毛坯种类和下料方法的选择

毛坯种类和下料方法的选择
作者：康晓霞
来源：《现代企业文化·理论版》2008年第07期
【摘要】文章简要介绍了如何在保证产品质量的前提下，充分发挥材料功能，降低原材料消耗；怎样合理选择毛坯种类及下料方法，来降低投资成本与生产成本。

【关键词】降低成本；毛坯种类；加工方法；套裁下料
【中图分类号】 O782 【文献标识码】A
【文章编号】1674-1145（2008）11-0175-02
随着市场竞争的日趋激烈，成本竞争逐渐成了机床制造企业竞争的核心，降低成本成为企业技术发展的必然方向，最近几年机床工业的高速发展，用户要求机床的加工范围及加工精度不断提高。

在保证质量的基础上尽量减少投入，降低投资成本与生产成本。

是机床制造企业竞争的需要，随着机床市场竞争的白热化，制造成本往往决定竞争的成败，降低制造成本已成为机床制造技术发展的必然目标，降低制造成本的基本方向是减少材料使用量，降低材料损耗等。

为了充分发挥材料的功能，降低原材料消耗，提高经济效益，合理选择毛坯种类及下料方法,对降低成本提高材料利用率,起着决定性作用。

机械加工零件的毛坯种类很多，各类毛坯的结构尺寸和精度是不同的，一般是根据毛坯种类来决定零件的加工方法和加工路线。

机械加工零件的毛坯种类主要有铸件、锻件、焊接件、冲压件以及各种轧制材料。

一、毛坯种类的选择
现只介绍几种轧制材料的选择方法，常用的轧制材料有各种型材、板材、管材等。

型材是具有一定的几何形状断面的轧制材料，以钢材为例，型材按其截面形状分类有圆钢、方钢、角钢、线材以及各种异型钢等。

还有钢带、钢管等，这些材料按一定的长度切断即可成为零件的毛坯。

用来进行切削加工的板材有三种情况，一种是下料后进行冲压，然后机械加工的，这种零件为冲压件；另一种是下料后焊接，然后机械加工的，这种零件为焊接件；再一种是板材下料后，直接进行机械加工的，所用的板材一般为中厚板，用来制造各种板型零件。

型板材按其生产方法分为热轧和冷轧。

热轧钢材由于有氧化皮和热变形的影响，材料尺寸精度低，但是适用范围大。

冷轧（冷拉）钢材尺寸精度高，材料的机械性能较好，但是由于冷塑性变形抗力大，只能轧制一定尺寸范围内的品种规格。

一般来说，生产批量越大的零件，越应该采用精度高的毛坯，如采用各种冷轧（冷拉）钢材，采用各种异型钢材等，不仅可以提高生产效率，提高材料利用率，减少加工费用，而且可以提高产品质量。

毛坯的选择，应该使毛坯的形状和尺寸尽量和零件的形状、尺寸相接近，以减少加工余量和加工费用，提高材料的利用率。

但是毛坯的结构形状越复杂、精度越高，材料的成本越高，甚至成倍增加。

这需要进行技术经济分析，合理选用。

毛坯的选择，还应该特别注意新工艺、新技术、新材料的应用。

新的毛坯制造工艺和精度高的毛坯，能大大减少加工费用和时间。

二、加工方法的选择
毛坯的种类确定后，应该考虑采用什么样的加工方法，使其成为合格的零件。

加工方法不同，加工余量也不同，所使用的毛坯尺寸也不相同，材料的损耗也不相同。

合理地选择加工方法和排列加工顺序，不仅是工艺规程编制的基本步骤，也是制定材料消耗定额的基本步骤。

机床零件一般都是由一些简单的几何表面如外圆、内孔、平面和成形表面等组合而成，机械加工就是按照这些不同的表面及其精度和粗糙度的要求，按照零件的结构特点选择相应的加工方法，加以实现的。

