文/儲靜·上汽大眾汽車有限公司寧波分公司
基于DELMIA 軟件制作完成Tooling 的預(yù)搭建數(shù)據(jù),并制作出一份《標(biāo)準(zhǔn)搭手?jǐn)?shù)據(jù)指南》,可以指導(dǎo)生產(chǎn)線員工利用線下時(shí)間完成Tooling的搭建,成功將搭建Tooling 所需時(shí)間從原來的3 個(gè)完整班次減少為1 個(gè)班次。
每年汽車沖壓車間都會有新車型需要試模與生產(chǎn),當(dāng)一種新零件上線生產(chǎn)前都需要將壓機(jī)線和模具進(jìn)行一次適配,通常需要安排3 個(gè)生產(chǎn)班次才能完成全套的適配工作,包括模具封閉高度調(diào)整、拉深墊示教、Tooling 搭建等內(nèi)容。本公司使用的是SCHULER 品牌的壓機(jī)線,工位之間零件的傳輸使用的是機(jī)械手CrossBar-Feeder,簡稱CBF。因?yàn)樾枰罱ê线m的Tooling(圖1)來取放零件,屬于最耗費(fèi)時(shí)間和人工的一項(xiàng)工作,怎么樣才能夠快速精準(zhǔn)的搭建Tooling 就成為了本文研究的重點(diǎn)。
圖1 裝在機(jī)械手上的Tooling
從模具移至生產(chǎn)線開始,一直到最后生產(chǎn)出合格零件,一般需要安排3 個(gè)班次(24 小時(shí))做前期準(zhǔn)備工作,統(tǒng)稱為搭手班次。具體搭建步驟如下。
⑴模具上線后,首先需要校模。公司的SCHULER伺服壓機(jī)線是6 序,共有6 臺壓機(jī)和7 個(gè)CBF 機(jī)械手,首先需要將每一序模具的數(shù)據(jù)全部輸入系統(tǒng),包括拉深墊的壓力、拉深墊上死點(diǎn)、拉深墊示教、滑塊封閉高度、模具噸位等數(shù)據(jù)。
⑵校模完成后,需要導(dǎo)入壓機(jī)和機(jī)械手曲線。因?yàn)槭撬欧簷C(jī)線,壓機(jī)和機(jī)械手都需要單獨(dú)的曲線才能實(shí)現(xiàn)整線連續(xù)運(yùn)行。
⑶確認(rèn)曲線的相關(guān)參數(shù)無誤后,便可以開始搭建機(jī)械手Tooling。Tooling包含主桿、支桿、連接頭、吸盤、傳感器、氣管、真空發(fā)生器等幾大部分,這也是整個(gè)搭手班次內(nèi)占用時(shí)間最長、最耗費(fèi)人力、難度最高的工作。
在搭手班次中,每班通常會安排6 名熟練員工,首先需要將7 臺CBF 全部行駛至取件點(diǎn)位置(圖2),現(xiàn)場根據(jù)機(jī)械手取件點(diǎn)位置和零件在模芯內(nèi)的相對位置,初步確定Tooling主桿長度,吸盤數(shù)量和吸盤位置;再將主桿安裝在CBF 上,根據(jù)初步確定的吸盤位置測量出所需使用支桿的長度,再使用切割機(jī)切割出等長度的鋁桿。由于現(xiàn)場測量精度差和吸盤位置經(jīng)常需要調(diào)整等因素,經(jīng)常出現(xiàn)支桿偏長或偏短,需要再次調(diào)整或切割的情況。
圖2 機(jī)械手行駛至取件點(diǎn)位置
⑴一個(gè)CBF 包括左、右兩側(cè)Tooling,每一側(cè)至少有4 個(gè)吸盤,一個(gè)CBF 就至少有8 個(gè)吸盤、10 根支桿(加上2 個(gè)傳感器的支桿)。照此計(jì)算,7 個(gè)CBF 就至少需要70 根支桿,現(xiàn)場需要大量的時(shí)間和人力來完成。
⑵連接頭的規(guī)格眾多,在現(xiàn)場搭建Tooling 時(shí)容易出現(xiàn)混用,經(jīng)常一個(gè)Tooling上有3種規(guī)格的連接頭,標(biāo)準(zhǔn)情況下2 種即可完全滿足需求。
⑶如果一次性備足現(xiàn)場所需要的材料,往往會出現(xiàn)過剩的情況,完成搭手工作后清理現(xiàn)場也需要一些時(shí)間。
⑷現(xiàn)場除了主桿、支桿、吸盤外,還需要完成14 個(gè)Tooling 氣管的排布和捆扎,其工作量也是很大且耗費(fèi)時(shí)間的。
因?yàn)閷τ谡麠l生產(chǎn)線來說,Tooling 全部搭建完成需要3 個(gè)班次(圖3),工作量大且時(shí)間長,所以必須考慮怎樣才能夠大幅節(jié)省搭建Tooling 的時(shí)間,同時(shí)減輕搭建難度和強(qiáng)度,經(jīng)過研究分析,決定使用DELMIA 軟件幫助進(jìn)行Tooling 的搭建。
