鋁板沖壓件ID mark工藝排布的創(chuàng)新及應(yīng)用

汽車工業(yè)在蓬勃發(fā)展的同時(shí)，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車輕量化已成為世界汽車發(fā)展的潮流，汽車輕量化技術(shù)的研究已經(jīng)成為未來(lái)汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。鋁合金材料具有一系列優(yōu)良特性，如比重小，比強(qiáng)度高，良好的成形性能、力學(xué)性能、物理性能以及工藝性能。但由于鋁板材料較軟，在實(shí)際生產(chǎn)中相較于鋼板更容易被硌傷。
 

ID mark即生產(chǎn)標(biāo)識(shí)，是由一連串字母和數(shù)字組成，包含了零件號(hào)、班次號(hào)、變更級(jí)別號(hào)、年份、批次號(hào)等信息，是零件的身份證。當(dāng)生產(chǎn)中出現(xiàn)質(zhì)量問題，生產(chǎn)標(biāo)識(shí)是質(zhì)量排查追蹤的重要信息，在生產(chǎn)中必不可少。
 

創(chuàng)新背景及意義
 

在生產(chǎn)中，X156機(jī)蓋外板外觀面上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)硌傷，每批次都要多次停機(jī)擦模，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)，造成了巨大浪費(fèi)，也增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，每批次返修率也非常高，約為16%，產(chǎn)生了大量返修件，影響了SPH、EE、FTC等考核指標(biāo)。在跟蹤調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，制件ID mark附近產(chǎn)生的硌傷尤其多，約占所有硌傷區(qū)域的60%，圖1為制件硌傷實(shí)物圖。
 

受到各工序工作內(nèi)容、沖壓方向、模具結(jié)構(gòu)等約束，機(jī)蓋外板的ID mark被安排在OP20壓出，壓生產(chǎn)標(biāo)識(shí)時(shí)會(huì)擠壓出鋁屑，這些鋁屑會(huì)留在本序或帶到后工序，從而導(dǎo)致制件硌傷。為了控制返修率，有效提高FTC，減少擦模停機(jī)，提高經(jīng)濟(jì)效益，改善和解決ID mark產(chǎn)生的鋁屑非常必要。
 

ID mark工藝排布創(chuàng)新及方案設(shè)計(jì)
 

X156機(jī)蓋內(nèi)外板工藝方案

圖1 制件硌傷

圖2 各工序工藝內(nèi)容

X156機(jī)蓋內(nèi)外板工藝方案共分為4序：OP10拉延，OP20修邊、側(cè)修邊、沖孔、側(cè)沖孔，OP30修邊、側(cè)修邊、沖孔、二次切斷，OP40整形、翻邊、切邊，如圖2所示。由于自動(dòng)化沖壓線有5臺(tái)壓力機(jī)，所以第5臺(tái)壓力機(jī)不需要工作，設(shè)計(jì)為專門的空工位，空工位只是在自動(dòng)化生產(chǎn)中起到傳遞制件的作用，不參與沖壓件成形的工作。
 

ID mark工藝排布創(chuàng)新
 

經(jīng)過分析研究，考慮到各工序工作內(nèi)容，同時(shí)考慮到此零件生產(chǎn)時(shí)間緊張，每周2批次生產(chǎn)，且空工位為專用的，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需要，創(chuàng)新性提出將生產(chǎn)標(biāo)識(shí)由OP20移到空工位，此方案的優(yōu)點(diǎn)如下：

⑴風(fēng)險(xiǎn)可控，即使方案調(diào)試不成功，仍可在OP20沖制生產(chǎn)標(biāo)識(shí)，調(diào)試過程中可正常生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)無(wú)影響。

⑵在空工位沖制生產(chǎn)標(biāo)識(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

⑶易于調(diào)整，在調(diào)試過程中，遇到問題調(diào)整起來(lái)非常方便。

⑷可持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化，在正式生產(chǎn)后，仍可不斷地進(jìn)行優(yōu)化，如增加減重孔、改善生產(chǎn)穩(wěn)定性等。

