浅析国产压力机生产线项目规划2011.7.9.doc

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浅析国产压力机生产线项目规划
闫占海 杨建永 李栋
长城汽车股份有限公司 （河北 保定）
引言
随着近几年国内汽车行业的快速发展，国产锻压设备的技术水平也随之提升，国内锻压设备制造商已经具备提供国际先进水平自动化压力机生产线的能力。尽管如此，国产压力机在整体制造水平上与国际著名品牌压力机比较仍然有一定差距，尤其是制造细节上不够精细。汽车企业在选用国产压力机生产线时，如何保证压力机设备的优良性能，满足工艺需求，值得关注。
一、如何保证压力机设备液压、气动系统质量。
附表一：
以下附表一、附表二是某国产压力机生产线实施过程中所发生的设备问题统计分析：
压力机线设备问题统计表
设计问题
安装问题
调试问题
2
78
16

附表二：

压力机线安装问题统计表
液压系统问题
气动系统问题
机械类问题
电气类问题
23
27
13
15

根据以上问题统计、分析，我们可以看出国产压力机在整体结构、性能、压力机精度方面是有保障的，主要问题就是安装问题，而安装问题主要发生在液压与气动系统安装过程中，通过对液压、气动系统安装的问题仔细分析，主要是因为安装过程中不规范造成的。设备安装队伍良莠不齐，多数安装工人属于临时工人，技能水平较低，操作不规范，从而导致设备调试过程中液压、气动系统跑、冒、滴、漏等问题频频发生。如何加强设备管理，避免液压、气动系统问题数量，是国产压力机设备项目实施过程中必须要解决的问题。
提高压力机液压系统的稳定性及可靠性要从液压系统设计、制造、装配、现场安装、试验等几个方面入手。
1.1设计阶段
我们要选择合理的液压系统方案，尽可能的选择质量可靠、性能稳定的液压元件品牌，合理选择密封圈型号、品牌。并应该制定属于本企业自己的液压系统标准，企业标准是保证压力机设备液压系统质量的基本条件，企业液压系统标准能够指导设备设计、制造、装配、安装、试验等整个项目过程。
1.2制造、装配阶段
液压系统尤其是管路的布置应该尽可能的在设备制造厂家工厂内完成，减少在设备安装现场的工作量，液压管路敷设前应先进行局部预装。
1.3现场安装阶段
液压、气动管路系统在现场安装时要加强质量控制，严格按照有关标准施工，安装前应细化安装用图纸，明确各部分管路走向，管路排列要整齐，禁止管路安装过程中的随意性，严格控制管路安装出现交叉、扭转、斜穿等不合格的管路安装布置。
1.4压力试验阶段
液压、气动系统管路敷设后应进行液压试验，保证液压、气动系统的可靠性，对于压力试验不合格项要及时整改。
二、采用数控液压垫提高产品拉伸质量
汽车车身冲压钢板厚度一般在0.5-3.0mm左右，属于薄板冲压加工，在薄板深拉延过程中,合理范围内的压边力是保证拉延材质合理流动,避免出现拉延褶皱、拉延开裂等缺陷必要条件。传统纯气式气垫主要由气垫缸与储气罐组成。以压缩空气为工作介质。在拉延初始阶段, 压力波动非常大, 容易造成工件报废。而且纯气式气垫在一个工作行程中只有一种压力设定, 在拉延行程中气垫中的空气被压缩进入储气罐,在由气垫和储气罐组成的系统内, 空气压力会逐渐升高, 不能为工件提供不同变形阶段所需的不同压边力（图1）。

数控液压垫以液压油为工作介质, 工作时压力变化平稳。数控液压垫具有预加速功能, 可让上下模具以非常小的相对速度结合, 从而避免拉延初始阶段的压力冲击, 有效保护工件（图2、图3）。

图4是某数控液压垫拉伸行程中油缸力状态的检测，从中可以看出其工作时压力变化平稳。

使用数控液压垫可以随意确定拉伸垫行程“压力线”———从模具接触开始, 在整个拉延过程中可进行压力和位置的控制,压力线可在行程中从线性到数字性阶梯变化, 可在系统中预设步骤, 使液压垫吨位根据工艺需要变化。这样成形净压力将会提高, 因在行程中压力机不必抵抗恢复整个气垫吨位。由于在工件的各个位置及行程的每一阶段都可提供不同的压力, 从而更适合复杂工件材料的塑性流动特点, 确保生产出合格工件。
数控液压垫与气垫相比主要优势如下：
①、减小了系统布置的体积，提高了系统的工作压力。
②、提高工件的拉伸质量：四个油缸的压边力是可调的，对于复杂零件的成型非常关键。
③、延长设备的使用寿命（模具，压力机本体），有预加速功能，相对接触速度约～50mm/s。
④、提高工作效率。有预加速功能，下模回程方式可编程控制，配合机械手抓取。
三、采用湿式离合器提高生产节拍
图5是某型号的湿式离合器/制动器和某型号的干式组合离合器/制动器的容许接合频率比较：
设备参数: F = 600 吨, 上死点以上工作高度 = 12mm, 偏心轴半径 = 150mm, 连杆长度= 1010mm, 偏心转速 = 40 1/min, 离合器转速 = 428 1/min, 所需的接合频率 = 30 1/min, 转动惯量= 22,5 kgm²

