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冲压废料的构成及管控措施

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大家的视角更多的聚集在冲压零件,却有意无意的忽略了废料。其实冲压废料贯穿于生产全流程,有效识别其类型并实施科学管控,是企业降本增效、践行绿色制造的关键路径之一。


一、冲压废料的构成


(一)材料类废料

1. 原材料边角料:因板材规格与冲压件尺寸不匹配,排样过程中产生的不可用余料。据行业统计,不合理排样会使此类废料占比高达 15%-20%,如使用大幅面金属板材加工小型零件时,剩余的边缘材料难以二次利用。
2. 料头料尾废料:卷材或长条形材料在开卷、送料环节,受设备定位精度和工艺要求(如首件调试、尾料不足)限制,导致头尾部分无法投入生产,该部分废料约占材料总投入的 2%-5%。

(二)工艺类废料

1. 工艺性废料

    • 试模废料:新模具调试或工艺参数调整阶段,为验证模具精度和冲压效果产生的不合格试冲件,每套模具开发期间试模废料可达数十至数百件。

    • 调机废料:生产中更换模具或调整冲压参数(压力、速度等)时,前期产出的不良品。频繁调机的企业,月均调机废料可达数百至数千件。

    • 工艺缺口废料:为满足定位、脱模等工艺需求,在工件上预留的工艺孔、边槽等,冲压完成后切除形成的废料,复杂冲压件的工艺缺口废料占比可达 5%-10%。

2. 模具损耗废料:模具长期使用后出现刃口磨损、崩刃或装配误差,导致冲压件尺寸超差、毛刺超标;以及维修更换下的报废零部件。模具寿命后期,因模具问题导致的废料率可从正常的 1%-2% 攀升至 5%-10%。

(三)产品质量类废料

1. 不良品废料
    • 尺寸超差件:冲压件因孔径、弯曲角度等尺寸与图纸不符产生的废料,精度管控薄弱的企业,此类废料率可达 5%-8%。

    • 表面缺陷件:因润滑不足、模具表面粗糙等原因,导致工件表面出现拉伤、裂纹等缺陷,占比通常超过 3%。

    • 功能失效件:因冲压工艺不当造成的强度、硬度不足或装配功能失效的产品,虽占比相对较低,但严重影响产品质量。

2. 报废返修废料:无法修复的不良品,或返修过程中二次损坏的工件。不良品处理流程不完善的企业,该类废料占不良品总量的 30%-50%。

(四)其他类废料

1. 辅助材料废料:润滑油、防锈剂等辅助材料的包装废弃物,以及失效的冲压垫片、顶针等耗材,其产生量与企业生产规模和管理水平相关,约占废料总量的 5%-10%。
2. 设备维护废料:设备保养、维修产生的废旧轴承、密封圈等零部件,以及油污抹布,设备老化、维护频繁的企业此类废料量较大。

二、冲压废料的管控措施


(一)设计端优化:从源头减少废料

1. 排样工艺优化:借助 AutoForm、Dynaform 等自动化排样软件,通过交叉排样、旋转排样、套料排样等方式,可使材料利用率提升 10%-15%。针对简单形状零件采用少废料或无废料排样(如直排、斜排),能将废料占比控制在 10% 以内。
2. 产品结构优化:设计与生产部门协同,简化冲压件结构,减少复杂弯曲和异形孔设计。某企业通过优化产品结构,成功将废料率降低 3%-5%。

(二)工艺与模具管控:提升生产精度

1. 模具精度与维护:选用 Cr12MoV、硬质合金等高硬度模具材料,建立模具定期保养制度,生产前后检查刃口和导向机构,及时修磨或更换磨损部件,将模具相关废料率稳定控制在 1%-2%。
2. 工艺参数标准化:运用 DOE 实验设计(正交试验)确定最佳冲压参数(压力、速度、冲压次数),录入设备 PLC 系统,并编制《工艺参数标准手册》,减少调试阶段废料产生。

(三)生产过程管理:降低执行损耗

1. 质量检测与追溯:部署视觉检测系统、三坐标测量仪等自动化检测设备,实时监测首件和巡检件,发现不良立即停机调整。建立废料台账,运用 PDCA 循环分析高频问题根源并持续改进。
2. 员工技能培训:定期开展冲压工艺与设备操作培训,推行精益生产理念,设立奖励机制鼓励员工提出废料优化建议。

(四)废料回收与再利用:提升经济价值

1. 分类回收体系:按材质(碳钢、不锈钢、铝合金)、形状(块状、碎屑、粉末)、纯度分级存放废料,避免混杂影响回收价值。对较大尺寸边角料进行二次剪裁,用于生产小规格零件或作为辅料。
2. 外部合作回收:与专业回收企业签订协议,采用重量计价回收模式或 “以旧换新” 服务,降低原材料采购成本。

(五)信息化与数据驱动:精准管控废料

搭建废料管理信息系统,集成生产数据与质量数据,通过大数据分析定位废料产生关键节点,实现预警维护。设定废料率 KPI 指标(如≤5%),分解至班组和设备,通过可视化看板公示,纳入绩效考核体系。

来源:CATIA模具设计应用
AutoForm裂纹材料控制试验模具PLC装配
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首次发布时间:2025-06-20
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恒拱
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