冲压工艺废料回收再利用研究与实践
2014-07-16边超王新君
边超+王新君
摘要：冲压工艺废料回收再利用资源节约型模式针对冲压废料传统意义上的作为废料处理的方式，通过对产品工艺进行再组合改进，优化产品技术工艺，重组生产管理和组织模式，使废料重新纳入技术工艺，进行回收利用，达到资源节约、降低成本的目的。
关键词：冲压工艺；废料回收；回收再利用
中图分类号：TH142 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0059-02
1 概述
自从20世纪90年代我国加入世贸组织后，随着市场需求的加大、国家经济结构的调整以及与国际接轨步伐的加快，在中国涌现出了众多的新兴汽车企业，作为生产汽车驾驶室的某专业厂，2012年驾驶室产量达到9万辆，使用的钢材达到了500余吨。汽车用冷轧板在钢材生产中属于“尖端产品”，尺寸精度、化学成分均有严格要求，所以冷轧板的价格也远高出其他钢板。在国内只有宝钢、鞍钢、武钢等几个大型企业生产的冷轧板才能达到重汽产品的要求，所以钢材的成本投入巨大。
冲压是汽车五大工艺中的第一序。冲裁是冲压工艺中重要工艺手段。在冲裁加工过程中，由于工艺上的需要不得不留下尺寸不同、形状各异的废料和剪切余料，使板材的利用率降低，造成浪费，影响了冲压工艺的经济性。依据汽车工业大批量生产的特点，传统技术工艺流成是将冲压废料打包处理。生产厂每月产生的工艺废料约有300～500吨，一直也是将工艺废料作为废铁处理，浪费了大量的人力物力。
因此，要针对冲压生产中存在的有关问题，开展研究，采取相应的措施，努力开发节约板材的途径，优化冲压工艺，充分挖掘材料的潜力，增加材料回收再利用，具有特殊的实际意义。
2 研究和实施过程
2.1 管理方法的突破
从管理角度做了大量工作，为该模式的推行奠定了基础。
（1）进行价值流分析，分出问题重点，寻找突破口。该单位从2006年开始对材料的投入产出进行专项核算，根据材料料厚计算出的材料利用率直接暴露出了材料使用的差别，根据数据车身厂技术系统对几种利用率较低、使用量较大的材料进行了专项分析和产品检查，终于发现存在个别产品材料利用率较低的情况，为进行工艺改进和套裁下料提供了数据支持。
（2）组织流程再造。对原冲压废料处理流程进行再造，设定回收逆向流程，重新分配各单位职能，做好材料回收利用生产物流准备，保障节约模式能够正常运行并取得实效。
（3）信息化引入，运用物资管理系统进行物料转移交接和数据统计。利用卡车公司的物资管理系统将废料纳入正常产品交接和数据录入，跟踪工艺废料的投入使用以及产出走向，方便统计和汇总产品数据。
通过以上管理措施的采取和应用，生产厂进行工艺废料回收利用工作进入实质技术和生产阶段。
2.2 研发过程
（1）对大块工艺废料的收集和可利用性分析。首先，收集可用于再利用的大块冲压工艺废料，对其尺寸、形状以及材质进行可行化分析。2006年至2008年期间，生产厂分别对18种工艺废料进行了收集。这些工艺废料由于原来模具设计时是不可回收利用的，所以这些工艺废料普遍存在裂纹、皱褶以及加工硬化等问题，不符合使用要求，所以不能直接回收使用。但经生产厂工艺废料再利用攻关小组分析，如果产生工艺废料的模具进行改造，18种工艺废料中的大部分可以实现回收再利用。
（2）对产生废料的模具进行技术改造和攻关。模具改进过程是整个研发过程中技术含量最高的攻坚过程。由于生产厂模具大部分为进口的模具，模具的设计及制造精度水平较高，模具改进非常困难，任何细小的改动都会影响到整体模具的使用及精度。在这一阶段，生产厂集中技术高、经验丰富技术人员形成模具改进小组，全力攻坚。