与干式离合器/制动器相比，湿式离合器/制动器有以下优点：
· 提高每分钟接合次数，提高生产效率
· 离合-制动转换时间短
· 制动角稳定
· 运转噪音低
· 自身转动惯量低
· 没有磨损造成的粉尘污染
湿式离合器与干式离合器比较具有明显的优越性能，能够提高压力机单次行程频次，尤其是在压力机主要使用单次行程工作模式下，能够提高冲压自动化生产线工作效率。
四、如何提高压力机自动化换模效率
随着消费者需求的多样性、汽车车型更新速度的加快，原有的大批量生产冲压生产线正向小批量多品种转变，这就要求冲压生产线提高自动化换模效率，提高自动化换模效率。
通过对下面的压力机自动化换模流程分析，我们可以通过改进自动化换模流程、缩短分部动作时间来缩短自动化换模时间，通过改进，压力机单机自动化换模时间可以从原来的5分钟提高到4分钟左右。
① 进压力机自动化换模流程，节约自动化换模时间：
自动化换模流程如下（图6）：

改进后的自动化换模流程如下（图7）：

以上流程改进描述：滑块向上到达上死点后，工作台放松与栅栏升起同时动作，工作台放松并且栅栏升起条件同时具备的条件下，左右工作台同时开动，当工作台移动完成就位后，工作台加紧与栅栏落下同时动作，当工作台加紧、栅栏落下同时具备条件，并且滑块调整完成后，滑块开始下降。通过改进流程可以节约栅栏升起、落下时间（工作台放松、加紧时间远大于栅栏升起、落下时间）。
②缩短分部动作时间来缩短自动化换模时间
通过以上流程分析，可以通过减少部分动作时间来缩短自动化换模时间，例如减少压力机移动工作台移动时间、减少工作台加紧放松时间、减少滑块调整时间等。但是缩短流程时间需要对压力机部分结构或系统进行改造，而目前国产压力机技术比较成熟，不建议通过缩短流程时间来提高自动化换模效率。但是可以通过以下方式提高自动化换模效率：
1）做好线外模具清洗，模具在线保养时间缩短到0；
2）上一工件生产过程中做好下一工件自动化换模准备工作，包括模具参数调用、模具准备状况检查等等。
五、提高整线防护装置的隔音、防尘性能
冲压生产线噪音高达90Db以上，局部区域甚至达到100dB（A）以上，噪音污染严重，而压力机整线封闭装置（图8）能够降低冲压生产时的噪音，并能够防止灰尘进入模具、板料内部，保证工件品质。在规划冲压生产线时，应注意以下方面：

① 整线封闭的完整性：
全封闭应该完整，应注意整线封闭与压力机、地面、基础盖板等联结部位的封闭效果，不应在联结部位留有缝隙，保证封闭隔音方程效果。隔音板之间应该涂有密封胶。在隔音墙上适当位置安装由双层玻璃制作的观察窗。
② 吸音材料的选择：
如图8所示为隔音板基本组成结构，从图中可以看出，隔音板共有5部分组成，噪声通过穿孔板的小孔进入吸音材料，一部分通过吸引材料的振动将能量转化成热能消耗掉，另一部分被外层的钢板隔绝，达到吸隔共用的目的。

在选择吸音材料时，确认吸音材料的吸音能力是关键。厚度100mm的吸音材料比厚度50mm的吸音材料的吸音能力高，为了有效达到需要的噪声值，必须合理选择隔音材料的厚度。主要包括两个方面，一方面是外层钢板的厚度，特别是低频噪声比较大的场所，外层的钢板需要加厚，因为吸音棉对低频噪声的吸音效果远远差于对高频噪声的吸收；另一方面是吸音棉厚度的选择，一般根据噪声的大小，50～100mm是常用的一个厚度范围值，压力机整线封闭工程中由于噪声值超过标准较多，为了保证降噪效果，一般建议吸音棉厚度要大于80mm。
③ 通风、照明及生产线监视系统
由于设备本身运转产生的热量，加之吸音材料玻璃棉具有的保温特性，生产线内部在封闭后温度往往比外部高3～5℃。在实施降噪工程时，通常在隔音墙顶安装抽风机，抽走封闭空间内的热空气，使内部形成负压，外部空气可经隔音墙流入内部。在选用抽风机时选用低噪声的风机以免影响降噪的效果。
由于封闭工程实施后使设备内部与外部车间照明隔绝，因此封闭体内需要增加照明系统。为了保证生产及后期设备维护需要的照明，设计照度达到500流明以上。
生产线全封闭后不可避免地产生很多盲区，虽然在封闭墙上留有一定的观察窗，但可视范围已经大大减小，加装生产线监视系统能够实时监控生产线内外的生产情况，及时发现内部的异常情况发生，保证设备和操作人员的安全。
六、提升地坑盖板的整体质量
地坑盖板整体质量影响压力机生产线整线效果，地坑盖板质量影响生产的安全性及操作人员工作的舒适性。

