非標(biāo)自動(dòng)化廠家淺談汽車沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線如何規(guī)劃

一、實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化的意義

傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)線雖然投資初期較小，但隨著市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，其固有的低效率、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)日益影響企業(yè)的發(fā)展。自動(dòng)化生產(chǎn)線恰好可以讓這些問題得到解決。在大規(guī)模生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)效率更高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、單件生產(chǎn)成本更低是自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線的優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)于大規(guī)模車身覆蓋件生產(chǎn)，這些優(yōu)勢(shì)更加突出。因此，今天的主機(jī)廠將直接考慮在大型沖壓生產(chǎn)線的早期規(guī)劃中采用自動(dòng)化。

二、沖壓自動(dòng)線的組成

就設(shè)備組成而言，自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線通常包括一臺(tái)壓機(jī)和一個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)。這里，主要討論自動(dòng)部分。沖壓自動(dòng)化系統(tǒng)通常包含拆垛系統(tǒng)、自動(dòng)傳輸系統(tǒng)和線尾出料系統(tǒng)。

1.拆垛系統(tǒng)

一套完整的沖壓自動(dòng)卸垛系統(tǒng)主要由2臺(tái)軌道移動(dòng)式裝載小車(每臺(tái)裝載小車配有4-8個(gè)可移動(dòng)的可調(diào)磁力分配器，通常為永磁體，用于紙張分離)、卸垛手(機(jī)械手或機(jī)器人)、輸送裝置(主要是磁性帶式輸送機(jī))、紙張清理機(jī)(選件)、紙張涂油機(jī)(選件)、紙張對(duì)中臺(tái)和控制系統(tǒng)等組成。如圖2所示。

在裝載小車將堆(可能包括托盤)從堆更換位置裝載回堆移除位置之后，片材由堆移除手從堆中拾取，并通過傳送裝置通過清潔機(jī)和涂油機(jī)傳送到定心臺(tái)。板料經(jīng)過對(duì)中定位后，便可開始后序沖壓生產(chǎn)。

2.自動(dòng)傳輸系統(tǒng)

自動(dòng)傳輸系統(tǒng)用于各工序間毛坯或工件搬運(yùn)傳輸。傳輸機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械手和機(jī)器人兩種。

隨著沖壓自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械手自動(dòng)傳輸機(jī)構(gòu)的形式也日新月異。不同形式的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)也是不同形式的自動(dòng)沖壓線的主要區(qū)別。上世紀(jì)末廣泛應(yīng)用的平行四邊型機(jī)械手結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)逐步淘汰，取而代之的是高速、穩(wěn)定的單臂或雙臂橫桿式傳送機(jī)構(gòu)。瑞士Gudel的Robobeam、德國(guó)前MW的Speedbar以及日本Komatsu的H*TL系統(tǒng)中的傳輸機(jī)構(gòu)均是現(xiàn)今高速?zèng)_壓自動(dòng)線傳輸機(jī)構(gòu)的典型代表，如圖3所示。

同時(shí)，機(jī)器人的運(yùn)輸方式具有獨(dú)特的特點(diǎn)，在舊線改造速度低、投入少的生產(chǎn)線上還有一定的應(yīng)用空間。

3.線尾出料系統(tǒng)

線尾出料系統(tǒng)由出料輸送帶、照明、工件檢驗(yàn)臺(tái)、人工或自動(dòng)裝箱機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)等構(gòu)成。主要任務(wù)是將成品沖壓件輸送至合適的位置便于裝箱（或自動(dòng)裝箱），并為沖壓件檢測(cè)提供條件。

三、沖壓自動(dòng)線的主要形式

目前沖壓自動(dòng)線的形式主要有以下幾種：

1.“普通壓力機(jī)+機(jī)器人傳輸”形式

機(jī)器人的傳動(dòng)形式靈活，使用方便，成本低，但穩(wěn)定性差，速度相對(duì)慢，不適合大規(guī)模高速生產(chǎn)。

2.“普通壓力機(jī)+單臂機(jī)械手”傳輸形式

單臂機(jī)械手傳輸形式由于成本相對(duì)較低、具有一定的靈活性，目前仍有一定的發(fā)展空間。

3.“高速壓力機(jī)+橫桿式”傳輸形式（高速線）

橫桿式傳輸形式具有高速、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，已經(jīng)在大型覆蓋件生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

