汽車沖壓的手工上件生產 自動化連線生產和多工位生產的比較分析

一、引言

科技不斷進步，汽車沖壓生產形式也多樣化，目前基本為三種：手工貫通式生產、自動化聯(lián)線生產、多工位生產。對于汽車制造企業(yè)，選取哪種沖壓生產方式是非常重要的，下面就各種生產方式進行闡述。

二、手工貫通式生產

1.生產線綜述。通常這種生產線方式由幾臺壓力機按照順序排列，構成沖壓線。以車身外覆蓋件為例，一般采用5臺壓力機構成生產線，第一臺壓力機一般是雙動壓力機或帶拉伸墊的單動壓力機，后續(xù)壓力機一般是單動機械壓力機，這樣構成的沖壓線基本上可以實現(xiàn)車身外覆蓋件拉伸、切邊、翻邊、沖孔、整形等工序的生產。

2.人員配置。手工生產，每臺壓力機物流線路的前后方向都要配置操作人員，每臺壓力機需要配置4個操作人員。每個操作人員不僅完成沖壓件的生產，同時要負責沖壓件的序間質量檢查工作。整線的生產人員總計在20名。

3.生產效率。手工生產效率比較低，主要受以下幾方面影響：（1）手工生產方式中，沖壓件的生產完全由人工完成。工人的勞動強度比較大，易疲勞，進而生產速度很低。一般情況下，外覆蓋件的手工生產速度在3-4件/分。（2）另外，從換模程序上，人工換模時，操作人員調整設備、模具卡緊，至少需要30分鐘時間。（3）每個班次工人需要休息15～20分鐘。（4）生產過程中，更換毛坯料，需要耗費5～8分鐘的時間。（5）人工生產，沖壓件的序間傳遞需要采用皮帶輸送機，輸送速度相對較慢，這樣，也耗費一些時間。

4.沖壓件質量。人工生產時，由于人員操作的不確定性，及受到?jīng)_壓件尺寸影響，在取送件時，經(jīng)常出現(xiàn)沖壓件磕碰模具出現(xiàn)劃痕或是大型的、拉伸較淺的沖壓件中間出現(xiàn)折痕，嚴重影響沖壓件的表面質量，并且給后續(xù)生產帶來很大的工作量。

5.設備故障率。由于貫通式?jīng)_壓線手工生產，沖壓線設備只有壓力機和皮帶輸送機，運行環(huán)節(jié)少，故障頻率相對較低，一般設備故障率在15%左右。

6.整線投資。從投資上看，只需要購置壓力機和皮帶輸送機，且模具也簡單，費用較少。

三、自動化聯(lián)線生產

1.自動化線敘述。在貫通沖壓線的基礎上，在設備上配置自動化聯(lián)線裝置，一般是機器人式。指在設備中間安裝機器人，完成上下序沖壓件的取送工作，沖壓線生產時是完全自動的。

2.人員配置。因為采用自動化聯(lián)線生產，所以整條線在生產時，不需要操作人員進行生產，只需要1名運行監(jiān)控人員觀察、調整全線的運行。另外，需要2個操作工進行下套模具的安裝準備工作。在換模時，需要2個人上料工作，模具安裝準備人員進行機器人端拾器的更換工作。在出件部分，需要2人將成品件裝到工位器具中。總之，對于采用機器人的方式，一條同貫通線相同的自動化線，只需要7名人員。相對貫通式生產方式，人員大幅降低。

3.生產效率。（1）由于采用自動化生產，生產過程完全不需要人，設備的生產效率大大提高。自動化生產，平均生產沖壓件7～8件 /分。效率是貫通式?jīng)_壓線的2倍。（2）從換模程序上，沖壓線采用全自動換模，一名操作人員在全線的主控臺輸入要生產的沖壓件號，主控站通過總線控制，將指令傳到各個設備的PLC中，每臺設備調出相應的模具參數(shù)，自動調整模具的封閉高度、平衡缸風壓、拉伸墊行程和拉伸力。工作臺自動開進，模具自動夾緊。全部過程只需要20分鐘左右。按照每天換模3次計算，相對貫通式壓力機每天在換模上節(jié)省30分鐘。（3）由于機器取代人進行生產，不需要設定休息時間。每天還可以節(jié)省30分鐘休息時間，用于生產。（4）自動化聯(lián)線上料部分有兩臺上料小車。一臺小車上的料使用完后，上料機器人自動取另外一臺小車上的料。這時，便可給空出的料車上料，生產不會間斷，這樣相對貫通式手工生產要節(jié)省3～6分鐘時間。（5）沖壓件的序間傳遞通過穿梭機進行。穿梭機采用變頻電機，沖壓件固定在拖架上，傳動的速度非常快。

