引進(jìn)大型伺服沖壓線關(guān)鍵問題的控制管理

文/高貴麟，謝文才，侯建勛，李祖光·一汽轎車股份有限公司

引進(jìn)大型伺服沖壓線關(guān)鍵問題的控制管理

文/高貴麟，謝文才，侯建勛，李祖光·一汽轎車股份有限公司

高貴麟，一汽集團(tuán)高級專家，高級工程師，主要從事大型沖壓生產(chǎn)線及附屬設(shè)備前期規(guī)劃和沖壓車間現(xiàn)場重大故障的技術(shù)支持工作，主持完成德國Muller750大排量雙向伺服變量泵自主大修項(xiàng)目，具有豐富的液壓設(shè)備及液壓元器件維修經(jīng)驗(yàn)，獲實(shí)用新型專利2項(xiàng)。

6100t伺服沖壓線是一汽轎車股份有限公司（以下簡稱“一汽轎車”）為提高沖壓生產(chǎn)能力而引進(jìn)的沖壓生產(chǎn)線，它采用低轉(zhuǎn)速大扭矩伺服電機(jī)直接驅(qū)動技術(shù)，整線結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高及靈活性強(qiáng)，并且滑塊運(yùn)動曲線可自由編程，最高節(jié)拍可達(dá)到17SPM。伺服沖壓線的投入使用可以大大提高制件成形工藝性、質(zhì)量和生產(chǎn)效率，整線具有高柔性、高效率、節(jié)能及適合鋁合金沖壓加工的特點(diǎn)。

該生產(chǎn)線是首次在國內(nèi)自主品牌企業(yè)中引進(jìn)應(yīng)用，該項(xiàng)目具有周期長、子項(xiàng)目多、接口多等特點(diǎn)，并受制于一汽轎車車間現(xiàn)場的安裝條件，天車起升高度能力不足，土建特構(gòu)施工時(shí)間緊張，大件進(jìn)場、存放、安裝及生產(chǎn)物流等相關(guān)因素的影響。項(xiàng)目管理主要針對機(jī)械沖壓線和伺服沖壓柔性化對比分析、新技術(shù)識別、安全及環(huán)境因素、可維修性、可操作性、現(xiàn)場安裝、土建特構(gòu)、項(xiàng)目計(jì)劃等諸多方面。

生產(chǎn)線間柔性化要素分析

一汽轎車引進(jìn)伺服沖壓線后，伺服沖壓線將與其他傳統(tǒng)機(jī)械沖壓線共同生產(chǎn)。伺服線自身高柔性毋容置疑，但前期規(guī)劃還必須考慮與原有生產(chǎn)線間的柔性問題，主要基于以下幾點(diǎn)考慮：⑴新產(chǎn)品可以在不同線上調(diào)試；⑵未來要保證A/ B/C三條生產(chǎn)線的均衡生產(chǎn)（A/B線為機(jī)械壓機(jī)線，C線為伺服壓機(jī)線）；⑶任何線出現(xiàn)故障，原則上可在其他生產(chǎn)線生產(chǎn)。生產(chǎn)線間的柔性化問題識別分析見表1。

表1 生產(chǎn)線間的柔性化問題識別分析

生產(chǎn)線間柔性化分析工作在規(guī)劃前期必須要做，而且越早越好。通過柔性化分析，可以識別系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)并能進(jìn)行應(yīng)對。

設(shè)備引進(jìn)主要關(guān)鍵問題控制管理

⑴Speedbar與Crossbar-FeederⅡ端拾器通用。

沖壓車間原有機(jī)械壓力機(jī)生產(chǎn)線采用Speedbar進(jìn)行自動化傳輸，其結(jié)構(gòu)如圖1a所示，而新引進(jìn)的伺服沖壓生產(chǎn)線采用Crossbar-FeederⅡ進(jìn)行自動化傳輸，其結(jié)構(gòu)如圖1b所示。通過生產(chǎn)線間柔性化分析，判斷出Crossbar-FeederⅡ與Speedbar端拾器的通用性是問題的關(guān)鍵。

如何保證端拾器在兩者之間能夠通用轉(zhuǎn)換，有兩套轉(zhuǎn)換方案。

方案一：通過在Speedbar端拾器主桿兩端增加轉(zhuǎn)換裝置，如圖2所示，可以解決端拾器通用性問題，但需要對Speedbar橫桿進(jìn)行改造，改造、安裝占用生產(chǎn)時(shí)間長，費(fèi)用較高，不用時(shí)轉(zhuǎn)換裝置需拆下，方案未采納。

方案二：通過對不同端拾器安裝結(jié)構(gòu)及尺寸的仔細(xì)分析，采用易組裝、可拆卸的方式，根據(jù)各線使用需要進(jìn)行組裝搭建。其中端拾器主、副桿采用鋁合金代替原來16Mn材料，且主、副桿活接處尺寸要考慮對副桿尺寸的調(diào)節(jié)能力。此種方案被采納使用，部件全部采用國內(nèi)加工制造，這樣既能解決未來生產(chǎn)線產(chǎn)能平衡問題，又由于對于不同線只需準(zhǔn)備一種端拾器而有效地降低了成本，目前已在多個(gè)車型中投入使用。

