浅析如何提高铁路货车板材利用率

郑广勇

中车北京二七车辆有限公司

浅析如何提高铁路货车板材利用率

郑广勇

中车北京二七车辆有限公司

对于铁路货车生产企业而言，降低成本提高效率是最终的目标。除了提高管理水平和改进工艺以外，提高钢板利用率是降本增效的重要途径之一。本文通过大量分析以及本企业自身特点，找到了制约钢板利用率的主要因素并提出了相应的解决措施。

利用率；降低成本；优化；套料；工艺改进

面对铁路货车制造行业竞争日益激烈，企业越来越感受到发展的压力，为了提高企业竞争力，降本增效更是大势所趋，钢板在货车制造成本中占比例非常大，尤其是近年来钢材价格迅猛上涨。这样，节约钢材使用，提高钢板的利用率，就成了各企业长期追求的目标，而降低成本更是企业长期探讨的话题。

一、材料利用率定义

材料利用率是指合格产品中所含的材料重量在原材料总的消耗重量中所占的比重，即被利用材料与实际消耗材料之比，比重越大，材料的利用率就越高。计算方法为：

单件材料利用率=合格零件重量/加工此零件消耗毛坯料重量×100%。

材料利用率越高，即生产相同数量的产品需要的材料就越少，成本就会越低。

二、影响材料利用率的主要因素

想要提高原材料的利用率，就是要用尽可能少的原材料生产出尽可能多的合格品。经分析，影响钢板材料利用率的主要因素有：产品的研发设计的影响；钢板规格的选取；零配件的排样；数控切割套料方法；生产余料的管理等等。除此之外还会受到人员的操作水平、设备的限制以及生产计划组织不合理导致导致余料产生等方面的影响。

三、提高材料利用率的具体方法

1从设计源头控制

设计是控制成本的源头，设计师水平的高低，产品结构优化，产品的通用性及标准化，以及设计质量等都会影响板材利用率。所以产品设计要与工艺设计同时进行，在设计完成后由工艺设计师对产品图纸的工艺可行性进行审核，对一些特殊材质、尺寸大、用量大的配件，提前进行工艺加工设计、材料规格的选取，要利用先进的排料软件对配件进行预先排样，找出利用率低的配件，在不影响车辆使用性能及要求的前提下，建议设计师更改设计图纸。

2钢板（规格）的选用

钢板（规格）的选用是影响钢板利用率的重要因素，规格种类越多越方便钢板的选用，越有利于提高原材料利用率，但钢板规格不能无限制的增加。例如，本企业生产的铁路货车SQ6型凹底运输汽车专用车自制配件280余种，需要板材制备配件200多种，如果一种自制配件使用一种材料规格，就有200多种板材规格，这样就会加大钢板采购和生产组织的难度及增加企业的管理成本，在实际生产中基本无法实现，要根据企业的实际情况找出供需平衡点，确定最佳的钢板选用方案。选用钢板时要从尺寸大的配件、异形配件入手，确定好这些钢板规格以后，相对尺寸较小的配件材料优先从标准钢板中选取。选用合适的钢板对于提高利用率至关重要。例如，本企业设计生产的X70型集装箱专用平车的大横梁上盖板，选用不同的钢板规格及排料方式，钢板利用率差别就会很大（见表1），显而易见，规格为12*1500*4750钢板利用率高，相差达到15.95%。为避免由于工艺设计师经验不足造成材料规格选择不合理，可以结合排料软件进行优化选用。

表1 大横梁上盖板选用两种材料的不同利用率

3零件的排样优化

排样是指需要下料配件在钢板上的布置和切割方法。选择合理的排样方式，能够有效的提高钢板利用率、降低成本。排样优化是将配件在钢板上进行平移、旋转以达到在有限的钢板上生产出更多配件，从而提高钢板利用率。排样时要根据配件的形状和特征规律在不同规格的钢板上进行多次尝试，找到最合理的排样。例如本企业生产的NX70A型集装箱共用平车柱插筋板的两种排样方式（表2），排料方式一与排料方式二利用率相高达11.42%。想尽量减少人为因素对排样的影响，应由经验丰富的工艺师结合排料软件进行排样选用。

表2 筋板两种不同排样

4优化数控切割编程

在市场的激烈竞争和钢板价格迅猛上涨的局势下，所有生产型企业更注重板材的利用率和成本的控制。在下料切割时都会结合数控排样和经验丰富的人工审核，最终选用合理的板材规格，生产出更多的零件，使损耗减到最小，节约成本，提高板材利用率。

4.1 高切割套料方法

套料是在钢板规格确定后，下料排样会造成很大的浪费时，在废料上套出一些规格符合的不同形状的小型配件，即在固定的面积上使用更多的材料生产出更多的合格配件，这大大提高了板材的利用率，是一种能有效减少废料的方法。铁路货车产品配件有大有小，形状也各不相同，套料时先排尺寸较大配件，再套尺寸较小配件，尽量减少废料（见图1），用本企业使用的切割排料软件SigmaNest对SQ6型凹底运输汽车专用车用“枕梁下盖板（中）”余料进行套料，除放置3块“枕梁下盖板（中）”（图1序号2）外，共套料3种（图1序号3,10,11）20个小零件，套料后钢板利用率由原66.56%提高到81.07%，提高了14.51%，从图1可以看出，套料方式直接影响钢板利用率，合理的套料方式可以大大减少废料的产生。

图1

4.2 共边切割

共边切割就是在数控切割中一次切割出多个配件的共用边，这样可以有效的缩短切割时间、节约耗材、减少废料。对于正方形和长方形等规则形状的配件，可以使用数控切割SigmaNest排料软件进行共边切割，一次穿孔，可完成多个配件的连续切割，缩短切割时间，减少废料，提高了生产效率，同时节约了成本。共边切割可以减少预热穿孔时间、缩短切割路线，节省了等离子电极、切割割嘴、等耗材及水、电、氧气、丙烷等的消耗，同时提高了切割效率及材料利用率。

5板材余料的使用、管理

板材余料的使用、管理是提高企业板材利用率的重要措施，余料要由专人负责登记、入库、保管、调用、处理，加工配件时要优先使用余料，以达到减少废料，提高板材利用率，节约成本。

四、结束语

本文针对于铁路货车企业在钢板利用率低方面存在的主要问题，分析了制约的主要因素，提出了提高钢板利用率的主要途径和措施，以减少对钢材资源的消耗，降低生产成本。

郑广勇（1983-），男，满族，工程师。