4.“多工位壓力機(jī)+步進(jìn)式”傳輸形式

該生產(chǎn)線已有多年歷史，傳動(dòng)方式從最初的機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展到今天的電控傳動(dòng)，整體結(jié)構(gòu)也從單滑塊發(fā)展到單滑塊和多滑塊并存。由于速度快、穩(wěn)定性高，一直以來為各主機(jī)廠廣泛使用。尤其多滑塊多工位，其特性基本與高速線接近。

四、沖壓生產(chǎn)線規(guī)劃選型原則

你選擇的生產(chǎn)線取決于你需要生產(chǎn)哪些沖壓件。占車身10%的超大沖壓件，一般采用總噸位超過6000噸的沖壓線。大約25%的大中型沖壓件是用4000噸左右的沖壓生產(chǎn)線制造的。約25%的中型沖壓件采用2500噸左右的沖壓生產(chǎn)線。其余40%左右的中小件基本采用1000噸以下的生產(chǎn)線。

至于沖壓線采用什么形式，則取決于需要生產(chǎn)的沖壓件的種類及產(chǎn)量。小批量的小品種，通常采用普通人工線路，多品種大批量，適用于高速?zèng)_壓自動(dòng)線路。圖4所示為沖壓線選型參考原則。

五、沖壓自動(dòng)線產(chǎn)能核算

產(chǎn)能核算是自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線規(guī)劃中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。產(chǎn)能核算的結(jié)果直接決定生產(chǎn)線的投入量，也直接影響投資。

根據(jù)生產(chǎn)線選擇的結(jié)果，結(jié)合生產(chǎn)組織水平，參考前期和同行經(jīng)驗(yàn)，可以得到常見的生產(chǎn)周期（spm）、綜合故障率（設(shè)備和設(shè)備故障引起的停產(chǎn)時(shí)間比和生產(chǎn)組織問題）和單一變更時(shí)間。另外，根據(jù)工廠生產(chǎn)管理實(shí)際情況，可以知道標(biāo)準(zhǔn)批量（每批次生產(chǎn)件數(shù)）、每日工作時(shí)間、日用餐停線時(shí)間和年工作天數(shù)。

只要你知道年產(chǎn)量，結(jié)合給定的生產(chǎn)計(jì)劃和沖壓件的類型，你可以輕松計(jì)算所需的生產(chǎn)線數(shù)量。

六、沖壓自動(dòng)線規(guī)劃需考慮的主要因素

沖壓自動(dòng)線規(guī)劃是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程。除了上面提到的能力核算，還有許多因素需要考慮。

1.是否采用同步技術(shù)

同步技術(shù)在沖壓自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。提高生產(chǎn)節(jié)奏具有重要意義。

傳統(tǒng)的沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，壓機(jī)始終采用“單次”運(yùn)行模式，下料手（下料機(jī)械手/機(jī)器人）需等到壓機(jī)完成整個(gè)沖壓循環(huán)滑塊回到上死點(diǎn)停止后才開始動(dòng)作，上料手（上料機(jī)械手/機(jī)器人）需等下料手退出壓機(jī)工作區(qū)域后開始啟動(dòng)，而壓機(jī)滑塊又需等下料手完全退出壓機(jī)工作區(qū)域后再開始下行，每個(gè)循環(huán)周期較長(zhǎng)，從而直接影響整線生產(chǎn)節(jié)拍。

同步技術(shù)是指印刷機(jī)在生產(chǎn)過程中采用的“連續(xù)”運(yùn)行方式。通過計(jì)算，裝卸手和壓機(jī)滑塊“同步”啟動(dòng)。滑塊上升到一定角度后(返回上止點(diǎn)前)，卸料手開始撿料，滑塊下降到一定角度前，裝料手完成送料，完成撿料和送料動(dòng)作，整個(gè)過程沒有干涉。同時(shí)為了保證下料手在完成取件后有足夠的時(shí)間將工件送入下道工序，相鄰兩臺(tái)壓機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)過程中始終保持合理的相位差，從而讓上下料手可以工作的周期相對(duì)加長(zhǎng)。

