全景天窗頂蓋外板廢料收集方案研討

文/李歡迎·長城汽車股份有限公司

通過對常規(guī)全景天窗頂蓋外板制件工藝方案的解析，結(jié)合項目開發(fā)短周期、低成本、高效率的理念，制定了一種天窗頂蓋外板中部廢料集中收集后，余料再利用的沖壓工藝方案，有效地解決了天窗廢料料渣導(dǎo)致的制件硌傷問題，同時降低了直材成本，為成本降低的典范案例。

在汽車市場日趨多元化發(fā)展的今天，各大主機(jī)廠均加快了新車型投放的速度，如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量和零件品質(zhì)的前提下，縮短制造周期，降低開發(fā)成本，必然成為主機(jī)廠和模具制造廠家共同面臨的一個新課題。在保證制件品質(zhì)的前提下，降低項目開發(fā)成本是利潤最大化的一個重要指標(biāo)，余料再利用是降低直材成本最有效的方案。全景天窗頂蓋外板中部天窗廢料集中收集，余料再利用，一定程度上降低了項目開發(fā)成本。

常規(guī)全景天窗頂蓋外板工藝解析

工藝解析

如圖1 所示，常規(guī)全景天窗頂蓋外板天窗部位的工藝排布為：OP10 拉延成形→OP20 修邊→OP30 全景天窗周圈翻邊整形、分切廢料→OP40 精修天窗余料，完成一個全景天窗頂蓋外板的自工程環(huán)節(jié)。

OP10 拉延工序把全景天窗頂蓋外板的形狀成形出來，然后OP20 工序?qū)⑷疤齑绊斏w外板進(jìn)行廢料切割，在保證廢料最大對角線小于600mm，且綜合考慮OP20 模具下模廢料滑道空間。OP30 工序?qū)⑷疤齑斑M(jìn)行翻邊整形和剩余廢料切斷，由于受廢料最大尺寸小于600mm 限制，并考慮翻邊鑲塊強度，故需要留2 段在OP40 進(jìn)行精修。OP40 工序?qū)⑷疤齑绊斏w外板天窗內(nèi)部4 處前工序剩余的廢料進(jìn)行精修處理。

常見問題

常規(guī)全景天窗頂蓋外板的天窗工藝排布存在以下風(fēng)險：(1）由于全景天窗內(nèi)部存在廢料刀，必然會產(chǎn)生料渣，外板件外觀品質(zhì)很難保證直通率，增加了不必要的制件返修的工作量。(2）由于天窗廢料需要分工序進(jìn)行分離廢料，模具強度及滑料空間均受一定限制，尤其是OP20 工序，廢料滑落空間緊湊，生產(chǎn)過程中存在廢料旋轉(zhuǎn)卡滯的風(fēng)險，影響制件生產(chǎn)效率（圖2）。

全景天窗頂蓋外板新工藝

針對全景天窗頂蓋外板生產(chǎn)工藝，目前行業(yè)內(nèi)均存在料渣硌傷外板制件、內(nèi)部廢料和外部廢料同時滑落，模具強度微弱、廢料滑落空間受限的問題。再結(jié)合項目開發(fā)短周期、低成本、高效率的理念，開展頭腦風(fēng)暴，擬定了一種全景天窗頂蓋外板天窗廢料一次分離并集中收集的方案，此新工藝方案有效地規(guī)避了常規(guī)全景天窗頂蓋外板工藝無法避免的品質(zhì)、模具強度及生產(chǎn)性問題。

圖1 全景天窗頂蓋外板工藝流程

線尾收集

如圖3 所示，天窗廢料跟隨制件一同抓取經(jīng)所有工序，直至線尾分別裝筐。此生產(chǎn)流程為平料片經(jīng)OP10 拉延成形，再經(jīng)OP20 修邊整形將廢料一次從拉延件上分離出來，由OP20 的端拾器組件將OP20 工序件及廢料一同抓取，放置到OP30 模具內(nèi)，在翻邊整形到位后，由OP30 端拾器組件將OP30 工序件及廢料一同抓取，放置到OP40 模具內(nèi)，OP40 修邊、沖孔、整形工序?qū)㈨斏w多余的廢料及特定的孔分離，同步頂蓋后部與后背門搭接的部位整形，最終達(dá)到裝車狀態(tài)的良品制件。

