覆蓋件沖壓生產(chǎn)具有規(guī)模化、批量化、多品種化的特點。先進合理的沖壓車間工藝規(guī)劃設(shè)計，應(yīng)該充分體現(xiàn)出自動化水平的提高、生產(chǎn)節(jié)拍的提升、沖壓件成本的降低以及沖壓件品質(zhì)的提高等。本文結(jié)合某沖壓主機廠沖壓車間的規(guī)劃設(shè)計，闡述了如何根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)工藝及設(shè)備并進行車間工藝布置，以及在此基礎(chǔ)上提出配套土建及公用設(shè)施要求，供工藝設(shè)計人員參考。沖壓工藝和設(shè)備選擇
隨著新車型投產(chǎn)及產(chǎn)量攀升，同時伴隨沖壓行業(yè)零件大型化、質(zhì)量標準的不斷提高，工廠沖壓生產(chǎn)條件面臨幾方面的主要問題亟待解決。⑴大型沖壓件的生產(chǎn)負荷問題。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，以現(xiàn)有條件核算，大型沖壓件的生產(chǎn)負荷問題將在今后幾年內(nèi)愈演愈烈，達到甚至超過150%的程度，遠遠超出生產(chǎn)能力范圍。而周邊地區(qū)沒有大型沖壓件的批量生產(chǎn)能力，所以必須新增大型沖壓生產(chǎn)線解決該問題。⑵產(chǎn)品質(zhì)量保證能力。隨著市場對中重載商用車質(zhì)量要求的提高，工廠迫切需要提升沖壓質(zhì)量保證能力，以此支撐質(zhì)量標準，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。質(zhì)量保證能力的提高是對應(yīng)沖壓全過程的整體改善工程，必須從原材料準備、沖壓生產(chǎn)、倉儲物流等多方面綜合布局，改變、改善生產(chǎn)條件，提升管理水平。⑶壓力機噸位不足。高端商用車車型的導(dǎo)入，不但提高了工廠大型件（增加20個流水）的生產(chǎn)負荷，同時對壓力機噸位需求超出現(xiàn)有條件。目前企業(yè)最大壓力機額定噸位1600t，最大件實際需求超過2200t。結(jié)合工廠實際，綜合核算經(jīng)濟性得出結(jié)論：需要引進更大噸位的壓力機，結(jié)合公司產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃及行業(yè)規(guī)律，定義為最大額定噸位2400t。⑷生產(chǎn)效率低下，工人勞動強度大。工廠沖壓生產(chǎn)線均為手動生產(chǎn)線，大型件效率較低，SPH不超過240次。同時，工人勞動強度較大，單班經(jīng)手質(zhì)量超過10t，最大超過15t。綜合以上分析，同時結(jié)合工廠對于安技環(huán)保、庫存管理、技術(shù)先進性等方面的提升訴求，需要完成以下建設(shè)內(nèi)容：⑴對現(xiàn)有條件進行清理、改造、整合，以適應(yīng)“沖壓中心”項目分期建設(shè)需要。⑵更新630t開卷落料線1條。⑶新建2400t沖壓自動化生產(chǎn)線1條。⑷同期完成諸如模具改造、廢料線、起重設(shè)備、物流設(shè)備、工位器具等方面的配套。沖壓車間的生產(chǎn)工藝主要有沖壓毛坯的生產(chǎn)和沖壓件的生產(chǎn)，其他還有試模、模具維修、沖壓件返修、廢料輸送等輔助工作。⑴坯料生產(chǎn)。落料是將卷材加工成沖壓件生產(chǎn)所需的料片，其生產(chǎn)工藝為：卷材上料→開卷→剪料頭→清洗→校平→送進→落料壓機落料或剪切→堆垛。為滿足料片生產(chǎn)，車間需配備全自動開卷落料生產(chǎn)線或全自動剪切生產(chǎn)線，其中前者既可用于落料又可用于剪切，后者僅可用于剪切。目前國內(nèi)該類設(shè)備以進口為主，國產(chǎn)為輔。開卷落料線實例如圖1所示。
