沖壓車間
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
沖壓車間的實例教程
沖壓車間生產過程歷史追溯
在沖壓件的生產制造環(huán)節(jié)中，將沖壓件數(shù)模同沖壓設備、生產流程等其他形態(tài)的數(shù)字孿生高度集成起來，按照生產計劃將沖壓生產環(huán)節(jié)的各類要素，如板料、設備、模具、工藝配方和工序等要求數(shù)字化集成在虛擬空間的生產流程中，根據既定的規(guī)則，可以實現(xiàn)自動化完成在不同條件的組合操作，以提高生產效率，同時實現(xiàn)虛擬空間中沖壓生產的同步并記錄生產過程中的各類數(shù)據，并對其進行優(yōu)化處理存儲到數(shù)據庫中，生產信息的數(shù)據化可以為后期的生產分析和優(yōu)化提供重要依據。根據這些歷史數(shù)據，數(shù)字孿生技術可以輔助沖壓車間進行產品生產信息的追溯，并將已完成的沖壓生產歷史過程進行溯源回放。
沖壓車間虛實融合互動
依托數(shù)字孿生技術，可以對沖壓車間實體廠房、沖壓線等重點工藝設備、生產信息進行1:1 數(shù)字化建模，在虛擬的數(shù)字沖壓車間中通過車間數(shù)據監(jiān)測物理實體的狀態(tài)，實現(xiàn)沖壓車間生產過程實時動態(tài)映射，同時在虛擬空間中通過虛擬生產的方式來模擬真實生產過程，綜合分析生產效率和改善措施，并且可以通過數(shù)字孿生系統(tǒng)對沖壓車間的真實物理實體進行操作和管理，形成虛實空間的交互聯(lián)動。通過VR 技術可以在數(shù)字孿生空間感受真實的沖壓生產。
沖壓車間設備和生產的可視化分析能力
數(shù)字孿生通過數(shù)據庫共享或者OPC Server 方式訪問和獲取沖壓車間現(xiàn)場數(shù)據及信號，并將獲取的數(shù)據及信號推送到數(shù)字孿生沖壓車間三維場景中。在沖壓車間數(shù)字化虛擬場景中將物料配送、庫存管理、沖壓件生產、信息上報等關鍵環(huán)節(jié)進行可視化，并模擬真實產生環(huán)境對現(xiàn)場攝像、安全生產、物料運輸?shù)葏^(qū)域進行全面監(jiān)控，時刻掌控車間生產、運輸狀況，全方位監(jiān)管沖壓車間生產運行情況，通過大數(shù)據圖表的方式統(tǒng)計展示采集的車間信息。
展開 沖壓車間是汽車制造廠主要的生產車間之一，是不可或缺的車間。沖壓件總重量約占車身裝備重量的25%～35%，所以沖壓車間的設計是否合理，直接影響到工廠的投資、產品的成本以及經濟效益。工廠的設計方案不能一味的追求高配置、高指標，必須結合公司產品戰(zhàn)略、影響力、銷量、經營狀況綜合考慮，否則工廠建成投產后會導致產品成本高、經濟效益差。
在對標學習的過程中，必須總結經驗和教訓，制定出一套符合本公司發(fā)展的工廠設計標準，以提高工廠或車間的經濟效益。現(xiàn)對汽車覆蓋件沖壓生產車間規(guī)劃設計中經常碰到的幾個問題進行探討。
以產品規(guī)劃及生產規(guī)模為車間規(guī)劃準繩
豐田汽車的沖壓車間規(guī)劃一直是被推崇和效仿的對象，但國內沖壓車間規(guī)劃時照搬卻是極不可取的。豐田沖壓車間規(guī)劃是充分考慮了產品的產量及相應的工藝性，又考慮生產地的各項成本因素，是綜合規(guī)劃設計的結果。
近幾年，國內也自主規(guī)劃建設了一些汽車覆蓋件沖壓生產車間，產品規(guī)劃不合理、銷量規(guī)劃與實際生產偏差大，導致車間規(guī)劃時依據的可信度降低，按照此依據規(guī)劃的沖壓車間投產后，生產能力與生產綱領不匹配。如某自主轎車沖壓生產車間，規(guī)劃產能56萬輛，實際生產數(shù)量不足規(guī)劃的50%，且沖壓件都是按大批量生產考慮的，配套的工裝和器具投入也較多，經濟效益不好。單個產品產量達不到銷量規(guī)劃預期，產品種類不斷增加，導致產能與工藝配套不匹配，高配置不能高產出，矛盾凸顯。
可以看出，必須有一套合理的產品規(guī)劃，才有可能做出經濟效益好的沖壓車間規(guī)劃。產品規(guī)劃是第一位的，車間規(guī)劃則是圍繞產品規(guī)劃展開的。最適合產品規(guī)劃及生產規(guī)模的車間規(guī)劃，才是好的車間規(guī)劃。公司產品戰(zhàn)略和銷量規(guī)劃準確率直接影響規(guī)劃方案的成敗和后期制造成本的高低。