改变卸料方式。由于部分工艺废料在制件加工过程中受到刚性的卸料力，所以出现了变形。为此技术人员将刚性的打料棒改为弹性卸料板，解决了工艺废料变形的难题。
改造模具废料刀和导料板。由于原来废料不回收，为了废料走料顺畅，所以模具废料刀对大块废料进行分离，为此技术人员将废料刀和导料板进行了改造，在保证废料流动顺畅的同时，减少对大块材料的分离。
修改工艺孔。修改部分工艺孔的位置以及形状，来保证废料在加工过程中不会出现变形和加工硬化，确保废料的各项理化性能得到保证，并且由于形状的改变，提高了工艺废料的利用率。例如车门外板的工艺废料，原工艺孔呈“S”，废料利用率只能为50%，通过改进，工艺孔变为“○”，工艺废料的利用率提高到85%。
（3）对小型零件套裁大块工艺废料进行性能分析和排样。对每一种工艺废料进行分析：第一步，对其形状、尺寸和料厚等参数做出详尽的统计记录，结合公司所有的产品件进行分析，初步确定出每一种工艺废料所有可能再次加工的产品件；第二步，将工艺废料的材质与所要加工的产品件材质进行比较（如下表1所示），淘汰材质性能低的工艺废料；第三步，最终确定每一种工艺废料所能加工的产品件。
（4）套裁加工工艺排样和少量套裁产品件加工实验。在确定了工艺废料与可加工产品件的对应关系后，就需要对工艺废料进行套裁和排样了。为了尽可能地提高工艺废料的利用率，车身厂组织技术人员多次研究，反复更改排样方案，确保排样的合理性。
确定排样方案后，对每一种套裁加工的产品件各生产10件，用于小量的加工试验。
（5）对套裁产品件进行性能实验和追踪。对小量加工试验的产品件进行力学试验，保证套裁产品件达到设计要求，经试验所有套裁产品件均达到了设计要求。此外进行装车试验追踪，跟踪调查制件质量。经过跟踪检验，套裁加工的产品件，均能满足设计和用户要求。
（6）对生产产品件的模具改造。
修改定位：由于工艺废料的尺寸和形状不规则在原有的冲床模具上根本无法定位，为此将固定的刚性定位销改为可自动弹起的弹性定位销工艺操作或者地移动定位销的位置，解决了工艺废料不能定位的难题。
增加修整模具：针对废料形状不规则、部分废料边缘出现受拉、受压以及加工硬化的实际，适时设计、制作了修整模具，修整废料形状并去除废料性能不能满足产品件要求的部分，保证套裁产品件的性能要求。
修改模具结构和参数：针对个别工艺废料和产品件的材料材质相同，但厚度不同的问题。为保证强度，使用厚度稍大的工艺废料加工设计要求厚度较小的产品件。为此，对模具的结构和配合间隙进行修改，保证产品件成型质量。
（7）纳入工艺。为了能使技术研发的成果转化为实际的效益，对可以套裁加工的二十几种产品件进行工艺修改，要求加工此二十几种产品件时必须使用工艺废料，取消这些产品件的材料定额。
3 实施经济效益
购买每吨钢材按照7000元计算，如果该种工艺废料不做利用，作为废品卖掉每吨钢材按照2500元计算，工艺废料再利用节约的钢材每吨可以增效4500元。
2007年1月份至2008年6月份共计节约材料定额1474.506吨，2007年1月份至2008年6月份节约810.98万元。
1474.506×（7000-2500）=6635277元（≈663.53万元）
修改模具15套和制作模具1套，模具改造和制作费用共计8.96万。
经济效益总额：663.63-8.96=654.57万
4 总结和评价
通过冲压工艺废料回收再利用研究与实践，已经为企业每年带来几百万元的效益，其意义远非经济价值的表现，更重要的是让节约的理念深入职工的思想，而使企业的改善向各个层面和环节辐射，从思想上的转变带动行为的改变，为企业的发展创造动力。
