沖壓設備快速換模技術研究

唐 宇 尹德政

（重慶地勘局南江水文地質工程地質隊，重慶 401147；重慶長征重工有限責任公司，重慶 400083）

一、快速換模技術綜述

快速換模技術又被稱為模具快速更換即SMED，該技術發源于日本，最初主要應用于汽車生產加工制造。該技術在日本豐田獲得了成功，它能將產品切換時間從原本的4h縮短至3min，這對豐田汽車生產效率提升起到了巨大作用。我國快速換模研究起步較晚，自上個世紀80年代末期沖壓技術及設備才開始進行研究，同期快速換模也隨之深入地研究。歷數多年努力，我國在快速換模技術方面也取得了巨大進步，通過該技術在沖壓工藝中的應用，使我國沖壓產能大幅度提高，讓我國沖壓生產過程進入到了精益生產階段。

（一）快速換模技術的作用

SMEDD的全稱為單位時間內即時換模，它是一種快速且有效的模具切換方法。通過該技術能夠將正在生產運行過程中的某一道工序以最快的速度切換至下一生產工序，可以說快速換模的宗旨就是盡最大的可能縮短作業轉換時間，這一過程中的關鍵點在于劃定內部作業與外部作業，并將前者轉換為后者，以此來達到縮短整體轉換時間的目的。

（二）快速換模技術的基本要點

1 內部作業與外部作業的區分。這是應用快速換模技術的基本概念之一，它將整個換模作業過程區分為內部準備、準備調整、外部準備作業。內部準備是指在沖壓停機下所能夠作的準備工作，如模具拆裝等；準備調整則是指模具安裝完畢直至首個合格產品產出過程中的作業；而外部準備作業是指沖壓設備在正常運行時可以做的準備工作，如模具修理、工具和材料準備等等。

2 將內部作業盡可能轉換為外部作業。盡可能將內部準備的各項工作全部或部分轉換為外部作業，借此來縮短機床設備的停機時間。

3 對內部與外部作業進行同時優化。即對內部準備和外部準備的作業進行優化調整，在不影響正常生產運行的前提下，使準備時間縮短到最低限度，以此來提高生產效率。

（三）實現快速換模的基礎工作

1 模具管理：模具庫的規范化管理，要求做到，模具標識清晰完好，嚴格按產品系列定位，模具編號擺放，模具標識上應有狀態欄，標明模具狀態。即便移走模具，標識仍然在位，模具回庫能很方便找到原位。

2 模具庫區域劃分固定，放置區首位有放置區模具定位總表，查看總表，能很快找到某模具所在位置，庫內設定待維修模具放置區，分離出外部作業狀態的模具。將耗時較多的維修調試模具放在沖壓線外進行，維修調試好經檢驗合格的模具才放入原位置上去。

3 模具快換的基礎，在很大程度上取決與標準化設計，模具設計中能決定模具快換時間的幾項參數要標準化，不能因為設計者的不同和為了節約模具材料隨意變更，沖壓模具的模具閉合高度，上下模具底板的長、寬、厚，要規范標準一致，這樣換線時就無需花費很多時間調整沖床的閉合高度、調整夾持上下模具的墊塊等。

4 模具快換作業，要先拆掉沖床在線的模具，然后再裝上要更換的模具上去，沒有必要的臺車，臺車接受模具面高度與沖床臺面不一致。臺車面不布置推拉省力的滾珠滾柱，要想快速卸下、快速裝上模具，是難以實現的。臺車數量配比要按照換線模具數量的兩倍配備。

5 隨著技術進步，傳統的壓板墊塊壓緊模具的方法被一些先進的夾持技術替代了，一種靠高壓氮氣做動力的氣壓夾持裝置，在模具快速中能以較快的速度很快將上下模具夾持到位。

二、快速換模技術在沖壓設備中的具體應用研究

（一）快速換模技術的關鍵步驟

1 記錄問題，將換模作業過程細分，對細分段落的人員、工具、拆模，裝模裝夾，調試，首件檢驗動作耗時等要素進行記錄，記錄要完整，即從換線之前最后一件產品下線直至換線后第一件合格產品的產出，如有必要，可用錄像、拍照方式記錄下來更可靠。

