汽车冲压的手工上件生产 自动化连线生产和多工位生产的比较分析

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  一、引言
  科技不断进步,汽车冲压生产形式也多样化,目前基本为三种:手工贯通式生产、自动化联线生产、多工位生产。对于汽车制造企业,选取哪种冲压生产方式是非常重要的,下面就各种生产方式进行阐述。
  二、手工贯通式生产
  1.生产线综述。通常这种生产线方式由几台压力机按照顺序排列,构成冲压线。以车身外覆盖件为例,一般采用5台压力机构成生产线,第一台压力机一般是双动压力机或带拉伸垫的单动压力机,后续压力机一般是单动机械压力机,这样构成的冲压线基本上可以实现车身外覆盖件拉伸、切边、翻边、冲孔、整形等工序的生产。
  2.人员配置。手工生产,每台压力机物流线路的前后方向都要配置操作人员,每台压力机需要配置4个操作人员。每个操作人员不仅完成冲压件的生产,同时要负责冲压件的序间质量检查工作。整线的生产人员总计在20名。
  3.生产效率。手工生产效率比较低,主要受以下几方面影响:(1)手工生产方式中,冲压件的生产完全由人工完成。工人的劳动强度比较大,易疲劳,进而生产速度很低。一般情况下,外覆盖件的手工生产速度在3-4件/分。(2)另外,从换模程序上,人工换模时,操作人员调整设备、模具卡紧,至少需要30分钟时间。(3)每个班次工人需要休息15~20分钟。(4)生产过程中,更换毛坯料,需要耗费5~8分钟的时间。(5)人工生产,冲压件的序间传递需要采用皮带输送机,输送速度相对较慢,这样,也耗费一些时间。
  4.冲压件质量。人工生产时,由于人员操作的不确定性,及受到冲压件尺寸影响,在取送件时,经常出现冲压件磕碰模具出现划痕或是大型的、拉伸较浅的沖压件中间出现折痕,严重影响冲压件的表面质量,并且给后续生产带来很大的工作量。
  5.设备故障率。由于贯通式冲压线手工生产,冲压线设备只有压力机和皮带输送机,运行环节少,故障频率相对较低,一般设备故障率在15%左右。
  6.整线投资。从投资上看,只需要购置压力机和皮带输送机,且模具也简单,费用较少。
  三、自动化联线生产
  1.自动化线叙述。在贯通冲压线的基础上,在设备上配置自动化联线装置,一般是机器人式。指在设备中间安装机器人,完成上下序冲压件的取送工作,冲压线生产时是完全自动的。
  2.人员配置。因为采用自动化联线生产,所以整条线在生产时,不需要操作人员进行生产,只需要1名运行监控人员观察、调整全线的运行。另外,需要2个操作工进行下套模具的安装准备工作。在换模时,需要2个人上料工作,模具安装准备人员进行机器人端拾器的更换工作。在出件部分,需要2人将成品件装到工位器具中。总之,对于采用机器人的方式,一条同贯通线相同的自动化线,只需要7名人员。相对贯通式生产方式,人员大幅降低。
  3.生产效率。(1)由于采用自动化生产,生产过程完全不需要人,设备的生产效率大大提高。自动化生产,平均生产冲压件7~8件 /分。效率是贯通式冲压线的2倍。(2)从换模程序上,冲压线采用全自动换模,一名操作人员在全线的主控台输入要生产的冲压件号,主控站通过总线控制,将指令传到各个设备的PLC中,每台设备调出相应的模具参数,自动调整模具的封闭高度、平衡缸风压、拉伸垫行程和拉伸力。工作台自动开进,模具自动夹紧。全部过程只需要20分钟左右。按照每天换模3次计算,相对贯通式压力机每天在换模上节省30分钟。(3)由于机器取代人进行生产,不需要设定休息时间。每天还可以节省30分钟休息时间,用于生产。(4)自动化联线上料部分有两台上料小车。一台小车上的料使用完后,上料机器人自动取另外一台小车上的料。这时,便可给空出的料车上料,生产不会间断,这样相对贯通式手工生产要节省3~6分钟时间。(5)冲压件的序间传递通过穿梭机进行。穿梭机采用变频电机,冲压件固定在拖架上,传动的速度非常快。