（一）外圆加工
外圆表面加工常用的方法有：
车削：粗车、半精车、精车等，
磨削：粗磨、精磨、抛光、研磨、超精磨削等。

实际工作中可以按照零件图纸的精度粗糙度要求，根据零件的材料和结构特点进行选择。

（二）内孔加工
内孔的加工方法有：
钻孔——扩孔——铰孔——磨削等，
钻孔——扩孔——拉削等，
粗镗——半精镗——精镗等。

内孔加工各种方案的选择，应从工件的材质、孔径的大小、生产规模以及现有设备等方面综合考虑。

（三）平面加工
平面加工的方法较多，可用车削、铣削、刨削、磨削、研磨、拉削、滚压等。

车削、铣削、刨削适用于未淬火钢的各种平面的加工。

磨削适用于淬火钢表面的精加工。

平面的拉削加工，适用于大批量生产。

研磨适用于单件小批生产的精加工。

图1为我公司加工零件的毛坯种类及加工方法选择的一个实例。

根据我公司单件小批生产及车间加工情况，该零件采用热轧圆钢。

加工路线为：车削——铣削——车削。

三、下料方法的选择
零件的毛坯种类选定后，物质供应部门采购的材料其规格尺寸应该尽量满足生产的需要。

但是一般不能完全符合零件的毛坯尺寸，需要进行切割或拼接。

材料的切割过程一般都有材料的损耗，要提高材料利用率，降低损耗，应该选择合理的材料尺寸和下料方法，下面以板料为例来讨论一下下料方法。

在实际生产过程中，由于投产的批量和板材规格供应状况等因素的影响，特别是单件小批生产类型的企业，产品多是非标准和一次性的，因此，一般都是采用在同一材质、厚度的板材上进行多种零件毛坯综合套裁下料。

下面介绍几种套裁下料的方法：
（一）连环套裁
板料零件中，很多都是形状相同，大小不一(如圆环形零件）、形状尺寸相似的（如支座板、加强筋板等),只要将这些零件的毛坯集中起来，按照大套小，正反相套等连环套裁的形式进行排料，可以大大提高板材的利用率。

图2为正反套裁图;图3为圆环套裁图。

（二）先大后小，见缝插针
在同一板面上进行大小不同的零件毛坯套裁下料时，先安排大零件，然后按毛坯大小，逐级安排，最大限度地利用板面。

小零件的毛坯可充分利用大零件毛坯下料后的边角部位，从而使钢板得到最大的利用率。

图4为先大后小，见缝插针套裁下料实例。

（三）实行集中下料，综合套裁
在实际生产过程中，由于投产的批量和板材供应状况等因素的影响，特别是我公司这样的单件小批生产类型的企业，产品多是非标准和一次性的，要求所有零件的毛坯都实行单一零件排列下料是不可能的，也是很不经济的。

实行集中下料，打开产品界限，以零件为对象综合套裁，能最大限度地提高板材利用率，板制零件毛坯下料利用率的高低，主要受其几何形状的影响。

一般都是采用在同一材质厚度的板材上进行多种零件毛坯综合套裁下料。

图5是在同一块板材上进行三种不同面积和几何形状的板类零件毛坯综合套裁下料图。

实行集中下料和套裁下料便于使料头料边得到充分的利用，对于单件小批生产尤其应该如此，这样可以大大减少下料损耗。

套裁下料是降低材料消耗行之有效的方法，无论是单件小批生产或大批大量生产，都应该实行套裁下料，特别是应该打破产品界限，将同材质，同规格的毛坯集中套裁。

实行打破产品界限集中套裁，对于技术管理和生产管理都提出了更高的要求。

四、结语
随着机床市场竞争的日趋激烈，制造成本往往决定竞争的成败，提高产品质量，降低物资消耗和增加经济效益，可以使机床产品在市场上的竞争能力进一步提高。

因此，在保证质量的前提下，对原材料进行定额管理，实行集中下料和套裁下料，降低原材料成本与生产成本，是机床制造发展的必然方向。

【参考文献】
[1]孟少农．机械加工工艺手册[M]．北京：机械工业出版社，1991
[2]《机械工程材料消耗定额》编审组．机械工程材料消耗定额[M]．北京：机械工业出版社，1986．
【作者简介】康晓霞（1967- ），女，青海华鼎重型机床有限责任公司工艺部助理工程师，研究方向：材料定额及涂漆工艺。