摘要：冲压工艺废料回收再利用资源节约型模式针对冲压废料传统意义上的作为废料处理的方式，通过对产品工艺进行再组合改进，优化产品技术工艺，重组生产管理和组织模式，使废料重新纳入技术工艺，进行回收利用，达到资源节约、降低成本的目的。
关键词：冲压工艺；废料回收；回收再利用
中图分类号：TH142 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0059-02
1 概述
自从20世纪90年代我国加入世贸组织后，随着市场需求的加大、国家经济结构的调整以及与国际接轨步伐的加快，在中国涌现出了众多的新兴汽车企业，作为生产汽车驾驶室的某专业厂，2012年驾驶室产量达到9万辆，使用的钢材达到了500余吨。汽车用冷轧板在钢材生产中属于“尖端产品”，尺寸精度、化学成分均有严格要求，所以冷轧板的价格也远高出其他钢板。在国内只有宝钢、鞍钢、武钢等几个大型企业生产的冷轧板才能达到重汽产品的要求，所以钢材的成本投入巨大。
冲压是汽车五大工艺中的第一序。冲裁是冲压工艺中重要工艺手段。在冲裁加工过程中，由于工艺上的需要不得不留下尺寸不同、形状各异的废料和剪切余料，使板材的利用率降低，造成浪费，影响了冲压工艺的经济性。依据汽车工业大批量生产的特点，传统技术工艺流成是将冲压废料打包处理。生产厂每月产生的工艺废料约有300～500吨，一直也是将工艺废料作为废铁处理，浪费了大量的人力物力。
因此，要针对冲压生产中存在的有关问题，开展研究，采取相应的措施，努力开发节约板材的途径，优化冲压工艺，充分挖掘材料的潜力，增加材料回收再利用，具有特殊的实际意义。
2 研究和实施过程
2.1 管理方法的突破
从管理角度做了大量工作，为该模式的推行奠定了基础。
（1）进行价值流分析，分出问题重点，寻找突破口。该单位从2006年开始对材料的投入产出进行专项核算，根据材料料厚计算出的材料利用率直接暴露出了材料使用的差别，根据数据车身厂技术系统对几种利用率较低、使用量较大的材料进行了专项分析和产品检查，终于发现存在个别产品材料利用率较低的情况，为进行工艺改进和套裁下料提供了数据支持。
（2）组织流程再造。对原冲压废料处理流程进行再造，设定回收逆向流程，重新分配各单位职能，做好材料回收利用生产物流准备，保障节约模式能够正常运行并取得实效。
（3）信息化引入，运用物资管理系统进行物料转移交接和数据统计。利用卡车公司的物资管理系统将废料纳入正常产品交接和数据录入，跟踪工艺废料的投入使用以及产出走向，方便统计和汇总产品数据。
通过以上管理措施的采取和应用，生产厂进行工艺废料回收利用工作进入实质技术和生产阶段。
2.2 研发过程
（1）对大块工艺废料的收集和可利用性分析。首先，收集可用于再利用的大块冲压工艺废料，对其尺寸、形状以及材质进行可行化分析。2006年至2008年期间，生产厂分别对18种工艺废料进行了收集。这些工艺废料由于原来模具设计时是不可回收利用的，所以这些工艺废料普遍存在裂纹、皱褶以及加工硬化等问题，不符合使用要求，所以不能直接回收使用。但经生产厂工艺废料再利用攻关小组分析，如果产生工艺废料的模具进行改造，18种工艺废料中的大部分可以实现回收再利用。
（2）对产生废料的模具进行技术改造和攻关。模具改进过程是整个研发过程中技术含量最高的攻坚过程。由于生产厂模具大部分为进口的模具，模具的设计及制造精度水平较高，模具改进非常困难，任何细小的改动都会影响到整体模具的使用及精度。在这一阶段，生产厂集中技术高、经验丰富技术人员形成模具改进小组，全力攻坚。
