配套企業智能沖壓車間規劃淺析

文/張令偉·中安重工自動化裝備有限公司

國內汽車行業以及配套企業面臨的機遇和挑戰

目前，我國是世界汽車產銷第一大國，從2013年以來汽車產銷量一直維持在2000萬輛以上。近三年中國汽車生產基地也呈現爆炸式發展，90%的省份都有汽車企業的生產基地，而且企業新增基地數量在30%以上，產能陸續釋放。這其中一個比較重要的特點是：新增基地比較集中，車型較多，例如湖北地區除東風集團新建基地外，通用汽車、廣汽集團、長豐汽車、眾泰汽車等也都新建基地。以200公里配套距離來計算，這就給所有的配套企業創造出新的發展機遇。

這種新的發展特點，對配套企業來說，變化是非常大的：⑴生產車型較多，多家產品共線生產情況突出，對沖壓生產線的兼容性要求增高；⑵換模更加頻繁，手工線、液壓線越來越無法滿足產能需求；⑶企業相對集中也帶來了用工難的問題，沖壓工人流動性變大，配套企業面臨人工成本增加的巨大壓力。這些日益突出的矛盾是我們要進行沖壓車間智能規劃的動力所在。

智能沖壓車間規劃的原則和參考因素

在進行智能沖壓車間規劃時的原則和參考要素：⑴產品種類導入；⑵產能預期導入；⑶投資及回收期導入（圖1）。

圖1 參考要素疊加圖

產品種類包括沖壓件的工藝要求、模具適應性要求、沖壓件的品種要求。產能預期要依據工廠產量測算，月產能（沖次）=小時產量×每日工作小時數×每月工作日×模具數量；月實際產能（沖次）=每分鐘實際沖次×60×每日工作時間小時數×每月工作日×模具數量?？偼顿Y預算包括沖壓設備預算、模具預算、廠房預算、工裝等輔助設備預算；年產量預估、原材料預估費用、人工成本預估費用、企業運行費用、承接產品的預期。

由于現階段沖壓生產工藝已經日趨完善，沖壓裝備智能化發展迅速，可供選擇的方案很多。以上三個要素綜合疊加，就可以找到一種最適合企業自身發展的整體規劃方案。

智能沖壓規劃的案例淺析

新建沖壓基地智能沖壓規劃

⑴大型覆蓋件。壓力機部分需要多連桿四點壓力機（1臺）+偏心四點壓力機（3～5臺）；自動化部分需要機器人；整線節拍為8～12次/分鐘。

⑵中小型沖壓件。雙點快速自動化沖壓線：雙點壓力機（4～5臺）+機械手，同步控制技術為15次/分鐘；800～3200t多工位自動化沖壓線25～30次/分鐘；400～1600t級進模自動化沖壓線30～60次/分鐘。

⑶板材備料。500～1250t開卷落料線。

案例解析

⑴天津某汽配企業（天津一汽—大眾的配套商）的大型沖壓件解決方案（生產側圍、四門、兩蓋）。生產線采用整線濕式離合器+整線全防護，傳輸方式為機器人，六臺壓力機：1臺P4LS-2100+5臺P4S-1200，中心距6500mm；首臺P4LS-2100為八連桿、八點600t數控液壓墊、公稱力行程25mm，后續P4S-1200為偏心+上氣墊。

壓力機參數、性能和要求同天津一汽—大眾沖壓線相同，整線節拍低于主車廠。生產線特點：整線投資相比主車廠可降低30%～50%，可實現大型沖壓件的承制。

⑵寧波某汽車零部件制造（長安福特、吉利汽車等企業配套商）的中小型沖壓件解決方案，如圖2所示。線首部分有垛料小車+拆垛機械手+對中臺+上料機械手；壓力機部分為1臺P2S-1600+1臺P2S-1000+2臺P2S-800+1臺P2S-1000五臺雙點偏心結構的機械壓力機；傳輸部分為4套機械手，整線節拍為15spm；線尾部分為下料機械手+傳輸皮帶；整線同步功能；壓力機間距為5500～6500mm。

生產線特點：可實現兩種生產模式，實現更多沖壓產品工藝要求，既可以滿足4序生產，也可以滿足5序生產，如圖3所示。生產模式⑴：五臺壓力機自動化生產；生產模式⑵：前四臺壓力機自動化生產，最后一臺壓力機多工位生產。

圖2 雙點快速自動化沖壓線

圖3 沖壓線布局圖

機械手采用同步生產模式，效率相比手工線提高40%～60%，最快節拍可達每分鐘15次；離合制動器不需要頻繁動作，壽命長，維護費用低，噪聲低；工件質量高，廢品率低；用電量節省20%左右，對工廠電網沖擊??；對模具沖擊小，模具壽命長。

⑶無錫某模具制造企業（奔馳、寶馬、麥格納等企業的配套商）多工位沖壓件及模具解決方案，如圖4所示。壓力機選擇四點多連桿2500t；偏載設計進料端公稱力占60%，出料端公稱力占40%；行程為800mm；工作臺左右尺寸為2500mm×6200mm；采用六連桿傳動形式；最高節拍為30spm；采取連續工作模式；氣墊放在第一工位。

圖4 2500t多工位沖壓線

生產線特點：可適用至少25組對稱型沖壓件的多工位生產，產品覆蓋面廣，效率最高可達30spm；廠房占地面積小；設備自動化程度高，人工成本低，尤其適用于生產大批量產品。

⑷武漢某汽車零部件企業（武漢通用、神龍汽車等企業的配套商）板材落料項目解決方案，如圖5所示。壓力機選擇四點800t機械式壓力機；行程為300mm；臺面尺寸為2500mm×4600mm；生產節拍為10～60spm；自動化設備有開卷、校平、清洗涂油、伺服送料、擺剪模、電磁碼垛等。

生產線特點：可實現各種板材、異形料片的加工，既可以滿足外板件的高標準要求，也可實現內板件的快速落料；可滿足一個生產基地料片的用料需求。

圖5 四點800t開卷落料線

原有沖壓車間智能化升級改造

原有沖壓車間智能化升級改造原則：舊設備的自動化改造升級，由于受到壓力機本身、場地、投資等條件的限制，不同的方案，效果差異很大；方案實用性更重要。原有沖壓車間智能化升級改造分以下5種方案。

⑴手工機械壓力機線→機器人自動上下料生產模式。

⑵液壓機串聯生產線→機械手自動上下料生產模式。

⑶機械壓力機→外掛式多工位自動生產模式。

⑷單臺機械壓力機→機械手自動上下料生產模式。

⑸單臺液壓機→機械手自動上下料生產模式。

升級改造案例分析

一汽大眾成都供應商液壓線自動化改造項目如圖6所示。⑴該車間生產后地板、前縱梁典型件，原設備為5臺液壓機組成的生產線，工件靠手工搬運，生產效率3次/分鐘，改造后機械手搬運5件/分鐘，生產效率提高了66.7%。⑵改造前，每班15人，改造后，每班3人，每年節省人工費用約180萬元。⑶減少了人工搬運工件時對其表面造成的磕碰，沖壓件合格率明顯提高；無人工錯誤操作，液壓機運行平穩。

圖6 液壓線自動化改造項目

結束語

隨著沖壓工藝的完善、材料的變革，企業對沖壓車間智能制造的要求越來越高，工廠的智能化程度對企業利潤的影響越來越大。我們在做規劃時不僅要考慮現有產品的情況，也要考慮未來3到5年企業的發展需求。以上幾種情況解析并不能涵蓋所有方面，每一個規劃還都需要根據企業自身的情況量體裁衣。