提高钢材利用率

李宁　李华　王芬

摘 要：提高钢板材料利用率的最根本措施是运用高效实用的计算机辅助编程。主要介绍了钢板下料特点及计算机辅助编程在数控火焰切割中的作用，如何提高切割效率和切割质量，同时对下料工艺进行改进以提高材料利用率，提升生产效率，降低生产成本。

关键词：材料利用率；计算机辅助编程；工艺改进

0 前言

提高钢板材料利用率的最根本措施是建立高效实用的计算机辅助编程并合理套料，从而提高切割效率和切割质量。适当对工艺进行改进，可减少工序、费用、时间，降低劳动强度，提高生产效率。

1 钢板下料的特点

数控切割具有切割质量好，尺寸精度和切口质量高，可代替部分机械加工，生产效率高，材料利用率高等特点。

剪板机对所剪钢板剪切长度和厚度均有限制，我公司的剪板机只能剪δ2-δ20厚的板，且适合于规则零件下料，如矩形、方形；但窄长条零件下料后变形大，校形困难，剪后边角余料多，材料利用率低，劳动强度大。

手工气割效率低，质量差，需要先划线，但灵活、适应性强。

仿形切割质量好，但尺寸受限制，而且不能排料。相较于数控切割，其割缝质量不好。

2 计算机辅助编程

计算机辅助编程能更好的提高钢材利用率和降低生产成本。它主要是根据图纸要求对产品零件图形进行逐一绘制并编制程序，对一些加工件、割后易变形易有裂纹的件，根据板的材料、厚度要留出相应余量再对其进行编程。对个别不需加工而达到质量要求的产品，用数控下料减少加工量，节约成本。

（1）提高切割效率。使用计算机辅助系统，提前在电脑上对不规则复杂零件进行数控程序编制，为数控切割机提供切割程序，数控切割机全时用来连续切割（不再用来编程），且多枪切割，有效提高数控切割机的切割生产效率。

（2）合理套裁、适时断开。对于数量多而复杂且形状极不规则的零件，通过计算机辅助技术实现合理套料和共边套料，有效避免单件切割产生大量剩余材料，提高材料利用率。有时为了结合板的进料情况，尽可能的提高材料利用率，在编程时对零件图进行断开绘制后再编程，如图1闸门衬板：可分为两个板条（可直接割出，不用编程）及左右两边部分，编程时只编左右两边断开后的即可，节省了材料，提高了效率，降低了成本。

（3）提高切割质量。在产品生产中，下料质量的好坏，是奠定最后成品质量的基础，只有合格的零件，才能组装成型焊接安装出合格的产品。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生产成本。一个好的零件切割出来仅需要清除周边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，不但使劳动强度提高，费时费力而且耗材，如沙轮片，角磨机损坏等，更严重的还会直接产生废品。所以质量是关键。

在生产中根据材料、板厚的不同，我结合实际操作并经过多次试验计算及反复修改，对要求比较严格的16Mn材料留出适当尺寸的热影响区余量，避免韧度和强度发生改变，保证图纸尺寸及质量要求。45#钢切割时受天气温度影响比较大，受热不均匀，天冷容易出现裂纹，余量就得相应加大，切割后收缩量也不同，所以每个季节所留余量也不同，经过多次试验及修改，确定了温度不同的情况下所留余量的多少以保证图纸尺寸。

3 工艺改进

（1） 罐笼、箕斗悬挂装置工艺的改进。罐笼、箕斗各型号首绳悬挂装置中的侧板、中板的周边、内孔均需加工，内孔由机制预钻孔后整体加工，机加工那边得先划点连线然后再预钻孔后整体加工，工序比较复杂，加工时间长，费用高，劳动强度大，一天只能加工一件，如图2。

现在改为由数控直接割出，长度和宽度适当留出余量防止数控切割后变形。内孔预留加强筋后由机加工把加强筋去掉，操作人员无需画线直接铣掉即可。经过多次的试验，对收缩量进行反复修改，最后终于确定收缩量的大小，而且确定此工艺的改进非常可行，如图3。

（2）立柱由加工改为不加工。在大型箕斗施工中，立柱原为下料后用包边机加工，加工时间长，费用高，生产效率低。经过精心计算，将立柱宽度方向按实际情况，根据载重要求加宽，使立柱直接下料，不用刨边机加工，减少工序，降低成本，大大提高了生产效率。

（3）底卸式箕斗框架立柱，原来整体下料后用折弯机折弯，现在改为分开下料，分为件1和件2，如图4，这样既节省了材料又减少了工序，省时省力，而且不用用折弯机折弯，钻孔时也不受限制。

另外在大型底卸式箕斗中由于立柱长度长，考虑到板材怠料较大，改为斜接，如图4，气刨、清根、焊接后探伤，保证其质量和强度，节省材料。

4 结束语

计算机辅助编程在现在的生产过程中运用较广泛。合理运用计算机辅助编程套料，并在保证质量的前提下对下料工艺进行适当改进，较大的提升了生产效率，提高了材料利用率，降低了生产成本，切割质量好，劳动强度低。

作者简介：李宁（1985-），山东聊城人，助理工程师，研究方向：产品设计及制造。