沖壓工藝廢料回收再利用研究與實踐

邊超+王新君

摘要：沖壓工藝廢料回收再利用資源節約型模式針對沖壓廢料傳統意義上的作為廢料處理的方式，通過對產品工藝進行再組合改進，優化產品技術工藝，重組生產管理和組織模式，使廢料重新納入技術工藝，進行回收利用，達到資源節約、降低成本的目的。

關鍵詞：沖壓工藝；廢料回收；回收再利用

中圖分類號：TH142 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0059-02

1 概述

自從20世紀90年代我國加入世貿組織后，隨著市場需求的加大、國家經濟結構的調整以及與國際接軌步伐的加快，在中國涌現出了眾多的新興汽車企業，作為生產汽車駕駛室的某專業廠，2012年駕駛室產量達到9萬輛，使用的鋼材達到了500余噸。汽車用冷軋板在鋼材生產中屬于“尖端產品”，尺寸精度、化學成分均有嚴格要求，所以冷軋板的價格也遠高出其他鋼板。在國內只有寶鋼、鞍鋼、武鋼等幾個大型企業生產的冷軋板才能達到重汽產品的要求，所以鋼材的成本投入巨大。

沖壓是汽車五大工藝中的第一序。沖裁是沖壓工藝中重要工藝手段。在沖裁加工過程中，由于工藝上的需要不得不留下尺寸不同、形狀各異的廢料和剪切余料，使板材的利用率降低，造成浪費，影響了沖壓工藝的經濟性。依據汽車工業大批量生產的特點，傳統技術工藝流成是將沖壓廢料打包處理。生產廠每月產生的工藝廢料約有300～500噸，一直也是將工藝廢料作為廢鐵處理，浪費了大量的人力物力。

因此，要針對沖壓生產中存在的有關問題，開展研究，采取相應的措施，努力開發節約板材的途徑，優化沖壓工藝，充分挖掘材料的潛力，增加材料回收再利用，具有特殊的實際意義。

2 研究和實施過程

2.1 管理方法的突破

從管理角度做了大量工作，為該模式的推行奠定了基礎。

（1）進行價值流分析，分出問題重點，尋找突破口。該單位從2006年開始對材料的投入產出進行專項核算，根據材料料厚計算出的材料利用率直接暴露出了材料使用的差別，根據數據車身廠技術系統對幾種利用率較低、使用量較大的材料進行了專項分析和產品檢查，終于發現存在個別產品材料利用率較低的情況，為進行工藝改進和套裁下料提供了數據支持。

（2）組織流程再造。對原沖壓廢料處理流程進行再造，設定回收逆向流程，重新分配各單位職能，做好材料回收利用生產物流準備，保障節約模式能夠正常運行并取得實效。

（3）信息化引入，運用物資管理系統進行物料轉移交接和數據統計。利用卡車公司的物資管理系統將廢料納入正常產品交接和數據錄入，跟蹤工藝廢料的投入使用以及產出走向，方便統計和匯總產品數據。

通過以上管理措施的采取和應用，生產廠進行工藝廢料回收利用工作進入實質技術和生產階段。

2.2 研發過程

（1）對大塊工藝廢料的收集和可利用性分析。首先，收集可用于再利用的大塊沖壓工藝廢料，對其尺寸、形狀以及材質進行可行化分析。2006年至2008年期間，生產廠分別對18種工藝廢料進行了收集。這些工藝廢料由于原來模具設計時是不可回收利用的，所以這些工藝廢料普遍存在裂紋、皺褶以及加工硬化等問題，不符合使用要求，所以不能直接回收使用。但經生產廠工藝廢料再利用攻關小組分析，如果產生工藝廢料的模具進行改造，18種工藝廢料中的大部分可以實現回收再利用。

（2）對產生廢料的模具進行技術改造和攻關。模具改進過程是整個研發過程中技術含量最高的攻堅過程。由于生產廠模具大部分為進口的模具，模具的設計及制造精度水平較高，模具改進非常困難，任何細小的改動都會影響到整體模具的使用及精度。在這一階段，生產廠集中技術高、經驗豐富技術人員形成模具改進小組，全力攻堅。