腦缺血再灌注損傷作為一個(gè)復(fù)雜的病理過程對腦的影響很大，其中的病理機(jī)制有多種因素，其中損傷腦組織最明顯的變化是神經(jīng)元損傷和腦水腫。形成腦水腫和腦缺血再灌注損傷的機(jī)制存在很多相同點(diǎn)，因本實(shí)驗(yàn)條件有限，所以通過觀察測量腦水腫的變化可以良好的評估實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

⑵主驅(qū)伺服電機(jī)的循環(huán)冷卻控制裝置。

伺服電機(jī)是沖壓線的關(guān)鍵核心部件，在工作過程中會產(chǎn)生大量熱量，需要循環(huán)冷卻帶走熱量并按要求控制好溫度，一旦失效損失較大。車間原冷卻循環(huán)水溫度控制差異、水質(zhì)、過濾效果都無法滿足伺服電機(jī)工況及壽命要求，因此增加一套集成冷卻系統(tǒng)，該套冷卻系統(tǒng)通過車間內(nèi)循環(huán)水先對冷卻裝置中的制冷劑進(jìn)行降溫冷凝，冷凝后的制冷劑再對伺服電機(jī)冷卻液進(jìn)行降溫，冷卻液自成一套封閉的循環(huán)系統(tǒng)對伺服電機(jī)進(jìn)行冷卻，設(shè)備的制冷原理如圖3所示，日常維護(hù)使用中要保證冷卻液的用量及合理配比，防止管路腐蝕生銹，可避免電機(jī)的非正常失效及延長電機(jī)的使用壽命。

圖3 制冷系統(tǒng)冷卻原理

主驅(qū)伺服電機(jī)采用溫度分區(qū)控制，可靠且節(jié)能。伺服電機(jī)溫度（用T表示）控制方式如下：1)當(dāng)T≤60℃時(shí)，冷卻系統(tǒng)關(guān)閉；2)當(dāng)60℃＜T≤80℃時(shí)，冷卻系統(tǒng)啟動1min，停止3min；3)當(dāng)80℃＜T≤100℃時(shí)，冷卻系統(tǒng)啟動1min，停止2min；4)當(dāng)T＞100℃時(shí)，持續(xù)冷卻；5)當(dāng)溫度達(dá)到130℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警；6)當(dāng)溫度達(dá)到145℃時(shí)，主驅(qū)系統(tǒng)停止，冷卻繼續(xù)工作降溫至60℃時(shí)，停機(jī)。

⑶PLS壓機(jī)線運(yùn)動干涉模擬分析軟件應(yīng)用。

伺服壓機(jī)的柔性及效率主要體現(xiàn)在模擬分析軟件的實(shí)際應(yīng)用，通過軟件可實(shí)現(xiàn)滑塊運(yùn)動曲線自由編程，提供不同種類的成形工藝曲線，使模具設(shè)計(jì)初期的高節(jié)拍要求和現(xiàn)有模具節(jié)拍優(yōu)化提升變得更容易，PLS仿真軟件仿真效果，如圖4所示。其主要作用有：

圖4 PLS仿真軟件仿真效果

1)模具設(shè)計(jì)階段對模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可參考的干涉區(qū)域及干涉解決方案；2)可離線模擬，減少在線調(diào)試時(shí)間；3)模擬目標(biāo)節(jié)拍明確，時(shí)間短，可減少生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率；4)使轉(zhuǎn)線產(chǎn)品的干涉校驗(yàn)通過變得容易。

截止到目前，經(jīng)初步使用驗(yàn)證，頂蓋類產(chǎn)品節(jié)拍達(dá)到每分鐘17次，側(cè)圍類產(chǎn)品可達(dá)到每分鐘16次，同時(shí)經(jīng)過干涉校驗(yàn)的轉(zhuǎn)線產(chǎn)品達(dá)16個(gè)。

土建特構(gòu)施工過程控制

如果方案不細(xì)化合理，有可能會影響到生產(chǎn)；且由于存在交叉作業(yè)施工，一定要防止安全風(fēng)險(xiǎn)。通過多輪細(xì)化的技術(shù)方案論證，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)破地面施工時(shí)間和特構(gòu)施工結(jié)束時(shí)間，土建施工項(xiàng)目計(jì)劃節(jié)點(diǎn)，如圖5所示。在施工過程中對如下環(huán)節(jié)進(jìn)行控制：⑴防寒措施。增加物流門，不走車時(shí)土方通道封閉，且廠房門定時(shí)管理；⑵防塵措施。獨(dú)立封閉防塵，避免對現(xiàn)場生產(chǎn)線的影響；⑶物流方案。預(yù)留生產(chǎn)用物流通道和土方運(yùn)輸專用物流通道，各自單獨(dú)運(yùn)行。

