冲压车间规划设计指导

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摘要：结合实际案例，介绍整车工厂冲压设计冲压车间在规划设计阶段应考虑的原则，提出结合实际优化设计、降低投资和运行成本、提高生产效率、利于扩建需求的设计原则。

　　1、产品产能、工艺、设备与生产管理规划
　　1.1 产品输入
　　（1）投产车型　不同的车型其工艺流程、工艺布局、设备选型、模具与物料缓冲区及扩建预留都不一样。该基地投产车型包括7座家用车、紧凑车型、中型车、SUV等。

　　（2）自制件种类与数量　为保证产量和质量，确定车门外板、左/右翼子板、发动机盖、车顶盖、尾门外板等10多个重要车身覆盖件采取自制，内板有供应商提供，以减少自身生产规模建设投资及降低运行成本、风险。

　　1.2 产能
　　依据工厂产量测算：月产能（冲次）=小时产量*每日工作小时数*每月工作日*模具数线；月实际产能（冲次）=每分钟实际冲次*60*每日工作时间小时数*每月工作日

　　1.3 工艺
　　车身外板多为三维非规则曲面。尺寸大、形状复杂、，外观质量要求极高以满足造型、配合精度高、状和尺寸的一致性好以保证焊接和装配质量的对不同车型零件，冲压的工艺特点、设备、模具、材料都不同。

　　为精益的投资和运行成本、该车间选择4序而非5序工艺，两者优缺点如下：

　　（1）4序工艺有点是投资、运行成本相对较低，与本地其它工厂生产工艺相同，满足产品柔性；缺店是较复杂零件的模具设计难度较高、模具较负责、成产稳定性较差。

　　（2）5序工艺有点是可简化相应的模具设计，减小模具设计难度，降低模具结构复杂性，提高稳定性；缺点是公司其他共产均为4序压力机生产，若5序设备损坏，需5序设备损害，序5序生产较大影响，且占地与设备投资大。

　　1.4 设备
　　1.4.1压力机
　　（1）根据产量、生产线自动化程度，按工艺流程排列，通常采用以双动力机为首的加上多台单动宽台面压力机，多以贯通纵向排列的形式。

　　（2）由于车身覆盖件形状复杂，单动压力机很难达到要求，在拉深工序，采用2250吨宽台面双动压力机

　　（3）由于车身覆盖件轮廓尺寸大而材料厚度小，同时为了缩短换模时间，其它切边、翻边、整形工序采用宽台面多点且带活动台面的1000吨压力机为控制投资、便于生产维保、两条压力机线供应为济南二机床集团有限公司，其特点为：

　　1）适合高强度钢材的冲压使用；
　　2）配合单臂机械手及高速拆垛系统，可不停机更换料垛；
　　3）滑块运动曲线特性好，速度最高可达18转/分钟，能实现一模双件的冲压；
　　4）生产线的冲压效率有效提升；
　　5）整线设计最大冲压节拍为12次/分钟，能实现一模双件的冲压。

　　1.4.2落料翻转系统
　　主要车门板需要翻转，落料翻转单元采用10001吨的偏心轮式压力机，使用Fanuc六轴机器人搬运零件，落料与翻转工艺一体化程序启动后，机器人抓取板材送至落料压力机上，整形后再由另一端的Funuc六轴机器人去下在并放置在完工台上。

　　主要参数：清洗机速度最大120米/分钟（可调式），挤干輥上輥压力最大100PL1，泵输出量约600升/分钟，邮箱加热器功率6KW

　　1.4.4自动化输送线
　　零件输送一般有3中方式：

　　a机器人（六台机器人+拆垛对中+零件输送带）
　　b.传统机械手（八台机械手+3台穿梭机+拆垛对中+零件输送带）
　　c.高速机械手（5台机械手+拆垛对中+零件输送带）
　　该车间选择C模式

　　主要特点：
　　1、各轴驱动由电机提供电能，采用德国REXROTH伺服电机；
　　2、定位精准，可靠性高，搬运负载80kg;
　　3、可完成传统机械手取件、穿梭和上件三个设备的工作；
　　4、整线最高节拍可达12次，比普通机器人生产节拍提升40%以上；
　　5、零件在传送过程中不需要旋转、设备少、技术成熟。

　　1.4.5天车
　　天车用于吊运模具、板料等，为50T/10T桥式双梁起重机，由于大车、小车、小车轨道、护栏、大小卷扬、吊钩、滑轮、钢丝绳、驾驶室、变频室、变频器、遥控系统、大车轨道、电源安全滑触线等组成升起及行走机构采用变频调速控制，具备驾驶室控制、控制两种操作模式。

　　大车轨道采用50kg/m钢轨，小车轨道采用焊接压板、大车、小车、主钩、滑轮、副钩均采用变频调速，变频器附带用于设置参数和手动输入的面板，供应商为美国Allen-Brandly.