改變卸料方式。由于部分工藝廢料在制件加工過程中受到剛性的卸料力，所以出現了變形。為此技術人員將剛性的打料棒改為彈性卸料板，解決了工藝廢料變形的難題。

改造模具廢料刀和導料板。由于原來廢料不回收，為了廢料走料順暢，所以模具廢料刀對大塊廢料進行分離，為此技術人員將廢料刀和導料板進行了改造，在保證廢料流動順暢的同時，減少對大塊材料的分離。

修改工藝孔。修改部分工藝孔的位置以及形狀，來保證廢料在加工過程中不會出現變形和加工硬化，確保廢料的各項理化性能得到保證，并且由于形狀的改變，提高了工藝廢料的利用率。例如車門外板的工藝廢料，原工藝孔呈“S”，廢料利用率只能為50%，通過改進，工藝孔變為“○”，工藝廢料的利用率提高到85%。

（3）對小型零件套裁大塊工藝廢料進行性能分析和排樣。對每一種工藝廢料進行分析：第一步，對其形狀、尺寸和料厚等參數做出詳盡的統計記錄，結合公司所有的產品件進行分析，初步確定出每一種工藝廢料所有可能再次加工的產品件；第二步，將工藝廢料的材質與所要加工的產品件材質進行比較（如下表1所示），淘汰材質性能低的工藝廢料；第三步，最終確定每一種工藝廢料所能加工的產品件。

（4）套裁加工工藝排樣和少量套裁產品件加工實驗。在確定了工藝廢料與可加工產品件的對應關系后，就需要對工藝廢料進行套裁和排樣了。為了盡可能地提高工藝廢料的利用率，車身廠組織技術人員多次研究，反復更改排樣方案，確保排樣的合理性。

確定排樣方案后，對每一種套裁加工的產品件各生產10件，用于小量的加工試驗。

（5）對套裁產品件進行性能實驗和追蹤。對小量加工試驗的產品件進行力學試驗，保證套裁產品件達到設計要求，經試驗所有套裁產品件均達到了設計要求。此外進行裝車試驗追蹤，跟蹤調查制件質量。經過跟蹤檢驗，套裁加工的產品件，均能滿足設計和用戶要求。

（6）對生產產品件的模具改造。

修改定位：由于工藝廢料的尺寸和形狀不規則在原有的沖床模具上根本無法定位，為此將固定的剛性定位銷改為可自動彈起的彈性定位銷工藝操作或者地移動定位銷的位置，解決了工藝廢料不能定位的難題。

增加修整模具：針對廢料形狀不規則、部分廢料邊緣出現受拉、受壓以及加工硬化的實際，適時設計、制作了修整模具，修整廢料形狀并去除廢料性能不能滿足產品件要求的部分，保證套裁產品件的性能要求。

修改模具結構和參數：針對個別工藝廢料和產品件的材料材質相同，但厚度不同的問題。為保證強度，使用厚度稍大的工藝廢料加工設計要求厚度較小的產品件。為此，對模具的結構和配合間隙進行修改，保證產品件成型質量。

（7）納入工藝。為了能使技術研發的成果轉化為實際的效益，對可以套裁加工的二十幾種產品件進行工藝修改，要求加工此二十幾種產品件時必須使用工藝廢料，取消這些產品件的材料定額。

3 實施經濟效益

購買每噸鋼材按照7000元計算，如果該種工藝廢料不做利用，作為廢品賣掉每噸鋼材按照2500元計算，工藝廢料再利用節約的鋼材每噸可以增效4500元。

2007年1月份至2008年6月份共計節約材料定額1474.506噸，2007年1月份至2008年6月份節約810.98萬元。

1474.506×（7000-2500）=6635277元（≈663.53萬元）

修改模具15套和制作模具1套，模具改造和制作費用共計8.96萬。

經濟效益總額：663.63-8.96=654.57萬

4 總結和評價

通過沖壓工藝廢料回收再利用研究與實踐，已經為企業每年帶來幾百萬元的效益，其意義遠非經濟價值的表現，更重要的是讓節約的理念深入職工的思想，而使企業的改善向各個層面和環節輻射，從思想上的轉變帶動行為的改變，為企業的發展創造動力。