改变卸料方式。由于部分工艺废料在制件加工过程中受到刚性的卸料力，所以出现了变形。为此技术人员将刚性的打料棒改为弹性卸料板，解决了工艺废料变形的难题。
改造模具废料刀和导料板。由于原来废料不回收，为了废料走料顺畅，所以模具废料刀对大块废料进行分离，为此技术人员将废料刀和导料板进行了改造，在保证废料流动顺畅的同时，减少对大块材料的分离。
修改工艺孔。修改部分工艺孔的位置以及形状，来保证废料在加工过程中不会出现变形和加工硬化，确保废料的各项理化性能得到保证，并且由于形状的改变，提高了工艺废料的利用率。例如车门外板的工艺废料，原工艺孔呈“S”，废料利用率只能为50%，通过改进，工艺孔变为“○”，工艺废料的利用率提高到85%。
（3）对小型零件套裁大块工艺废料进行性能分析和排样。对每一种工艺废料进行分析：第一步，对其形状、尺寸和料厚等参数做出详尽的统计记录，结合公司所有的产品件进行分析，初步确定出每一种工艺废料所有可能再次加工的产品件；第二步，将工艺废料的材质与所要加工的产品件材质进行比较（如下表1所示），淘汰材质性能低的工艺废料；第三步，最终确定每一种工艺废料所能加工的产品件。
（4）套裁加工工艺排样和少量套裁产品件加工实验。在确定了工艺废料与可加工产品件的对应关系后，就需要对工艺废料进行套裁和排样了。为了尽可能地提高工艺废料的利用率，车身厂组织技术人员多次研究，反复更改排样方案，确保排样的合理性。
确定排样方案后，对每一种套裁加工的产品件各生产10件，用于小量的加工试验。
（5）对套裁产品件进行性能实验和追踪。对小量加工试验的产品件进行力学试验，保证套裁产品件达到设计要求，经试验所有套裁产品件均达到了设计要求。此外进行装车试验追踪，跟踪调查制件质量。经过跟踪检验，套裁加工的产品件，均能满足设计和用户要求。
（6）对生产产品件的模具改造。
修改定位：由于工艺废料的尺寸和形状不规则在原有的冲床模具上根本无法定位，为此将固定的刚性定位销改为可自动弹起的弹性定位销工艺操作或者地移动定位销的位置，解决了工艺废料不能定位的难题。
增加修整模具：针对废料形状不规则、部分废料边缘出现受拉、受压以及加工硬化的实际，适时设计、制作了修整模具，修整废料形状并去除废料性能不能满足产品件要求的部分，保证套裁产品件的性能要求。
修改模具结构和参数：针对个别工艺废料和产品件的材料材质相同，但厚度不同的问题。为保证强度，使用厚度稍大的工艺废料加工设计要求厚度较小的产品件。为此，对模具的结构和配合间隙进行修改，保证产品件成型质量。
（7）纳入工艺。为了能使技术研发的成果转化为实际的效益，对可以套裁加工的二十几种产品件进行工艺修改，要求加工此二十几种产品件时必须使用工艺废料，取消这些产品件的材料定额。
3 实施经济效益
购买每吨钢材按照7000元计算，如果该种工艺废料不做利用，作为废品卖掉每吨钢材按照2500元计算，工艺废料再利用节约的钢材每吨可以增效4500元。
2007年1月份至2008年6月份共计节约材料定额1474.506吨，2007年1月份至2008年6月份节约810.98万元。
1474.506×（7000-2500）=6635277元（≈663.53万元）
修改模具15套和制作模具1套，模具改造和制作费用共计8.96万。
经济效益总额：663.63-8.96=654.57万
4 总结和评价
通过冲压工艺废料回收再利用研究与实践，已经为企业每年带来几百万元的效益，其意义远非经济价值的表现，更重要的是让节约的理念深入职工的思想，而使企业的改善向各个层面和环节辐射，从思想上的转变带动行为的改变，为企业的发展创造动力。
