冲压设备快速换模技术研究

唐宇　尹德政

摘 要：本文从快速换模技术的综述入手，对快速换模技术在冲压设备中的具体应用进行了详细论述。结果表明，应用快速换模之后，换模时间显著缩短，冲压设备的整体利用效率大幅度提高，这有助于企业经济效益的提升。

关键词：冲压设备；快速换模技术；生产效率

中图分类号：TG38 文献标识码：A

一、快速换模技术综述

快速换模技术又被称为模具快速更换即SMED，该技术发源于日本，最初主要应用于汽车生产加工制造。该技术在日本丰田获得了成功，它能将产品切换时间从原本的4h缩短至3min，这对丰田汽车生产效率提升起到了巨大作用。我国快速换模研究起步较晚，自上个世纪80年代末期冲压技术及设备才开始进行研究，同期快速换模也随之深入地研究。历数多年努力，我国在快速换模技术方面也取得了巨大进步，通过该技术在冲压工艺中的应用，使我国冲压产能大幅度提高，让我国冲压生产过程进入到了精益生产阶段。

（一）快速换模技术的作用

SMEDD的全称为单位时间内即时换模，它是一种快速且有效的模具切换方法。通过该技术能够将正在生产运行过程中的某一道工序以最快的速度切换至下一生产工序，可以说快速换模的宗旨就是尽最大的可能缩短作业转换时间，这一过程中的关键点在于划定内部作业与外部作业，并将前者转换为后者，以此来达到缩短整体转换时间的目的。

（二）快速换模技术的基本要点

1 内部作业与外部作业的区分。这是应用快速换模技术的基本概念之一，它将整个换模作业过程区分为内部准备、准备调整、外部准备作业。内部准备是指在冲压停机下所能够作的准备工作，如模具拆装等；准备调整则是指模具安装完毕直至首个合格产品产出过程中的作业；而外部准备作业是指冲压设备在正常运行时可以做的准备工作，如模具修理、工具和材料准备等等。

2 将内部作业尽可能转换为外部作业。尽可能将内部准备的各项工作全部或部分转换为外部作业，借此来缩短机床设备的停机时间。

3 对内部与外部作业进行同时优化。即对内部准备和外部准备的作业进行优化调整，在不影响正常生产运行的前提下，使准备时间缩短到最低限度，以此来提高生产效率。

（三）实现快速换模的基础工作

1 模具管理：模具库的规范化管理，要求做到，模具标识清晰完好，严格按产品系列定位，模具编号摆放，模具标识上应有状态栏，标明模具状态。即便移走模具，标识仍然在位，模具回库能很方便找到原位。

2 模具库区域划分固定，放置区首位有放置区模具定位总表，查看总表，能很快找到某模具所在位置，库内设定待维修模具放置区，分离出外部作业状态的模具。将耗时较多的维修调试模具放在冲压线外进行，维修调试好经检验合格的模具才放入原位置上去。

3 模具快换的基础，在很大程度上取决与标准化设计，模具设计中能决定模具快换时间的几项参数要标准化，不能因为设计者的不同和为了节约模具材料随意变更，冲压模具的模具闭合高度，上下模具底板的长、宽、厚，要规范标准一致，这样换线时就无需花费很多时间调整冲床的闭合高度、调整夹持上下模具的垫块等。

4 模具快换作业，要先拆掉冲床在线的模具，然后再装上要更换的模具上去，没有必要的台车，台车接受模具面高度与冲床台面不一致。台车面不布置推拉省力的滚珠滚柱，要想快速卸下、快速装上模具，是难以实现的。台车数量配比要按照换线模具数量的两倍配备。

5 随着技术进步，传统的压板垫块压紧模具的方法被一些先进的夹持技术替代了，一种靠高压氮气做动力的气压夹持装置，在模具快速中能以较快的速度很快将上下模具夹持到位。

二、快速换模技术在冲压设备中的具体应用研究

（一）快速换模技术的关键步骤

1 记录问题，将换模作业过程细分，对细分段落的人员、工具、拆模，装模装夹，调试，首件检验动作耗时等要素进行记录，记录要完整，即从换线之前最后一件产品下线直至换线后第一件合格产品的产出，如有必要，可用录像、拍照方式记录下来更可靠。

