沖壓自動(dòng)化線生產(chǎn)切換效率提升改造

文/李和平，牛毅峰，周露平，石海達(dá)·上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司重慶分公司

沖壓自動(dòng)化線生產(chǎn)切換效率提升改造

文/李和平，牛毅峰，周露平，石海達(dá)·上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司重慶分公司

李和平，助理工程師，主要從事汽車(chē)沖壓線壓力機(jī)電氣部分維修、維護(hù)保養(yǎng)及改造工作。

本文介紹了沖壓自動(dòng)化線為提升生產(chǎn)切換效率，在現(xiàn)有設(shè)備狀態(tài)下，通過(guò)采取優(yōu)化自動(dòng)換模流程、優(yōu)化機(jī)械手端拾器更換、增加安全光柵等手段，提升了生產(chǎn)效率。

隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展，沖壓自動(dòng)化程度越來(lái)越高。各種自動(dòng)化設(shè)備日新月異，國(guó)內(nèi)外各大沖壓自動(dòng)化供應(yīng)商不斷推出各種自動(dòng)化方式提升沖壓自動(dòng)化線的自動(dòng)化效率。而已經(jīng)建成的沖壓自動(dòng)化線在生產(chǎn)效率、生產(chǎn)節(jié)拍、設(shè)備維護(hù)等各方面都只能通過(guò)不斷技術(shù)改造提升其相應(yīng)水平。本文以上汽通用五菱重慶工廠沖壓車(chē)間A線為研究對(duì)象，在當(dāng)前設(shè)備技術(shù)狀態(tài)下通過(guò)技術(shù)改造提升生產(chǎn)切換效率；該生產(chǎn)線為國(guó)內(nèi)某機(jī)床廠生產(chǎn)，由1臺(tái)2250t和3臺(tái)1000t機(jī)械壓力機(jī)組成；自動(dòng)化系統(tǒng)由瑞士某企業(yè)提供，包括線首上料系統(tǒng)、拆垛系統(tǒng)、五臺(tái)單臂機(jī)械手、線尾系統(tǒng)等，整線全封閉，設(shè)計(jì)節(jié)拍8～12SPM。

生產(chǎn)切換

生產(chǎn)切換即前一套模具最后一件生產(chǎn)完成后到開(kāi)始生產(chǎn)下一套模具沖壓件之間所必須完成的輔助工作，在目前的設(shè)備狀態(tài)下要想提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)切換這一時(shí)間段耗時(shí)是最具成果的工作。

出于成本及其他因素的考慮，在本生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮機(jī)械手端拾器自動(dòng)更換技術(shù)、線尾自動(dòng)裝框技術(shù)、線首自動(dòng)上料技術(shù)等在產(chǎn)品切換時(shí)能快速提升工作效率的方案。

當(dāng)前的產(chǎn)品切換

在進(jìn)行改造前的產(chǎn)品切換，進(jìn)行的工作主要包括：六臺(tái)機(jī)械手端拾器更換、模具更換、線首上料系統(tǒng)更換、生產(chǎn)前各項(xiàng)參數(shù)確認(rèn)檢查，總計(jì)耗時(shí)平均9分鐘。各項(xiàng)工作進(jìn)行的時(shí)間及前后關(guān)系如圖1所示。

在目前設(shè)備和人員分工狀態(tài)下，上料系統(tǒng)由后勤人員完成工作，且由于處于獨(dú)立的工作系統(tǒng)，除自動(dòng)上料系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)人員的優(yōu)化，當(dāng)前狀態(tài)無(wú)法進(jìn)行優(yōu)化。整線的模具切換工作與端拾器更換占據(jù)了整個(gè)產(chǎn)品切換時(shí)間的百分之九十。因此，如何降低模具切換和端拾器更換時(shí)間成為改造的重點(diǎn)方向。

圖1 切換各項(xiàng)工作所用時(shí)間

模具切換與端拾器更換

模具切換

改造前模具切換設(shè)計(jì)已經(jīng)在上汽通用五菱各生產(chǎn)線使用近10年之久，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的優(yōu)化形成了如圖2所示的流程。

