Y型抓钉精益化单件流制造的研究及应用

郑伟强

(太原锅炉集团有限公司，山西 太原 030008)

0 引言

随着中国制造业的迅速发展，自动化、智能化应用越来越广泛，传统的职能化工艺布局、设备加工方式已经不能适应现代企业发展要求。精益化单件流生产模式应运而生，其可以最大限度地减少在制品或半成品数量，减少产品周转落地，消除生产过程人工、场地等资源的浪费，正逐渐被企业接受、应用及推广，成为现代制造业保障安全生产、提高生产效率和企业竞争力的变革方向。

1 Y型抓钉产品介绍

Y型抓钉安装在锅炉受热面上，起固定浇筑料的作用。Y型抓钉产品如图1所示，直段L分别有25 mm、50 mm、70 mm、120 mm、190 mm、240 mm、265 mm、460 mm和540 mm共9种规格，材质为1Cr20Ni14Si2，市场价格约1.3万元/t。太原锅炉集团有限公司年需求9种规格的Y型抓钉数量合计约220万件，重量约650 t。

图1 Y型抓钉产品图

2 Y型抓钉传统制造工艺

2.1 工艺流程

Y型抓钉产品制造工艺流程：

工序1：落料(展开长度=L+60÷cos(60°÷2)=L+69.3 mm)；

工序2：冲孔(3-Φ10 mm通孔)；

工序3：冲切口(长度69.3 mm)；

工序4：60°弯曲成型。

2.2 冲压设备及原材料

机械式冲压设备4台：JB23-40型2台(电机功率3 kW)；JB23-63型1台(电机功率5.5 kW)；JB23-80型1台(电机功率7.5 kW)，冲压设备总功率为19 kW。

原材料：采用3 mm×40 mm×6 000 mm规格1Cr20Ni14Si2材质的扁钢条料。

2.3 传统制造工艺分析

产能方面：传统工艺每班8 h产出Y型抓钉5 000件，完成全年生产任务220万件需要440个班次。

人员配置：Y型抓钉传统工艺安排5名操作工人，其中冲压工艺流程每个工位安排1人，小计4人；码垛包装安排1人。

工作强度：全部靠人工完成冲压，工人劳动的重复性极强。

3 Y型抓钉精益化单件流生产模式

Y型抓钉生产效率提升和工序流程精益化、自动化、少人化是本文研究的重要思想。图2为Y型抓钉精益化单件流生产模式布局图。

图2 Y型抓钉精益化单件流生产模式布局图

3.1 工艺流程

工艺流程：工位一 冲孔,落料；工位二 冲切口；工位三 60°弯曲成型。

3.2 工作过程

Y型抓钉精益化单件流生产模式工作过程如下：

(1) 开卷机上料，每次安装两盘原材料。盘料展开，将料端穿过矫平送料机，穿入冲孔、落料模具导料槽，两根料端均超过落料切刀即可。

(2) 启动电动开卷机、矫平送料机、液压站，进行参数设定，输入冲制产品的规格、数量。

(3) 冲压过程：①冲孔、落料工位液压缸启动，完成冲孔、落料；②矫平送料机启动，料端前进1 285 mm，切口工位液压缸启动，完成冲切口；③矫平送料机启动，料端后退345 mm，0°弯曲成型工位液压缸启动，完成60°弯曲成型；④矫平送料机启动，料端后退1 285 mm～345 mm-件长度，孔、落料工位液压缸启动，完成冲孔、落料，制造出成品两件。重复上述动作。

(4) 当盘料长度剩余2.5 m左右时，生产线仅完成冲孔、落料工序，手动完成冲切口、成型工序；当盘料长度剩余1 m左右时，矫平送料机停止工作，手动冲压L=25 mm规格，最终废料长度小于95 mm。

图3为Y型抓钉精益化单件流生产模式工作过程简图。

图3 Y型抓钉精益化单件流生产模式工作过程简图

4 经济效益对比

该公司配置了两条Y型抓钉精益化单件流生产设备，完成年220万件的生产任务仅需286.5个班次，效率提升约35%，生产成本共计节约33.46万元/年，工作强度大幅降低。表1为精益化单件流与传统工艺生产模式经济运行数据对比表。

表1 精益化单件流与传统工艺生产模式运行数据对比表

5 结论

相较于分工序、批量流转的传统生产模式，精益化单件流生产模式在提高生产效率、降低生产成本、提升企业核心竞争力等方面优势明显，而且随着推广应用深度的不断推进，不断的循环改进、优化和创新，一定能实现智能制造。