表1 沖壓車間生產規(guī)模劃分
生產規(guī)模是影響零件加工成本的重要因素
生產規(guī)模的劃分是沖壓車間規(guī)劃人員決定工藝原則的依據，其劃分方法有多種。
展開 對于沖壓車間，傳統(tǒng)的沖壓工藝是沖壓線末尾生產出零件后，人工裝箱，再通過叉車運輸，將沖壓零件料箱運輸?shù)綆旆俊Ｒ黄?大眾沖壓車間于2017 年首次采用了沖壓AGV 工藝，替代了叉車運輸，提升了沖壓智能化物流能力，本文介紹了智能AGV 系統(tǒng)及其在沖壓車間的應用。
智能AGV 系統(tǒng)的應用對沖壓車間來說是一次全新的技術變革。通過智能AGV 的應用，沖壓車間可以避免叉車進入生產區(qū)域，對車間安全、自動化率提升、能源節(jié)省等多方面都有很大幫助，同時，也為企業(yè)下一步實現(xiàn)智能倉儲體系打下基礎。下面就從智能AGV 的結構、不同AGV間的區(qū)別等方面詳細介紹一下智能AGV 在沖壓車間的應用。
智能AGV 結構
如圖1 所示，AGV 系統(tǒng)構架可以分為中央控制單元、殼體、升降銷、動力單元、操作面板、安全防護、安全檢測、傳感器8 個部分。通過磁導航傳感器，可以檢測到地面磁條位置，從而通過相對位置，經過中央控制單元計算，控制舵輪，調整AGV 運行姿態(tài)。通過RFID 地標傳感器，可以得到當前的絕對位置，并且根據絕對位置，通過無線網絡，得到來自控制系統(tǒng)的任務指令，進行物流運輸，AGV 實物如圖2 所示。
圖1 智能AGV 結構圖
圖2 智能AGV 實物
圖3 AGV 的應用形式
沖壓車間不同種類AGV 的區(qū)別
物流行業(yè)中應用的AGV 有很多種，按AGV 小車的導航方式可分為：電磁導航AGV 小車，磁條導航AGV小車，二維碼導航AGV小車，激光導航AGV小車，慣性導航AGV 小車，視覺導航AGV 小車。按AGV小車移載方式(執(zhí)行機構或用途）又可分為：叉車式AGV 小車，牽引式AGV 小車，背負式AGV 小車，滾筒式AGV 小車，舉升式AGV 小車，裝配式AGV小車。
展開 結合線尾自動視覺裝框技術，并集成AGV 自動入庫技術(圖3），可在自動化沖壓線線尾集成一套自動裝框、自動入庫的便捷高效的智能系統(tǒng)，可實現(xiàn)在集約用地、縮減線尾人員、降低安全隱患、保證沖壓件質量、降低產品破損率等多方面降本增效的目的。
圖3 AGV 自動入庫
車間數(shù)字化智能技術
在傳統(tǒng)的沖壓車間中，不同沖壓線之間的生產組織相對獨立，設備總圖布局分散，容易產生數(shù)據孤島，生產組織主要靠人工，導致沖壓車間生產組織與管理效率低下落后、設備開動率低、設備能耗偏高、車間安全系數(shù)高等諸多問題。在數(shù)字化智能技術逐漸成熟的前提下，汽車工廠沖壓車間的數(shù)字化智能水平低下，將導致車間的自動化程度低、生產效率低、生產成本高、安全問題大等問題，因此提高沖壓車間的數(shù)字化智能水平是目前國內整車廠的主要技術提升方向之一。
數(shù)字化智能系統(tǒng)(圖4）主要包含了生產管理系統(tǒng)、設備實時監(jiān)控系統(tǒng)、能源實時監(jiān)控系統(tǒng)、安全環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、物流管理以及人員管理等多個應用模塊，其中生產管理系統(tǒng)及設備實時監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字化智能系統(tǒng)的關鍵組成部分，連接了生產及設備兩大模塊，涵蓋了制造執(zhí)行系統(tǒng)、排程系統(tǒng)、質量系統(tǒng)、設備監(jiān)控、設備輔助診斷、設備預測性維護、設備檢修管理等功能模塊。數(shù)字化智能系統(tǒng)對車間的生產管理、設備、能源、環(huán)境、人員及物流進行了全方位的監(jiān)管控制，可以顯著提高生產效率、提高設備開動率、降低車間能耗、加強設備巡檢、精準維保設備，數(shù)字化智能系統(tǒng)將逐漸成為沖壓車間降本增效提質的有效手段。
