配套企业智能冲压车间规划浅析

2018-01-25 05:32张令伟中安重工自动化装备有限公司
锻造与冲压 2018年2期
关键词:冲压件压力机机械手

文/张令伟·中安重工自动化装备有限公司

国内汽车行业以及配套企业面临的机遇和挑战

目前,我国是世界汽车产销第一大国,从2013年以来汽车产销量一直维持在2000万辆以上。近三年中国汽车生产基地也呈现爆炸式发展,90%的省份都有汽车企业的生产基地,而且企业新增基地数量在30%以上,产能陆续释放。这其中一个比较重要的特点是:新增基地比较集中,车型较多,例如湖北地区除东风集团新建基地外,通用汽车、广汽集团、长丰汽车、众泰汽车等也都新建基地。以200公里配套距离来计算,这就给所有的配套企业创造出新的发展机遇。

这种新的发展特点,对配套企业来说,变化是非常大的:⑴生产车型较多,多家产品共线生产情况突出,对冲压生产线的兼容性要求增高;⑵换模更加频繁,手工线、液压线越来越无法满足产能需求;⑶企业相对集中也带来了用工难的问题,冲压工人流动性变大,配套企业面临人工成本增加的巨大压力。这些日益突出的矛盾是我们要进行冲压车间智能规划的动力所在。

智能冲压车间规划的原则和参考因素

在进行智能冲压车间规划时的原则和参考要素:⑴产品种类导入;⑵产能预期导入;⑶投资及回收期导入(图1)。

图1 参考要素叠加图

产品种类包括冲压件的工艺要求、模具适应性要求、冲压件的品种要求。产能预期要依据工厂产量测算,月产能(冲次)=小时产量×每日工作小时数×每月工作日×模具数量;月实际产能(冲次)=每分钟实际冲次×60×每日工作时间小时数×每月工作日×模具数量。总投资预算包括冲压设备预算、模具预算、厂房预算、工装等辅助设备预算;年产量预估、原材料预估费用、人工成本预估费用、企业运行费用、承接产品的预期。

由于现阶段冲压生产工艺已经日趋完善,冲压装备智能化发展迅速,可供选择的方案很多。以上三个要素综合叠加,就可以找到一种最适合企业自身发展的整体规划方案。

智能冲压规划的案例浅析

新建冲压基地智能冲压规划

⑴大型覆盖件。压力机部分需要多连杆四点压力机(1台)+偏心四点压力机(3~5台);自动化部分需要机器人;整线节拍为8~12次/分钟。

⑵中小型冲压件。双点快速自动化冲压线:双点压力机(4~5台)+机械手,同步控制技术为15次/分钟;800~3200t多工位自动化冲压线25~30次/分钟;400~1600t级进模自动化冲压线30~60次/分钟。

⑶板材备料。500~1250t开卷落料线。

案例解析

⑴天津某汽配企业(天津一汽—大众的配套商)的大型冲压件解决方案(生产侧围、四门、两盖)。生产线采用整线湿式离合器+整线全防护,传输方式为机器人,六台压力机:1台P4LS-2100+5台P4S-1200,中心距6500mm;首台P4LS-2100为八连杆、八点600t数控液压垫、公称力行程25mm,后续P4S-1200为偏心+上气垫。

压力机参数、性能和要求同天津一汽—大众冲压线相同,整线节拍低于主车厂。生产线特点:整线投资相比主车厂可降低30%~50%,可实现大型冲压件的承制。

⑵宁波某汽车零部件制造(长安福特、吉利汽车等企业配套商)的中小型冲压件解决方案,如图2所示。线首部分有垛料小车+拆垛机械手+对中台+上料机械手;压力机部分为1台P2S-1600+1台P2S-1000+2台P2S-800+1台P2S-1000五台双点偏心结构的机械压力机;传输部分为4套机械手,整线节拍为15spm;线尾部分为下料机械手+传输皮带;整线同步功能;压力机间距为5500~6500mm。

生产线特点:可实现两种生产模式,实现更多冲压产品工艺要求,既可以满足4序生产,也可以满足5序生产,如图3所示。生产模式⑴:五台压力机自动化生产;生产模式⑵:前四台压力机自动化生产,最后一台压力机多工位生产。

图2 双点快速自动化冲压线

图3 冲压线布局图

机械手采用同步生产模式,效率相比手工线提高40%~60%,最快节拍可达每分钟15次;离合制动器不需要频繁动作,寿命长,维护费用低,噪声低;工件质量高,废品率低;用电量节省20%左右,对工厂电网冲击小;对模具冲击小,模具寿命长。

⑶无锡某模具制造企业(奔驰、宝马、麦格纳等企业的配套商)多工位冲压件及模具解决方案,如图4所示。压力机选择四点多连杆2500t;偏载设计进料端公称力占60%,出料端公称力占40%;行程为800mm;工作台左右尺寸为2500mm×6200mm;采用六连杆传动形式;最高节拍为30spm;采取连续工作模式;气垫放在第一工位。

图4 2500t多工位冲压线

生产线特点:可适用至少25组对称型冲压件的多工位生产,产品覆盖面广,效率最高可达30spm;厂房占地面积小;设备自动化程度高,人工成本低,尤其适用于生产大批量产品。

⑷武汉某汽车零部件企业(武汉通用、神龙汽车等企业的配套商)板材落料项目解决方案,如图5所示。压力机选择四点800t机械式压力机;行程为300mm;台面尺寸为2500mm×4600mm;生产节拍为10~60spm;自动化设备有开卷、校平、清洗涂油、伺服送料、摆剪模、电磁码垛等。

生产线特点:可实现各种板材、异形料片的加工,既可以满足外板件的高标准要求,也可实现内板件的快速落料;可满足一个生产基地料片的用料需求。

图5 四点800t开卷落料线

原有冲压车间智能化升级改造

原有冲压车间智能化升级改造原则:旧设备的自动化改造升级,由于受到压力机本身、场地、投资等条件的限制,不同的方案,效果差异很大;方案实用性更重要。原有冲压车间智能化升级改造分以下5种方案。

⑴手工机械压力机线→机器人自动上下料生产模式。

⑵液压机串联生产线→机械手自动上下料生产模式。

⑶机械压力机→外挂式多工位自动生产模式。

⑷单台机械压力机→机械手自动上下料生产模式。

⑸单台液压机→机械手自动上下料生产模式。

升级改造案例分析

一汽大众成都供应商液压线自动化改造项目如图6所示。⑴该车间生产后地板、前纵梁典型件,原设备为5台液压机组成的生产线,工件靠手工搬运,生产效率3次/分钟,改造后机械手搬运5件/分钟,生产效率提高了66.7%。⑵改造前,每班15人,改造后,每班3人,每年节省人工费用约180万元。⑶减少了人工搬运工件时对其表面造成的磕碰,冲压件合格率明显提高;无人工错误操作,液压机运行平稳。

图6 液压线自动化改造项目

结束语

随着冲压工艺的完善、材料的变革,企业对冲压车间智能制造的要求越来越高,工厂的智能化程度对企业利润的影响越来越大。我们在做规划时不仅要考虑现有产品的情况,也要考虑未来3到5年企业的发展需求。以上几种情况解析并不能涵盖所有方面,每一个规划还都需要根据企业自身的情况量体裁衣。

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