浅析整车厂冲压自动化生产线规划

文/别大勇，刘志强，黄玉敏，李坤义·广汽乘用车有限公司

随着汽车市场竞争越来越激烈，在进行整车厂新工厂规划时，需综合考虑投资、周期、产能、自动化水平、运营成本等各项因素，以提高企业的综合竞争力。冲压自动化生产线是冲压车间的核心生产设备，投资占比极大，是冲压车间规划的关键，对于冲压自动化生产线的规划需进行严谨的分析及核算。

整车厂冲压自动化生产线

冲压自动化生产线

冲压自动化生产线主要包括线首单元、自动冲压及搬送单元和线尾单元，如图1所示。

⑴线首单元包含2台移动式板料拆垛小车，每个拆垛小车配备磁性分离器（用于板料的分离）、拆垛手（机器人或机械手）、传输皮带、板料清洗机、板料对中系统等，完成板料上料、分张、拆垛、输送、清洗、对中一系列流程。

⑵自动冲压及搬送单元包含压力机及压力机间搬运装置，各压力机完成板件的拉延、冲孔、翻边、切边等工艺，压力机之间采用自动化搬运机械手或机器人进行零件搬运。

⑶线尾单元采用机器人下料，板件通过皮带输送机输送，并装到零件笼车上。

图1 冲压线参考图

主流冲压自动化生产线说明

根据冲压线节拍的划分，目前主流的冲压自动化生产线主要有以下三类：

⑴机器人机械冲压线，最高节拍12件/min，配备机械压力机，压力机间采用机器人进行搬运，冲压线通常采用断续控制模式。

⑵单臂或双臂机械冲压线，最高节拍15件/min，配备机械压力机，压力机间采用专用冲压机械手进行搬运，冲压线采用同步控制技术。

⑶高速伺服冲压线，最高节拍18件/min，配备伺服压力机，压力机间采用专用冲压机械手进行搬运，冲压线采用同步控制技术。

各冲压线投资对比

以4道工序、总吨位5000t的生产线为例，不考虑自动装箱的情况，各冲压线投资对比情况见表1。

冲压自动化生产线关键选型

产能核算是冲压自动化生产线最为关键的环节之一，产能核算结果直接决定冲压生产线的数量，也就直接影响投资。需根据整个工厂的产能规划以及工厂建设用地面积综合考虑，最终确定导入的冲压自动化生产线类型及数量。年产能(台）=平均SPM(件/min，不同生产线存在区别）×稼动率(除掉故障、换模等非生产时间）×日工作时间(min）/模具组数×年工作日数。

工序数

根据企业自身冲压工艺特点，明确冲压自动化生产线工序数，明确导入的压力机数量。目前冲压自动化生产线主流的工序数有4道、5道、6道。

是否具备铝板生产功能

当前新能源趋势下，铝板车身覆盖件运用越来越多，根据企业产品规划，是否具备铝板生产功能也需要提前考虑。如需要生产铝板零件，则需要在线首单元再增加真空吹气分离装置、真空输送皮带、钢铝双料检测器等。

是否采用同步控制技术

同步控制技术在冲压自动化领域的应用已经成熟稳定，对提升生产节拍有着重要意义，目前的双臂机械线和高速伺服线均采用同步控制技术进行压力机和自动化机械手的控制。

同步控制技术是指在生产过程中，压力机采用“连续”运行模式，即压力机在上死点不再完全停止，通过精确的位置计算，让上下料手和压力机滑块“同步”启动，下料手在滑块回程上行到一定角度(上死点前）后便开始取件，上料手在滑块下行到一定角度前完成送件，保证整个过程在不干涉的情况下完成上下料动作。

是否配备线尾自动装箱及搬运系统

随着人力成本越来越高，冲压自动化生产线效率越来越高，工厂智能化程度越来越高，目前配备线尾自动装箱系统及笼车自动化搬运系统的冲压生产线（图2）越来越多，成为行业的趋势。由于线尾自动装箱系统及笼车自动化搬运系统对冲压线线尾布局和空间有一定需求，在导入冲压线时需要提前考虑，如不与冲压线同步导入，则需要预留后期导入空间。

压力机重点参数

冲压生产线规划时，需要考虑的压力机参数非常多，其中重点需要考虑以下三点：

⑴滑块行程。滑块行程的确定，需要与生产的冲压件拉延深度，端拾器的高度结合起来考虑。所确定的滑块行程，必须保证上下料手抓取工件水平运动过程中端拾器不与上模最低点、下模最高点干涉。当前大型覆盖件的拉延深度较多已经接近300mm，所以大型冲压自动化生产线的滑块行程一般在1100mm以上。

表1 各冲压线投资对比

⑵工作台尺寸。根据产品尺寸可推算出模具大小，根据模具大小确定工作台最佳尺寸，确保所有规划产品可以满足生产需求，同时避免工作台过大，造成空间浪费和设备成本增加。

⑶拉深垫行程。根据所规划产品的最大拉延深度需求，确定拉深垫行程，确保满足所有零件的成形需求。

结束语

不同整车厂的规划理念存在差异，不同新工厂的实际情况存在区别，故在冲压自动化生产线规划时需要综合多方面因素进行考虑，寻找出投资、单台成本、产能、效率综合起来最适合企业自身情况的方案。总结冲压自动化生产线规划中重要的影响因素，以及规划过程中需要重点确认的内容很有必要，对冲压工厂的规划具有重要意义。

图2 线尾自动装箱系统及笼车自动搬运系统布局参考