乔聪梅1 乔冰琴2
1（中车永济电机有限公司 陕西 西安 710000）
2（太原理工大学财经学院 山西 太原 030024）
摘 要：本文介绍了在轨交行业电机产品制造过程中，从改进生产工艺、合理下料、减少工艺损耗方面，在企业推行倍尺料、套裁法、不规则外形工件转化等新工艺方法，降低单位产品的材料消耗定额和工艺成本，提高电机产品材料利用率。
关键词：材料消耗定额；工艺方法；材料利用率
随着轨交行业全球化市场的拓展，大部分电机产品制造企业均利用ERP系统实现了材料定额管理，减少了材料使用浪费。但是面对严峻复杂的市场形势，企业应持续开展降本节支，提质增效工作。提高材料利用率，充分利用材料定额这个经济杠杆，可使企业大大降低制造成本。
材料利用率是衡量材料消耗定额是否合理的重要指标，计算公式为：
∑零件净重/∑材料消耗定额×100%[1]
（本文材料利用率主要指下料利用率与毛坯利用率之和，不考虑其他损耗）
材料利用率越高越好。必须在符合产品要求的前提下，选取适合的材料，合理下料，才能有效提高材料利用率。
1 材料利用率现状
大多数的电机制造企业是单件、小批生产，材料种类规格较多，一般采用“谁加工谁下料”的原则，且大部分只能采用单一毛坯下料的方法。如果所确定的材料规格与毛坯尺寸恰好有、或者接近有成倍数量关系，便可得到较理想的材料消耗工艺定额，材料利用率就高。但大多是下料尺寸和毛坯尺寸不成倍数，材料利用率不高，使得制造成本居高不下。有的企业虽采用了混合下料，或依据多年的现场经验确定材料消耗工艺定额，但对材料消耗工艺定额缺乏科学的计算，使得材料利用率不够理想。
提高材料利用率有多种途径，本文主要从改进工艺、减少工艺损耗的角度，探讨提高材料利用率的方法。
2 改进工艺，提高材料利用率的方法
多年的实践证明，不断改进生产工艺，减少工艺损耗，是降低材料消耗定额，提高材料利用率的重要途径。
2.1 采用倍尺料
倍尺料是最理想的材料，材料的长度和零件毛坯的长度（或下料长度）成整数倍关系，没有残余料[1]。零件成品长度越长，采用倍尺料的材料利用率越高。
采用倍尺料的方法，大多用于长度与宽度之比比较大的零件，如铜排类、条带类零件，且是在批量生产过程使用。
某型号产品一个电机需要3个导电排，成品外形尺寸为465×30×40。设计图纸要求的材料规格为φ52×6000。零件净重：4.966Kg。需采用机械加工去除多余的材料，才能达到产品要求的外形尺寸。图1剖面线部分为需要去除的多余材料，占整个剖面面积的43.47%。一个导电排的材料消耗工艺定额为9.45Kg；材料利用率仅为52.55%
为提高材料利用率，从降低加工损耗、降低下料损耗两个方面进行工艺改进。将材料的型号规格改用倍尺料：选取材料横截面为30×40的矩形，采用型材定尺下料，长度为1423，可加工成3个导电排。单个导电排的材料消耗工艺定额：5.084Kg；材料利用率97.68%。
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材料由圆棒料更改为定尺型材后，外形不需要加工，长度方向上将材料规格与零件的下料尺寸做成倍数关系，最大限度地利用了材料的长度和面积，提高材料利用率。
2.2 套裁法
环形或方框形的零件，外形尺寸较大，下料为正方形。因零件净重较小，大部分材料是在零件加工的过程被切除，导致材料利用率很低。采取套裁，既以大零件套取小零件，在零件被加工掉的材料上，就势排列其他一些外形尺寸小的零件，提高材料利用率[1]。
套裁法可分为两种，一种是卷板型材套裁，一种是板材套裁。
2.2.1 卷板型材套裁
卷板型材的宽度是标准尺寸，长度不固定，根据零件外形尺寸确定下料长度，在长度方向上不会产生材料浪费。
一般用于电机产品定子冲片、转子冲片的制作。某电机定子冲片毛坯尺寸0.5×1200×1120，净重1.802Kg，单独下料的材料利用率35.1%；转子冲片毛坯尺寸0.5×1200×800，净重1.639Kg，单独下料的材料利用率44.6%。
卷板型材规格0.5×1200×长度。采用定子和转子套裁，既是将定子冲片和转子冲片整体下料，下料尺寸0.5×1200×1120，定转子套裁后，转子冲片不需要额外再下料，材料利用率66.9%，最大程度地节约了原材料。
2.2.2 板材套裁法
此类板材长、宽两个方向的尺寸都固定，下料方式的确定比较困难，材料利用率也不高。在实际工作中，积极寻找同型号产品中，同材质、同厚度的零件，研究套裁的可能性、能套裁的零件，利用计算机软件实现二维排版，合理套裁。某两种零件套裁示意图见图2。改进下料工艺后，一个圆环零件内孔的余料就可以套裁出7个不规则零件，材料利用率大大提高。
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2.3 化不规则图形为等效方形毛坯的方法
实际生产中，有许多零件因毛坯外形不规则，改进前是先下料切割成方形毛坯，再加工成要求的不规则毛坯，材料利用率往往很低。可根据零件实际外形特点，将不规则毛坯转化为等效的方形毛坯，按方形毛坯尺寸下料，可大大提高材料利用率[1]。
某零件材料规格为t8×1500×6000的钢板，改进前的下料方法为：在钢板上切割出160×160的矩形毛坯，见图3。改进后，充分利用把手座四周凹进去的那部分面积，减小下料外形尺寸，将矩形毛坯下料尺寸更改为136×136，见图4。改进后材料利用率增加1.5倍。
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3 结语
试制阶段，为了缩短试制周期，一般不考虑制造成本，在原材料的选取上，往往采用企业既有规格的材料，材料利用率较低。进入批量生产阶段，应通过优化产品设计结构、改进工艺、推广应用新材料等多种方法，最大限度地提高材料利用率，提高企业的经济效益。随着企业信息化技术的发展，大部分企业已实现利用CAD系统进行材料消耗工艺定额的二维模拟计算，完成零件下料尺寸的设计、排版，材料消耗工艺定额的确定由CAD系统自动完成，将材料定额人员从繁重单一的重复劳动中解放出来，从而有更多的精力研究如何提高材料利用率，拓宽企业的盈利空间。
参考文献
[1] 薛宝田，黄才骏. 物资消耗定额概论. 北京：中国铁道出版社，1995.
作者简介：乔聪梅，女，高级工程师，主要从事工艺质量管理工作。