  4.冲压件质量。采用自动化联线,机器人通过端拾器取送件,制件受力均匀,避免了出现的塌腰、折痕现象。而且,机器人的运动曲线是固定的,在编程时,已经避免的同模具的磕碰问题,因此,冲压件的质量相对于人工生产,避免了人工生产的人为质量问题。质量有很大提高。
  5.设备故障率。由于自动化联线生产是在贯通线的基础上,配备了自动化系统,中间环节增多,而且设备相对手工生产的设备要复杂,因此,出现故障的机会加大。故障率增加。设备故障率一般在20%左右。
  6.设备投资。自动化联线生产相对于手工贯通式生产,多配置了自动化装置,设备的投资加大30%左右。另外,模具上需要安装冲压件检测装置,需要设计自动排料结构,模具的材质需要更好,因此,模具的投资也增加。
  四、多工位生产
  1.多工位生产概述。多工位生产指采用多工位压力机进行生产。多工位压力机一台含有多个工位的压力机,相当于将几个压力机集合成一台压力机。工件的传递通过贯穿所有工位的传送横杆实现压力机的各个滑块的驱动由一个电机和一根传动轴实现。相对于上述两种生产方式,压力机之间的传送距离更短。全自动生产,不需要人工操作。
  2.人员配置。多工位压力机是全自动化生产,在生产过程中根本不需要人进行操作。需要有1名运行监控人员监视、检查设备的运行状况。需要4个人进行下套模具的准备安装工作。出件部分需要4个人将冲压件成品装入到工位器具内。因此,一台多工位压力机一般需要配置8~9人即可。
  3.生产效率。多工位压力机生产方式相对以上两种生产方式效率是最高的。(1)不需要人员进行生产。只要设备没有故障,生产不停断。对于一般的轿车外覆盖件来讲,生产速度10~14次/分。(2)换模时间最短。因为多工位压力机是全自动换模。只需要在总控制台上将相应的模具号输入,全部的工位自动根据模具号调整各种参数。另外,多工位传送工件用的横杆事先已经安装在模具上,随着模具一起自动安装到多工位上,不需要人员进行操作。根据舒勒公司对德国大众7200吨多工位压力机的测试,车身外覆盖件换模时间仅为8~10分钟。(3)在休息与上料环节上与自动化联线生产一样。(4)冲压件的序间传递通过设备内部的传送横杆进行。在前后两个工位中间,设置一个空的过渡工位,缩短冲压件的传送距离。所有件的传送均由传送杆同步传送,节省大量时间。
  4.冲压件质量。冲压件的传送通过传送横杆上的吸盘实现,传送轨迹预先已经通过编程设定,避免了冲压件在传送过程同模具、设备的磕碰。另外,全设备采用密封保护屏,在生产过程中,外界的灰尘不易进入到压力机内部,对冲压件的表面质量非常有益。
  5.设备故障率。由于多工位相当于将几台设备集中到一起,所以设备结构复杂,但中间环节少,设备故障率一般在10~12%左右。
  6.设备投资。多工位压力机目前是世界上最先进的冲压生产设备,它集中了机械制造、电气控制、工程经济等领域的先进技术,因而造价非常高。以车身外覆盖件生产来讲,一台多工位压力机的价格是自动化线的2倍。
  五、对比分析
  了解了上述三种生产方式后,我们可以通过下表做如下分析:
  从上看出,产量同投资的对比。经济性最好的是多工位压力机,但初期投资最大。手工生产经济性最差,但初期投资最小。
  六、结语
  不同的设计产量,不同的资金投入,可以选用不同的生产方式。通过分析,可以避免投巨资购置设备,开工不足,资源浪费。另外,也可以指导企业规划部门,生产能力可以通过采用不同的方式进行阶段性提升。总之,通过上述内容,阐述目前冲压生产的三种方式的区别、特点和经济性。希望专家给予指正。
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