整车工厂的冲压车间规划设计原则分析

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[摘 要]本文通过实际研究工程案例，对整车工厂的冲压车间规划设计原则进行了具体的分析，得出了以下结论，整车工厂冲压车间的规划设计需要以降低运行和投资所需成本，促进生产效率的提高，有助于实现工程扩建为原则。

[关键词]整车工厂；冲压车间规划；设计原则

中图分类号：TG388 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0083-01

为了更加了解整车工厂的冲压车间规划设计以及现场施工管理等过程，本研究在具体实例基础上进行相关介绍，全面分析冲压车间规划设计的相关内容，探究整车工厂的冲压车间规划设计原则。

1.产品产能、工艺、设备与生产管理规划

1.1产品输入

1.1.1投产车型：不同车型拥有不同的工艺流程、生产布局、模具、设备类型、物料缓冲区、扩建预留区等[1]。一般工厂生产的车型有家用7座车、越野车、小型车和中型车等。

1.1.2自制件种类与数量：整车工厂冲压车间一般只生产大型覆盖件，数量为15～35个零件/车型，其余钣金件采购自供应商，这样大大缩短物流距离，提高了覆盖件特别是外板的质量，减少采购环节也能降低生产成本，加快生产速度。

1.2产能

根据工厂产量对产能进行估算：月产能是每小时生产数量、每天工作时长、每个月工作时数、模具线数的乘积。实际月产能是每分钟实际冲次、每天工作时长、每个月工作天数与60的乘积[2]。

1.3工艺

车身外板一般设计成三维不规则曲面性状，拥有较大尺寸和比较复杂的性状，为了造型的完美，必须保证最高的外观质量，完成最精密的配合，保证形状和尺寸的良好结合，保证高质量的装配和焊接。不同车型零件具备不同冲压的材料、设备、模具和工艺特点。

1.4设备

1.4.1开卷落料生产线

开卷落料生产线大体上分为开卷和落料两个单元，工艺细分为：上料小车、开卷机、在线清洗机（可选）、矫直机、缓冲单元、压力机、输送带、堆垛机。一般自动化程度较高，生产速度快。规划时应以物流方便为原则，入口靠近卷料存放区，出口应靠近剁料存放区，并预留落料模具存放面积

1.4.2压力机生产线

（l）拉延压力机按照模具结构不同分为双动压力机和单动压力机，前者用于复杂零件的拉伸，但由于其压机和模具结构复杂，成本高，效率不如单动压力机，逐步后者取代。后序压力机基本均为单动压力机。整条线的排列形式多采用串联式。

（2）压力机按自身原理、结构不同分为，机械式压力机和伺服压力机。

后者靠高功率伺服电机直接驱动滑块运动，没有传统机械压力机的飞轮离合器结构，并带有能量回收系统。具有速度更快、相应更及时、压力曲线可调、节能等优点，但投资相对较大。

（3）每台压力机吨位一般在800T～2300T之间，拉延压力机吨位最大。

（4）每台压力机一般配两个活动工作台，左右切换，从而减少换模时间。

（5）因为车身覆盖件轮廓尺寸较大，典型的压力机工作台尺寸为4500*2500。

（6）生产线布局上：入口应靠近通道和剁料存放区，方便天车或叉车上料；线头及线两侧应预留足够大的模具存放面积，并以尽量减少模具吊运时间为原则；出口应预留零件输送皮带、质量检查区域、工位器具（零件台车）中转面积，并朝向零件仓库的方向。

1.4.3板料翻转机

该设备主要用于翻转前翼子板、侧围、门板等的坯料，这些零件具有左右对称性，可只加工左件的落料模具，利用翻转机将落好的剁料翻转180度即可得到右件坯料。从而减少模具投资和占地面积。

1.4.4在线清洗

利用4个AC变频电机对清洗机进行驱动，油基清洗介质主要含无纺布3M挤干辊有、反向尼龙刷辊、包聚氨醋送进辊各1对[3]。油箱的材质为不锈钢板，内有双过滤器，过滤能力高达25微米，清洗机连接机器人和拆垛机。

参数介绍：清洗机速度可以任意调节，最大速度可达每分钟120米，挤干辊最大上辊压力为100PLI，泵输出量大约为每分钟600升，油箱加热器功率为6KW。

1.4.5自动化输送线

主要介绍3种零件输送方式，以四工序为例：第一种是高速机械手，包含零件输送带、拆垛对中、机械手5台；第二种是传统机械手，包含穿梭机3台、零件输送带、拆垛对中和机械手八台；第三种是机器人，包含零件输送带、拆垛对中、机器人六台。