⑸成本低，整個(gè)方案費(fèi)用為4000多元，包含了所有部件的加工和采購(gòu)費(fèi)用。
 

方案設(shè)計(jì)
 

⑴整體方案介紹。
 

在OP50空工位上增加一個(gè)氣動(dòng)裝置，該裝置通過螺釘緊固到空工位上，通過氣缸打出生產(chǎn)標(biāo)識(shí)，整體方案結(jié)構(gòu)如圖3所示，方案設(shè)計(jì)的生產(chǎn)標(biāo)識(shí)位置和要求位置一致，如圖4所示的紅框區(qū)域。
 

氣動(dòng)裝置的主體結(jié)構(gòu)包含下模鑲塊（材質(zhì)為Q235）、防側(cè)塊、生產(chǎn)標(biāo)識(shí)安裝塊、氣缸安裝塊、氣缸、鋼板焊接組件等，如圖5所示。

⑵難點(diǎn)分析及對(duì)策。

在空工位上沖制生產(chǎn)標(biāo)識(shí)，存在以下難點(diǎn)：

1)制件是由圖6中所示的黃色托盤托起的，托盤下方無(wú)穩(wěn)定支撐，無(wú)法精確定位。

圖3 方案設(shè)計(jì)圖

圖4 生產(chǎn)標(biāo)識(shí)位置

圖5 主體結(jié)構(gòu)三維圖

圖6 空工位圖

圖7 制件合邊面高度
 

2)制件合邊面高度只有7mm（圖7），在如此窄的區(qū)域沖制生產(chǎn)標(biāo)識(shí)，必須保證沖制的精度和穩(wěn)定性。

3)無(wú)壓料裝置，沖制生產(chǎn)標(biāo)識(shí)時(shí)，制件此區(qū)域外觀面容易變形，出現(xiàn)凹坑缺陷。

針對(duì)以上問題，經(jīng)過分析研究，制定了專門的對(duì)策：

1)專門設(shè)計(jì)下模鑲塊用于下模符形支撐，同時(shí)選用自帶導(dǎo)向的氣缸MGPM32-50，可保證沖制生產(chǎn)標(biāo)識(shí)的精度。

2)下模鑲塊附近增加兩處吸盤，如圖8所示，保證制件到位穩(wěn)定，防止在沖壓生產(chǎn)標(biāo)識(shí)過程中，制件抖動(dòng)。

圖8 氣動(dòng)裝置實(shí)圖
 

3)安裝調(diào)速閥，控制氣缸力，氣缸力的大小要合適，氣缸力過大，制件外觀面會(huì)出現(xiàn)凹坑，氣缸力過小，生產(chǎn)標(biāo)識(shí)不清晰。
 

組裝調(diào)試流程和注意事項(xiàng)
 

零部件加工和組裝
 

將加工好的零部件進(jìn)行組裝，并安裝到空工位上，同時(shí)安裝吸盤、氣管、調(diào)速閥等氣路裝置，重點(diǎn)關(guān)注以下兩點(diǎn)：

⑴安裝時(shí)要保證各個(gè)部件相對(duì)位置，要保證和設(shè)計(jì)的一致性。

⑵安裝時(shí)保證下模鑲塊和其余托盤高低一致，要同時(shí)托起制件。

線下調(diào)試

為了減少線上調(diào)試時(shí)間，需對(duì)組裝完成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行線下調(diào)試優(yōu)化，主要工作為以下兩點(diǎn)：

⑴對(duì)下模鑲塊進(jìn)行符形研合，保證下模鑲塊著色均勻，否則容易出現(xiàn)外觀缺陷。

⑵通過調(diào)整調(diào)速閥來(lái)控制氣缸沖制生產(chǎn)標(biāo)識(shí)的力量，找到一個(gè)平衡點(diǎn)，力量太大制件外觀容易出現(xiàn)缺陷，力量太小生產(chǎn)標(biāo)識(shí)不清晰，達(dá)不到生產(chǎn)要求。

