提高钢板利用率及降低切割成本方案报告

作者：长沙鸿远实业 彭远征

欢迎访问e展厅 展厅 9 焊接设备/切割机展厅 交流电焊机, 直流电焊机, 气体保护焊机, 埋弧焊机, 高频焊接机, ... 钢板下料材料利用率和切割耗材寿命的高低是影响企业的经济效益的主要因素之一，本文从钢板下料的特点和我公司现在的生产状况分析计算，提出几项措施，以提高钢板利用率，降低切割成本，从而为我公司获得更多的经济效益。 （一） 合理采购板材 （1）：固定板材规格 目前我厂主要生产山河公司的外协计划推土铲和挖斗，由于产品形式单一，零件形状不规则，零件面积较大，所以给数控切割排料计算时带来的工作难度加大。以δ28mm的板厚为例，现在我公司所需要使用28mm钢板仅仅是50机和60机推土铲的立板，而这两个零件的排列方式基本上是固定的，假若购买回来的钢板规格是2100mm×8000mm，而下料排列最大宽度却只能到2000mm，所以就会有一条8米长；10厘米宽；28毫米厚的钢板被闲置浪费，并且10厘米宽的板材也不好再利用，基本上相当于废品，可见若能根据实际切割排列方式购买固定规格板材将减少很多不必要的边角料浪费。根据公司现在生产的机型，不断组合排列，现将板材规格固定如下： δ6mm：主要用于各机型弧板，742和660的下侧板，50机和60机推土铲的三角板，固定规格1.5M×6M最为合适。 δ8mm：用于16机挖斗侧板和50机推土铲的侧板，固定规格1.5M×6M最为合适。(现在所使用的6mm和8mm的板材刚好合适) δ12mm：用于45A上侧板，16机耳板，和60机推土铲封板，固定规格1.5M×6M最为合适。（最好能再宽3到5厘米最好，1.53M可以控制变形） δ14mm：用于16机唇板,65机耳板,60机推土铲刀片,固定规格2M×(6-8)M最为合适。(小于6米切割就不划算,大于8米吊板不安全) δ16mm：用于45A耳板,唇板,65机上侧板, 固定规格2M×(6-8)M最为合适。(小于6米切割就不划算,大于8米吊板不安全) δ20mm：使用量小于其它板材,用于16机28机38机推土铲的立板和50机耳板, 2M×(6-8)M最为合适。 δ22mm：仅用于742唇板和60机推土铲的耳板,由于零件单一,但用量较大,请严格控制规格2.2M×(6-8)M δ28mm：仅用于50机和60机推土铲立板,零件单一,使用量大,最好能同时购买两种规格的,一种用于60机切割,一种用于50机,60机需要的板宽为1.85M,50机需要的板宽为2M,若有2.73M宽的板材,则可以通用。长度不限，越长越省料，但不能超过10M。 （2）注意钢板购买时质量 在钢板已经生锈或已经变形弯曲的情况下，尽量不要购买。弯曲变形的钢板会加大切割难度，容易造成切割质量差，并且切割完毕后需要大锤敲打校形，影响产品外观并增加制作工时，耽误生产进度，目前下料组堆放十几块60机立板，因板材已经弯曲变形而无法较直，造成了材料积压和人力资源的浪费。严重变形的，只能够当废品处理。如60机刀片，宽度仅90mm，假如变形不合格的话，就毫无利用价值。若钢板生锈，则在切割过程中，很容易出现断线，切割面不平等现象，解决该问题的方法是换大一号的割嘴切割生锈的板，众所周知，3号割嘴所消耗的氧气和丙烷是2号割嘴的一倍多，所以为生锈钢板付出双倍的切割成本，显然很不划算。并且锈铁的溶点高于钢板，在切割时，会不断的炸出小铁屑，严重时，会直接烧伤、炸伤割嘴，造成不必要的耗材损失。 （二） 提高切割效率 切割效率一直被忽视，但它却是生产的重中之重。效率的高低直接影响到钢材利用率和切割质量。目前，我公司对数控切割方面认识不足，满足于“可以切”的基本要求。只要能够编程，生成切割程序，可以切割就行了，忽视了切割效率、切割质量和钢材利用率。随着市场竞争的加剧和钢材价格的上涨，传统的切割已经不能满足大批量高效率的切割要求。应该对数控切割提出更科学的方法，不是简单的“可以切”，而是要“切得快”、“切得好”、“切得省”，特别是计算机辅助系统的广泛应用，已经涉及到数控切割行业，从而更好的为企业节省钢材和耗材，引进先进的切割技术也是迫在眉睫的事。 （1）全时切割 改变切割工人在数控切割机控制器上进行手工编程套料的传统落后生产方式（20%的时间切割机不是在切割，而是在等待切割工人在控制器上进行编程套料，并且又慢又不好），使用计算机辅助系统，在普通电脑上进行整张钢板套料和余料板套料，为数控切割机提供切割程序，数控切割机全时用来切割（不再用来编程），有效提高数控切割机的切割生产效率。在我公司7月份以前，数控机需要从早上八点至凌晨两点连续工作，才能保证生产需要。经过不断的优化切割方案，现在每天仅需八个小时（少数情况需要加班）就能满足正常生产需要，不仅降低了工人的劳动强度，节省了人力资源，更是延长机器设备的寿命，减少夜间照明电力消耗。 （2）高套料切割 传统的切割方式已经不能满足目前我公司的生产现状，对于数量多而复杂并且形状极不规则的零件，更是头痛，如一品公司的产品。但是通过计算机机辅助技术实现整板套料和共边套料，提高钢板利用率，有效避免局部套料和局部切割产生的大量剩余材料，对剩余钢材进行重复套料和使用，使大量剩余钢材得到再利用。如下图为一品公司零件套料： 使用专业的计算机软件能完成传统手工套料做不到的事，并且还能达到意想不到的效果。若这一技术能应用到我公司所有零件的实际切割中来，所节省的钢板和耗材也不可估量。下面对传统切割和高套料优化切割来做一个对比，如下图： 上图为模拟传统套料45A下侧板切割方案。图中钢板为1.5M×6M.，零件数48，钢板利用率75.8%，穿孔数48个，切割长度80.2米，切割时间64分钟。 上图为高套料45A下侧板共边切割方案。同样是1.5M×6M.的钢板,使用计算机高套料后，零件数达到54个，比前者多出两块45A下侧板和四块50机三角板，钢板利用率达到84.2%，穿孔数33个，切割长度70.3米，切割时间50分钟。经过专业软件共边并优化切割程序后，钢板利用率上升8.4%,等离子电极寿命延长10%左右。 （3）共边切割 共边切割是节省切割耗材最有效的方法。在我公司长直线边的零件还是挺多的，如直边斗的上下侧板，挖斗的唇板推土铲的三角板等。使用计算机辅助技术，合理的运用共边切割方法，如下图： 仅使用一次穿孔，就完成八个零件的连续切割，提高了生产效率的同时，也为公司创下不少的经济效益。传统切割方法效率低的主要原因是每个零件都要预热穿孔，相同或临近的直线边重复切割，使用专业软件先进的等离子共边、桥接、连割等高效切割技术和工艺，可直接减少预热穿孔时间30%，减少切割路径10%，提高切割效率10%，提高钢材套料利用率1～2%，同时，有效节省氧气、丙烷、等离子电极、火焰割嘴等耗材以及水电气等的消耗10%。 （4）零件桥接或连割 零件的桥接和连割编程方法更注重的是提高切割速度和切割效率，这种编程模式是传统切割方法无法办到的。通过专门的计算机软件画图，将多个零件的切割路径连在一起，使得数控切割机在工作时，只用穿一次孔就能完成整张钢板的切割，如下图就是45A圆台的桥接编程图： 与传统的切割方法相比，假如要切割400个圆台，传统方法则需要穿孔400次，如果每个穿孔预热时间为1分钟的话，就会有400分钟也就是将近7个小时的时间花在预热穿孔上面，氧气和丙烷白白的燃烧了7个小时。使用先进的编程工艺方法，只需穿孔一次就能完成400个零件的桥接连割，生产效率将飞一般的提高，比传统切割方法可直接减少预热穿孔80%，减少切割路径30%，提高切割效率50%，提高钢材利用率1～3%，同时，有效节省火焰割嘴、等离子电极等耗材以及水电气等的消耗40%。 （5）避免或减少二次切割 数控全自动切割机以强大的优势超越了仿形切割机。使用仿形切割，其割缝质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后道加工工序的工作量大、同时作业环境恶劣、劳动强度大。而数控切割机工作效率高，切割速度快，尺寸精度高，材料浪费少等。在我公司，使用仿形切割机主要是用于切割数控机所切剩的小板材，其实只要当板材规格被固定之后，采用先进的高套料编程方案，完成整张钢板的切割编程，所有的余边废料将可以大量的减少，再加上对余边角料的合理管理（后文中会提到），就可以把现在属于仿形机切割的零件，用数控机来切割。举个例子，用仿形机切割45A挖斗的钩子，一上午最多可切割60个，并且还需要花一天的时间来打磨，但如果用数控机连割编程工艺，60个钩子仅需40分钟，再加上20分钟的清渣时间即可完成，相比之下，节省11小时人力资源，11小时电力资源，还有3小时氧气丙烷燃烧，另外还有砂轮片，火焰割嘴，劳保用品等。 （三） 提高切割质量 产品的质量是企业生存壮大的根本，质量从第一道工序起就开始形成，下料质量的好坏，奠定最后成品质量的基础，只有合格的零件，才能焊接出合格的产品。切割质量的好坏不仅关系到产品质量，更关系到材料的利用率和耗材成本。一个好的零件切割出来仅需要清除周围毛刺和铁屑溶渣就可以转入下一道工序；倘若零件切割出来不合格，则需要打磨，校形等。使得人力资源极大的浪费，并且耗材和劳保用品也比前者明显增多，如沙轮片，角磨机损坏，用电量增加，手套用量增多等。更严重的还会直接产生废品。所以质量是一刻也不能松的大事。针对我厂现在的生产状况，提出以下几点措施：①提高员工质量意识；②加大监管力度，质检部门跟踪检验，一旦发现问题立即告知机器操作者想办法解决，争取不产生批量的不合格产品；③提高员工技能水平和工作积极性，只有提高员工的自身素质，才是解决问题的关键，主观能动性增强了，并且细心工作，很多浪费都可以避免，所以从招聘起，就应该对员工严格把关，入厂后，严格按技能分配工资；④改善作业环镜，由于我公司厂地面积不大，通风条件不好，等离子切割灰尘太多，很不利于员工的身心健康，所以工作积极性有所降低，它也是企业应该为员工考虑到的问题。⑤对设备进行定期除尘，加油，保养和检修。 （四） 建立半成品和余边角料管理体系 （1）建立余边角料管理体系 目前下料组所堆放的余边角料已达数十吨之多，原材料的积压将直接导致公司资金周转困难，先来分析一下余边料积压的原因：①板材采购不合理，导致零件排列无法排完，形成余边。②机器操作员对钢板排列预算能力不够，不恰当的排列导致钢板剩余。③堆积的余边料长时间没清理，一直被掩埋在底下，一旦需要小钢板下料时，却找不到小钢板，只能从大钢板上面切割，从而又形成余边料，如此恶性循还，导致余边料越堆越多。针对这一情况，有必要建立一个余边角料管理体系，第一步，清理现有的余边料，分板厚在固定区域摆放，分别标识规格，并作相关记载，当下次需要使用时，则很容易找到。第二步，加强员工成本意识和作业能力，若仅仅需要极少量的小零件，则不要从整张大钢板上直接切割，必需查看相关记载，找出以前留下的边角钢板下料，减少原材料积压，提高公司经济效益。 （2）建立半成品管理体系 不仅仅是余边角料的积压，车间里到处都堆放有一些不常用机型的零件，如70机推土铲角板，60机唇板，85机弧板等等。虽然公司每个月都盘存清理，但车间内所存在的零件清单却没有下发到下料组和剪板折弯组，一旦有这些不常见机型的生产任务，又将重复下料，积压的成品还是没有利用出去，不但占用车间生产面积，长此以往，将会导致零件报废，如08机铲斗和推土铲零件（因技改）。针对上述情况，建议如下：①提高盘存清理质量，清理出来的零件必需贴上明显的标识，如机型和名称，有关部门要做好监督工作；②下达不常见机型生产任务时，先清查已有的零件，并通知下料和剪板组不能够多下料；③改制不再需要的零件，如70机老式立板改成50机立板等。 （五） 增加小面积零件业务 仔细观察公司生产所需要的零件，如挖斗的弧板和推土铲的三角板，就算经过高套料之后，零件之间仍然存在很宽的间隙，这些钢板丢弃了很可惜，但留着又实在没用。如下图： 生产对此类零件大量需要，但这类零件对钢板的利用率却不高，并且以我公司现生产的产品，又没有小零件可以填充进来。唯有发展一些小零件业务，利用这些废料完成小零件切割，使原本只能丢弃的废料变成高价出售的商品，如下图： 从图中可以看出，使用专业的套料技术，在原有零件的基础上，添加另外的小零件排列，仅需要少量的切割耗材，就可以变废为宝，钢板利用率将会很大幅度的增长，获得巨大的经济效益。 综合全文所述，利用先进的编程切割工艺，改善管理方法，保守估计将可为公司节省如下： 钢板5%左右 假如公司每月使用钢板100吨，一年就1200吨，1200×5%=60吨 以钢板每吨5000元计算，则可以节省30万元 数控切割机使用的氧气和丙烷3%左右 火焰割嘴5%左右 等离子电极6-8%左右 用电量及其它耗材3-5%左右 另外产品合格率得到很大程度的保证。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (9/17/2009)