摘要：冲压工艺废料回收再利用资源节约型模式针对冲压废料传统意义上的作为废料处理的方式，通过对产品工艺进行再组合改进，优化产品技术工艺，重组生产管理和组织模式，使废料重新纳入技术工艺，进行回收利用，达到资源节约、降低成本的目的。
关键词：冲压工艺；废料回收；回收再利用
中图分类号：TH142 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0059-02
1 概述
自从20世纪90年代我国加入世贸组织后，随着市场需求的加大、国家经济结构的调整以及与国际接轨步伐的加快，在中国涌现出了众多的新兴汽车企业，作为生产汽车驾驶室的某专业厂，2012年驾驶室产量达到9万辆，使用的钢材达到了500余吨。汽车用冷轧板在钢材生产中属于“尖端产品”，尺寸精度、化学成分均有严格要求，所以冷轧板的价格也远高出其他钢板。在国内只有宝钢、鞍钢、武钢等几个大型企业生产的冷轧板才能达到重汽产品的要求，所以钢材的成本投入巨大。
冲压是汽车五大工艺中的第一序。冲裁是冲压工艺中重要工艺手段。在冲裁加工过程中，由于工艺上的需要不得不留下尺寸不同、形状各异的废料和剪切余料，使板材的利用率降低，造成浪费，影响了冲压工艺的经济性。依据汽车工业大批量生产的特点，传统技术工艺流成是将冲压废料打包处理。生产厂每月产生的工艺废料约有300～500吨，一直也是将工艺废料作为废铁处理，浪费了大量的人力物力。
因此，要针对冲压生产中存在的有关问题，开展研究，采取相应的措施，努力开发节约板材的途径，优化冲压工艺，充分挖掘材料的潜力，增加材料回收再利用，具有特殊的实际意义。
2 研究和实施过程
2.1 管理方法的突破
从管理角度做了大量工作，为该模式的推行奠定了基础。
（1）进行价值流分析，分出问题重点，寻找突破口。该单位从2006年开始对材料的投入产出进行专项核算，根据材料料厚计算出的材料利用率直接暴露出了材料使用的差别，根据数据车身厂技术系统对几种利用率较低、使用量较大的材料进行了专项分析和产品检查，终于发现存在个别产品材料利用率较低的情况，为进行工艺改进和套裁下料提供了数据支持。
（2）组织流程再造。对原冲压废料处理流程进行再造，设定回收逆向流程，重新分配各单位职能，做好材料回收利用生产物流准备，保障节约模式能够正常运行并取得实效。
（3）信息化引入，运用物资管理系统进行物料转移交接和数据统计。利用卡车公司的物资管理系统将废料纳入正常产品交接和数据录入，跟踪工艺废料的投入使用以及产出走向，方便统计和汇总产品数据。
通过以上管理措施的采取和应用，生产厂进行工艺废料回收利用工作进入实质技术和生产阶段。
2.2 研发过程
（1）对大块工艺废料的收集和可利用性分析。首先，收集可用于再利用的大块冲压工艺废料，对其尺寸、形状以及材质进行可行化分析。2006年至2008年期间，生产厂分别对18种工艺废料进行了收集。这些工艺废料由于原来模具设计时是不可回收利用的，所以这些工艺废料普遍存在裂纹、皱褶以及加工硬化等问题，不符合使用要求，所以不能直接回收使用。但经生产厂工艺废料再利用攻关小组分析，如果产生工艺废料的模具进行改造，18种工艺废料中的大部分可以实现回收再利用。
（2）对产生废料的模具进行技术改造和攻关。模具改进过程是整个研发过程中技术含量最高的攻坚过程。由于生产厂模具大部分为进口的模具，模具的设计及制造精度水平较高，模具改进非常困难，任何细小的改动都会影响到整体模具的使用及精度。在这一阶段，生产厂集中技术高、经验丰富技术人员形成模具改进小组，全力攻坚。