摘要：沖壓工藝廢料回收再利用資源節約型模式針對沖壓廢料傳統意義上的作為廢料處理的方式，通過對產品工藝進行再組合改進，優化產品技術工藝，重組生產管理和組織模式，使廢料重新納入技術工藝，進行回收利用，達到資源節約、降低成本的目的。

關鍵詞：沖壓工藝；廢料回收；回收再利用

中圖分類號：TH142 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0059-02

1 概述

自從20世紀90年代我國加入世貿組織后，隨著市場需求的加大、國家經濟結構的調整以及與國際接軌步伐的加快，在中國涌現出了眾多的新興汽車企業，作為生產汽車駕駛室的某專業廠，2012年駕駛室產量達到9萬輛，使用的鋼材達到了500余噸。汽車用冷軋板在鋼材生產中屬于“尖端產品”，尺寸精度、化學成分均有嚴格要求，所以冷軋板的價格也遠高出其他鋼板。在國內只有寶鋼、鞍鋼、武鋼等幾個大型企業生產的冷軋板才能達到重汽產品的要求，所以鋼材的成本投入巨大。

沖壓是汽車五大工藝中的第一序。沖裁是沖壓工藝中重要工藝手段。在沖裁加工過程中，由于工藝上的需要不得不留下尺寸不同、形狀各異的廢料和剪切余料，使板材的利用率降低，造成浪費，影響了沖壓工藝的經濟性。依據汽車工業大批量生產的特點，傳統技術工藝流成是將沖壓廢料打包處理。生產廠每月產生的工藝廢料約有300～500噸，一直也是將工藝廢料作為廢鐵處理，浪費了大量的人力物力。

因此，要針對沖壓生產中存在的有關問題，開展研究，采取相應的措施，努力開發節約板材的途徑，優化沖壓工藝，充分挖掘材料的潛力，增加材料回收再利用，具有特殊的實際意義。

2 研究和實施過程

2.1 管理方法的突破

從管理角度做了大量工作，為該模式的推行奠定了基礎。

（1）進行價值流分析，分出問題重點，尋找突破口。該單位從2006年開始對材料的投入產出進行專項核算，根據材料料厚計算出的材料利用率直接暴露出了材料使用的差別，根據數據車身廠技術系統對幾種利用率較低、使用量較大的材料進行了專項分析和產品檢查，終于發現存在個別產品材料利用率較低的情況，為進行工藝改進和套裁下料提供了數據支持。

（2）組織流程再造。對原沖壓廢料處理流程進行再造，設定回收逆向流程，重新分配各單位職能，做好材料回收利用生產物流準備，保障節約模式能夠正常運行并取得實效。

（3）信息化引入，運用物資管理系統進行物料轉移交接和數據統計。利用卡車公司的物資管理系統將廢料納入正常產品交接和數據錄入，跟蹤工藝廢料的投入使用以及產出走向，方便統計和匯總產品數據。

通過以上管理措施的采取和應用，生產廠進行工藝廢料回收利用工作進入實質技術和生產階段。

2.2 研發過程

（1）對大塊工藝廢料的收集和可利用性分析。首先，收集可用于再利用的大塊沖壓工藝廢料，對其尺寸、形狀以及材質進行可行化分析。2006年至2008年期間，生產廠分別對18種工藝廢料進行了收集。這些工藝廢料由于原來模具設計時是不可回收利用的，所以這些工藝廢料普遍存在裂紋、皺褶以及加工硬化等問題，不符合使用要求，所以不能直接回收使用。但經生產廠工藝廢料再利用攻關小組分析，如果產生工藝廢料的模具進行改造，18種工藝廢料中的大部分可以實現回收再利用。

（2）對產生廢料的模具進行技術改造和攻關。模具改進過程是整個研發過程中技術含量最高的攻堅過程。由于生產廠模具大部分為進口的模具，模具的設計及制造精度水平較高，模具改進非常困難，任何細小的改動都會影響到整體模具的使用及精度。在這一階段，生產廠集中技術高、經驗豐富技術人員形成模具改進小組，全力攻堅。