圖3 傳統(tǒng)Tooling 搭建流程圖
基于DELMIA 軟件強(qiáng)大的仿真功能(圖4),可以大幅節(jié)省線下搭建Tooling 所需要的時(shí)間,減輕搭建難度和強(qiáng)度。在DELMIA 軟件里,所有的模型都與現(xiàn)場生產(chǎn)線相一致,具有很高的參考性和實(shí)用性,通過仿真曲線可以完整模擬現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行的情況,包括CBF 取件點(diǎn)位置坐標(biāo),曲線怎樣運(yùn)行才不會與模具發(fā)生干涉,這些都與吸盤位置、Tooling 位置等有關(guān)系。
圖4 DELMIA 軟件仿真功能
由于最初的時(shí)候,只是簡單使用圓柱體來代替Tooling 和吸盤模型,這樣做的好處是調(diào)整起來簡單,弊端是不夠精確,無法100%模擬實(shí)際現(xiàn)場,導(dǎo)致制作好的仿真曲線在現(xiàn)場還需要調(diào)整。因此設(shè)想如果可以準(zhǔn)確的模擬吸盤位置、吸盤大小、傳感器位置,就可以確保曲線的精度,也就可以實(shí)現(xiàn)利用DELMIA 仿真軟件來幫忙完成Tooling 的預(yù)搭建。
經(jīng)過初步研究分析后,為了確保仿真結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際的一致性,嚴(yán)格依照實(shí)物尺寸制作Tooling 上所有部件三維模型,包括左側(cè)Tooling 主桿、右側(cè)Tooling 主桿、不同規(guī)格的吸盤、傳感器、直角連接頭、45°斜角連接頭等(圖5)。
圖5 主要部件三維模型
完成全部模型的導(dǎo)入后,根據(jù)實(shí)際布局逐個(gè)調(diào)整好每個(gè)模型的位置,開始測量每一個(gè)連接頭至吸盤或傳感器的長度。測量出的長度就是實(shí)際支桿長度,無需再利用公式計(jì)算,為了保險(xiǎn)起見可以增加一定的冗余量。把所有工序的數(shù)據(jù)全部測量完成后,就可以輸出一份預(yù)搭數(shù)據(jù)(圖6),其中包含吸盤數(shù)量、吸盤位置、支桿長度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
圖6 預(yù)搭關(guān)鍵數(shù)據(jù)
利用制作出的這份預(yù)搭數(shù)據(jù),在模具上線前,生產(chǎn)線員工可以利用線下空余時(shí)間完成主桿的搭建,以及支桿的切割、總組裝,線管的排布捆扎等工作。為了進(jìn)一步提高便利性和精確度,還通過測量和利用原有機(jī)械手備件,制作出了校準(zhǔn)支架(圖7),當(dāng)在線下完成整套Tooling 搭建工作后,可以先放置在校準(zhǔn)支架上調(diào)整,必要時(shí)可以配合模具使用,提高精度。
圖7 校準(zhǔn)支架
當(dāng)所有線下預(yù)搭工作完成后,開始安排上線,所有機(jī)械手裝好Tooling,并且行駛到取件點(diǎn),這個(gè)時(shí)候所有吸盤和零件都應(yīng)該是貼合的,如果位置稍有偏差,可以利用預(yù)留的冗余量做相應(yīng)的調(diào)整。從多套零件的試驗(yàn)結(jié)果來看,已基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的初衷。線下完成機(jī)械手Tooling預(yù)搭建工作后,只需安排1個(gè)班次,上線微調(diào)Tooling 即可完成全部搭建工作。優(yōu)化后的Tooling 搭建流程如圖8 所示。
圖8 優(yōu)化后的Tooling 搭建流程圖
此套方法實(shí)用性強(qiáng),可操作性高,原來一個(gè)零件需要安排3 個(gè)班次,每個(gè)班次6 名主力員工,一個(gè)新車型差不多有12 個(gè)零件,共需要3×12 =36 個(gè)班次,6×3×12 =216 人次,采用此套方法后,可以將搭手班次縮短到1 個(gè)班次,每班安排6 名員工即可,共12 個(gè)班次和72 人次,一個(gè)新車型可以節(jié)約24 個(gè)班次和144 人次。