保險杠注塑涂裝無人觸件順序化生產制造工藝的應用研究

黃 瑋，杜振東，王 兵

(天津一汽豐田汽車有限公司 天津 300457)

0 引 言

在當前汽車銷售激烈的競爭局面下，如何打造質優價廉的產品，關乎企業的生存。在注塑工藝中，制品成型后本身就帶有靜電，作業員的接觸會使靜電將灰塵、雜物等帶入作業區，造成品質問題。整流化無人觸件以及覆蓋全空間的靜電消除工藝從根本上解決了這個問題。該技術不僅在國內汽車行業，即使在日本豐田公司也屬首創。

1 注塑-涂裝無人觸件技術

從圖 1可以看出，注塑-涂裝作業線內有 3名作業員，進入涂裝工序之前，保險杠需要多次搬運，因靜電值升高，會再度吸附、沾染灰塵，同時人工搬運也容易造成磕碰劃傷的發生。本文通過對注塑工藝各個工位作業員的工作任務進行分析，發現了其中的困難點。首先針對不同階段保險杠表面的靜電值和灰塵數再次進行了分析和數據采集(見圖2)。

圖1 注塑-涂裝生產流程Fig.1 The flow of bumper production

圖2 靜電增長趨勢圖Fig.2 Growth trend of static electricity

從圖 2可以看出，制件在經過人觸摸后，靜電值有大幅增高，這樣必然導致不良后果的產生，影響涂裝工程的品質，因而需要徹底實現無人化。

1.1 自動引取 AGV(Automated Guided Vehicle)系統構筑

總體思想：本次采用了整體尺寸更為先進的整體化 AGV傳送系統，其功能較上一代有大幅度提升，可以對應生產 99種保險杠制品，并根據產品的外形自動調整傳送帶寬度范圍，避免了作業員手搬造成的磕碰劃傷及制品變形。這種全新的改良方法，有效解決了注塑工藝容易發生的各類問題，并且直接節省3名作業員，可供其他注塑件制造廠進行參考，有較為可觀的指導意義。

1.2 AGV無線供電(Contactless power sup-ply)系統

由滑觸線取電改為非接觸供電。由于非接觸供電無外露滑觸線，使用更加安全；非接觸供電不會出現受電系統磨損和腐蝕問題；非接觸供電的 AGV導向可做得更小，避免磕碰保險杠，整體設備運行更為靈巧自如。本次導入的無線受電系統，將電纜埋入地下，表面覆蓋環氧樹脂，地表無繁雜的線纜，作業環境更為安全，并節省了占地面積。

1.3 AGV設備輕量化

由圖 3可見，設備由三層變為兩層，且設備整體由400,kg減至300,kg。這樣設備運行更加平穩，驅動輪磨損減小，增強了保全性，同時對地面損耗也減小，更容易保證行走精度，設備能耗降低了30%,。

圖3 AGV輕量化成果Fig.3 Light weight development for AGV

1.4 AGV寬度調整式樣的改進

由圖4可見，寬度調整動力由電機帶動絲杠改為電缸直接推動；由4個直線導軌單滑塊改為2個長導軌雙滑塊。同時電缸在中間推動，避免卡死問題；雙滑塊可使支撐更加平穩，減輕車體重量。

1.5 AGV平臺舉升式樣

圖4 Agv傳送帶調幅示意圖Fig.4 Width adjustment of Agv

由圖5可見，將舉升電機隨舉升平臺移動改為舉升電機安裝在底盤(不隨舉升平臺移動)；由齒條頂動舉升改為鏈條拖拽舉升。原設備電機隨舉升平臺移動，改變了舉升平臺的中心位置，引起舉升平臺晃動，新機型可以避免；鏈條拖拽舉升更加可靠，運行也更平穩。

圖5 舉升臺局部設計Fig.5 Lift design

1.6 AGV設備驅動式樣

由圖6可見，由同步帶驅動從動輪行走改為舵輪直驅。無同步帶磨損問題，無張緊器張緊力不足問題，避免了定期調整同步帶張緊的保養工作。

圖6 設備驅動式樣Fig.6 Device driver

2 無人化生產控制系統(Production Indication System)

