未來汽車沖壓工廠規(guī)劃設(shè)想

文/方孝安，李承璋·奇瑞汽車股份有限公司

未來汽車沖壓工廠規(guī)劃設(shè)想

文/方孝安，李承璋·奇瑞汽車股份有限公司

隨著汽車行業(yè)競爭的不斷加劇，企業(yè)之間不僅僅是過去的產(chǎn)品設(shè)計、質(zhì)量控制、售后服務(wù)等外在產(chǎn)品特性間的競爭，更重要的是企業(yè)軟實力——企業(yè)成本控制、資源利用方面的競爭，誰能將企業(yè)的資源利用發(fā)揮最大化，成本控制最優(yōu)，誰就有希望在未來的競爭中立于不敗之地。沖壓工藝作為汽車整車四大工藝的第一道工序，投資也占據(jù)四大工藝之首。因此，如何讓沖壓單車成本降低成為主機(jī)廠重要控制因素之一。本文就未來汽車沖壓工廠的規(guī)劃，結(jié)合最近幾年工作實踐，談?wù)勛约旱脑O(shè)想。

總體規(guī)劃原則

通過自主品牌與合資公司沖壓車間總體規(guī)劃原則對比，對未來沖壓車間規(guī)劃設(shè)想提出以下總體要求，見表1。在具體實現(xiàn)規(guī)劃設(shè)想時，可考慮：分平臺規(guī)劃沖壓車間，分中高檔車、低檔和微車兩個平臺，兩平臺廠房規(guī)劃水平相當(dāng)，設(shè)備性能和質(zhì)量要求體現(xiàn)差別；為充分發(fā)揮產(chǎn)能，提高投資利用率，建議廠房一次建設(shè)到位，沖壓線分階段投入。

在以上總體要求下，需要進(jìn)一步對廠房和生產(chǎn)線規(guī)劃提出要求，具體情況見表2。

表1未來沖壓車間規(guī)劃設(shè)想?yún)?shù)總體要求

沖壓車間主要規(guī)劃參數(shù)

一個整車廠規(guī)劃時，必定給出整個工廠生產(chǎn)綱領(lǐng)、車型數(shù)量、投資水平等前提數(shù)據(jù)，結(jié)合表1、2給出的基本原則，得出沖壓車間相關(guān)規(guī)劃參數(shù)，具體情況見表3。

工藝平面布局思路

各區(qū)域布置規(guī)劃

在規(guī)劃原則及參數(shù)確定后，根據(jù)車型數(shù)及生

產(chǎn)的零件數(shù)，計算車間各區(qū)域需求面積，重點考慮生產(chǎn)區(qū)、模具存放區(qū)、模具維修區(qū)、毛坯存入?yún)^(qū)、檢具存放區(qū)、沖壓件返修區(qū)、自動化輔具存放區(qū)及沖壓件庫房等，根據(jù)計算出的區(qū)域面積，規(guī)劃廠房布局，并繪出沖壓車間工藝平面布局，如圖1所示。

表2廠房和設(shè)備規(guī)劃原則

表3標(biāo)準(zhǔn)沖壓車間主要參數(shù)

各區(qū)域具體建設(shè)要求，包括：

⑴車間總體分三大區(qū)域，生產(chǎn)線區(qū)域放中間，線頭為模具存放區(qū)，線尾為沖壓件存放區(qū)。

⑵生產(chǎn)區(qū)，30m跨距，一線一跨。

⑶模具存放區(qū)，模具維修單獨跨，配備標(biāo)準(zhǔn)模修設(shè)備，并采用防塵隔墻封閉。

圖1工藝平面布局

⑷毛坯存放區(qū)，三層立體貨架集中存放，并采用防塵隔墻封閉。

⑸每條線頭設(shè)三層立體料架，存放當(dāng)班生產(chǎn)毛坯。

⑹廢料處理間，單獨封閉并設(shè)在沖壓車間外。

⑺檢具存放區(qū)，集中存放，可以采用雙層。

⑻自動化輔具存放區(qū)，采用立體貨架存放于柱縫區(qū)。

⑼沖壓件返修區(qū)，在庫房區(qū)域設(shè)置。

⑽叉車充電間，設(shè)有防爆等措施。

人流與物流路線規(guī)劃

人流與物流路線必須在規(guī)劃時慎重考慮，否則后期會因路線不合理造成生產(chǎn)組織混亂，并直接影響車間的生產(chǎn)效率。根據(jù)各區(qū)域布置，確定人流與物流路線，如圖2所示。

人流路線規(guī)劃主要考慮內(nèi)容包括：員工上下班進(jìn)入車間路線；生產(chǎn)線員工走動路線，車間內(nèi)部人員走動路線；人員參觀路線。

物流規(guī)劃主要考慮內(nèi)容包括：跨內(nèi)模具轉(zhuǎn)運路線；模具跨間轉(zhuǎn)運路線、模具維修和維護(hù)轉(zhuǎn)運路線；鋼板毛坯進(jìn)廠物流、轉(zhuǎn)運各生產(chǎn)線路線；檢具轉(zhuǎn)運路線；沖壓件轉(zhuǎn)運路線。

