配套企业智能冲压车间规划浅析

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。