庫位線會按照車型及生產制品的類別進行數量統計，當庫位線內的保險杠數量低于設定值時，瞬時發出指令，反向控制TIM成型機生產。遵循豐田TPS中的JUST IN TIME方式，防止過量生產，此改善為全豐田事業體首創(見圖7)。

圖7 無人化系統生產指示示意圖Fig.7 Production indications of untouched production

在實施無人化過程中，需要解決以下 3個問題：注塑件無毛邊、連續生產中注塑不良的解決、傳送中制件位置偏移。

2.1 注塑件無毛邊改善(Burrless of mold)

在推進無人化項目時，保險杠毛邊問題有很大的影響，必須要設置一名作業員對毛邊進行手修。通過對模具結構進行改良設計，追加調節塊設計，方便調整模具間隙，日常可以通過間隙樹脂對模具間隙進行測量，預先發現問題，從根本上杜絕產生毛邊的問題(見圖 8、9)。

圖8 受壓板調節設計的創新Fig.8 Mold pressure plate design

圖9 模具毛邊預防管理Fig.9 Prevention management of mold burr

2.2 IOE(Internet of everying)設備保全趨勢化管理——預知問題解決

圖10 IOE系統說明Fig.10 Instruction of IOE system

成型機設備中有大量的泵、電機、冷卻水系統、加熱系統，這些部件的正常運轉關乎著制品品質，需要實時監測上述系統的狀態，發生異常時及時發現處理(見圖10)。結合本次改善，我們在設備重要的傳感器、泵體、加熱器等部位追加了細致的監視系統，便于知道設備的實時狀況，從而把握制品品質，做到即便無人值守設備，也可以通過實時數據了解到品質、設備可動的狀況。

2.3 連續生產時走杠精度偏差的克服——兩段式庫位的革新

引取側一段具有調正保險杠功能，在引取側庫位輸送帶上有 LS限位開關，解決庫位與引取側 AGV輸送之前可能出現的保險杠不正問題，保證上傳到引取側 AGV之前的保險杠是正的，避免出現卡杠導致上傳不到引取側 AGV上，同時可避免由于保險杠過于傾斜導致兩側出現一高一低的情況。鋁型材的剛性更加突出，整體精度可以達到±2,mm 以內，電杠和擺桿可以保證走杠精度(見圖11)。

圖11 分段式庫位線Fig.11 Two-section store for bumper

整體改良提高了工人生產效率，解決了多余人員加班多的問題；最大限度地改善員工的加班現狀，利于企業的長期發展。

3 主要技術創新點

3.1 設備創新點

①傳送裝置創新點，分段式自動調幅，同步輸送制品。

②生產指示系統通過引取數反向控制成型機自動換模生產，僅生產必要的保險杠，不做多余生產，實現了 TPS的后工程引取的生產模式，將生產浪費限制到最低。

③采用監視IOE系統，提高管理效率，自主改善項目。

④通過增加受壓塊來快速調整模具間隙。

3.2 工藝優化創新點

①潔凈區的構建，25,μm灰塵數為5個/L。

②除靜電裝置的構建，實現制品表面靜電值0.1,kV。

③無人觸件、自動傳送、自動調節生產線，收到了節省人力的效果。

3.3 項目管理創新點

①多車型導入時生產方法及項目管理的創新。與以往單車型制品生產不同，本次改良可以對應近百種車型，且本次改造充分利用了休息日及連休日對工事進行合理安排。

②建立項目進度匯報體制，按月、周對項目進度情況進行跟蹤。

4 效益與結果

兩班共減作業員 6名(手修人員，搬運人員，上杠作業員)，節約勞務費110萬元/年。

有效去除靜電吸附、作業員搬運造成的品質影響，廢品及不良遞減80萬/年。

模具結構設計，不易發生損壞，節約修理費用50萬元/年。

保險杠線邊庫存遞減70%,，節約面積120,m2。

對于整體注塑、涂裝制件的品質提升有推動作用，這條完整的生產線對于業內有著變革性、顛覆性的意義及價值。