改变卸料方式。由于部分工艺废料在制件加工过程中受到刚性的卸料力，所以出现了变形。为此技术人员将刚性的打料棒改为弹性卸料板，解决了工艺废料变形的难题。
改造模具废料刀和导料板。由于原来废料不回收，为了废料走料顺畅，所以模具废料刀对大块废料进行分离，为此技术人员将废料刀和导料板进行了改造，在保证废料流动顺畅的同时，减少对大块材料的分离。
修改工艺孔。修改部分工艺孔的位置以及形状，来保证废料在加工过程中不会出现变形和加工硬化，确保废料的各项理化性能得到保证，并且由于形状的改变，提高了工艺废料的利用率。例如车门外板的工艺废料，原工艺孔呈“S”，废料利用率只能为50%，通过改进，工艺孔变为“○”，工艺废料的利用率提高到85%。
（3）对小型零件套裁大块工艺废料进行性能分析和排样。对每一种工艺废料进行分析：第一步，对其形状、尺寸和料厚等参数做出详尽的统计记录，结合公司所有的产品件进行分析，初步确定出每一种工艺废料所有可能再次加工的产品件；第二步，将工艺废料的材质与所要加工的产品件材质进行比较（如下表1所示），淘汰材质性能低的工艺废料；第三步，最终确定每一种工艺废料所能加工的产品件。
（4）套裁加工工艺排样和少量套裁产品件加工实验。在确定了工艺废料与可加工产品件的对应关系后，就需要对工艺废料进行套裁和排样了。为了尽可能地提高工艺废料的利用率，车身厂组织技术人员多次研究，反复更改排样方案，确保排样的合理性。
确定排样方案后，对每一种套裁加工的产品件各生产10件，用于小量的加工试验。
（5）对套裁产品件进行性能实验和追踪。对小量加工试验的产品件进行力学试验，保证套裁产品件达到设计要求，经试验所有套裁产品件均达到了设计要求。此外进行装车试验追踪，跟踪调查制件质量。经过跟踪检验，套裁加工的产品件，均能满足设计和用户要求。
（6）对生产产品件的模具改造。
修改定位：由于工艺废料的尺寸和形状不规则在原有的冲床模具上根本无法定位，为此将固定的刚性定位销改为可自动弹起的弹性定位销工艺操作或者地移动定位销的位置，解决了工艺废料不能定位的难题。
增加修整模具：针对废料形状不规则、部分废料边缘出现受拉、受压以及加工硬化的实际，适时设计、制作了修整模具，修整废料形状并去除废料性能不能满足产品件要求的部分，保证套裁产品件的性能要求。
修改模具结构和参数：针对个别工艺废料和产品件的材料材质相同，但厚度不同的问题。为保证强度，使用厚度稍大的工艺废料加工设计要求厚度较小的产品件。为此，对模具的结构和配合间隙进行修改，保证产品件成型质量。
（7）纳入工艺。为了能使技术研发的成果转化为实际的效益，对可以套裁加工的二十几种产品件进行工艺修改，要求加工此二十几种产品件时必须使用工艺废料，取消这些产品件的材料定额。
3 实施经济效益
购买每吨钢材按照7000元计算，如果该种工艺废料不做利用，作为废品卖掉每吨钢材按照2500元计算，工艺废料再利用节约的钢材每吨可以增效4500元。
2007年1月份至2008年6月份共计节约材料定额1474.506吨，2007年1月份至2008年6月份节约810.98万元。
1474.506×（7000-2500）=6635277元（≈663.53万元）
修改模具15套和制作模具1套，模具改造和制作费用共计8.96万。
经济效益总额：663.63-8.96=654.57万
4 总结和评价
通过冲压工艺废料回收再利用研究与实践，已经为企业每年带来几百万元的效益，其意义远非经济价值的表现，更重要的是让节约的理念深入职工的思想，而使企业的改善向各个层面和环节辐射，从思想上的转变带动行为的改变，为企业的发展创造动力。
