基于需求分析的沖壓車間規(guī)劃設(shè)計(jì)方法

文/徐仰東，韓明，邢曉威·中汽研汽車工業(yè)工程（天津）有限公司

由于市場(chǎng)導(dǎo)向的要求，汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代較快，這就引起了沖壓車間多種多樣的規(guī)劃設(shè)計(jì)需求。如何合理快速的明確車間規(guī)劃需求，并根據(jù)規(guī)劃需求梳理出正確的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，是整車企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)、滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代、縮短建設(shè)周期、保證建設(shè)質(zhì)量的重要前提。

汽車廠的沖壓生產(chǎn)工藝是汽車生產(chǎn)制造的重要生產(chǎn)工藝，沖壓車間擔(dān)負(fù)著汽車內(nèi)板件及大型外覆蓋件的生產(chǎn)制造，在整車生產(chǎn)工藝中舉足輕重。本文通過(guò)分析整車廠沖壓車間常用的沖壓線典型分類，采用定性分析法總結(jié)分析不同類型沖壓線的性能特點(diǎn)，如產(chǎn)品適應(yīng)性、傳輸穩(wěn)定性、壓機(jī)運(yùn)行模式、整線節(jié)拍、投資特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)等，總結(jié)沖壓車間規(guī)劃的典型需求及規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，為今后沖壓車間規(guī)劃項(xiàng)目提供有力參考。

沖壓生產(chǎn)線典型分類及特性

整車廠沖壓車間的沖壓生產(chǎn)線一般采用機(jī)械壓力機(jī)或者油壓機(jī)串聯(lián)布置的方式，同時(shí)壓機(jī)設(shè)置可移出式的模具工作臺(tái)，手工線采用油壓機(jī)或機(jī)械壓機(jī)+人工+皮帶機(jī)輔助輸送的成線方式；自動(dòng)線采用油壓機(jī)或機(jī)械壓機(jī)+機(jī)器人或機(jī)械手的成線方式，同時(shí)沖壓線體前段可配置全自動(dòng)機(jī)器人拆垛系統(tǒng)、自動(dòng)板料清洗涂油系統(tǒng)及自動(dòng)板料對(duì)中系統(tǒng)，線體后段配置自動(dòng)機(jī)器人下料系統(tǒng)及皮帶輸送式檢查工作臺(tái)，用于沖壓件成品的人工檢查，并具備自動(dòng)換模、自動(dòng)換端拾器的功能。根據(jù)壓機(jī)間沖壓件輸送方式的不同，沖壓線有以下四種類型。

⑴手工沖壓線，分為手工油壓線和手工機(jī)械線。

⑵機(jī)器人沖壓線，分為6軸機(jī)器人油壓線和7軸機(jī)器人機(jī)械線。

⑶單臂機(jī)械手沖壓線，分為單臂斷續(xù)線和單臂連續(xù)線。

⑷雙臂機(jī)械手沖壓線。

不同類型的沖壓線具備不同的性能特點(diǎn)，具體詳見(jiàn)表1。

沖壓線體全年沖次計(jì)算公式如下：

全年線體沖次數(shù)=線體節(jié)拍(SPM)×60×(單日生產(chǎn)小時(shí)-單日換模時(shí)間×單日換模次數(shù))×開(kāi)動(dòng)率×全年生產(chǎn)天數(shù)

表1 沖壓線性能特點(diǎn)對(duì)標(biāo)表

圖1 沖壓線全年沖次圖

根據(jù)以上測(cè)算公式計(jì)算可知各種線體的全年沖次數(shù)，如圖1所示。

沖壓車間典型的規(guī)劃需求

整車廠沖壓車間的規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目種類較多，但總體的規(guī)劃項(xiàng)目可分為兩大類，一是通過(guò)原有沖壓線改造進(jìn)行產(chǎn)能提升，二是新增沖壓線進(jìn)行產(chǎn)能提升，具體分為以下四類。

⑴整體新建沖壓車間的規(guī)劃需求。

⑵原有產(chǎn)品種類及自制件數(shù)量不變，提升產(chǎn)能的規(guī)劃需求。

⑶原有產(chǎn)品種類及自制件數(shù)量不變，新增產(chǎn)品的規(guī)劃需求。

⑷產(chǎn)品種類及產(chǎn)能不變，自制件數(shù)量增加的規(guī)劃需求。

基于需求分析的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法

⑴整體新建沖壓車間的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法。

沖壓車間全年沖次計(jì)算方法如下：

全年沖次數(shù)=∑[新增線體i節(jié)拍×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體i換模時(shí)間×換模次數(shù))]×開(kāi)動(dòng)率×全年工作天數(shù)

