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壓鑄缸體生產效率的提升
2017-06-19

我國轎車銷售量激增至2300多萬輛,一舉超越美國成為世界第一大市場,隨著汽車銷量急劇攀升,各廠家的競爭也越來越激烈,迫使各廠家不斷降本增效。缸體作為發動機最大、最重要的部件,自然成為降本增效活動的重要對象。我們圍繞提升壓鑄缸體生產效率,進行了一系列的改善活動,最終取得了良好的效果。

        1、缸體壓鑄工藝過程及節拍現狀

        目前汽車缸體多采用鋁合金制造,圖1為某型號汽車缸體,輪廓尺寸約為380×320×245mm,重量達到14kg,需在2500T壓鑄機上進行全自動生產,生產中需機器人插入缸套后進行壓鑄,具體見圖二中工藝流程:

        紅色箭頭部分為壓鑄機的動作流程,紫色箭頭部分為機器人的動作流程,藍色方框內是壓鑄機周邊設備工藝流程,可以看出機器人在整個循環中擔負了大量的循環動作。經測算,目前該缸體壓鑄單元的生產節拍為216秒,而日本公司對應生節拍約為130秒,存在著很大的改善空間。

        2、效率提升難點和改善思路

        2.1提升效率的難點

        生產該汽車缸體的壓鑄生產單元和模具都是2003年整體引進的;所配備的設備和模具技術在當時是較先進的,如采用噴涂機器手、模具采用油溫機和水冷冷卻、配湯采用機械手等;但與現在的先進設備和控制技術對比,特別是模具冷卻和噴涂方式上:當前缸體模具冷卻大量采用高壓冷卻水,并結合了點冷;噴涂采用噴涂機器人全角度噴涂,模具溫度更穩定更高效;因此,在不徹底改造目前設備的前提下,要顯著縮短產品生產節拍是很困難的,只能最大限度的發揮現有設備的最大潛力。

        2.2改善思路

        要使一個壓鑄單元能夠順利、連續、快節拍的進行工藝流程,就必須仔細分析每一個過程,找準制約的關鍵因素。在弄清楚每一個循環動作的節拍時間的情況下,優化動作順序,就能使壓鑄機和周邊設備協調配合,從而降低生產節拍。改進現有模具冷卻通道及其布置,提高模具冷卻效率,盡量降低生產中模具噴涂時間。

        3、效率提升的改善措施

        3.1壓鑄機與周邊設備節拍匹配

        經測算機器人各動作的時間組成(如圖三),目前壓鑄機頂出產品至合模間動作時間為124秒,而機器人從開始取件至完成缸套插入動作時間為198秒,即壓鑄機與機器人動作嚴重不匹配:目前壓鑄機需在完成噴涂后等待機器人25秒鐘;因此,我們必須將機器人從開始取件至完成缸套插入動作間的時間盡量縮短,并且將機器人所有的等待時間盡量消除;要達到這個目的必須優化機器人路線,調整機器人相關動作先后順序;經過仔細分析和評估:我們決定在機器人完成去流道將產品放置到中間定位后,跳過冷卻件、鋸除澆口以及抓取缸套進行加熱等動作后,直接開始抓取缸套并插入缸套,然后再進行相關動作,調整后動作流程見圖四;這樣就可以將機器人在取件和插入缸套間動作時間縮短到111秒,使壓鑄機與機器人基本同步;隨后我們按照此思路對機器人的程序進行了改進,完成后確認壓鑄機生產節拍,生產節拍并沒有縮短,這是怎么回事呢?

        通過比較發現,調整后機器人的循環時間已近減少為185秒,而鑄機的循環時間減少到196秒,原來在調整后,設備以前的平衡被打破,通過逐一排查,發現在壓鑄機完成合模動作后,給湯機卻等待一會兒后才開始配湯,造成壓鑄機的生產節拍沒有降低到預定目標。針對此問題,我們反復試驗優化壓鑄機參數,最終將給湯機“啟動延遲”時間由120s,改為107s,如圖五和圖六所示:將給湯機啟動時間提前13秒,使壓鑄機和給湯機的節拍基本一致;通過整個周邊設備與壓鑄機節拍調整,我們在保證產品質量的情況下,成功降低生產節拍33秒鐘,即生產節拍降到183秒鐘。

 

        3.2改進模具冷卻效率和噴涂方面

        經過長期測量模具型芯和各滑塊溫度,我們發現模具下滑塊整體溫度偏高,噴涂后達到290℃以上,對應的產品表面(進氣面)也存在嚴重粘模,將該處的模具冷卻水開到最大也無任何改觀,說明模具該處冷卻結構存在問題,為了找出最根本原因,我們詳細查看了該滑塊的冷卻水布置圖及詳細尺寸,發現了其中存在的問題:首先冷卻回路位置的限制,局部地方冷卻效果較差;其次,由于布置的點冷處壁厚較大,造成點冷效果較差;針對這兩個問題,我們對局部冷卻效果較差部位增加了點冷,并將原來點冷處效果較差處,加深了點冷通道的深度(如圖七所示),加強了對下滑塊高溫處的冷卻。調整了模具冷卻通道后,我們反復調試噴涂位置和噴涂時間,在保證產品質量的情況下,成功將噴涂時間縮短了6秒,使整個壓鑄單元的生產節拍最終降低到177秒,生產效率提升18%以上。

        4結束語

        (1)通過對比國外各廠家鑄造節拍,我們發現生產節拍方面存在的明顯差距,并結合設備、工藝、質量方面協同調整及確認,達到提升效率的目的

        (2)作為一個壓鑄單元內的壓鑄機和所有周邊設備,在調整某個設備動作時間后,需考慮對后續各動作及設備節拍的影響,做到一步調整到位或盡量減少調整時間。


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