44車型左右后門外板為一張板料沖壓出兩個精密沖壓件零件,相當于減少一個工藝補充面。通過對比,M44車型后門外板材料利用率比MX3后門外板材料利用率提高4.16%。
 
5、材料尺寸優化,減小毛坯尺寸
 
通過調整毛坯板料在拉延模內的定位,減少拉延筋以外多余材料的工藝補充,從而減小精密沖壓件零件所需的毛坯板料尺寸,提高材料的利用率。
 
為T/B車型前風窗下橫梁精密沖壓件零件,對拉延成形過渡件觀察發現,拉延件的工藝補充區域還有很大一部分毛坯板料未被有效利用,通過測量,將此精密沖壓件零件的開卷步距從原來的590mm減少到560mm,并對拉延模進行研合、對板料定位裝置進行調整,經過外觀檢查和三坐標測量幾何尺寸后確認:在板料步距減小30mm的情況下,精密沖壓件零件 成形正常,質量符合標準。
 
T/B車型前風窗下橫梁精密沖壓件零件通過毛坯尺寸優化后,材料利用率提高2.4%。
 
6、控制卷料公差,增加毛坯數量
 
鋼廠在生產鋼卷和鋼板時,對產品的厚度公差有一定的控制范圍,表1為卷料尺寸控制標準。如果鋼卷的厚度是按正公差交付到汽車廠,則開卷出來的毛坯板料厚度會在合格范圍內偏厚,會造成毛坯板料和沖壓精密沖壓件零件的實際重量高于工藝定額重量,另一方面,會造成鋼卷開卷出的實際板料數量少于理論數量,造成成材率降低。
 
例如R33頂蓋精密沖壓件零件,毛坯板料規格為0.8mm×1150mm×1680mm,材料牌號為DX54D+Z,其材料有三家供應商,三家供應商材料的公差尺寸均在合格范圍內,但通過跟蹤,其中一家材料每次開卷后的實際板料數量均少于理論數量,而另外兩家鋼卷材料開卷后的實際板料數量均略高于理論數量。
 
R33頂蓋精密沖壓件零件的工藝消耗定額為11.993kg。一個10t重的鋼卷理論上可以開卷出R33頂蓋板料為10000kg/11.993kg=834張。按照表1標準,R33頂蓋精密沖壓件零件使用的DX54D+Z材料的屈服強度小于280MPa,卷料寬度為1150mm,小于1200mm,因此最薄與最厚的板料厚度差異為0.06mm,則一個10t的鋼卷最多和最少可以開卷出的板料張數分別為996張和771張,差異為125張,在采用負公差交貨的情況下,相比正公差交貨提高了15%的材料利用率。因此要求鋼廠對鋼卷采用負公差交貨,可以顯著增加毛坯數量,提高材料利用率。
 
7、廢料收集再利用
 
部分精密沖壓件零件在開卷落料時,會產生未利用的面積較大的廢料,將這些廢料用于汽車車身上其他小精密沖壓件零件的生產,可以避免小精密沖壓件零件所用材料的單獨采購,節約了成本,同時也提高了整車的材料利用率。
 
為R33后翼子板內板板料,其卷料規格為0.7mm ×1275mm,開卷時存在廢料。前圍上蓋板精密沖壓件零件的板料尺寸為0.7mm×445mm×1070mm,消耗定額為2.594kg,這兩個精密沖壓件零件的材料牌號一致,通過收集R33后翼子板開卷步距的廢料用于生產前圍上蓋板精密沖壓件零件,材料利用率提高13%。
 
通過類似方法收集R33側圍外板廢料,其卷料規格為0.85mm×1450mm,材料牌號為DX56D+Z。R33左右后輪罩前部精密沖壓件零件,尺寸為0.8mm×930mm×254mm,材料牌號為DX56D+Z。
 
通過收集R33側圍開卷時產生的廢料,并對廢料進行人工修剪,得到的矩形板料可用于生產R33左右后輪罩精密沖壓件零件,材料利用率提高8%。
 
8、挺高卷料重量,減少頭尾浪費
 
沖壓工藝流程為材料供應商以帶包裝的卷料供貨,卷料拆包后通過開卷設備剪切成沖壓所需的各種形狀板料,然后沖壓出各種精密沖壓件零件。開卷時需要對卷料外圈、內圈剪切處理,同時卷料頭尾需要穿過開卷設備,每卷材料頭尾約15米左右為生產正常損耗。因此開卷批量越大,卷料平均重量越重,開卷效率越高,卷料的平均損耗越少。
 
某車型整體側圍外板材料單車消耗60kg左右,沖壓開卷線批量大,跟蹤其側圍材料卷料重量,卷重分布范圍為7t至15t,平均重量約10t,經過測算分析,如果將卷料重量提高到18噸,開卷線每批次將少生產一個卷料,即少一個卷料的料頭料尾處理,側圍材料利用率可以提高約1%,開卷效率提高5%左右。結合設備能力,運輸條件,向鋼廠提出卷料重量要求,目前此側圍材料平均卷重18.5t,卷料轉化為板料的利用率由原來的98.2%提高至99.2%(板料轉化率=卷料凈重/消耗定額×100%)。
 
原材料
 
對精密沖壓件而言,同一精密沖壓件零件的材料利用率反映出工藝水平和技術水平的高低,本文結合沖壓現場實際應用,從工藝優化、材料尺寸優化、廢料再利用、卷料重量提高等方面介紹了提高汽車精密沖壓件材料利用率的方法,通過上述方法的實際應用,提高了工藝、技術水平,為后續項目的工藝設計提供了參考依據。
 
提高材料利用率的方法很多,更多的方法需要通過實踐驗證,例如沖壓覆蓋件下料時,將現有的直線刀或圓弧刀改為波浪刀,通過改變板坯的形狀,縮短板坯長度,從而提高材料利用率,此方法需要核算模具的投資、維修成本與提高材料利用率后的收益關系。總之,提高材料利用率是為了降低整車的完全成本,在做提高材料利用率方案時需要結合車型產量,考慮投資成本與收益的關系。
 
 
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