改變卸料方式。由于部分工藝廢料在制件加工過程中受到剛性的卸料力，所以出現了變形。為此技術人員將剛性的打料棒改為彈性卸料板，解決了工藝廢料變形的難題。

改造模具廢料刀和導料板。由于原來廢料不回收，為了廢料走料順暢，所以模具廢料刀對大塊廢料進行分離，為此技術人員將廢料刀和導料板進行了改造，在保證廢料流動順暢的同時，減少對大塊材料的分離。

修改工藝孔。修改部分工藝孔的位置以及形狀，來保證廢料在加工過程中不會出現變形和加工硬化，確保廢料的各項理化性能得到保證，并且由于形狀的改變，提高了工藝廢料的利用率。例如車門外板的工藝廢料，原工藝孔呈“S”，廢料利用率只能為50%，通過改進，工藝孔變為“○”，工藝廢料的利用率提高到85%。

（3）對小型零件套裁大塊工藝廢料進行性能分析和排樣。對每一種工藝廢料進行分析：第一步，對其形狀、尺寸和料厚等參數做出詳盡的統計記錄，結合公司所有的產品件進行分析，初步確定出每一種工藝廢料所有可能再次加工的產品件；第二步，將工藝廢料的材質與所要加工的產品件材質進行比較（如下表1所示），淘汰材質性能低的工藝廢料；第三步，最終確定每一種工藝廢料所能加工的產品件。

（4）套裁加工工藝排樣和少量套裁產品件加工實驗。在確定了工藝廢料與可加工產品件的對應關系后，就需要對工藝廢料進行套裁和排樣了。為了盡可能地提高工藝廢料的利用率，車身廠組織技術人員多次研究，反復更改排樣方案，確保排樣的合理性。

確定排樣方案后，對每一種套裁加工的產品件各生產10件，用于小量的加工試驗。

（5）對套裁產品件進行性能實驗和追蹤。對小量加工試驗的產品件進行力學試驗，保證套裁產品件達到設計要求，經試驗所有套裁產品件均達到了設計要求。此外進行裝車試驗追蹤，跟蹤調查制件質量。經過跟蹤檢驗，套裁加工的產品件，均能滿足設計和用戶要求。

（6）對生產產品件的模具改造。

修改定位：由于工藝廢料的尺寸和形狀不規則在原有的沖床模具上根本無法定位，為此將固定的剛性定位銷改為可自動彈起的彈性定位銷工藝操作或者地移動定位銷的位置，解決了工藝廢料不能定位的難題。

增加修整模具：針對廢料形狀不規則、部分廢料邊緣出現受拉、受壓以及加工硬化的實際，適時設計、制作了修整模具，修整廢料形狀并去除廢料性能不能滿足產品件要求的部分，保證套裁產品件的性能要求。

修改模具結構和參數：針對個別工藝廢料和產品件的材料材質相同，但厚度不同的問題。為保證強度，使用厚度稍大的工藝廢料加工設計要求厚度較小的產品件。為此，對模具的結構和配合間隙進行修改，保證產品件成型質量。

（7）納入工藝。為了能使技術研發的成果轉化為實際的效益，對可以套裁加工的二十幾種產品件進行工藝修改，要求加工此二十幾種產品件時必須使用工藝廢料，取消這些產品件的材料定額。

3 實施經濟效益

購買每噸鋼材按照7000元計算，如果該種工藝廢料不做利用，作為廢品賣掉每噸鋼材按照2500元計算，工藝廢料再利用節約的鋼材每噸可以增效4500元。

2007年1月份至2008年6月份共計節約材料定額1474.506噸，2007年1月份至2008年6月份節約810.98萬元。

1474.506×（7000-2500）=6635277元（≈663.53萬元）

修改模具15套和制作模具1套，模具改造和制作費用共計8.96萬。

經濟效益總額：663.63-8.96=654.57萬

4 總結和評價

通過沖壓工藝廢料回收再利用研究與實踐，已經為企業每年帶來幾百萬元的效益，其意義遠非經濟價值的表現，更重要的是讓節約的理念深入職工的思想，而使企業的改善向各個層面和環節輻射，從思想上的轉變帶動行為的改變，為企業的發展創造動力。