由于開卷落料線的價格較高，所以在配置經(jīng)濟性上需有一定考慮，通常一條開卷落料線的產(chǎn)量可匹配三條全自動機械式?jīng)_壓生產(chǎn)線的產(chǎn)量，在選配該設(shè)備時需根據(jù)車間產(chǎn)品和產(chǎn)量而定。大型覆蓋件沖壓生產(chǎn)工藝主要有拉深、切邊、翻邊、成形、沖孔、整形等，根據(jù)沖壓件形狀、結(jié)構(gòu)的不同有所調(diào)整、組合，部分產(chǎn)品的典型生產(chǎn)工藝為：1)整體門框。拆垛上料裝置→拉延成形→修邊沖孔→斜楔修邊沖孔→翻邊整形→下線。2)頂蓋板。拆垛上料裝置→拉延成形→修邊沖孔→斜楔翻邊整形→整形沖孔→下線。沖壓生產(chǎn)的壓機連線布置，壓機的數(shù)量則需根據(jù)沖壓件成形工藝及沖壓模具形式來定，三序、四序、五序、六序皆有，一般以四序居多。應(yīng)該說工序越少則相應(yīng)壓機數(shù)量越少，車間固定投資就越低，但同時需考慮模具設(shè)計的可行性及模具復(fù)雜后所引起的費用增加。而壓機設(shè)備的參數(shù)如公稱壓力、臺面尺寸、閉合高度等需根據(jù)產(chǎn)品工藝而定。壓機線數(shù)量的選擇則根據(jù)產(chǎn)品、產(chǎn)量、壓機線生產(chǎn)率而定，公式為：壓機線數(shù)量=∑(模具套數(shù)×生產(chǎn)綱領(lǐng))÷壓機線生產(chǎn)率(ASPM)÷設(shè)備年時基數(shù)。其中，1)模具套數(shù)和生產(chǎn)綱領(lǐng)為規(guī)劃時已定。2)壓機線生產(chǎn)率同壓機本身運行速度及沖壓件的輸送方式相關(guān)，壓機運行速度為設(shè)備固有數(shù)值，而沖壓件輸送一般有兩種形式，一種為手工上下料，另一種為全自動上下料(分為機器人和機械手)，機械手的輸送速度最快，其次為機器人輸送，人工最慢，相應(yīng)地投資也是由高到低。3)設(shè)備年時基數(shù)可從《機械工廠年時基數(shù)設(shè)計標準》中查取，或者根據(jù)公司體制從相關(guān)文件規(guī)定中獲得。1×2400t+3×1000t全自動沖壓生產(chǎn)線如圖2所示。
1)模具維修。沖壓車間內(nèi)一般設(shè)置簡單機修設(shè)備用于模具的日常小修，若壓機生產(chǎn)線負荷率較高，則需要在模具維修區(qū)域設(shè)置試模壓機，試模壓機的參數(shù)與生產(chǎn)線上最大設(shè)備的參數(shù)相同。2)廢料輸送。沖壓生產(chǎn)中會產(chǎn)生沖裁下來的廢料，在壓機線基礎(chǔ)上可設(shè)廢料輸送線用于收集廢料并集中排出。3)沖壓件返修。在線上下料的沖壓件需設(shè)置整修區(qū)域用于整修沖壓件毛刺及表面缺陷。
車間布置及物流
根據(jù)沖壓件生產(chǎn)工藝，沖壓車間一般由卷料存放區(qū)、開卷落料生產(chǎn)區(qū)、料片堆放區(qū)、模具堆放區(qū)、模具維修區(qū)、沖壓生產(chǎn)區(qū)、沖壓件暫存區(qū)、沖壓件維修區(qū)等組成，另外還有廢料間、叉車存放區(qū)域、車間辦公區(qū)、生活區(qū)等。圖3所示為沖壓車間布置。
沖壓車間的物流路線是比較清晰明了的，主要是以下幾條線路。⑴沖壓生產(chǎn)，生產(chǎn)物流路線如圖4所示。
土建及公用配套要求