圖4 數(shù)字化智能車間系統(tǒng)架構圖
結束語
本文分析總結了沖壓車間現(xiàn)今較為先進的數(shù)字化智能技術，包含了沖壓車間先進檢測、自動視覺及自動入庫等硬件設施方面的技術，也包含了數(shù)字化建模及仿真、數(shù)字化智能軟件系統(tǒng)等軟件方面的技術。
展開 而運輸時間卻比沖壓時間大的多，所以不能忽略生產過程中的運輸轉移時間。綜上所述，沖壓車間存在的這些特點導致了它的生產節(jié)拍不能與其他三大工藝車間保持一致。雖然車身車間提出生產要求，但沖壓車間仍需根據自身條件制定生產計劃。這使得沖壓車間的生產計劃和生產調度更加困難。
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我不得不去沖壓廠的車間去畫設計圖，一開始他們不相信模擬，他們說我們有很多經驗，后來慢慢地開始理解CAE是什么，他們遇到問題后會打電話給我來尋求我用CAE來支持。我對當時的沖壓分析經驗的總結是：如果你得不到好的數(shù)據，就得不到好的結果。
同樣情況也適用于AI應用，你需要有好的質量的數(shù)據來訓練它。我們需要來通過模擬或測試來驗證AI，訓練AI。所以我的建議是。
本文從整體構成到關鍵要素詳細論述了沖壓車間數(shù)字孿生系統(tǒng)的構成及搭建，同時對沖壓車間數(shù)字孿生技術的具體應用場景進行了探究，并分析了沖壓車間數(shù)字孿生技術的發(fā)展趨勢。
沖壓線離線仿真技術
沖壓車間模具調試的時間都很長，如果模具的調試工作利用整車廠沖壓線，勢必會占用沖壓車間的大量生產時間，浪費車間設備、人員、物料等資源，降低沖壓車間生產效率。
汽車沖壓車間承擔原材料卷料、板料的存放；卷料的開卷剪切；板料的剪切；各車型大、中、小型沖壓件的沖壓生產；沖壓件的存放；廢料處理以及設備、模具的日常維修和保養(yǎng)等任務。
最終沖壓車間會沖出組成車體框架的各個部分，這些零散的車體會被運往焊裝車間，經過焊接，拼接成一個完整的白車身。
汽車制造工藝--焊接
最終沖壓車間會沖出組成車體框架的各個部分，這些零散的車體會被運往焊裝車間，經過焊接，拼接成一個完整的白車身。
焊裝車間也是自動化程度最高的車間，幾百臺機器人同時工作，場景很壯觀。焊裝車間都干些什么。下圖是焊裝產線一角。
環(huán)境要求：潔凈度、溫度，這兩部分對鋁合金生產影響大，其中潔凈度低會造成外表件凸包的缺陷，目前沖壓車間尤其是設備內部地面要進行環(huán)氧地坪或者耐磨地坪，車間其余地方耐磨地坪，邊角部位難以處理的，可以做局部環(huán)氧地坪。車間實行封閉且微負壓設計，避免外部灰塵進入。
鋁屑
油膜
車間物流出入口設計在一側，并設置快速卷簾門，物料轉移使用叉車在外部裝卸，最大限度的保證潔凈度。
各區(qū)域有效溝通
當前沖壓車間分為生產、維修和模修3個區(qū)域，這3個區(qū)域分別有各自的領導機制和工作機制，區(qū)域間溝通存在一定難度。因此在這樣的組織機構下運行SFM體系，體系承擔了保持各區(qū)域密切溝通合作的重要作用。
汽車行業(yè)的沖壓車間有著一條或多條規(guī)模較大的自動化生產線，主要由壓機、模具、鋼板三大要素組成。生產線的停機問題除了壓機和模具的故障停機外，最主要的停機問題就是零件表面出現(xiàn)凹坑凸包所造成的停機，如圖1 所示，根本原因為線體內的清潔度不高，異物出現(xiàn)在板料和模具上，造成零件出現(xiàn)凹坑凸包。生產線的清潔度主要從鋼板清潔、線首設備清潔、模具清潔、異物分析查找四個方面加以保證。
有效沖程數(shù)作為沖壓生產線的“結果”參數(shù)，是最能體現(xiàn)沖壓產能水平的數(shù)值，應該作為沖壓車間的KPI考核指標進行控制管理。
表1 沖壓線關鍵參數(shù)
沖壓需求分析方法
整線單車沖次定額
整線單車沖次定額是指整車生產廠商每生產一臺整車，沖壓生產線需要付出的沖次數(shù)。
有效沖程數(shù)作為沖壓生產線的“結果”參數(shù)，是最能體現(xiàn)沖壓產能水平的數(shù)值，應該作為沖壓車間的KPI考核指標進行控制管理。
表1 沖壓線關鍵參數(shù)
沖壓需求分析方法
整線單車沖次定額
整線單車沖次定額是指整車生產廠商每生產一臺整車，沖壓生產線需要付出的沖次數(shù)。