全年沖次數(shù)=生產(chǎn)綱領(lǐng)×自制件數(shù)量

根據(jù)以上2個(gè)公式可得：

新增線體i節(jié)拍=(生產(chǎn)綱領(lǐng)×自制件數(shù)量)/開(kāi)動(dòng)率×全年工作天數(shù)×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體i換模時(shí)間×換模次數(shù))

⑵原有產(chǎn)品種類及自制件數(shù)量不變、提升產(chǎn)能的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法。

沖壓車間全年沖次計(jì)算方法如下：

全年沖次數(shù)=∑[原有產(chǎn)品m自制件數(shù)×(原有產(chǎn)品m產(chǎn)能＋原有產(chǎn)品m新增產(chǎn)能)]

全年沖次數(shù)=∑[線體i節(jié)拍×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體i換模時(shí)間×換模次數(shù))＋新增線體j節(jié)拍×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體j換模時(shí)間×換模次數(shù))]×開(kāi)動(dòng)率×全年工作天數(shù)

根據(jù)以上2個(gè)公式可得：

新增線體j節(jié)拍=(∑[原有產(chǎn)品m自制件數(shù)×(原有產(chǎn)品m產(chǎn)能＋原有產(chǎn)品m新增產(chǎn)能)]/開(kāi)動(dòng)率×全年工作天數(shù)-∑[線體i節(jié)拍×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體i換模時(shí)間×換模次數(shù))]｝/60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體j換模時(shí)間×換模次數(shù))

⑶原有產(chǎn)品種類及自制件數(shù)量不變、新增產(chǎn)品的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法。

沖壓車間全年沖次計(jì)算方法如下：

全年沖次數(shù)=∑(原有產(chǎn)品m自制件數(shù)×原有產(chǎn)品m產(chǎn)能＋新增產(chǎn)品n自制件數(shù)×新增產(chǎn)品n產(chǎn)能)

全年沖次數(shù)=∑[線體i節(jié)拍×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體i換模時(shí)間×換模次數(shù))＋新增線體j節(jié)拍×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體j換模時(shí)間×換模次數(shù))]×開(kāi)動(dòng)率×全年工作天數(shù)

根據(jù)以上2個(gè)公式可得：

新增線體j節(jié)拍=｛∑(原有產(chǎn)品m自制件數(shù)×原有產(chǎn)品m產(chǎn)能+新增產(chǎn)品n自制件數(shù)×新增產(chǎn)品n產(chǎn)能)/開(kāi)動(dòng)率×全年工作天數(shù)-∑[線體i節(jié)拍×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體i換模時(shí)間×換模次數(shù))]｝/60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體j換模時(shí)間×換模次數(shù))

⑷產(chǎn)品種類及產(chǎn)能不變、自制件數(shù)量增加的規(guī)劃需求。

沖壓車間全年沖次計(jì)算方法如下：

全年沖次數(shù)=∑[(原有產(chǎn)品m自制件數(shù)＋新增自制件數(shù)量)×原有產(chǎn)品m產(chǎn)能]

全年沖次數(shù)=∑[線體i節(jié)拍×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體i換模時(shí)間×換模次數(shù))＋新增線體j節(jié)拍×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體j換模時(shí)間×換模次數(shù))]×開(kāi)動(dòng)率×全年工作天數(shù)

根據(jù)以上2個(gè)公式可得：

新增線體j節(jié)拍=｛∑[(原有產(chǎn)品m自制件數(shù)＋新增自制件數(shù)量)×原有產(chǎn)品m產(chǎn)能]/開(kāi)動(dòng)率×全年工作天數(shù)-∑[線體i節(jié)拍×60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體i換模時(shí)間×換模次數(shù))]｝/60×(單日工作小時(shí)數(shù)-線體j換模時(shí)間×換模次數(shù))

根據(jù)以上四種規(guī)劃設(shè)計(jì)方法求出新增線體j節(jié)拍，然后根據(jù)節(jié)拍大小并結(jié)合投資情況在表1 沖壓線特性表中選取合適的沖壓線。

結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)分析研究了整車廠常用的串聯(lián)式?jīng)_壓線的分類及特性，并結(jié)合典型的規(guī)劃需求提出了相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，形成了沖壓車間規(guī)劃的閉環(huán)設(shè)計(jì)思路，為今后類似的規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目提供了參考。