線上生產(chǎn)調(diào)試驗(yàn)證

線下調(diào)試合格后，需要進(jìn)行線上調(diào)試驗(yàn)證，主要調(diào)試氣源控制角度，調(diào)節(jié)好機(jī)械手放件、取件以及氣缸和吸盤之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，要保證圖9所示的先后運(yùn)動(dòng)關(guān)系。

圖9 運(yùn)動(dòng)關(guān)系

生產(chǎn)驗(yàn)證和經(jīng)濟(jì)效益

生產(chǎn)穩(wěn)定，制件外觀無(wú)缺陷

經(jīng)過多批次生產(chǎn)驗(yàn)證，生產(chǎn)標(biāo)識(shí)清晰，滿足生產(chǎn)要求，同時(shí)生產(chǎn)標(biāo)識(shí)附近區(qū)域，制件外觀狀態(tài)較好，未出現(xiàn)外觀缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量可以得到有效保證。圖10為機(jī)蓋外板空工位生產(chǎn)實(shí)圖。

圖10 機(jī)蓋外板空工位生產(chǎn)實(shí)圖
 

返修率降低明顯
 

該優(yōu)化方案正式實(shí)施后，X156機(jī)蓋外板在線返修率大幅降低，圖11為方案實(shí)施前后每月在線返修率情況。方案實(shí)施后在線返修率由16%降低到6%，降低60%左右。

圖11 X156機(jī)蓋外板在線返修率
 

目前機(jī)蓋外板每月產(chǎn)量約為6000件，方案實(shí)施后每月可減少返修600件。機(jī)蓋外板返修通常需要兩名工人協(xié)同工作，每個(gè)件返修時(shí)間約10min，這樣每個(gè)月可節(jié)約200工時(shí)，全年可節(jié)約2400工時(shí)，每年可節(jié)省人工成本約13萬(wàn)元。
 

減少后工序擦模停機(jī)，提高設(shè)備使用效率
 

對(duì)此方案實(shí)施前后的停機(jī)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，本方案實(shí)施后，擦模停機(jī)時(shí)間降低44%，共減少98min，如圖12所示。
 

從以上統(tǒng)計(jì)可以得出，一年共可減少停機(jī)392min，約合6.53h，每年大約可節(jié)省30萬(wàn)元停機(jī)費(fèi)用。

圖12 擦模停機(jī)時(shí)間
 

生產(chǎn)標(biāo)識(shí)批次號(hào)更換更方便，時(shí)間更短
 

X156機(jī)蓋外板生產(chǎn)標(biāo)識(shí)在OP20沖制時(shí)，因生產(chǎn)標(biāo)識(shí)在模具里面，更換生產(chǎn)標(biāo)識(shí)中的批次號(hào)比較麻煩，需要使用天車將模具從模具存放區(qū)運(yùn)送到模具維修區(qū)，并將模具上下模分開，占用模具維修場(chǎng)地，同時(shí)需要3個(gè)鉗工進(jìn)行協(xié)作，約用時(shí)25min，將生產(chǎn)標(biāo)識(shí)移到空工位后，只需1個(gè)鉗工在空工位存放區(qū)進(jìn)行更換，不占用天車和維修場(chǎng)地，同時(shí)僅需5min。機(jī)蓋外板每月生產(chǎn)7批次，每月可節(jié)約8.2工時(shí)，全年可節(jié)約98工時(shí)。
 

結(jié)束語(yǔ)

目前將ID mark移到空工位上的方案，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間、多批次、大產(chǎn)量的驗(yàn)證，該方案穩(wěn)定可靠，改善效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益突出，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期。在可查閱到的資料及信息中，未曾有將生產(chǎn)標(biāo)識(shí)安裝到空工位上，且實(shí)現(xiàn)序列化生產(chǎn)的先例，本方案是在結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的情況下，首次創(chuàng)造性的將ID mark移到空工位上，以X156機(jī)蓋外板為例，給生產(chǎn)中類似問題提供了很好的解決思路和方法。

—— 來(lái)源：《鍛造與沖壓》 2019年第2期