在沖壓車間的生產(chǎn)綱領(lǐng)、工藝、設(shè)備均確定以后就要對土建提出相應(yīng)的要求，以滿足生產(chǎn)需要。1)車間跨度。主要根據(jù)壓機換模的形式而定，通常壓機有3種上模形式：前面上模、側(cè)面上模、左右上模。其中前上模所占面積最小，跨度為15m的廠房即可；側(cè)上模其次，廠房跨度要求24m；左右上模所占面積最大，目前沖壓車間通常均采用全自動生產(chǎn)線，為提高整線生產(chǎn)效率也以采用左右上模居多，這也決定了沖壓車間的跨度一般為30m或36m。沖壓件倉庫的跨度一般要求在24m以上，以方便叉車運輸。2)車間長度。根據(jù)該跨內(nèi)的壓機布置形式而定，一般全自動沖壓生產(chǎn)區(qū)域所需長度為60m左右，模具堆放區(qū)域的長度需根據(jù)模具數(shù)量來測算。若一跨只布置一條沖壓線，一般車間長度在120m左右即可，若模具數(shù)量多，則車間還需適當延長。相應(yīng)開卷落料跨的長度也為120m。3)柱距。考慮到跨與跨之間的模具運輸及設(shè)備維修時所需的壓機大件運輸要求和廠房的經(jīng)濟性，沖壓車間的柱距一般設(shè)置在9～12m之間。4)車間高度。沖壓車間的高度根據(jù)壓機高度而定，由于生產(chǎn)大型覆蓋件的壓機一般最大為2400t壓機，其地面以上高度約為11～11.5m，考慮安全距離后，車間天車的軌頂高度一般為13～14m，再根據(jù)所選天車的高度可定出沖壓車間屋架下弦高度約為17m。其中壓機和天車的選用對車間高度的影響至關(guān)重要。開卷落料跨的高度受開卷落料線上壓機影響，軌頂高度為12m。沖壓件倉庫的高度根據(jù)所堆沖壓件料架的高度及層數(shù)而定，僅考慮叉車運輸?shù)膫}庫一般為7m即可。沖壓車間的建筑形式一般有混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)構(gòu)三種形式，可視具體項目而定。以前沖壓車間以混凝土結(jié)構(gòu)居多，而現(xiàn)在由于鋼結(jié)構(gòu)的造價與混凝土相差不多，而且鋼結(jié)構(gòu)的制作、安裝簡單方便且建設(shè)周期短，所以目前大多數(shù)沖壓車間均采用鋼結(jié)構(gòu)形式。車間地坪要求干凈、耐磨。環(huán)氧樹脂地坪、高強度耐磨地坪均可，要求更高的也可使用鋼砂地坪。1)壓機載荷。根據(jù)壓機荷重、換模小車重量、模具重量而定，由于機械壓力機在工作時會產(chǎn)生很大的沖擊荷載，所以在計算壓機載荷時需考慮動載荷。2)天車載荷。沖壓車間所用天車一般需選用32t和50t天車，需根據(jù)天車產(chǎn)品規(guī)格提出自重、輪壓、輪距等參數(shù)。3)地坪荷載。沖壓車間除壓機線區(qū)域外，大部分面積用于堆放模具，一般模具堆放層數(shù)為二層，所以車間的地坪荷載為100kPa左右。卷料或板料堆放區(qū)域需根據(jù)堆放形式而定，使用專用料架堆放并超過二層的話，地坪荷載需考慮150kPa。4)管線荷載。沖壓車間柱子上會有水、電、氣、風、消防等管道，其載荷在計算時需一并考慮。另外，在壓機線邊的柱子上，一般需設(shè)電柜平臺用于放置壓機及自動化裝置的配電柜，該柱子的荷載也需考慮。沖壓車間內(nèi)自動化壓機線的基礎(chǔ)是一項非常重要的土建內(nèi)容，其形式有獨立基礎(chǔ)、貫通式基礎(chǔ)、地下室基礎(chǔ)三種形式。獨立基礎(chǔ)為壓機線上的每臺壓機均為獨立基礎(chǔ)，互相之間不連通，這一基礎(chǔ)形式造價最便宜，但每臺壓機設(shè)備需要單獨出廢料，并在車間內(nèi)運輸，相對大批量生產(chǎn)而言，會對車間生產(chǎn)和物流產(chǎn)生很大的影響，所以這種形式目前不多見。貫通式基礎(chǔ)是將每臺壓力機基礎(chǔ)貫通布置，并在基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置廢料輸送線，收集沖壓廢料，并集中輸送到廢料間，由于這一形式使廢料物流與生產(chǎn)物流完全分開，同時增加了壓力機維修的方便性，故目前較常用。