模具工藝編排在提升材料利用率方面的運(yùn)用

汽車(chē)車(chē)身鋼板材料利用率的高低，是汽車(chē)制造成本的重要部分之一。材料利用率是材料數(shù)量與生產(chǎn)該產(chǎn)品的材料總消耗量的比值。它是反映材料有效利用程度的指標(biāo)之一。利用率越高，說(shuō)明材料利用得越好，反之，則越差。本文主要研究如何使材料利用率最大化，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)階段通過(guò)比較，找出差距和原因，并制定措施加以改進(jìn)。

（3）水力噴射泵（排砂采油工藝）具有很強(qiáng)的排砂和攜砂能力。該裝置無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，在地層流體被舉升的過(guò)程中，由于排砂采油裝置的特殊結(jié)構(gòu)，使地層砂在井筒內(nèi)的上升速度大于沉降速度，從而阻止地層砂下沉，砂埋管柱。

1993年，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)的《政府績(jī)效與結(jié)果法案》，首次從立法上對(duì)美國(guó)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)績(jī)效評(píng)價(jià)做出了制度性規(guī)定。該法案將資源和管理決策與績(jī)效掛鉤，建立以績(jī)效為目的的預(yù)算制度，將美國(guó)政府的績(jī)效管理重點(diǎn)由“過(guò)程問(wèn)責(zé)”轉(zhuǎn)向“結(jié)果問(wèn)責(zé)”，由“投入—產(chǎn)出”模式轉(zhuǎn)為“目標(biāo)—結(jié)果”模式[3]，促使聯(lián)邦部門(mén)和機(jī)構(gòu)在預(yù)算中加強(qiáng)“戰(zhàn)略—目標(biāo)—預(yù)算—績(jī)效”的閉環(huán)管理，提高政府管理績(jī)效和服務(wù)效率。

產(chǎn)品特性分析

如圖1所示，產(chǎn)品的材質(zhì)為HC180Y無(wú)間隙原子高強(qiáng)度冷軋鋼，厚度為1.5mm，零件重量為6.14kg。根據(jù)產(chǎn)品的造型，周圈為產(chǎn)品形狀，中間為全空狀態(tài)，整個(gè)產(chǎn)品呈長(zhǎng)“回”字狀。此種形狀的產(chǎn)品，在模具成形的原材料選用上，沒(méi)有合適的符形毛坯材料可直接使用，需要采用輔助加工得以實(shí)現(xiàn)，為確保材料利用率的最大化，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的CAE分析計(jì)算，模擬算出不同方案下模具成形需要的鋼板毛坯規(guī)格，并對(duì)幾種方案進(jìn)行分析，擇優(yōu)選擇最佳方案實(shí)施。

此種形狀的產(chǎn)品，在模具成形上需選用落料工藝料片實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致中間的浪費(fèi)較多，材料利用率較低，經(jīng)濟(jì)效益較低。

模具成形方案和材料利用率(成本)分析

模具成形工藝方案

⑴方案1，落料片+模具拉延。

結(jié)合產(chǎn)品形狀，為確保材料利用率的最大化，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品成形的CAE分析計(jì)算，模擬算出不同方案下模具成形需要的鋼板毛坯規(guī)格，并對(duì)幾種方案進(jìn)行分析，擇優(yōu)選擇最佳方案實(shí)施。具體見(jiàn)表1。

同樣假設(shè)1.5 mm料厚的HC180Y無(wú)間隙原子高強(qiáng)度冷軋鋼每千克為5元，單件消耗材料14.97×5=74.85元；激光拼焊價(jià)格假設(shè)每米按10元計(jì)算，由圖4得知4條拼焊縫長(zhǎng)(245×4)=0.98m，價(jià)格為0.98×10=9.8元，結(jié)合原材料價(jià)格74.85元，兩項(xiàng)合計(jì)84.65元。

硫酸氫氯吡格雷片仿制藥對(duì)比原研藥治療冠心病的療效、安全性與經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)評(píng)價(jià) ………………… 邊 妍等（21）：2980

⑵方案2，落料片+模具拉延+廢料再利用。

很多特色農(nóng)產(chǎn)品的英語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)化翻譯沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的審查，翻譯隨意性較大。不同企業(yè)對(duì)于相同特色農(nóng)產(chǎn)品的翻譯也各有差異，外國(guó)友人難以理解特色農(nóng)產(chǎn)品本身的意義，在購(gòu)買(mǎi)的過(guò)程中存在很大的困惑，也不利于農(nóng)產(chǎn)品文化的傳播[4]。另外，很多地方特色農(nóng)產(chǎn)品都存在胡亂翻譯的現(xiàn)象，導(dǎo)致譯文難以理解。造成這一現(xiàn)象的主要原因是：