⑴壓力機(jī)支撐墊板、工作臺軌道墊板二次灌漿施工控制。

壓力機(jī)底座支撐墊板、工作臺軌道墊板經(jīng)調(diào)平后需要二次灌漿處理，項(xiàng)目工作中不僅要對二次灌漿料廠家、生產(chǎn)周期、運(yùn)輸及現(xiàn)場防潮等進(jìn)行管理，還要按照工藝方法進(jìn)行施工，一旦產(chǎn)生空鼓現(xiàn)象必須注膠處理，墊板灌漿工藝，如圖6所示。

圖5 土建施工控制計(jì)劃

圖6 墊板灌漿工藝

⑵拉緊螺栓地坑緩沖基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

在設(shè)備圖紙會簽過程中，要校核拉緊螺栓、上橫梁和廠房高度等關(guān)鍵尺寸，存在拉緊螺栓較長而導(dǎo)致在安裝過程中受到龍門吊高度限制而無法安裝上橫梁的風(fēng)險(xiǎn)，因此在土建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，在拉緊螺栓下方增加一定深度的緩沖基坑，如圖7所示。采用龍門吊進(jìn)行上橫梁安裝，先將拉緊螺栓降至基坑底部，上橫梁就位后再將拉緊螺栓拉起并按要求預(yù)緊，最后將基坑利用蓋板封閉。

⑶地坑內(nèi)大件吊運(yùn)裝置設(shè)計(jì)。

伺服沖壓線地坑內(nèi)安裝有液壓站、潤滑站等裝置，其上面很多部件重量較大，在前期圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，增加吊裝梁，方便在日后維護(hù)和維修過程中對重大部件的吊運(yùn)安裝，其結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖7 拉緊螺栓緩沖基礎(chǔ)

圖8 地坑吊裝梁

大件運(yùn)輸、存放及吊裝

該伺服沖壓生產(chǎn)線安裝于沖壓車間現(xiàn)有的兩條生產(chǎn)線之間，現(xiàn)場條件復(fù)雜，存在運(yùn)輸、入廠、存放、吊裝等風(fēng)險(xiǎn)，而如何入場及存放面積不足是關(guān)鍵問題。針對現(xiàn)場空間受限問題，在大件進(jìn)場過程中，對于底座、上橫梁等大型部件采用多輪軸、液壓控制轉(zhuǎn)向、可升降的專業(yè)車輛進(jìn)行運(yùn)輸，其轉(zhuǎn)彎半徑小，承載能力強(qiáng)，到達(dá)現(xiàn)場后各部件可以免吊運(yùn)落地，并根據(jù)現(xiàn)場安裝計(jì)劃安排設(shè)備各部件陸續(xù)進(jìn)入現(xiàn)場。到場后安裝，成功解決了現(xiàn)場存放面積不足問題。通過以下措施得以控制：

1）對貨物進(jìn)行模擬存放布置，提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，并制定臨時(shí)存放方案；

2）合理建儲并外委轉(zhuǎn)運(yùn)部分模具；

3）充分優(yōu)化發(fā)貨方案，按時(shí)按序發(fā)貨；

4）充分溝通，根據(jù)現(xiàn)場情況實(shí)時(shí)、合理調(diào)整發(fā)貨時(shí)間。

天車主鉤提升高度不足改造

受到廠房寬度的影響，模具吊運(yùn)需通過拆垛站上方，由于天車起升高度不足吊運(yùn)時(shí)存在碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，在項(xiàng)目實(shí)施過程中對天車主鉤起升裝置進(jìn)行改進(jìn)——采用緊湊型吊鉤組、定滑輪改到橫梁上、縮小卷筒尺寸。改造后通過高度由原來的0.2m變?yōu)?.5m，滿足安全要求。另外，新增高度限位區(qū)域保護(hù)功能及增加語音及旋轉(zhuǎn)色燈提醒裝置使吊運(yùn)更加安全。

結(jié)束語

本文主要總結(jié)了一汽轎車股份有限公司引進(jìn)6100t伺服沖壓線過程中關(guān)鍵問題的管理與控制，通過生產(chǎn)線柔性化分析在設(shè)備引進(jìn)前期識別并成功解決伺服沖壓線與傳統(tǒng)機(jī)械沖壓線在自動化傳輸中端拾器的通用性問題。針對新技術(shù)中伺服電機(jī)的冷卻循環(huán)控制技術(shù)，從方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)場安裝實(shí)施到調(diào)試運(yùn)行跟蹤各環(huán)節(jié)都得到控制，在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，根據(jù)轎車公司現(xiàn)場環(huán)境特點(diǎn)，對土建特構(gòu)施工及大件運(yùn)輸制定合理方案措施，保證項(xiàng)目進(jìn)度，通過改造解決了天車大車起升高度不足給模具吊運(yùn)帶來的風(fēng)險(xiǎn)并能夠進(jìn)一步從本質(zhì)安全角度出發(fā)，通過增加區(qū)域識別控制裝置使操作更加安全，成功完成了設(shè)備的按時(shí)安裝和投入使用。