特別是對(duì)于大型板材沖壓生產(chǎn)，高速?zèng)_壓自動(dòng)線和同步技術(shù)比單滑塊多工位等方法具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.壓機(jī)重點(diǎn)參數(shù)—滑塊行程

生產(chǎn)線規(guī)劃時(shí)，要考慮的壓機(jī)參數(shù)很多，其中滑塊行程直接影響自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的可行性及難易程度，在規(guī)劃時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注。

滑塊行程的選擇，與需要生產(chǎn)的沖壓件的拉延深度、端拾器的高度等直接有關(guān)。規(guī)劃時(shí)所確定的滑塊行程，必須保證上下料手抓取工件水平運(yùn)動(dòng)過程中端拾器與上模zui低點(diǎn)及下模zui高點(diǎn)保持足夠的安全空間。

由于大型覆蓋件的拉延深度大多超過200mm，所以，大型高速?zèng)_壓自動(dòng)線的壓機(jī)滑塊行程一般在1000mm以上。

3.模具及端拾器的結(jié)構(gòu)形狀

為了獲得更合理的干涉曲線，除了壓力機(jī)的固有參數(shù)或特性，如滑塊行程和速度-加速度曲線，還應(yīng)考慮模具和端部拾取器的結(jié)構(gòu)形狀。合理的模具及端拾器結(jié)構(gòu)，能夠有效彌補(bǔ)自動(dòng)化方面存在的不足，從而提高沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的可行性。

此外，在設(shè)計(jì)模具時(shí)還應(yīng)考慮以下內(nèi)容:同一條生產(chǎn)線的合模高度差異不應(yīng)太大；下模盡可能配備傳感器，用于在適當(dāng)位置制造零件。模具安裝槽的位置盡可能統(tǒng)一(可以減少自動(dòng)夾具的數(shù)量，降低成本)；廢料可以平穩(wěn)地排出工作臺(tái)(一些難以排出的位置增加了沖壓裝置)；成型模具配有零件頂起裝置(如頂出銷或頂出缸)，避免使用大型楔形機(jī)構(gòu)，并盡可能使用旋轉(zhuǎn)楔形機(jī)構(gòu)。

4.對(duì)鋼板料垛的要求

與手動(dòng)線相比，自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)，對(duì)鋼板毛坯料垛的規(guī)整程度有更為嚴(yán)格的要求。如果堆垛不夠整齊，會(huì)造成磁選效果不佳(容易出現(xiàn)雙料現(xiàn)象)，并且抓料板的拆垛手的位置不夠準(zhǔn)確。因此，自動(dòng)線投入之前，為保證生產(chǎn)效率達(dá)到目標(biāo)值，必須明確對(duì)鋼板料垛的要求。

5.對(duì)沖壓件工藝排布的要求

（1）同一件模具的送料中心與生產(chǎn)線中心對(duì)應(yīng)關(guān)系盡量一致；

（2）盡量減少制件傳輸過程中的旋轉(zhuǎn)，尤其高速?zèng)_壓線及多工位，應(yīng)避免制件繞Z軸旋轉(zhuǎn)；

（3）同一件生產(chǎn)過程中送料面高度盡可能一致（能夠有效較少節(jié)拍損失）。

6.對(duì)生產(chǎn)管理的要求

（1）及時(shí)做好模具線下保養(yǎng)，減少在線維護(hù)時(shí)間；

（2）相鄰生產(chǎn)批次的模具閉合高度相差不大（可以減少裝模高度調(diào)整時(shí)間）；

（3）毛坯及模具在生產(chǎn)批次切換前準(zhǔn)備就緒；

（4）成品件及時(shí)轉(zhuǎn)移；

（5）保持良好的環(huán)境清潔度；

（6）設(shè)備操作和維護(hù)保養(yǎng)的規(guī)范化。