沖壓自動化線生產切換效率提升改造

文/李和平，牛毅峰，周露平，石海達·上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司

沖壓自動化線生產切換效率提升改造

文/李和平，牛毅峰，周露平，石海達·上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司

李和平，助理工程師，主要從事汽車沖壓線壓力機電氣部分維修、維護保養及改造工作。

本文介紹了沖壓自動化線為提升生產切換效率，在現有設備狀態下，通過采取優化自動換模流程、優化機械手端拾器更換、增加安全光柵等手段，提升了生產效率。

隨著國內汽車工業的高速發展，沖壓自動化程度越來越高。各種自動化設備日新月異，國內外各大沖壓自動化供應商不斷推出各種自動化方式提升沖壓自動化線的自動化效率。而已經建成的沖壓自動化線在生產效率、生產節拍、設備維護等各方面都只能通過不斷技術改造提升其相應水平。本文以上汽通用五菱重慶工廠沖壓車間A線為研究對象，在當前設備技術狀態下通過技術改造提升生產切換效率；該生產線為國內某機床廠生產，由1臺2250t和3臺1000t機械壓力機組成；自動化系統由瑞士某企業提供，包括線首上料系統、拆垛系統、五臺單臂機械手、線尾系統等，整線全封閉，設計節拍8～12SPM。

生產切換

生產切換即前一套模具最后一件生產完成后到開始生產下一套模具沖壓件之間所必須完成的輔助工作，在目前的設備狀態下要想提升生產效率，降低生產切換這一時間段耗時是最具成果的工作。

出于成本及其他因素的考慮，在本生產線設計時并未考慮機械手端拾器自動更換技術、線尾自動裝框技術、線首自動上料技術等在產品切換時能快速提升工作效率的方案。

當前的產品切換

在進行改造前的產品切換，進行的工作主要包括：六臺機械手端拾器更換、模具更換、線首上料系統更換、生產前各項參數確認檢查，總計耗時平均9分鐘。各項工作進行的時間及前后關系如圖1所示。

在目前設備和人員分工狀態下，上料系統由后勤人員完成工作，且由于處于獨立的工作系統，除自動上料系統會帶來人員的優化，當前狀態無法進行優化。整線的模具切換工作與端拾器更換占據了整個產品切換時間的百分之九十。因此，如何降低模具切換和端拾器更換時間成為改造的重點方向。

圖1 切換各項工作所用時間

模具切換與端拾器更換

模具切換

改造前模具切換設計已經在上汽通用五菱各生產線使用近10年之久，經過長期的優化形成了如圖2所示的流程。

圖2 當前自動換模流程圖

對于上述流程中在本生產線中相對于以前的生產線有以下兩點改進。

第一：主電機驅動采用AB 755系列8或10框架變頻器，該變頻器能提供60s的150%過載額定值，3s的180%過載額定值，因此在設計中，主電機在第一次調整到8的節拍轉速后，設定固定的平衡器風壓0.58MPa，可滿足拆裝模的任何需求，在模具切換過程中不再需要頻繁切換主電機轉速及調整平衡器風壓。

第二：在生產線前期設計中，氣墊高度的調整被獨立出來進行，后期在氣墊結構上考慮，將高度調整與氣墊壓力及封閉高度調整同時進行，節省了2250t氣墊高度調整的時間。

端拾器更換

機械手端拾器對于不同的模具需要不同的端拾器。因此，更換是每套產品切換必須的工作，其主要操作是將上一套模具端拾器拆卸下來，放到端拾器固定位置，再將下一套模具的端拾器安裝上，整個過程由線尾裝框（本生產線無自動裝框系統）人員及巡線操作人員完成。由于每套端拾器的重量、結構、以及更換人員的身體素質等差異，不同端拾器的更換時間會有所差異，平均每套端拾器更換時間控制在2min以內。

模具切換與端拾器更換的改造

從圖1的分析可以看出，端拾器更換與模具切換分屬兩項不同的工作，但是鑒于安全及整線封閉等原因，在實際生產切換中，兩者是無法同時進行；通過上述兩點的分析，將兩者同時進行能至少節省2min的切換時間，這將極大提升沖壓生產效率。

為實現兩者同時進行的目標，對圖2的流程進行了具體分析，虛線框內的動作時間在實際工作中耗時至少2min，且能有效避開滑塊動作的執行，因此，在這一時間段進入更換端拾器將能實現切換模具與端拾器更換同時進行。

為保障更換端拾器人員安全，在壓力機立柱上安裝安全光柵，以實現壓力機執行動作區域獨立，將機械手端拾器更換位置釋放。

由于在更換端拾器期間內，自動切換模具正常進行，人員在有意無意中闖入光柵區域將導致模具切換立即終止，如果在本周期內無法正常更換完成，滑塊會停在上死點等待，這保障了人員安全。圖3所示為自動換模時使用的安全光柵。

圖3 自動換模時使用的安全光柵

結束語

經過優化后，本生產線產品切換時間控制在7分鐘內，顯著提升了產品切換效率。雖然目前部分廠家提供帶有自動更換端拾器、自動上料裝框等生產線，但與本生產線仍然是無法比擬的。在目前條件下，對成本、人力等因素綜合考慮，在設備的基礎上對其進行改造仍然是提升效率的不二選擇。