传统的人工生产线,虽然在建设初期投入相对较小,但随着市场需求的扩大,其固有的效率低下、产品质量稳定性较差等缺点越来越影响企业的发展。自动化生产线恰好可以让这些问题得到解决。较高的生产效率、稳定的产品质量以及规模生产条件下更低的单件生产成本,正是自动化冲压生产线的优点,尤其对大型车身覆盖件生产而言,这些优点更为突出。因而,现今主机厂一般在大型冲压生产线规划初期,就会直接考虑采用自动化。
就设备组成而言,冲压自动线一般包括压力机和自动化系统,这里主要谈谈自动化部分。冲压自动化系统通常包含拆垛系统、自动传输系统和线尾出料系统。
1.拆垛系统
当上料小车装载料垛(可包括托盘)由换垛位置回到拆垛位置后,板料由拆垛手从料垛拾取,通过传送装置穿过清洗机、涂油机送到达对中台。板料经过对中定位后,便可开始后序冲压生产。
2.自动传输系统
随着冲压自动化技术的不断进步,机械手自动传输机构的形式也日新月异。自动传输机构的形式差异,也是目前冲压自动线不同形式的主要区别所在。上世纪末广泛应用的平行四边型机械手结构目前已经逐步淘汰,取而代之的是高速、稳定的单臂或双臂横杆式传送机构。瑞士Gudel的Robobeam、德国前MW的Speedbar以及日本Komatsu的H*TL系统中的传输机构均是现今高速冲压自动线传输机构的典型代表,如图3所示。
线尾出料系统由出料输送带、照明、工件检验台、人工或自动装箱机构及控制系统等构成。主要任务是将成品冲压件输送至合适的位置便于装箱(或自动装箱),并为冲压件检测提供条件。
目前冲压自动线的形式主要有以下几种:
机器人传输形式柔性高,使用方便且成本较低,但稳定性较差,速度相对较慢,不适合大批量高速生产。
2.“普通压力机+单臂机械手”传输形式
横杆式传输形式具有高速、高稳定性等特点,已经在大型覆盖件生产中得到广泛应用。
选择什么样规模的生产线,取决于需要生产什么样的冲压件。对于占汽车车身10%的超大型冲压件,一般采用总吨位6000t以上的冲压线;25%左右的大中型冲压件,采用4000t左右冲压线;25%左右的中型冲压件,采用2500t左右冲压线;其余40%左右中小件,基本采用1000t以下生产线。
五、冲压自动线产能核算
根据生产线选型结果,结合生产组织水平,参考前期及同行经验,可以获得生产线的常用生产节拍(spm)、综合故障率(由设备工装故障及生产组织等问题造成的停线时间比例)和单次换模时间。另外,根据工厂生产管理实际情况,可以知道标准批量(每批次生产件数)、每日工作时间、日用餐停线时间和年工作天数。
六、冲压自动线规划需考虑的主要因素
1.是否采用同步技术
传统的冲压自动化生产过程中,压机始终采用“单次”运行模式,下料手(下料机械手/机器人)需等到压机完成整个冲压循环滑块回到上死点停止后才开始动作,上料手(上料机械手/机器人)需等下料手退出压机工作区域后开始启动,而压机滑块又需等下料手完全退出压机工作区域后再开始下行,每个循环周期较长,从而直接影响整线生产节拍。
尤其对于大批量大型覆盖件冲压生产而言,高速冲压自动线加同步技术比包括单滑块多工位在内的其他方式有更为明显的优势。
2.压机重点参数—滑块行程
滑块行程的选择,与需要生产的冲压件的拉延深度、端拾器的高度等直接有关。规划时所确定的滑块行程,必须保证上下料手抓取工件水平运动过程中端拾器与上模最低点及下模最高点保持足够的安全空间。
3.模具及端拾器的结构形状
此外,模具设计时还应考虑以下内容:同一生产线模具闭合高度相差不宜过大(最好一致);下模尽可能装有制件到位传感器;模具安装槽的位置尽量统一(可以减少自动夹紧器的数量,降低成本);废料能够顺利排出工作台外(部分排料困难位置加冲顶装置);成型类模具配备制件顶松装置(如弹顶销或顶出气缸)和避免出现较大的斜楔机构,尽量多采用旋转斜楔。
4.对钢板料垛的要求
5.对冲压件工艺排布的要求
(2)尽量减少制件传输过程中的旋转,尤其高速冲压线及多工位,应避免制件绕Z轴旋转;
6.对生产管理的要求
(2)相邻生产批次的模具闭合高度相差不大(可以减少装模高度调整时间);
(4)成品件及时转移;
(6)设备操作和维护保养的规范化。