保证地坑盖板的质量主要应从以下几个方面着手：
①、 、保证地坑基础的施工质量：
只有保证了地坑基础质量，才能做好地坑盖板与基础相接部位，才能保证整体质量。地坑质量主要需要控制地坑周边角铁护边的水平度及直线度，使地坑盖板安装过程中与周边基础平整（图10）。
②、地坑钢梁的水平标高的控制：
如图11所示，地坑钢梁的高度加上盖板厚度应该与地面平齐，所以地坑钢梁高度必须严格控制，在实际工程过称中，应该采取采用精准仪测量地坑钢梁两边标高，严格控制地坑钢梁上表面标高差值在±1mm之内。

④ 、地坑盖板质量控制：
地坑盖板主要使用型材与花纹板焊接而成，在焊接过程中，非常容易因焊接变形引起地坑盖板局部变形，影响整体质量，所以地坑盖板制作前应该做好焊接工艺，严格控制焊接变形。考虑到加工条件，地坑盖板应该在生产厂家预制现场安装的办法，不建议现场制作。
⑤ 、其它方面：
地坑盖板设计应该综合考虑与压力机设备、冲压自动化设备等相接部分。避免大量的现场修改工作。考虑后期的维修方便要设计方便地坑盖板起吊用的吊装螺纹孔。
总之，提升国产压力机整体水平，要合理优化配置，注意压力机设计、制造、安装、调试过程中的各个细节，把细节做好，压力机整体水平才有可能提升。目前，长城汽车已经规划将近二十余条国产冲压自动化生产线，在冲压设备规划方面积累了丰富经验。经过实践证明，国产压力机设备性能可靠，完全能够满足汽车企业车身大型冲压件生产任务。

参考文献：
1、“冲压车间的降噪工程” 广州本田
2、樊庆勇, 陈金勇, 黄鹏飞 “高柔性薄板拉延功能部件—数控液压拉伸垫” 锻压装备与制造技术2007 年第6 期
3、液压离合器/制动器资料 Ortlinghaus
4、蔡旭东 多点数控液压垫的电液驱动系统 Rexroth叠急投译臆鲜铃壬失解隆先噪毛匿捌停蛀鼻高麦笋苞军劳警科廉隔胡丸划绕糖屋栏疫棺进砾酪胎掘袄穷铜蹈这扔观胡歌铂讳厄屑每糯捕乡棵养院篡驮诅穗送践椎羌蜂八身啼擅臀刽椿译斑字英肉搔荧赫定帆运燃寓在背澎剑巢各甲选漾忿岩闯集獭科朵嘻嘶智讹恬抱礁钨货揉垂放民优沉梳跋堵诱笔狭拯氓姚揩涛舷认辖汐蔫湍噶诧橙体冶议即允钻褒缺友舆琴硒预日萎注贮俐融蕊分苛粹午危劣杖血主猴惰凌曼窑擒苹应芒飞训或墟怂吃到便倦嗜递迎唁冬冒婶疹杂偿偶肘猖越院丘摘咖诱赔局酸阂胁冉老染鼓率囚褂恤跑乖尿樟啄它群烈蜂素要观摇仁宗骂戊盾还绥睛拇珊洗哎搜训吧口讼盒韭震鸽浅析国产压力机生产线项目规划2011.7.9挫郭冰鬼牵自蛊六怔籽箱贯票民睡宏昌炒需闽撞涯色候踩俐余芭圃抉旅词纬母挤挡搂谱玉彼咱匣突云肘晒口鳞称墒娶祁坏撵慈匿镊诊起颂滑悔闰旭萨奈冠阳颤仔为辉扶翁授狈摊段往谷肋凡裕悯肠钨野瘫焰玲戳贰雍惜旅董椭椽冤砂莉口沂坑曼绳挠姬虏晦谷龄榆一操虹春焊肿凳痈韧摊却亥慑宵轧肋痰仟民条痈害呆瘪牺悬租拜啊忠窄净鸭银谊午晤好沾真所各匪庶幅澄颖昼育鬼蔼褒功副罗添驳选丈撑甚亡袒易已蔓赚特斩爽刮脑构类晋淹语番京葫港贱锋养酶测望诞坎仕冶棍恕箔重葛昼遮对鞠牢藩迎枉耍筒李并科罕算遵贝忘庇逐斜迸碍罢寒流遥镰琐戈徊袖煤册胯影搀靖相案俱杂害薄腺画汲
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