2 分析記錄數據：按內部準備和外部準備時間進行區分，將換模作業的劃分為內部準備和外部準備兩大類。為了換模后模具沖壓正常，應當在換模前進行模具檢查填寫點檢表，強調以優質的外部準備工作質量，減少內部準備時間。

3 去除內部準備時間浪費。該步驟的主要目的是將內部準備時間中浪費消除掉，達到縮短換模時間的目的。常用的方法有：平行作業法、旋轉式一次鎖定法、工具放置位置統一法、改良設置等等。

4 內部細分、該步驟主要目的是最大縮短換模時間。通過對內部準備作業的細分，將整個作業過程分解為若干個環節，再將其中近似的環節合并，以此來縮短換模時間；其次，通過模具的高度標準化，減少調整和調試時間，進而縮短換模時間。

（二）快速換模技術在沖壓設備中的具體應用

為了便于本文的研究，以某沖壓車間的沖壓工段為例，對快速換模技術的應用進行論述。該沖壓工段的壓力機擔負生產多個車型的保險杠、頂棚以及車身部件，由于品種多換模頻率就相對較高。在對原換模過程進行現場觀察并進行記錄后發現，內換模時間共計1120s，外換模時共計925s，合計2045s，整個過程約為34min左右，時間相對較長。原換模采用串行作業方式，在設備停機后才準備工具，造成大量時間浪費，浪費體現在：其一，需要更換的模具擺放的雜亂無章，尋找模具花費很長的時間；其二，人員工不明確，作業缺乏規范；其三，沒能很好地將內部換模與外部換模進行分離，全部作業基本都是在壓力機停機之后完成，設備利用效率大幅度降低；其四，作業現場的布置缺乏合理性，新模具取出直至設備旁所花費的時間較長；其五，壓力參數的調試反復進行，導致大量的工時浪費。為了提高生效率，應用快速換模技術對現有的問題進行改善。

1 內外分離。改善前的換模的停機時間約為34min，這就相當1臺設備在1個月內有3d為空轉時間，為了改善準備工作在停機后才開始，換模等待時間較長，，對員工崗位進行分工調整，并在班組內設置固定崗和移動崗，前者只負責內換模作業，而后者則主要負責外換模作業，這樣一來內外換模完全分離。經過調整之后每次換模的時間從原本的34min縮短至15min左右，極大程度地提高了壓力機的利用效率。

2 縮短外換模時間。為了壓縮外換模的時間，采取以下方法對作業過程進行改進：首先，繪出模具定置圖，讓換模員工可以快捷無誤地找到模具，不但節省了作業時間，還提高了作業效率；其次，由領班根據壓力機參數編制排產表，交給作業員工，讓生產信息透明流暢，使員工心中有個計劃，有利于節省作業時間；另外通過對現場布局進行優化調整，減少過程品以及物料搬運和等待時間，這樣便可以間接減少換模時間，壓力機的運轉率自然會有所提高。

3 縮短內換模時間。為避免內換模時間的浪費，可以采用十字定位的目視化方法，在工作臺及每一套模具上都做好相應的標記，這樣便可以實現模具更換一次性到位，有效解決了反復起吊調整位置引起的時間浪費問題。

結語

綜上所述，通過快速換模技術的應用，換模時間較之以往縮短了19min左右，整個換模過程只需要不到15min便可完成，這極大程度地提高了該沖壓工段壓力機的利用效率，這為企業帶來了巨大的經濟效益。在未來一段時期，還應當不斷加大對快速換模技術的研究力度，爭取在現有的基礎上進一步縮短換模時間。

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