沖壓自動化生產(chǎn)線感應(yīng)器穩(wěn)健性研究

文/趙道智，吳濤，熊斌·江西江鈴集團(tuán)新能源汽車有限公司

謝槐生·江鈴汽車股份有限公司

當(dāng)下汽車行業(yè)競爭非常激烈，減能、增效、降本成為當(dāng)下各汽車主機(jī)廠的發(fā)展主旋律。沖壓自動化生產(chǎn)線較以往手工線提升了生產(chǎn)效率，提升了一致性，并更大程度上保障了員工安全。同時，自動化生產(chǎn)線對工裝開發(fā)、端拾器、機(jī)械手等配合識別也提出了更高要求。

感應(yīng)器對于生產(chǎn)過程來說，無異于機(jī)器人的眼睛，對于各環(huán)節(jié)穩(wěn)定、有節(jié)奏的生產(chǎn)具有至關(guān)重要的銜接作用。新車型模具投入沖壓自動化生產(chǎn)線連線調(diào)試時，時常遇到拉延及后序感應(yīng)器閃斷、無法正常感應(yīng)的問題，沖壓自動化生產(chǎn)線需停線檢查，確認(rèn)問題后復(fù)位啟動自動化生產(chǎn)線。沖壓自動化生產(chǎn)線停線頻次及每次生產(chǎn)線重啟的SPM 損失都將影響生產(chǎn)線效率。

本文對諸多因素進(jìn)行穩(wěn)健性分析，并進(jìn)行問題確認(rèn)、解決：如何更好地提升沖壓自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中的感應(yīng)器穩(wěn)健性？若能提升模具感應(yīng)器穩(wěn)健性，即保證各項(xiàng)因素銜接穩(wěn)定，相當(dāng)于保證和提升了自動化生產(chǎn)線的效率。本文以一組模具為例，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等因素入手，改善感應(yīng)器故障影響時間及故障率，旨在提升自動化生產(chǎn)線效率。

感應(yīng)器報錯或失效問題原因分析

沖壓件尺寸越大，在板料料邊及四角越可能產(chǎn)生翹曲，對感應(yīng)器的設(shè)置位置就更需要注意其合理性。以某車型后側(cè)圍外板為例：拉延投料感應(yīng)器頻繁報錯，造成設(shè)備停機(jī)，影響車間生產(chǎn)效率(圖1)，該件隨著產(chǎn)量的提升，影響時間不斷增加，平均每月產(chǎn)生58.5min 的時間影響，能耗、每小時產(chǎn)能損失、人工成本等隨之增長，將產(chǎn)生不小的生產(chǎn)成本增加。

通過對問題流程圖進(jìn)行梳理，首先對控制計(jì)劃、PFMEA 生產(chǎn)指導(dǎo)文件進(jìn)行調(diào)整、修訂。在PFMEA 中增加感應(yīng)器報錯、失效模式響應(yīng)措施，并制定自動化生產(chǎn)線發(fā)生感應(yīng)器報錯、失效的臨時措施(ICA)：⑴生產(chǎn)時，若出現(xiàn)感應(yīng)器報錯，立即對模具/機(jī)械手做在線調(diào)整(總時間＞30min 則判定切換模具)；⑵對投料不到位產(chǎn)品離線做質(zhì)量評議返修或報廢。

針對后側(cè)圍外板拉延板料感應(yīng)器失效、報錯的問題，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測6 個方面分析原因過程，如圖2 所示。對收集的3 個月停線時間數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分析，將各項(xiàng)因素歸類，確定每個因子在3 個月總影響時間里的數(shù)據(jù)分布，摸排重點(diǎn)因子、關(guān)鍵變量等，得出以下兩個關(guān)鍵因子：⑴感應(yīng)器擺塊高度導(dǎo)致感應(yīng)器觸發(fā)不穩(wěn)定；⑵線首機(jī)器人抓料投送，板料與壓邊圈貼合度不足，容易產(chǎn)生感應(yīng)器觸發(fā)不穩(wěn)定。

圖2 分析原因過程圖

對關(guān)鍵因子1——感應(yīng)器擺塊高度導(dǎo)致感應(yīng)器觸發(fā)不穩(wěn)定，作數(shù)據(jù)分析(圖3)，得出以下結(jié)論：P=0.944＞0.05，數(shù)據(jù)為正態(tài)分布。Cpk=-1.87，該項(xiàng)過程能力不足。

圖3 關(guān)鍵因子1 數(shù)據(jù)分析

對關(guān)鍵因子2——線首機(jī)器人抓料、投送板料與壓邊圈貼合度不足，作數(shù)據(jù)分析(圖4)，得出以下結(jié)論：P=0.867＞0.05，數(shù)據(jù)為正態(tài)分布。Cpk=-1.07，該項(xiàng)過程能力不足。

