文/劉玉東·浙江吉利汽車有限公司

淺談汽車車身沖壓自動化生產(chǎn)

文/劉玉東·浙江吉利汽車有限公司

沖壓自動化生產(chǎn)與傳統(tǒng)手工生產(chǎn)相比的優(yōu)勢

降低生產(chǎn)運營成本

傳統(tǒng)的沖壓5000t手工生產(chǎn)線（圖1）與沖壓5000t自動化生產(chǎn)線（圖2）相比，整線人員可以由原來的24人減少到10人以下，降低人工成本；同時生產(chǎn)效率由3件/min提升到6件/min以上，單件生產(chǎn)成本下降50%以上；整線長度減少1000mm以上。

提升產(chǎn)品質(zhì)量

由于自動化生產(chǎn)減少了人工搬運（圖3、5）的中間環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。減少了人工作業(yè)過程中的磕碰劃傷以及過程轉(zhuǎn)運造成的質(zhì)量問題。同時實施自動化生產(chǎn)（圖4、6）以后，工序之間不再像以前那樣進行皮帶機轉(zhuǎn)運，而是直接由壓機到壓機間工序自動化轉(zhuǎn)運，所以因皮帶機轉(zhuǎn)運過程中的二次劃傷及異物粘連造成凸包的現(xiàn)象徹底消除。汽車外覆蓋件一次下線合格率由傳統(tǒng)的75%左右提升到95%以上，大幅度提升了產(chǎn)品的品質(zhì)。

圖3 手工上料

圖2 自動化生產(chǎn)線

圖4 自動化上料

提升生產(chǎn)效率

沖壓自動化生產(chǎn)可提升生產(chǎn)效率，降低勞動強度，改善工作環(huán)境，減少人員流失。由于生產(chǎn)線中間轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)實現(xiàn)了自動化，大幅度降低了員工作業(yè)強度，過去汽車側(cè)圍30kg以上的材料全部靠人工搬運，現(xiàn)在由機器人等自動化手段代替了傳統(tǒng)手工作業(yè)，員工勞動強度大幅降低；同時廢料不再由人工收撿（圖7、9），車間噪音明顯降低（傳統(tǒng)手工作業(yè)生產(chǎn)線噪音經(jīng)過檢測達到93.4db，嚴(yán)重超出國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，要采取被動防噪措施；實行自動化作業(yè)（圖8、10）后噪音下降到81.3db，符合國家規(guī)定要求），員工作業(yè)環(huán)境明顯改善，減少了員工流失率。

提升安全生產(chǎn)保障

傳統(tǒng)的沖壓手工作業(yè)是機械行業(yè)中高風(fēng)險的行業(yè)。據(jù)我們10多年來的統(tǒng)計，整個沖壓事故80%以上是由廢料取放過程中造成的；同時結(jié)合行業(yè)事故情況90%以上人身傷害是由于手工作業(yè)中違章作業(yè)造成的。通過實現(xiàn)自動化，作業(yè)過程中廢料通過廢料線直接排出車間外，中間轉(zhuǎn)運嚴(yán)格實現(xiàn)自動化、無人化，安全危險源切斷，所以安全保障大幅度提升（最近三年我們沖壓手工生產(chǎn)線四條生產(chǎn)線共發(fā)生劃傷事故23起，其中19起因為手工撿廢料引起；同期沖壓自動化四條生產(chǎn)線僅發(fā)生劃傷事故1起，大幅度降低了安全生產(chǎn)潛在的隱患）。

圖5 手工生產(chǎn)零件運輸

圖6 自動化生產(chǎn)零件運輸

圖7 手動線廢料收集方式

圖8 自動化線廢料收集方式

圖9 手動線廢料運輸方式

圖10 自動化線廢料運輸方式

減少空間占用，提升土地使用率

實現(xiàn)自動化生產(chǎn)之后壓機之間的距離由傳統(tǒng)的9000mm左右減少到了6500mm左右。單線連線后整條生產(chǎn)線縮短1000mm以上，單線減少空間占用250m2以上，節(jié)省了作業(yè)空間，產(chǎn)生了明顯的效益。

自動化生產(chǎn)對設(shè)備、模具要求更高

對壓力機以及自動化連線方面的要求

自動化生產(chǎn)對壓力機提出了更高的要求。特別是對傳統(tǒng)壓機頻發(fā)的潤滑故障、壓機過載、液壓保護不正常等故障方面的控制的提升，同時對壓機沖壓次數(shù)也提出了更高的要求，沖壓次數(shù)由傳統(tǒng)手工作業(yè)7～14次/min提升到8～20次/ min；滑塊的行程由傳統(tǒng)的600～800mm提升到800～1400mm，否則機器人橫桿無法自由進出模具型腔。

壓力機移動工作臺中間必須增加廢料下漏孔，否則廢料難以下漏，這樣不利于自動化連線生產(chǎn)，傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)即使有局部廢料下漏不暢，可以采取手工方式解決，自動化生產(chǎn)最好能夠?qū)崿F(xiàn)廢料一片一漏。