摘要：沖壓工藝廢料回收再利用資源節約型模式針對沖壓廢料傳統意義上的作為廢料處理的方式，通過對產品工藝進行再組合改進，優化產品技術工藝，重組生產管理和組織模式，使廢料重新納入技術工藝，進行回收利用，達到資源節約、降低成本的目的。

關鍵詞：沖壓工藝；廢料回收；回收再利用

中圖分類號：TH142 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0059-02

1 概述

自從20世紀90年代我國加入世貿組織后，隨著市場需求的加大、國家經濟結構的調整以及與國際接軌步伐的加快，在中國涌現出了眾多的新興汽車企業，作為生產汽車駕駛室的某專業廠，2012年駕駛室產量達到9萬輛，使用的鋼材達到了500余噸。汽車用冷軋板在鋼材生產中屬于“尖端產品”，尺寸精度、化學成分均有嚴格要求，所以冷軋板的價格也遠高出其他鋼板。在國內只有寶鋼、鞍鋼、武鋼等幾個大型企業生產的冷軋板才能達到重汽產品的要求，所以鋼材的成本投入巨大。

沖壓是汽車五大工藝中的第一序。沖裁是沖壓工藝中重要工藝手段。在沖裁加工過程中，由于工藝上的需要不得不留下尺寸不同、形狀各異的廢料和剪切余料，使板材的利用率降低，造成浪費，影響了沖壓工藝的經濟性。依據汽車工業大批量生產的特點，傳統技術工藝流成是將沖壓廢料打包處理。生產廠每月產生的工藝廢料約有300～500噸，一直也是將工藝廢料作為廢鐵處理，浪費了大量的人力物力。

因此，要針對沖壓生產中存在的有關問題，開展研究，采取相應的措施，努力開發節約板材的途徑，優化沖壓工藝，充分挖掘材料的潛力，增加材料回收再利用，具有特殊的實際意義。

2 研究和實施過程

2.1 管理方法的突破

從管理角度做了大量工作，為該模式的推行奠定了基礎。

（1）進行價值流分析，分出問題重點，尋找突破口。該單位從2006年開始對材料的投入產出進行專項核算，根據材料料厚計算出的材料利用率直接暴露出了材料使用的差別，根據數據車身廠技術系統對幾種利用率較低、使用量較大的材料進行了專項分析和產品檢查，終于發現存在個別產品材料利用率較低的情況，為進行工藝改進和套裁下料提供了數據支持。

（2）組織流程再造。對原沖壓廢料處理流程進行再造，設定回收逆向流程，重新分配各單位職能，做好材料回收利用生產物流準備，保障節約模式能夠正常運行并取得實效。

（3）信息化引入，運用物資管理系統進行物料轉移交接和數據統計。利用卡車公司的物資管理系統將廢料納入正常產品交接和數據錄入，跟蹤工藝廢料的投入使用以及產出走向，方便統計和匯總產品數據。

通過以上管理措施的采取和應用，生產廠進行工藝廢料回收利用工作進入實質技術和生產階段。

2.2 研發過程

（1）對大塊工藝廢料的收集和可利用性分析。首先，收集可用于再利用的大塊沖壓工藝廢料，對其尺寸、形狀以及材質進行可行化分析。2006年至2008年期間，生產廠分別對18種工藝廢料進行了收集。這些工藝廢料由于原來模具設計時是不可回收利用的，所以這些工藝廢料普遍存在裂紋、皺褶以及加工硬化等問題，不符合使用要求，所以不能直接回收使用。但經生產廠工藝廢料再利用攻關小組分析，如果產生工藝廢料的模具進行改造，18種工藝廢料中的大部分可以實現回收再利用。

（2）對產生廢料的模具進行技術改造和攻關。模具改進過程是整個研發過程中技術含量最高的攻堅過程。由于生產廠模具大部分為進口的模具，模具的設計及制造精度水平較高，模具改進非常困難，任何細小的改動都會影響到整體模具的使用及精度。在這一階段，生產廠集中技術高、經驗豐富技術人員形成模具改進小組，全力攻堅。