　　1.4.6废料输送线规划
　　新建整车厂产能一般超过30万辆/年，每天产生大量冲压废料，占材料比25%-40%,要做好废料排送和处理，方式一般为：
　　（1）从废料压力机冲模上排除下后经洞口落入地下室的废料输送带上；
　　（2）将废料率选到处理车间；
　　（3）将废料率选、分选，然后货车运送到厂区外

　　1.5 零件检测
　　设置如下工序：
　　（1）下线后首次质检：依靠专业员工的目测，触觉，同时借助砂纸、砂网等工具；
　　（2）抽检零件在专业监测的太进行平行光的质量光强监测；
　　（3）设有某车厂标准的质量评估体系，它是非常重要的检测环节，不仅能通过光学来检测和提升零件质量的高精度，同时还能检测模具，以进行保养和调整，确保后面零件在制作的过程中的合格率。

　　规划有板料质量，成型性监控、尺寸监控、检具监控维护、缺陷品处理、质量报警环节。

　　1.6 生产管理
　　（1）生产计划管理：建立每日生产计划控制流程，板料和零件物料清单表等；
　　（2）运输管理：吊车运转板料、拖车运转零件、叉车近在库房装卸零件，运输路线规划；
　　（3）库存管理：支持零件数据跟踪、库房零件布局、最大最小库存设置、先进的先出保证；
　　（4）原材料管理：板料接收流程及库存设置，可疑板料处理；
　　（5）落料件管理：最大最小缓冲量设置，落料件质量控制；
　　（6）半成品管理：生产工序在24小时内完成工序并入库，试模、项目工序件隔离存放，专项处理；
　　上述系统构成了冲压车间最基本的生产运行流程（见图1）

　　2、厂房平面规划
　　（1）根据生产线条数和每条线生产前后缓冲面积、物流通道大小、叉车转弯半径等综合考虑生产区域面积
　　（2）根据面归回模具尺寸，直接计算模具面积。模具面积乘以物流系数（物流通道、模具间存通道等）除以2得出实际所需面积大小
　　（3）根据规划零件工位器具尺寸、装箱定额，计算库房面积；考虑冲压件入库物流、焊装车间取件物流最短为原则，一般布在生产线尾并靠近焊装车间
　　（4）如数模尺寸已知道，直接计算检模具面积；如车型模具尺寸不清楚，采用现有相似的车型类比法；平均法计算检具面积大小，最后乘以物流系数（物流、检具间存放通道等）
　　（5）模修面积由模修设备所占面积、同时维修多少套模具多占面积构成，位置应考虑各线模具运转方便、物流最短、模修粉尘院里生产线等因素
　　（6）板料存放区根据产量、周转时间、板料平均大小计算。
现为了节省面积，一般采用里提货价、集中存放、统一发送的方式。
　　（7）根据钣金返修数量计算其钣金返修面积，叉车充电去应同时满足多少辆叉车充电区应同时满足多少辆叉车充电，考虑防爆设设施；
　　（8）办公生活去考虑管理人员、工程师、信息文档、参观接待、会议室、培训室、工具材料库房、卫生间等；
　　（9）工段园地根据实际空间布局
　　（10）考虑员工上下班进进入工厂车间、生产线员工与车间内部人员走动、人员参观路线；


　　3、土建公用设计
　　考虑跨距和柱距、轨顶标高，电控平台长宽高度、车间大门及物流们、厂房载荷、工作环境、地坪涂料、采光要求、天车吨位、设备与废料输送线地沟深度与防水因素。

　　（1）该车间厂房长为144m，宽度为3个30跨组成，方便柱距面8m，方便压机与自动化线电控箱、地面轨道车布置。
　　（2）轨顶标高主要考虑天车高度与压力机高度，并留有余量一。
一般天车的最低点比压机的最高点高出2米左右。
　　（3）电控箱平台高度根据工艺布局、电控箱平台低下用途来决定，长款要满足设备电柜摆放。该车间的自动化县电控箱设在柱间电控平台上，平台底标高4.5m,荷载5KPa
　　（4）车间大门及物流门主要考虑其高度和宽度以及物流顺畅性。
　　（5）厂房载荷设计：
　　a、模具存放区、模修区、板料存放区、检具存放区安150KPa进行承载设计；
冲压件缓冲区为50KPa，其余100KPa
　　b、厂房钢结构载荷根据天车的轮压、最大吊重、自身重量核算；
　　（6）地坪一般有骨料耐磨和环氧树脂2中做法，骨料耐磨地坪优点为：耐磨、耐冲击、耐腐蚀、不起尘、易保养与砼地坪同事施工；
　　缺点是：外观效果不及坏氧地坪光亮、均匀、环氧树脂地坪优点为绝缘性能强。耐酸抗碱、防腐、外观平滑亮丽；缺店为：耐冲击损伤能力差，使用2-3年后划痕和污染，需重做;
　　（7）厂房屋面设置成采光带，采光不低于3%，采光呈点式均匀分布，避免局部采光过强或过弱。

　　4结语
　　本案例的基本思路：先确定产品产能、自制件范围，然后进行工艺、设备设备选型，确定涉及功能模块，按物流顺畅原则进行布置，再综合考虑各种辅助办公区，最后进行厂房公用设计，完成一个车间最主要规划设计。