⑶方案3，激光拼焊工藝料片+模具拉延。

采用此廢料再利用方案后，零件A和零件B原需采購(gòu)的板料可以節(jié)省，無(wú)需再采購(gòu)，而且是在同一車(chē)型中利用，簡(jiǎn)單方便，最后計(jì)算得出材料利用率為33.10%((6.14+2.42)/25.86=33.10%)，比 方 案1材料利用率提升了9.36%。同樣假設(shè)1.5 mm料厚的HC180Y無(wú)間隙原子高強(qiáng)度冷軋鋼每千克為5元，單件消耗材料(25.86-2.42)×5=117.2元。

如圖3所示，根據(jù)方案1的結(jié)論，并對(duì)規(guī)格為640mm×1100mm廢料進(jìn)行計(jì)算，得出廢料重量為8.29kg。隨后在同一車(chē)型中尋找與其相同料厚、材質(zhì)的零件進(jìn)行分析，并加以應(yīng)用。通過(guò)查找、篩選、CAE分析，確定零件A和零件B可用；零件A和零件B重量均為1.21kg,兩件合計(jì)2.42kg。根據(jù)CAE分析，零件A和零件B采用一模兩件模具工藝生產(chǎn)，需要的板料規(guī)格為1.5mm×970mm×450mm，重量為5.14kg，對(duì)比方案1中規(guī)格為640mm×1100mm的廢料尺寸，滿(mǎn)足廢料再利用需求。

做完放療，醫(yī)生確定可以正常去上班，可單位的領(lǐng)導(dǎo)卻讓他在家多休息一段時(shí)間。因?yàn)橹軉⒚魉谵k公室里有個(gè)孕婦，擔(dān)心周啟明身上的輻射。

如圖4所示，由CAE模擬分析得知，模具成形所需的激光拼焊板外輪廓尺寸為1200mm×1755mm、內(nèi)輪廓為660mm×1265mm。激光拼焊工藝料片由4塊長(zhǎng)方形鋼板采用激光拼焊焊接組成，4塊長(zhǎng)方形的鋼板采用橫豎切提前加工好，分別為2塊規(guī)格為1755mm×270mm和2塊660mm×245mm的長(zhǎng)方形鋼板，然后進(jìn)行焊接，合計(jì)重量14.97kg。此方案沒(méi)有廢料，材料利用率極高，但是增加了激光焊接的費(fèi)用。

如圖2所示，由CAE模擬分析得知，模具成形所需的鋼板是外部最大輪廓規(guī)格為1220mm×1800mm、內(nèi)部輪廓規(guī)格為640mm×1100mm工藝板料。

結(jié)合上述鋼板的最大外部輪廓尺寸和已知的產(chǎn)品料厚，計(jì)算出此工藝料片消耗的原毛坯重量為25.86kg。根據(jù)產(chǎn)品零件重量6.14kg計(jì)算，此方案的材料利用率為23.74%。假設(shè)1.5mm料厚的HC180Y無(wú)間隙原子高強(qiáng)度冷軋鋼每千克為5元，單件消耗材料25.86×5=129.3元。

⑷材料利用率(成本)方案對(duì)比。

通過(guò)分析對(duì)比，上述三個(gè)方案中，方案1單件成本最高，方案2對(duì)比方案1節(jié)省12.1元，方案3對(duì)比方案2節(jié)省32.55元，方案3對(duì)比方案1節(jié)省44.65元，由此判定方案3(激光拼焊工藝料片+模具拉延)最優(yōu)，單件消耗的材料成本最低，選為最終方案。如表2所示。

具體實(shí)施

⑴根據(jù)(方案3，激光拼焊工藝料片+模具拉延)最優(yōu)方案對(duì)比結(jié)論，選用激光拼焊廠家實(shí)施。激光拼焊廠家首先采用橫豎切開(kāi)卷加工好2塊規(guī)格分別為1755mm×270mm和2塊660mm×245mm的長(zhǎng)方形鋼板，然后進(jìn)行激光拼焊焊接，最終形成模具成形需要的激光拼焊板，其外輪廓尺寸為1200mm×1755mm、內(nèi)輪廓為660mm×1265mm。

⑵按照單車(chē)年銷(xiāo)量10萬(wàn)輛計(jì)算，采用方案3后，對(duì)比方案2每年可節(jié)省材料成本325.5萬(wàn)元，對(duì)比方案1每年可節(jié)省材料成本446.5萬(wàn)元。

結(jié)束語(yǔ)

本文以通過(guò)如何提升汽車(chē)后縱梁的材料利用率為主線來(lái)分析，通過(guò)SE分析模擬，各個(gè)方案的材料利用率計(jì)算、對(duì)比，系統(tǒng)地闡述了常用的方案，并對(duì)方案所達(dá)到的材料利用率進(jìn)行實(shí)例介紹。此方案同時(shí)適用于整車(chē)開(kāi)發(fā)中其他類(lèi)似工藝的沖壓零件，從而提高整車(chē)制造的材料利用率，降低生產(chǎn)成本。