4.沖壓件質量。采用自動化聯(lián)線，機器人通過端拾器取送件，制件受力均勻，避免了出現(xiàn)的塌腰、折痕現(xiàn)象。而且，機器人的運動曲線是固定的，在編程時，已經(jīng)避免的同模具的磕碰問題，因此，沖壓件的質量相對于人工生產，避免了人工生產的人為質量問題。質量有很大提高。

5.設備故障率。由于自動化聯(lián)線生產是在貫通線的基礎上，配備了自動化系統(tǒng)，中間環(huán)節(jié)增多，而且設備相對手工生產的設備要復雜，因此，出現(xiàn)故障的機會加大。故障率增加。設備故障率一般在20%左右。

6.設備投資。自動化聯(lián)線生產相對于手工貫通式生產，多配置了自動化裝置，設備的投資加大30%左右。另外，模具上需要安裝沖壓件檢測裝置，需要設計自動排料結構，模具的材質需要更好，因此，模具的投資也增加。

四、多工位生產

1.多工位生產概述。多工位生產指采用多工位壓力機進行生產。多工位壓力機一臺含有多個工位的壓力機，相當于將幾個壓力機集合成一臺壓力機。工件的傳遞通過貫穿所有工位的傳送橫桿實現(xiàn)壓力機的各個滑塊的驅動由一個電機和一根傳動軸實現(xiàn)。相對于上述兩種生產方式，壓力機之間的傳送距離更短。全自動生產，不需要人工操作。

2.人員配置。多工位壓力機是全自動化生產，在生產過程中根本不需要人進行操作。需要有1名運行監(jiān)控人員監(jiān)視、檢查設備的運行狀況。需要4個人進行下套模具的準備安裝工作。出件部分需要4個人將沖壓件成品裝入到工位器具內。因此，一臺多工位壓力機一般需要配置8～9人即可。

3.生產效率。多工位壓力機生產方式相對以上兩種生產方式效率是最高的。（1）不需要人員進行生產。只要設備沒有故障，生產不停斷。對于一般的轎車外覆蓋件來講，生產速度10～14次/分。（2）換模時間最短。因為多工位壓力機是全自動換模。只需要在總控制臺上將相應的模具號輸入，全部的工位自動根據(jù)模具號調整各種參數(shù)。另外，多工位傳送工件用的橫桿事先已經(jīng)安裝在模具上，隨著模具一起自動安裝到多工位上，不需要人員進行操作。根據(jù)舒勒公司對德國大眾7200噸多工位壓力機的測試，車身外覆蓋件換模時間僅為8～10分鐘。（3）在休息與上料環(huán)節(jié)上與自動化聯(lián)線生產一樣。（4）沖壓件的序間傳遞通過設備內部的傳送橫桿進行。在前后兩個工位中間，設置一個空的過渡工位，縮短沖壓件的傳送距離。所有件的傳送均由傳送桿同步傳送，節(jié)省大量時間。

4.沖壓件質量。沖壓件的傳送通過傳送橫桿上的吸盤實現(xiàn)，傳送軌跡預先已經(jīng)通過編程設定，避免了沖壓件在傳送過程同模具、設備的磕碰。另外，全設備采用密封保護屏，在生產過程中，外界的灰塵不易進入到壓力機內部，對沖壓件的表面質量非常有益。

5.設備故障率。由于多工位相當于將幾臺設備集中到一起，所以設備結構復雜，但中間環(huán)節(jié)少，設備故障率一般在10～12%左右。

6.設備投資。多工位壓力機目前是世界上最先進的沖壓生產設備，它集中了機械制造、電氣控制、工程經(jīng)濟等領域的先進技術，因而造價非常高。以車身外覆蓋件生產來講，一臺多工位壓力機的價格是自動化線的2倍。

五、對比分析

了解了上述三種生產方式后，我們可以通過下表做如下分析：

從上看出，產量同投資的對比。經(jīng)濟性最好的是多工位壓力機，但初期投資最大。手工生產經(jīng)濟性最差，但初期投資最小。

六、結語

不同的設計產量，不同的資金投入，可以選用不同的生產方式。通過分析，可以避免投巨資購置設備，開工不足，資源浪費。另外，也可以指導企業(yè)規(guī)劃部門，生產能力可以通過采用不同的方式進行階段性提升。總之，通過上述內容，闡述目前沖壓生產的三種方式的區(qū)別、特點和經(jīng)濟性。希望專家給予指正。