圖4 關(guān)鍵因子2 數(shù)據(jù)分析

感應(yīng)器穩(wěn)健性關(guān)鍵因子整改方案實(shí)施

針對關(guān)鍵因子1——感應(yīng)器擺塊高度導(dǎo)致感應(yīng)器觸發(fā)不穩(wěn)定，可選擇的改善思路有：⑴調(diào)整投入檢測開關(guān)，增加擺塊高度；⑵更換采購型號，增加投入檢測開關(guān)擺塊高度。

針對關(guān)鍵因子2——線首機(jī)器人抓料、投送板料與壓邊圈貼合度不足，可選擇的改善思路為：調(diào)整線首機(jī)器人板料吸盤，選擇最合適的位置新增投入檢測開關(guān)。

通過改善小組討論，整改方案從成本最優(yōu)的角度考慮實(shí)施方案。關(guān)鍵因子1 整改實(shí)施方案如下：

⑴根據(jù)板料下落視頻觀察，板料邊緣下落時撞擊點(diǎn)在擺塊的R 角以上斜邊位置。在機(jī)械手完成投料動作后容易造成：板料搭載在投料檢測開關(guān)的擺塊上，無法下落到位，導(dǎo)致擺塊無法感應(yīng)。通過對投入檢測開關(guān)的基座增加墊塊高度，讓板料投放時最先接觸擺塊R 角，如圖5 所示，有效地實(shí)現(xiàn)板料投入后下滑到位，觸發(fā)感應(yīng)。

圖5 對投入檢測開關(guān)的基座增加墊塊高度

⑵通過投料的生產(chǎn)過程觀察，板料高點(diǎn)弧線接觸良好，板料投入至壓邊圈上不容易產(chǎn)生內(nèi)凹翹曲，重新調(diào)整投入檢測開關(guān)在工裝上的位置，將其設(shè)置在模具最高點(diǎn)上，如圖6 所示，受兩側(cè)板料重力的影響，中間高點(diǎn)會自然落至低點(diǎn)，投入檢測開關(guān)可以正常感應(yīng)。

圖6 在模具最高點(diǎn)上設(shè)置投入檢測開關(guān)

關(guān)鍵因子2 的整改實(shí)施方案為：優(yōu)化吸盤的位置，在母線調(diào)試階段，對吸盤抓取板料的要求，均為抓穩(wěn)抓平；在外覆蓋件的正常使用過程中，則需要對應(yīng)優(yōu)化。覆蓋件板料尺寸大，壓邊圈會隨形設(shè)計(jì)，物料在壓邊圈高點(diǎn)和投料檢測開關(guān)的低點(diǎn)設(shè)計(jì)，往往會形成三個支撐點(diǎn)，反而不容易讓板料落實(shí)到位。因此在調(diào)試階段，端拾器抓料的位置在防止顫動的情況下，需要考慮投入物料的隨形狀態(tài)。此次，將兩側(cè)吸盤向內(nèi)調(diào)整200mm，讓兩側(cè)板料自然下垂，基本與壓邊圈的弧度一致，也反復(fù)對真空發(fā)生器、板料的邊緣顫動進(jìn)行了驗(yàn)證測試。

通過以上兩項(xiàng)措施的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了從改善前平均每個月產(chǎn)生58.5min 的影響時間，到改善后持續(xù)跟蹤三個月該問題未產(chǎn)生模具影響時間。

自動化生產(chǎn)線改善方案梳理

對于自動化線模具設(shè)計(jì)，須更多關(guān)注：自動化干涉曲線、導(dǎo)柱的布置形式、全頂桿的設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)退料與機(jī)器人抓料角度，諸此等等。同時，要使沖壓自動化生產(chǎn)線從“跑起來”到“跑得快”，工裝小細(xì)節(jié)也不可忽視，稍有不慎，同樣也會造成生產(chǎn)線頻繁停線損失。

從模具工裝定位設(shè)置來說，過去的定位設(shè)置理念更多地服從手工生產(chǎn)線的慣性思維，基本設(shè)置在模具四個角，這樣未必適合自動化生產(chǎn)線。如今，要充分考慮壓邊圈形狀、重心等更多的細(xì)節(jié)因素，才可以讓模具在自動化線運(yùn)行得更好。

從板料抓取來說，之前自動化線抓料更多的是考慮防止抓取顫動以及工位間掉料，保證抓取后機(jī)械手可以高速運(yùn)行。實(shí)際上在端拾器抓取位置上，是有調(diào)整空間的。端拾器抓取位置設(shè)置合理，可讓板料的落下前狀態(tài)符合壓邊圈隨形原理，防止板料下落不到位或架起的情況，更有利于自動化的生產(chǎn)線運(yùn)行。

結(jié)束語

以上展示的改善方案只是感應(yīng)器失效、閃斷的一個側(cè)面。僅代表了一部分的感應(yīng)器穩(wěn)定性提升思路。模具的維護(hù)、元器件的點(diǎn)檢、線路的檢查、端口的清潔維護(hù)、端拾器的維護(hù)清潔頻次等保養(yǎng)維護(hù)舉措，也有可能成為改善方向或故障誘因。整體的數(shù)據(jù)分析顯示，此改善方案為相關(guān)問題生產(chǎn)效率提升提供了借鑒思路。