1.4.6天车

天车为50T/10T桥式双梁起重机，其起升和行走机构能够通过变频调速进行控制，不仅能够驾驶室控制，还能够遥控。将钢轨作为大车轨道，将焊接压板作为小车轨道[4]。变频调速应用于控制大、小车，主、副钩，变频器包含参数设置和能够手动输入的面板。天车总吨位应大于单个模具以及钢卷的重量，并留余量，副钩吨位应以能独立吊起上模为基准

1.4.6废料输送线规划

废料排送和处理的方式主要有：（l）从压力机冲模上排除下的废料经洞口直接掉落到地下室的废料输送带上；（2）直接送至处理车间；（3）筛选、分装废料，然后利用货车将其运出厂外。

1.5零件检测

工序如下：（l）在线检查（即100%检查）：质检员之间利用砂纸、纱网、软油石等对零件分区域进行打磨和触摸，主要防范麻点、坑包、划伤、裂纹等缺陷。（2）抽检：按照一定频次抽取零件进行全面检查，包括触摸、打油石、涂油后照平行光、数孔、测量减薄率等 （3）尺寸测量：在检具或测量支架上测量零件尺寸精度。 规划环节包括质量报警、成型性监控、缺陷品处理、尺寸监控、板料质量、检具监控维护等环节。

1.6生产管理

（l）生产计划管理：明确每天生产计划控制流程、零件物料和板料清单等；

（2）运输管理：板料利用吊车转运、零件利用拖车、叉车用于装卸库房内零件，规划好运输路线；（3）库存管理：能够跟踪零件数据、完成库房零件布局、设置最大或者最小库存、保证先进先出；（4）原材料管理：板料接收流程、设置库存、处理可疑板料；（5）落料件管理：设置最大或者最小缓冲量、控制落料件质量；（6）半成品管理：生产工序件保证在一天时间内，并且要完成入库工作，试模和项目工序件分开存放，并且进行专项处理。

2.厂房平面规划

（l）生产区域面积通过计算生产线条数以及每条线叉车转弯半径、物流通道大小、生产前后缓冲面积等因素。（2）模具面积按照规划模具尺寸进行计算。实际所需面积为模具面积与物流系数乘积的1/2[5]。（3）库房面积通过装箱定额、规划零件工位器具尺寸进行计算。（4）在知道数模尺寸的情况下，检具面积可以直接计算得出；若提前不知道，可以采用相似车型类比法进行计算；检具面积计算采用平均法然后乘以物流系数。（5）模修面积由模修设备所占面积与同时维修多少套模具所占面积之和大小决定。（6）板料存放区面积由板料平均大小周转时间、产量决定。（7）钣金翻修面积通过钣金返修数量计算得出。（8）办公生活区需要综合考虑工程师、工具材料库房、信息文档、会议室、培训室、管理人员、卫生间、参观接待等。（9）按照实际空间完成工段园地设计。

3.土建公用设计

（1）天车与压力机高度决定轨顶标高，通常情况下要保证压机的最高点与天车的最低点的距离2米左右。（2）电控箱平台底下用途、工艺布局决定电控箱平台高度，必须保证设备电柜能够自由摆放。车间自动化线电控箱平台底标高4.5m，荷载5KPa。（3）车间大门及物流门要重点考虑其高度和宽度，并且要保证物流顺畅。（4）厂房载荷设计。首先按150KPa对模修区、检具存放区、板料存放区、模具存放区进行承载设计；冲压件缓存区设置为50KPa，余下的为100KPa。其次根据天车的自身重量、最大吊重、轮压核算厂房钢结构载荷。（5）采用环氧树脂和骨料耐磨2种方法制作地坪。（6）厂房屋面设置3%以上采光带，且保证呈均匀的点式分布，防止局部过强或者过弱采光。

结束语

进行整车工厂的冲压车间规划设计首先要确定产品产能、自制件范围，然后选择工艺和设备，确定功能模块，保证物流顺畅，然后对各种辅助办公区进行综合考虑，最后设计厂房公用区域，这样一个车间最主要规划设计就完成了。

参考文献

[1]张正杰.汽车覆盖件冲压生产车间的规划与设计[J].金属加工（热加工），2012（05）：6-9.

[2]王平，崔礼春，熊飞.汽车冲压车间的工艺规划设计[J].锻压技术，2012，06：135-137.

[3]田文彪，魏明，尹娟，宋衍国.汽车制造企业能耗分析及节能新技术[J].节能，2012，11：21-23+2.

[4]杨兰和.汽车工厂群中物流库区平面布置规划设计[J].物流技术与应用，2010，09：98-100.

[5]李彬.浅析汽车工厂冲压车间的工程设计[J].科技创新导报，2013，25：57+60.