圖2 當(dāng)前自動(dòng)換模流程圖

對(duì)于上述流程中在本生產(chǎn)線中相對(duì)于以前的生產(chǎn)線有以下兩點(diǎn)改進(jìn)。

第一：主電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用AB 755系列8或10框架變頻器，該變頻器能提供60s的150%過(guò)載額定值，3s的180%過(guò)載額定值，因此在設(shè)計(jì)中，主電機(jī)在第一次調(diào)整到8的節(jié)拍轉(zhuǎn)速后，設(shè)定固定的平衡器風(fēng)壓0.58MPa，可滿足拆裝模的任何需求，在模具切換過(guò)程中不再需要頻繁切換主電機(jī)轉(zhuǎn)速及調(diào)整平衡器風(fēng)壓。

第二：在生產(chǎn)線前期設(shè)計(jì)中，氣墊高度的調(diào)整被獨(dú)立出來(lái)進(jìn)行，后期在氣墊結(jié)構(gòu)上考慮，將高度調(diào)整與氣墊壓力及封閉高度調(diào)整同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省了2250t氣墊高度調(diào)整的時(shí)間。

端拾器更換

機(jī)械手端拾器對(duì)于不同的模具需要不同的端拾器。因此，更換是每套產(chǎn)品切換必須的工作，其主要操作是將上一套模具端拾器拆卸下來(lái)，放到端拾器固定位置，再將下一套模具的端拾器安裝上，整個(gè)過(guò)程由線尾裝框（本生產(chǎn)線無(wú)自動(dòng)裝框系統(tǒng)）人員及巡線操作人員完成。由于每套端拾器的重量、結(jié)構(gòu)、以及更換人員的身體素質(zhì)等差異，不同端拾器的更換時(shí)間會(huì)有所差異，平均每套端拾器更換時(shí)間控制在2min以內(nèi)。

模具切換與端拾器更換的改造

從圖1的分析可以看出，端拾器更換與模具切換分屬兩項(xiàng)不同的工作，但是鑒于安全及整線封閉等原因，在實(shí)際生產(chǎn)切換中，兩者是無(wú)法同時(shí)進(jìn)行；通過(guò)上述兩點(diǎn)的分析，將兩者同時(shí)進(jìn)行能至少節(jié)省2min的切換時(shí)間，這將極大提升沖壓生產(chǎn)效率。

為實(shí)現(xiàn)兩者同時(shí)進(jìn)行的目標(biāo)，對(duì)圖2的流程進(jìn)行了具體分析，虛線框內(nèi)的動(dòng)作時(shí)間在實(shí)際工作中耗時(shí)至少2min，且能有效避開(kāi)滑塊動(dòng)作的執(zhí)行，因此，在這一時(shí)間段進(jìn)入更換端拾器將能實(shí)現(xiàn)切換模具與端拾器更換同時(shí)進(jìn)行。

為保障更換端拾器人員安全，在壓力機(jī)立柱上安裝安全光柵，以實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)執(zhí)行動(dòng)作區(qū)域獨(dú)立，將機(jī)械手端拾器更換位置釋放。

由于在更換端拾器期間內(nèi)，自動(dòng)切換模具正常進(jìn)行，人員在有意無(wú)意中闖入光柵區(qū)域?qū)?dǎo)致模具切換立即終止，如果在本周期內(nèi)無(wú)法正常更換完成，滑塊會(huì)停在上死點(diǎn)等待，這保障了人員安全。圖3所示為自動(dòng)換模時(shí)使用的安全光柵。

圖3 自動(dòng)換模時(shí)使用的安全光柵

結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，本生產(chǎn)線產(chǎn)品切換時(shí)間控制在7分鐘內(nèi)，顯著提升了產(chǎn)品切換效率。雖然目前部分廠家提供帶有自動(dòng)更換端拾器、自動(dòng)上料裝框等生產(chǎn)線，但與本生產(chǎn)線仍然是無(wú)法比擬的。在目前條件下，對(duì)成本、人力等因素綜合考慮，在設(shè)備的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行改造仍然是提升效率的不二選擇。