改變卸料方式。由于部分工藝廢料在制件加工過程中受到剛性的卸料力，所以出現了變形。為此技術人員將剛性的打料棒改為彈性卸料板，解決了工藝廢料變形的難題。

改造模具廢料刀和導料板。由于原來廢料不回收，為了廢料走料順暢，所以模具廢料刀對大塊廢料進行分離，為此技術人員將廢料刀和導料板進行了改造，在保證廢料流動順暢的同時，減少對大塊材料的分離。

修改工藝孔。修改部分工藝孔的位置以及形狀，來保證廢料在加工過程中不會出現變形和加工硬化，確保廢料的各項理化性能得到保證，并且由于形狀的改變，提高了工藝廢料的利用率。例如車門外板的工藝廢料，原工藝孔呈“S”，廢料利用率只能為50%，通過改進，工藝孔變為“○”，工藝廢料的利用率提高到85%。

（3）對小型零件套裁大塊工藝廢料進行性能分析和排樣。對每一種工藝廢料進行分析：第一步，對其形狀、尺寸和料厚等參數做出詳盡的統計記錄，結合公司所有的產品件進行分析，初步確定出每一種工藝廢料所有可能再次加工的產品件；第二步，將工藝廢料的材質與所要加工的產品件材質進行比較（如下表1所示），淘汰材質性能低的工藝廢料；第三步，最終確定每一種工藝廢料所能加工的產品件。

（4）套裁加工工藝排樣和少量套裁產品件加工實驗。在確定了工藝廢料與可加工產品件的對應關系后，就需要對工藝廢料進行套裁和排樣了。為了盡可能地提高工藝廢料的利用率，車身廠組織技術人員多次研究，反復更改排樣方案，確保排樣的合理性。

確定排樣方案后，對每一種套裁加工的產品件各生產10件，用于小量的加工試驗。

（5）對套裁產品件進行性能實驗和追蹤。對小量加工試驗的產品件進行力學試驗，保證套裁產品件達到設計要求，經試驗所有套裁產品件均達到了設計要求。此外進行裝車試驗追蹤，跟蹤調查制件質量。經過跟蹤檢驗，套裁加工的產品件，均能滿足設計和用戶要求。

（6）對生產產品件的模具改造。

修改定位：由于工藝廢料的尺寸和形狀不規則在原有的沖床模具上根本無法定位，為此將固定的剛性定位銷改為可自動彈起的彈性定位銷工藝操作或者地移動定位銷的位置，解決了工藝廢料不能定位的難題。

增加修整模具：針對廢料形狀不規則、部分廢料邊緣出現受拉、受壓以及加工硬化的實際，適時設計、制作了修整模具，修整廢料形狀并去除廢料性能不能滿足產品件要求的部分，保證套裁產品件的性能要求。

修改模具結構和參數：針對個別工藝廢料和產品件的材料材質相同，但厚度不同的問題。為保證強度，使用厚度稍大的工藝廢料加工設計要求厚度較小的產品件。為此，對模具的結構和配合間隙進行修改，保證產品件成型質量。

（7）納入工藝。為了能使技術研發的成果轉化為實際的效益，對可以套裁加工的二十幾種產品件進行工藝修改，要求加工此二十幾種產品件時必須使用工藝廢料，取消這些產品件的材料定額。

3 實施經濟效益

購買每噸鋼材按照7000元計算，如果該種工藝廢料不做利用，作為廢品賣掉每噸鋼材按照2500元計算，工藝廢料再利用節約的鋼材每噸可以增效4500元。

2007年1月份至2008年6月份共計節約材料定額1474.506噸，2007年1月份至2008年6月份節約810.98萬元。

1474.506×（7000-2500）=6635277元（≈663.53萬元）

修改模具15套和制作模具1套，模具改造和制作費用共計8.96萬。

經濟效益總額：663.63-8.96=654.57萬

4 總結和評價

通過沖壓工藝廢料回收再利用研究與實踐，已經為企業每年帶來幾百萬元的效益，其意義遠非經濟價值的表現，更重要的是讓節約的理念深入職工的思想，而使企業的改善向各個層面和環節輻射，從思想上的轉變帶動行為的改變，為企業的發展創造動力。