保險(xiǎn)杠注塑涂裝無人觸件順序化生產(chǎn)制造工藝的應(yīng)用研究

黃 瑋，杜振東，王 兵

(天津一汽豐田汽車有限公司 天津 300457)

0 引 言

在當(dāng)前汽車銷售激烈的競爭局面下，如何打造質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的產(chǎn)品，關(guān)乎企業(yè)的生存。在注塑工藝中，制品成型后本身就帶有靜電，作業(yè)員的接觸會使靜電將灰塵、雜物等帶入作業(yè)區(qū)，造成品質(zhì)問題。整流化無人觸件以及覆蓋全空間的靜電消除工藝從根本上解決了這個(gè)問題。該技術(shù)不僅在國內(nèi)汽車行業(yè)，即使在日本豐田公司也屬首創(chuàng)。

1 注塑-涂裝無人觸件技術(shù)

從圖 1可以看出，注塑-涂裝作業(yè)線內(nèi)有 3名作業(yè)員，進(jìn)入涂裝工序之前，保險(xiǎn)杠需要多次搬運(yùn)，因靜電值升高，會再度吸附、沾染灰塵，同時(shí)人工搬運(yùn)也容易造成磕碰劃傷的發(fā)生。本文通過對注塑工藝各個(gè)工位作業(yè)員的工作任務(wù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了其中的困難點(diǎn)。首先針對不同階段保險(xiǎn)杠表面的靜電值和灰塵數(shù)再次進(jìn)行了分析和數(shù)據(jù)采集(見圖2)。

圖1 注塑-涂裝生產(chǎn)流程Fig.1 The flow of bumper production

圖2 靜電增長趨勢圖Fig.2 Growth trend of static electricity

從圖 2可以看出，制件在經(jīng)過人觸摸后，靜電值有大幅增高，這樣必然導(dǎo)致不良后果的產(chǎn)生，影響涂裝工程的品質(zhì)，因而需要徹底實(shí)現(xiàn)無人化。

1.1 自動引取 AGV(Automated Guided Vehicle)系統(tǒng)構(gòu)筑

總體思想：本次采用了整體尺寸更為先進(jìn)的整體化 AGV傳送系統(tǒng)，其功能較上一代有大幅度提升，可以對應(yīng)生產(chǎn) 99種保險(xiǎn)杠制品，并根據(jù)產(chǎn)品的外形自動調(diào)整傳送帶寬度范圍，避免了作業(yè)員手搬造成的磕碰劃傷及制品變形。這種全新的改良方法，有效解決了注塑工藝容易發(fā)生的各類問題，并且直接節(jié)省3名作業(yè)員，可供其他注塑件制造廠進(jìn)行參考，有較為可觀的指導(dǎo)意義。

1.2 AGV無線供電(Contactless power sup-ply)系統(tǒng)

由滑觸線取電改為非接觸供電。由于非接觸供電無外露滑觸線，使用更加安全；非接觸供電不會出現(xiàn)受電系統(tǒng)磨損和腐蝕問題；非接觸供電的 AGV導(dǎo)向可做得更小，避免磕碰保險(xiǎn)杠，整體設(shè)備運(yùn)行更為靈巧自如。本次導(dǎo)入的無線受電系統(tǒng)，將電纜埋入地下，表面覆蓋環(huán)氧樹脂，地表無繁雜的線纜，作業(yè)環(huán)境更為安全，并節(jié)省了占地面積。

1.3 AGV設(shè)備輕量化

由圖 3可見，設(shè)備由三層變?yōu)閮蓪樱以O(shè)備整體由400,kg減至300,kg。這樣設(shè)備運(yùn)行更加平穩(wěn)，驅(qū)動輪磨損減小，增強(qiáng)了保全性，同時(shí)對地面損耗也減小，更容易保證行走精度，設(shè)備能耗降低了30%,。

圖3 AGV輕量化成果Fig.3 Light weight development for AGV

1.4 AGV寬度調(diào)整式樣的改進(jìn)

由圖4可見，寬度調(diào)整動力由電機(jī)帶動絲杠改為電缸直接推動；由4個(gè)直線導(dǎo)軌單滑塊改為2個(gè)長導(dǎo)軌雙滑塊。同時(shí)電缸在中間推動，避免卡死問題；雙滑塊可使支撐更加平穩(wěn)，減輕車體重量。

1.5 AGV平臺舉升式樣

圖4 Agv傳送帶調(diào)幅示意圖Fig.4 Width adjustment of Agv

由圖5可見，將舉升電機(jī)隨舉升平臺移動改為舉升電機(jī)安裝在底盤(不隨舉升平臺移動)；由齒條頂動舉升改為鏈條拖拽舉升。原設(shè)備電機(jī)隨舉升平臺移動，改變了舉升平臺的中心位置，引起舉升平臺晃動，新機(jī)型可以避免；鏈條拖拽舉升更加可靠，運(yùn)行也更平穩(wěn)。

圖5 舉升臺局部設(shè)計(jì)Fig.5 Lift design

1.6 AGV設(shè)備驅(qū)動式樣

由圖6可見，由同步帶驅(qū)動從動輪行走改為舵輪直驅(qū)。無同步帶磨損問題，無張緊器張緊力不足問題，避免了定期調(diào)整同步帶張緊的保養(yǎng)工作。

圖6 設(shè)備驅(qū)動式樣Fig.6 Device driver

2 無人化生產(chǎn)控制系統(tǒng)(Production Indication System)