整個生產(chǎn)線要想順暢地連線必須有可靠的自動化系統(tǒng)做保障，自動化程度提高后對設(shè)備、自動化系統(tǒng)、轉(zhuǎn)運系統(tǒng)、模具等都提出了較高要求，導(dǎo)致整個生產(chǎn)線成本大幅度提高，與傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)線相比，投入增加一倍以上。

模具的處理

在傳統(tǒng)的手工作業(yè)模具的基礎(chǔ)上，自動化生產(chǎn)線對模具的可靠性提出了更高的要求，特別是廢料滑道的處理。傳統(tǒng)的情況下人工取廢料是否下滑，什么時候下滑，向什么方向下滑都沒有太多的要求。但自動化生產(chǎn)要求廢料盡可能是單片且按滑道下滑到基坑廢料線內(nèi)。如果是新型壓機的移動工作臺中間有廢料下漏孔，但傳統(tǒng)壓機兩側(cè)下漏有時很難解決。

拉延模沖次加快對拉延模材質(zhì)及切邊、翻邊、整形刀塊的材質(zhì)也提出了更高的要求。拉延模材質(zhì)由傳統(tǒng)的MoCr鑄鐵提升為GM241、GM246甚至GGG700L等更高等級的材質(zhì)，拉延模熱處理硬度提升到55HRC以上，確保型腔不拉毛。對普通材質(zhì)模具采取鍍硬鉻處理，提高拉延模型腔的硬度及光潔度，確保模具型腔不拉毛，保證自動化沖壓高速度生產(chǎn)的要求；同時對其他工序鑲塊也由過去的HMD1、ICD5等提升到SKD-11真空熱處理。對部分深拉延、深整形的鑲塊還需要進行TD處理，確保制件不拉毛。

圖11 機械式拍打?qū)χ?/p>

圖12 攝像頭視覺對中

自動化生產(chǎn)的質(zhì)量與效率提升需要不斷探索

提升硬件設(shè)施條件

自動化生產(chǎn)需要高性能、高穩(wěn)定性，高沖壓次數(shù)的壓機，自動化生產(chǎn)由傳統(tǒng)手工作業(yè)變?yōu)榛耸綑C械手、機器人、橫桿式Cross Bar等；線首對中由機械式拍打?qū)χ校▓D11）變?yōu)橐曈X對中（圖12）；端拾器由手工更換為自動更換。

提升設(shè)備有效利用率同時減少設(shè)備、模具停線

在降低換模時間，提升換模速度，提高設(shè)備穩(wěn)定性，減少設(shè)備停機，提升模具穩(wěn)定性，提升原材料品質(zhì)，減少材料因素停機方面已經(jīng)越來越成為自動化生產(chǎn)關(guān)注的焦點。

縮短壓機間的安裝距離

無論哪一種自動化生產(chǎn)線，工件轉(zhuǎn)運的距離越短，效率相對就越高；同時壓機滑塊的行程越大，每次壓機動作時間就越長，等待時間就越多?？梢愿鶕?jù)不同的生產(chǎn)線選擇不同的壓機距離及滑塊行程。根據(jù)我們的使用情況，布局“2000t+1000t+800t+800t+800t” 的 大 型 沖壓自動化生產(chǎn)線，建議壓機與壓機之間的距離為7000mm左右，滑塊行程建議：1200mm、1000mm、800mm、800mm、800mm； 布 局“1600t+800t+800t+800t”的中型沖壓自動化生產(chǎn)線，建議壓機與壓機之間的距離6500mm左右，滑塊行程建議：1000mm、800mm、800mm、800mm。因為滑塊行程是雙面刃，大滑塊行程對自動化連線固然好，但是對效率影響很大，我們要統(tǒng)籌權(quán)衡。

結(jié)束語

總之，沖壓自動化生產(chǎn)是大勢所趨，盡管在自動化生產(chǎn)過程中還存在一定的困難，但是通過我們浙江吉利汽車有限公司最近四年來四條自動化生產(chǎn)線的運行情況來看，在產(chǎn)品品質(zhì)、安全保障、生產(chǎn)效率、員工作業(yè)強度、作業(yè)環(huán)境條件、生產(chǎn)成本等方面成績斐然。但自動化生產(chǎn)過程中對模具、設(shè)備、材料以及人員素質(zhì)的要求較高，特別是對模具、設(shè)備管理人員有更高的要求。但員工培訓(xùn)及技能提升是一個長期且十分重要的課題。

通過不斷的總結(jié)探索，本廠的自動化生產(chǎn)已經(jīng)取得了初步成效，無論是自動化班產(chǎn)、一次下線合格率、設(shè)備有效利用率等都較過去有了大幅度提升，相信通過不斷的內(nèi)部探索以及走出去相互交流，整個汽車沖壓自動線生產(chǎn)水平一定會有一個大的改觀。