圖2人流與物流路線

沖壓廠房規(guī)劃要求

跨距

跨距根據(jù)生產(chǎn)線設(shè)備總寬度和工藝布局決定，包括：24m跨距，左右開工作臺中小型沖壓線采用；30m跨距，左右開工作臺大型沖壓線采用。

柱距

根據(jù)使用方便性及用鋼量最少原則決定，包括：6m柱距，廠房最外側(cè)抗風(fēng)柱常采用；8m柱距，用鋼量最經(jīng)濟(jì)，考慮采用；9m柱距，使用比較方便，車間面積利用率高，普遍采用。

廠房載荷

根據(jù)各區(qū)域用途及功能規(guī)劃，沖壓車間模具存放區(qū)、模修區(qū)、板料存放區(qū)、檢具存放區(qū)按照10t/m2進(jìn)行承載設(shè)計；沖壓生產(chǎn)區(qū)、沖壓件庫房按照5t/m2進(jìn)行承載設(shè)計；按照國內(nèi)天車輪壓及最大起吊重量設(shè)計廠房鋼構(gòu)載荷。

廠房工作環(huán)境要求

工作環(huán)境主要考慮車間的清潔度及工人勞動環(huán)境要求，具體內(nèi)容包括：模具存放區(qū)、毛坯入口處采用隔墻封閉；廢料處理間設(shè)置在沖壓車間外；在線尾處采用工位送風(fēng)；廠房采用雙排窗戶和屋頂采光，采光率不小于3％；采用屋頂換氣；物流門通用高度和寬度，轉(zhuǎn)運設(shè)備物流門采用6m高、6m寬；廠房地坪建議采用耐磨地坪；建議設(shè)置工位送風(fēng)。

沖壓生產(chǎn)線規(guī)劃

整線配置要求

對于整線的配置，建議標(biāo)準(zhǔn)車間采用沖壓線分批投入的辦法，可以采用國內(nèi)壓機(jī)和國外自動化相結(jié)合的高速沖壓線；采用大中型單動4序沖壓線，整線封閉；采用四條沖壓線配置，建議采用2400t+1000t×3，2000t+1000t+800t×2，1800t+800t×3，2500t或3000t多工位自動化線，充分考慮制件互換性、通用性。

壓機(jī)配置要求

對壓機(jī)的主要參數(shù)及功能提出如下要求：裝模高度1500mm，調(diào)節(jié)量500mm，行程1200mm；最大工作臺面及滑塊有效底面2500mm×4600mm；自動更換端拾器；工作臺左右開，采用ADC換模；采用濕式離合器，提高壓力機(jī)的穩(wěn)定性，降低壓力機(jī)運行過程中產(chǎn)生的噪聲，減少制動過程中粉塵的產(chǎn)生；采用數(shù)控液壓拉伸墊，更加靈活的控制拉伸墊壓力，提高拉延性能、降低噪聲，如圖3所示。

圖3數(shù)控液壓拉伸墊

圖4雙臂高速自動化形式

自動化配置要求

對自動化主要功能提出的要求包括：采取雙臂，5軸傳動機(jī)械手；涂油機(jī)必備，清洗機(jī)2400t線配備，其余不配；采取全自動拆垛方式，全自動更換端拾器；采用同步技術(shù)，生產(chǎn)時壓力機(jī)采用連續(xù)模式；線尾采用雙幅磁性皮帶傳送；實現(xiàn)前后偏心達(dá)150mm，左右偏心達(dá)150mm；能實現(xiàn)繞Y軸旋轉(zhuǎn)；端拾器采用雙邊雙孔形式。

表4自動化生產(chǎn)線單件生產(chǎn)成本比較

采用同步技術(shù)具有以下優(yōu)點：

⑴在不降低整線節(jié)拍的前提下，首臺壓機(jī)在拉延時速度可降低，提高拉延質(zhì)量。

⑵對模具有利（速度低對模具的沖擊力小），相當(dāng)于降低模具成本。

⑶對壓機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)有利。在斷次模式運行時，壓機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)在每個單次循環(huán)時都需加減速，這會增加滑塊、齒輪箱、曲柄連桿等的磨損。

⑷自動化完全同壓機(jī)同步，所以自動化無需壓機(jī)給出安全角度，這相當(dāng)于大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性。

⑸壓機(jī)無需循環(huán)啟停，能耗可降低30％。

常見自動化生產(chǎn)線單件純生產(chǎn)成本比較

根據(jù)規(guī)劃，以2000t生產(chǎn)線為列，計算一般情況下常見自動化生產(chǎn)線的單件純生產(chǎn)成本比較，見表4。根據(jù)表4的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，盡管雙臂高速生產(chǎn)線投資較大，但由于采用了同步技術(shù)，生產(chǎn)效率較高，折合單件生產(chǎn)成本還是最經(jīng)濟(jì)的。

結(jié)束語

沖壓工廠規(guī)劃投資較大，每個主機(jī)廠在規(guī)劃前期都應(yīng)慎重決定規(guī)劃的綱領(lǐng)、車型等級、投資水平以及本公司的生產(chǎn)組織能力等綜合因素，在規(guī)劃可行性分析時必須仔細(xì)核對沖壓生產(chǎn)效率及單件生成成本。由于市場的多變必然導(dǎo)致規(guī)劃的不確定性，因此本文只給出未來沖壓車間規(guī)劃的總體原則及設(shè)備選型等方向性建議，僅供行業(yè)內(nèi)人士參考。