庫位線會按照車型及生產(chǎn)制品的類別進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，當(dāng)庫位線內(nèi)的保險(xiǎn)杠數(shù)量低于設(shè)定值時(shí)，瞬時(shí)發(fā)出指令，反向控制TIM成型機(jī)生產(chǎn)。遵循豐田TPS中的JUST IN TIME方式，防止過量生產(chǎn)，此改善為全豐田事業(yè)體首創(chuàng)(見圖7)。

圖7 無人化系統(tǒng)生產(chǎn)指示示意圖Fig.7 Production indications of untouched production

在實(shí)施無人化過程中，需要解決以下 3個(gè)問題：注塑件無毛邊、連續(xù)生產(chǎn)中注塑不良的解決、傳送中制件位置偏移。

2.1 注塑件無毛邊改善(Burrless of mold)

在推進(jìn)無人化項(xiàng)目時(shí)，保險(xiǎn)杠毛邊問題有很大的影響，必須要設(shè)置一名作業(yè)員對毛邊進(jìn)行手修。通過對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，追加調(diào)節(jié)塊設(shè)計(jì)，方便調(diào)整模具間隙，日?？梢酝ㄟ^間隙樹脂對模具間隙進(jìn)行測量，預(yù)先發(fā)現(xiàn)問題，從根本上杜絕產(chǎn)生毛邊的問題(見圖 8、9)。

圖8 受壓板調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新Fig.8 Mold pressure plate design

圖9 模具毛邊預(yù)防管理Fig.9 Prevention management of mold burr

2.2 IOE(Internet of everying)設(shè)備保全趨勢化管理——預(yù)知問題解決

圖10 IOE系統(tǒng)說明Fig.10 Instruction of IOE system

成型機(jī)設(shè)備中有大量的泵、電機(jī)、冷卻水系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)，這些部件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)乎著制品品質(zhì)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測上述系統(tǒng)的狀態(tài)，發(fā)生異常時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理(見圖10)。結(jié)合本次改善，我們在設(shè)備重要的傳感器、泵體、加熱器等部位追加了細(xì)致的監(jiān)視系統(tǒng)，便于知道設(shè)備的實(shí)時(shí)狀況，從而把握制品品質(zhì)，做到即便無人值守設(shè)備，也可以通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)了解到品質(zhì)、設(shè)備可動的狀況。

2.3 連續(xù)生產(chǎn)時(shí)走杠精度偏差的克服——兩段式庫位的革新

引取側(cè)一段具有調(diào)正保險(xiǎn)杠功能，在引取側(cè)庫位輸送帶上有 LS限位開關(guān)，解決庫位與引取側(cè) AGV輸送之前可能出現(xiàn)的保險(xiǎn)杠不正問題，保證上傳到引取側(cè) AGV之前的保險(xiǎn)杠是正的，避免出現(xiàn)卡杠導(dǎo)致上傳不到引取側(cè) AGV上，同時(shí)可避免由于保險(xiǎn)杠過于傾斜導(dǎo)致兩側(cè)出現(xiàn)一高一低的情況。鋁型材的剛性更加突出，整體精度可以達(dá)到±2,mm 以內(nèi)，電杠和擺桿可以保證走杠精度(見圖11)。

圖11 分段式庫位線Fig.11 Two-section store for bumper

整體改良提高了工人生產(chǎn)效率，解決了多余人員加班多的問題；最大限度地改善員工的加班現(xiàn)狀，利于企業(yè)的長期發(fā)展。

3 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 設(shè)備創(chuàng)新點(diǎn)

①傳送裝置創(chuàng)新點(diǎn)，分段式自動調(diào)幅，同步輸送制品。

②生產(chǎn)指示系統(tǒng)通過引取數(shù)反向控制成型機(jī)自動換模生產(chǎn)，僅生產(chǎn)必要的保險(xiǎn)杠，不做多余生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了 TPS的后工程引取的生產(chǎn)模式，將生產(chǎn)浪費(fèi)限制到最低。

③采用監(jiān)視IOE系統(tǒng)，提高管理效率，自主改善項(xiàng)目。

④通過增加受壓塊來快速調(diào)整模具間隙。

3.2 工藝優(yōu)化創(chuàng)新點(diǎn)

①潔凈區(qū)的構(gòu)建，25,μm灰塵數(shù)為5個(gè)/L。

②除靜電裝置的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)制品表面靜電值0.1,kV。

③無人觸件、自動傳送、自動調(diào)節(jié)生產(chǎn)線，收到了節(jié)省人力的效果。

3.3 項(xiàng)目管理創(chuàng)新點(diǎn)

①多車型導(dǎo)入時(shí)生產(chǎn)方法及項(xiàng)目管理的創(chuàng)新。與以往單車型制品生產(chǎn)不同，本次改良可以對應(yīng)近百種車型，且本次改造充分利用了休息日及連休日對工事進(jìn)行合理安排。

②建立項(xiàng)目進(jìn)度匯報(bào)體制，按月、周對項(xiàng)目進(jìn)度情況進(jìn)行跟蹤。

4 效益與結(jié)果

兩班共減作業(yè)員 6名(手修人員，搬運(yùn)人員，上杠作業(yè)員)，節(jié)約勞務(wù)費(fèi)110萬元/年。

有效去除靜電吸附、作業(yè)員搬運(yùn)造成的品質(zhì)影響，廢品及不良遞減80萬/年。

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不易發(fā)生損壞，節(jié)約修理費(fèi)用50萬元/年。

保險(xiǎn)杠線邊庫存遞減70%,，節(jié)約面積120,m2。

對于整體注塑、涂裝制件的品質(zhì)提升有推動作用，這條完整的生產(chǎn)線對于業(yè)內(nèi)有著變革性、顛覆性的意義及價(jià)值。