淺析整車廠沖壓自動化生產(chǎn)線規(guī)劃

文/別大勇，劉志強，黃玉敏，李坤義·廣汽乘用車有限公司

隨著汽車市場競爭越來越激烈，在進行整車廠新工廠規(guī)劃時，需綜合考慮投資、周期、產(chǎn)能、自動化水平、運營成本等各項因素，以提高企業(yè)的綜合競爭力。沖壓自動化生產(chǎn)線是沖壓車間的核心生產(chǎn)設(shè)備，投資占比極大，是沖壓車間規(guī)劃的關(guān)鍵，對于沖壓自動化生產(chǎn)線的規(guī)劃需進行嚴謹?shù)姆治黾昂怂恪?/p>

整車廠沖壓自動化生產(chǎn)線

沖壓自動化生產(chǎn)線

沖壓自動化生產(chǎn)線主要包括線首單元、自動沖壓及搬送單元和線尾單元，如圖1所示。

⑴線首單元包含2臺移動式板料拆垛小車，每個拆垛小車配備磁性分離器（用于板料的分離）、拆垛手（機器人或機械手）、傳輸皮帶、板料清洗機、板料對中系統(tǒng)等，完成板料上料、分張、拆垛、輸送、清洗、對中一系列流程。

⑵自動沖壓及搬送單元包含壓力機及壓力機間搬運裝置，各壓力機完成板件的拉延、沖孔、翻邊、切邊等工藝，壓力機之間采用自動化搬運機械手或機器人進行零件搬運。

⑶線尾單元采用機器人下料，板件通過皮帶輸送機輸送，并裝到零件籠車上。

圖1 沖壓線參考圖

主流沖壓自動化生產(chǎn)線說明

根據(jù)沖壓線節(jié)拍的劃分，目前主流的沖壓自動化生產(chǎn)線主要有以下三類：

⑴機器人機械沖壓線，最高節(jié)拍12件/min，配備機械壓力機，壓力機間采用機器人進行搬運，沖壓線通常采用斷續(xù)控制模式。

⑵單臂或雙臂機械沖壓線，最高節(jié)拍15件/min，配備機械壓力機，壓力機間采用專用沖壓機械手進行搬運，沖壓線采用同步控制技術(shù)。

⑶高速伺服沖壓線，最高節(jié)拍18件/min，配備伺服壓力機，壓力機間采用專用沖壓機械手進行搬運，沖壓線采用同步控制技術(shù)。

各沖壓線投資對比

以4道工序、總噸位5000t的生產(chǎn)線為例，不考慮自動裝箱的情況，各沖壓線投資對比情況見表1。

沖壓自動化生產(chǎn)線關(guān)鍵選型

產(chǎn)能核算是沖壓自動化生產(chǎn)線最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，產(chǎn)能核算結(jié)果直接決定沖壓生產(chǎn)線的數(shù)量，也就直接影響投資。需根據(jù)整個工廠的產(chǎn)能規(guī)劃以及工廠建設(shè)用地面積綜合考慮，最終確定導入的沖壓自動化生產(chǎn)線類型及數(shù)量。年產(chǎn)能(臺）=平均SPM(件/min，不同生產(chǎn)線存在區(qū)別）×稼動率(除掉故障、換模等非生產(chǎn)時間）×日工作時間(min）/模具組數(shù)×年工作日數(shù)。

工序數(shù)

根據(jù)企業(yè)自身沖壓工藝特點，明確沖壓自動化生產(chǎn)線工序數(shù)，明確導入的壓力機數(shù)量。目前沖壓自動化生產(chǎn)線主流的工序數(shù)有4道、5道、6道。

是否具備鋁板生產(chǎn)功能

當前新能源趨勢下，鋁板車身覆蓋件運用越來越多，根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃，是否具備鋁板生產(chǎn)功能也需要提前考慮。如需要生產(chǎn)鋁板零件，則需要在線首單元再增加真空吹氣分離裝置、真空輸送皮帶、鋼鋁雙料檢測器等。

是否采用同步控制技術(shù)

同步控制技術(shù)在沖壓自動化領(lǐng)域的應用已經(jīng)成熟穩(wěn)定，對提升生產(chǎn)節(jié)拍有著重要意義，目前的雙臂機械線和高速伺服線均采用同步控制技術(shù)進行壓力機和自動化機械手的控制。

同步控制技術(shù)是指在生產(chǎn)過程中，壓力機采用“連續(xù)”運行模式，即壓力機在上死點不再完全停止，通過精確的位置計算，讓上下料手和壓力機滑塊“同步”啟動，下料手在滑塊回程上行到一定角度(上死點前）后便開始取件，上料手在滑塊下行到一定角度前完成送件，保證整個過程在不干涉的情況下完成上下料動作。

是否配備線尾自動裝箱及搬運系統(tǒng)

隨著人力成本越來越高，沖壓自動化生產(chǎn)線效率越來越高，工廠智能化程度越來越高，目前配備線尾自動裝箱系統(tǒng)及籠車自動化搬運系統(tǒng)的沖壓生產(chǎn)線（圖2）越來越多，成為行業(yè)的趨勢。由于線尾自動裝箱系統(tǒng)及籠車自動化搬運系統(tǒng)對沖壓線線尾布局和空間有一定需求，在導入沖壓線時需要提前考慮，如不與沖壓線同步導入，則需要預留后期導入空間。

壓力機重點參數(shù)

沖壓生產(chǎn)線規(guī)劃時，需要考慮的壓力機參數(shù)非常多，其中重點需要考慮以下三點：

⑴滑塊行程?；瑝K行程的確定，需要與生產(chǎn)的沖壓件拉延深度，端拾器的高度結(jié)合起來考慮。所確定的滑塊行程，必須保證上下料手抓取工件水平運動過程中端拾器不與上模最低點、下模最高點干涉。當前大型覆蓋件的拉延深度較多已經(jīng)接近300mm，所以大型沖壓自動化生產(chǎn)線的滑塊行程一般在1100mm以上。

表1 各沖壓線投資對比

⑵工作臺尺寸。根據(jù)產(chǎn)品尺寸可推算出模具大小，根據(jù)模具大小確定工作臺最佳尺寸，確保所有規(guī)劃產(chǎn)品可以滿足生產(chǎn)需求，同時避免工作臺過大，造成空間浪費和設(shè)備成本增加。

⑶拉深墊行程。根據(jù)所規(guī)劃產(chǎn)品的最大拉延深度需求，確定拉深墊行程，確保滿足所有零件的成形需求。

結(jié)束語

不同整車廠的規(guī)劃理念存在差異，不同新工廠的實際情況存在區(qū)別，故在沖壓自動化生產(chǎn)線規(guī)劃時需要綜合多方面因素進行考慮，尋找出投資、單臺成本、產(chǎn)能、效率綜合起來最適合企業(yè)自身情況的方案。總結(jié)沖壓自動化生產(chǎn)線規(guī)劃中重要的影響因素，以及規(guī)劃過程中需要重點確認的內(nèi)容很有必要，對沖壓工廠的規(guī)劃具有重要意義。

圖2 線尾自動裝箱系統(tǒng)及籠車自動搬運系統(tǒng)布局參考