淺析整車廠沖壓自動化生產線規劃

文/別大勇，劉志強，黃玉敏，李坤義·廣汽乘用車有限公司

隨著汽車市場競爭越來越激烈，在進行整車廠新工廠規劃時，需綜合考慮投資、周期、產能、自動化水平、運營成本等各項因素，以提高企業的綜合競爭力。沖壓自動化生產線是沖壓車間的核心生產設備，投資占比極大，是沖壓車間規劃的關鍵，對于沖壓自動化生產線的規劃需進行嚴謹的分析及核算。

整車廠沖壓自動化生產線

沖壓自動化生產線

沖壓自動化生產線主要包括線首單元、自動沖壓及搬送單元和線尾單元，如圖1所示。

⑴線首單元包含2臺移動式板料拆垛小車，每個拆垛小車配備磁性分離器（用于板料的分離）、拆垛手（機器人或機械手）、傳輸皮帶、板料清洗機、板料對中系統等，完成板料上料、分張、拆垛、輸送、清洗、對中一系列流程。

⑵自動沖壓及搬送單元包含壓力機及壓力機間搬運裝置，各壓力機完成板件的拉延、沖孔、翻邊、切邊等工藝，壓力機之間采用自動化搬運機械手或機器人進行零件搬運。

⑶線尾單元采用機器人下料，板件通過皮帶輸送機輸送，并裝到零件籠車上。

圖1 沖壓線參考圖

主流沖壓自動化生產線說明

根據沖壓線節拍的劃分，目前主流的沖壓自動化生產線主要有以下三類：

⑴機器人機械沖壓線，最高節拍12件/min，配備機械壓力機，壓力機間采用機器人進行搬運，沖壓線通常采用斷續控制模式。

⑵單臂或雙臂機械沖壓線，最高節拍15件/min，配備機械壓力機，壓力機間采用專用沖壓機械手進行搬運，沖壓線采用同步控制技術。

⑶高速伺服沖壓線，最高節拍18件/min，配備伺服壓力機，壓力機間采用專用沖壓機械手進行搬運，沖壓線采用同步控制技術。

各沖壓線投資對比

以4道工序、總噸位5000t的生產線為例，不考慮自動裝箱的情況，各沖壓線投資對比情況見表1。

沖壓自動化生產線關鍵選型

產能核算是沖壓自動化生產線最為關鍵的環節之一，產能核算結果直接決定沖壓生產線的數量，也就直接影響投資。需根據整個工廠的產能規劃以及工廠建設用地面積綜合考慮，最終確定導入的沖壓自動化生產線類型及數量。年產能(臺）=平均SPM(件/min，不同生產線存在區別）×稼動率(除掉故障、換模等非生產時間）×日工作時間(min）/模具組數×年工作日數。

工序數

根據企業自身沖壓工藝特點，明確沖壓自動化生產線工序數，明確導入的壓力機數量。目前沖壓自動化生產線主流的工序數有4道、5道、6道。

是否具備鋁板生產功能

當前新能源趨勢下，鋁板車身覆蓋件運用越來越多，根據企業產品規劃，是否具備鋁板生產功能也需要提前考慮。如需要生產鋁板零件，則需要在線首單元再增加真空吹氣分離裝置、真空輸送皮帶、鋼鋁雙料檢測器等。

是否采用同步控制技術

同步控制技術在沖壓自動化領域的應用已經成熟穩定，對提升生產節拍有著重要意義，目前的雙臂機械線和高速伺服線均采用同步控制技術進行壓力機和自動化機械手的控制。

同步控制技術是指在生產過程中，壓力機采用“連續”運行模式，即壓力機在上死點不再完全停止，通過精確的位置計算，讓上下料手和壓力機滑塊“同步”啟動，下料手在滑塊回程上行到一定角度(上死點前）后便開始取件，上料手在滑塊下行到一定角度前完成送件，保證整個過程在不干涉的情況下完成上下料動作。

是否配備線尾自動裝箱及搬運系統

隨著人力成本越來越高，沖壓自動化生產線效率越來越高，工廠智能化程度越來越高，目前配備線尾自動裝箱系統及籠車自動化搬運系統的沖壓生產線（圖2）越來越多，成為行業的趨勢。由于線尾自動裝箱系統及籠車自動化搬運系統對沖壓線線尾布局和空間有一定需求，在導入沖壓線時需要提前考慮，如不與沖壓線同步導入，則需要預留后期導入空間。

壓力機重點參數

沖壓生產線規劃時，需要考慮的壓力機參數非常多，其中重點需要考慮以下三點：

⑴滑塊行程?；瑝K行程的確定，需要與生產的沖壓件拉延深度，端拾器的高度結合起來考慮。所確定的滑塊行程，必須保證上下料手抓取工件水平運動過程中端拾器不與上模最低點、下模最高點干涉。當前大型覆蓋件的拉延深度較多已經接近300mm，所以大型沖壓自動化生產線的滑塊行程一般在1100mm以上。

表1 各沖壓線投資對比

⑵工作臺尺寸。根據產品尺寸可推算出模具大小，根據模具大小確定工作臺最佳尺寸，確保所有規劃產品可以滿足生產需求，同時避免工作臺過大，造成空間浪費和設備成本增加。

⑶拉深墊行程。根據所規劃產品的最大拉延深度需求，確定拉深墊行程，確保滿足所有零件的成形需求。

結束語

不同整車廠的規劃理念存在差異，不同新工廠的實際情況存在區別，故在沖壓自動化生產線規劃時需要綜合多方面因素進行考慮，尋找出投資、單臺成本、產能、效率綜合起來最適合企業自身情況的方案。總結沖壓自動化生產線規劃中重要的影響因素，以及規劃過程中需要重點確認的內容很有必要，對沖壓工廠的規劃具有重要意義。

圖2 線尾自動裝箱系統及籠車自動搬運系統布局參考