圖2 OP20 下模XC 方向斷面圖

由OP40 的自動化端拾器組件將成品件及廢料一同抓起，然后接下來有兩種方案實現(xiàn)制件及天窗廢料的收集方案：(1）由OP40 自動化端拾器組件將成品件及廢料一同抓取后，將廢料放置在一條傳輸皮帶上，然后將成品件放置在另一條傳輸皮帶上，到達(dá)過渡臺后，線尾一人收集天窗廢料，兩人收集成品件。但是此方案需要增加機(jī)器人二次動作，且機(jī)器人動作范圍增大，生產(chǎn)節(jié)拍預(yù)計將至6 件/分鐘。(2）將OP40制件及廢料同時放置到傳輸皮帶上，左右兩條皮帶分別運輸頂蓋成品件及廢料，經(jīng)過渡臺后，需要增加一名收集廢料的人員，將廢料放置到板式輸送機(jī)專用廢料工裝內(nèi)進(jìn)行集中收集。此方案增加一名線尾人員，另外因廢料和天窗頂蓋外板的工裝筐裝筐數(shù)量及收容數(shù)不同，導(dǎo)致工裝筐無法實現(xiàn)同步更換使用。因此針對以上的天窗廢料收集方案均不理想。

圖3 線尾布局圖

模具內(nèi)部專用工裝收集

分析上述線尾收集的方案，不是增加人員就是現(xiàn)工藝方案無法同步實現(xiàn)更換工裝，影響生產(chǎn)效率。我司設(shè)想了一種在新開發(fā)產(chǎn)品的設(shè)計初期，從模具內(nèi)部采用專用工裝收集廢料的理念。

根據(jù)產(chǎn)品工藝規(guī)劃及模具結(jié)構(gòu)綜合分析，OP20工藝為余料周圈修邊工藝，如圖4 所示。A 區(qū)域為整個全景天窗廢料區(qū)域，因兩側(cè)為側(cè)整形，B 區(qū)域為頂蓋前端整形滑車結(jié)構(gòu)，C 區(qū)域為頂蓋后部整形滑車結(jié)構(gòu)，B、C 滑車及蓋板導(dǎo)向安裝在天窗廢料正下方，廢料處無法布置專用工裝收集，故OP20 模具無法實現(xiàn)專用工裝收集廢料的構(gòu)想。

圖4 OP20 下模YC 方向斷面圖

OP30 工藝是對天窗口位置進(jìn)行翻邊，天窗口內(nèi)部需設(shè)計翻邊托料等機(jī)構(gòu)，如圖5 所示。托料芯D是根據(jù)氮氣缸E 壓縮與釋放來進(jìn)行天窗的壓料翻邊及頂起制件的一個動作環(huán)節(jié)。故OP30 模具也無法實現(xiàn)專用工裝收集廢料的構(gòu)想。

圖5 OP30 下模YC 方向斷面圖

OP40 工序在天窗口位置無工藝內(nèi)容，且修邊、沖孔工作內(nèi)容均分布在頂蓋的前、后部及兩側(cè)，與天窗頂蓋廢料較遠(yuǎn)，不影響斜楔及結(jié)構(gòu)工作部件的設(shè)計排布，故可將廢料專用工裝放置在OP40 模具內(nèi)部，進(jìn)行整個廢料的收集(圖6、圖7）。

圖6 OP40 下模俯視圖

圖7 OP40 下模及工裝框YC 方向斷面圖

設(shè)計一個專用工裝，放置在下模座內(nèi)部，用于自動化連續(xù)生產(chǎn)頂蓋外板制件時收集廢料。如圖8 所示，此工裝有4 處工裝定位，將工裝準(zhǔn)確的定位在機(jī)床上，4 個定位桿用于定位天窗廢料，并將廢料準(zhǔn)確地疊加收集于專用工裝內(nèi)。工裝設(shè)計有叉車孔槽、起吊孔和翻轉(zhuǎn)孔，用于工裝的運輸與維修。此方案不會耽誤生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)的時間，可利用線下?lián)Q模時間進(jìn)行操作。首先，用叉車或天車將專用工裝定位在機(jī)床上，在將OP40 模具定位并緊固在機(jī)床上，進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，待生產(chǎn)完畢，把OP40 模具開出機(jī)床，先將模具松開，再用天車將OP40 模具移走，之后用叉車或天車將工裝及天窗大廢料一并移走。

廢料收益

由于一般廢料售價較低，可利用價值不高。廢料的集中收集，可以替代用于小件板材或其他的產(chǎn)品原材料。其收益分析如表1 所示。

表1 廢料收益分析

圖8 工裝框立體圖

結(jié)束語

通過采用專用工裝放置在最后一序下模座內(nèi)，在滿足生產(chǎn)節(jié)拍及不新增人員的前提下，實現(xiàn)了集中收集天窗廢料的構(gòu)想，保證了項目開發(fā)周期的同時，通過集中收集天窗廢料進(jìn)行余料再利用，一定程度上降低了直材成本，為后期類似制件提供了一個新的方向和思路。