2 分析记录数据：按内部准备和外部准备时间进行区分，将换模作业的划分为内部准备和外部准备两大类。为了换模后模具冲压正常，应当在换模前进行模具检查填写点检表，强调以优质的外部准备工作质量，减少内部准备时间。

3 去除内部准备时间浪费。该步骤的主要目的是将内部准备时间中浪费消除掉，达到缩短换模时间的目的。常用的方法有：平行作业法、旋转式一次锁定法、工具放置位置统一法、改良设置等等。

4 内部细分、该步骤主要目的是最大缩短换模时间。通过对内部准备作业的细分，将整个作业过程分解为若干个环节，再将其中近似的环节合并，以此来缩短换模时间；其次，通过模具的高度标准化，减少调整和调试时间，进而缩短换模时间。

（二）快速换模技术在冲压设备中的具体应用

为了便于本文的研究，以某冲压车间的冲压工段为例，对快速换模技术的应用进行论述。该冲压工段的压力机担负生产多个车型的保险杠、顶棚以及车身部件，由于品种多换模频率就相对较高。在对原换模过程进行现场观察并进行记录后发现，内换模时间共计1120s，外换模时共计925s，合计2045s，整个过程约为34min左右，时间相对较长。原换模采用串行作业方式，在设备停机后才准备工具，造成大量时间浪费，浪费体现在：其一，需要更换的模具摆放的杂乱无章，寻找模具花费很长的时间；其二，人员工不明确，作业缺乏规范；其三，没能很好地将内部换模与外部换模进行分离，全部作业基本都是在压力机停机之后完成，设备利用效率大幅度降低；其四，作业现场的布置缺乏合理性，新模具取出直至设备旁所花费的时间较长；其五，压力参数的调试反复进行，导致大量的工时浪费。为了提高生效率，应用快速换模技术对现有的问题进行改善。endprint

1 内外分离。改善前的换模的停机时间约为34min，这就相当1台设备在1个月内有3d为空转时间，为了改善准备工作在停机后才开始，换模等待时间较长，，对员工岗位进行分工调整，并在班组内设置固定岗和移动岗，前者只负责内换模作业，而后者则主要负责外换模作业，这样一来内外换模完全分离。经过调整之后每次换模的时间从原本的34min缩短至15min左右，极大程度地提高了压力机的利用效率。

2 缩短外换模时间。为了压缩外换模的时间，采取以下方法对作业过程进行改进：首先，绘出模具定置图，让换模员工可以快捷无误地找到模具，不但节省了作业时间，还提高了作业效率；其次，由领班根据压力机参数编制排产表，交给作业员工，让生产信息透明流畅，使员工心中有个计划，有利于节省作业时间；另外通过对现场布局进行优化调整，减少过程品以及物料搬运和等待时间，这样便可以间接减少换模时间，压力机的运转率自然会有所提高。

3 缩短内换模时间。为避免内换模时间的浪费，可以采用十字定位的目视化方法，在工作台及每一套模具上都做好相应的标记，这样便可以实现模具更换一次性到位，有效解决了反复起吊调整位置引起的时间浪费问题。

结语

综上所述，通过快速换模技术的应用，换模时间较之以往缩短了19min左右，整个换模过程只需要不到15min便可完成，这极大程度地提高了该冲压工段压力机的利用效率，这为企业带来了巨大的经济效益。在未来一段时期，还应当不断加大对快速换模技术的研究力度，争取在现有的基础上进一步缩短换模时间。

参考文献

[1]刘书，吴生富.E4S1200-MB压力机采用的快速换模技术[J].装备维修技术，2009（07）.

[2]都云飞，张宗富.快速换模（SMED）在工程机械制造工厂的应用研究[J].建设机械技术与管理，2013（11）.

[3]郭景丽，张建民.一种具有高定位精度的快速换模装置[A].华北六省区锻压技术文集选编[C]，2012（10）.

[4]王兵.多品种小批量定单条件下PX公司缩短换模时间的应用研究[D].华南理工大学，2012（06）.

[5]吴凡，周炳海.基于SMED快速换模的机加工设备效率改善[J].机械制造，2009（10）.endprint