地下室基礎(chǔ)是在壓力機范圍內(nèi)做一地下室或?qū)簷C線布置在二樓，由于這一形式使壓力機基礎(chǔ)成為一個大空間，除布置壓力機設(shè)備、廢料輸送線外還可布置公用動力、配電設(shè)施及部分維修區(qū)域，使車間使用面積大大增加，但由于造價過高，目前使用也不多。貫通式壓力機基礎(chǔ)根據(jù)設(shè)備情況而定，不同供應(yīng)商的產(chǎn)品數(shù)據(jù)會有所不同，通常4工位的壓機線地坑凈寬9.5m、深7m、長約35m。除此之外，還需為廢料輸送線主線設(shè)置地坑，其與壓力機地坑相接并垂直布置，深度同壓力機地坑相同或較淺，寬度約為4m。沖壓車間的公用配套設(shè)施一般較為簡單，水、電、氣為設(shè)備必需，另外就是根據(jù)項目情況決定是否上送冷風、采暖、除濕等設(shè)施。⑴電。電力是沖壓車間使用的主要能源，使用區(qū)域主要集中在全自動沖壓線和開卷落料線，所以車間變壓器在布置時盡量靠近設(shè)備。⑵壓縮空氣。沖壓車間內(nèi)的用氣點主要在沖壓設(shè)備、模修、沖壓件維修等區(qū)域，壓縮空氣的品質(zhì)要求為：氣源壓力6bar，壓縮空氣中油的含量為25mg/m3，顆粒直徑40μm，顆粒含量10mg/m3。⑶循環(huán)冷卻水。循環(huán)冷卻水主要用于壓力機設(shè)備，進水溫度32℃，出水溫度37℃，需要使用軟水或純水以防結(jié)垢損傷設(shè)備。審計是一項專業(yè)性很強的工作，從業(yè)人員要求有良好的職業(yè)素養(yǎng)和勝任的專業(yè)能力。中國注冊會計師協(xié)會規(guī)定通過注冊會計師考試的人員必須在會計師事務(wù)所實習(xí)兩年，才能拿到注冊會計師執(zhí)業(yè)資格證書，可見審計專業(yè)的實踐對專業(yè)能力和專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性。通過審計模擬實訓(xùn)不但可以訓(xùn)練學(xué)生專業(yè)技能，提高學(xué)生的專業(yè)判斷能力，而且通過實踐培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。⑸其他。1)消防。沖壓車間屬戊類生產(chǎn)，其對消防、排煙等均無特殊要求。2)環(huán)保。沖壓車間所產(chǎn)生的環(huán)境影響主要為壓力機生產(chǎn)所引起的噪聲、振動和廢料輸送線所引起的噪聲。所以沖壓車間的門、墻需用隔聲材料，窗用雙層真空玻璃窗，而壓力機下需安裝隔振墊，以減小噪聲及振動對周邊環(huán)境的影響。當然在總圖布置時也必須考慮沖壓車間周邊盡量減少住宅、學(xué)校、醫(yī)院等民用設(shè)施。
車間人員規(guī)劃
自動線與手工線相比，每班人數(shù)明顯減少，人員配置由高勞動負荷的沖壓工向高技能要求的自動化操作人員轉(zhuǎn)變，工人體力勞動強度降低，如表1所示。
相對自動化線，人員配備差異較大的原因主要在于對生產(chǎn)穩(wěn)定性、質(zhì)量穩(wěn)定性的重視程度：對于大型件，自動化線的產(chǎn)能是手動線的3倍以上，自然設(shè)備保全、模具保全人數(shù)更多，以維持穩(wěn)定生產(chǎn)。同時，增加大量在線檢查人員以及早發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，維持質(zhì)量穩(wěn)定。需要注意的是，新增加工種的技能、素質(zhì)需要培訓(xùn)儲備。結(jié)束語
沖壓車間負荷較大，對土建、公用配置的要求較高，本文從工程設(shè)計的角度出發(fā)，對沖壓車間在設(shè)計中所涉及的幾個方面進行了統(tǒng)一闡述，希望對負責設(shè)計該類型車間的工藝技術(shù)人員起到參考作用。
