沖壓車間的案例
數字孿生技術在沖壓車間的應用探究
沖壓車間生產過程歷史追溯
在沖壓件的生產制造環節中，將沖壓件數模同沖壓設備、生產流程等其他形態的數字孿生高度集成起來，按照生產計劃將沖壓生產環節的各類要素，如板料、設備、模具、工藝配方和工序等要求數字化集成在虛擬空間的生產流程中，根據既定的規則，可以實現自動化完成在不同條件的組合操作，以提高生產效率，同時實現虛擬空間中沖壓生產的同步并記錄生產過程中的各類數據，并對其進行優化處理存儲到數據庫中，生產信息的數據化可以為后期的生產分析和優化提供重要依據。根據這些歷史數據，數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 數字化建模，在虛擬的數字沖壓車間中通過車間數據監測物理實體的狀態，實現沖壓車間生產過程實時動態映射，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，并且可以通過數字孿生系統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動。通過VR 技術可以在數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
數字孿生通過數據庫共享或者OPC Server 方式訪問和獲取沖壓車間現場數據及信號，并將獲取的數據及信號推送到數字孿生沖壓車間三維場景中。在沖壓車間數字化虛擬場景中將物料配送、庫存管理、沖壓件生產、信息上報等關鍵環節進行可視化，并模擬真實產生環境對現場攝像、安全生產、物料運輸等區域進行全面監控，時刻掌控車間生產、運輸狀況，全方位監管沖壓車間生產運行情況，通過大數據圖表的方式統計展示采集的車間信息。
展開 沖壓覆蓋件生產車間規劃淺析
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展的工廠設計標準，以提高工廠或車間的經濟效益。現對汽車覆蓋件沖壓生產車間規劃設計中經常碰到的幾個問題進行探討。
以產品規劃及生產規模為車間規劃準繩
豐田汽車的沖壓車間規劃一直是被推崇和效仿的對象，但國內沖壓車間規劃時照搬卻是極不可取的。豐田沖壓車間規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，是綜合規劃設計的結果。
近幾年，國內也自主規劃建設了一些汽車覆蓋件沖壓生產車間，產品規劃不合理、銷量規劃與實際生產偏差大，導致車間規劃時依據的可信度降低，按照此依據規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，規劃產能56萬輛，實際生產數量不足規劃的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劃，才有可能做出經濟效益好的沖壓車間規劃。產品規劃是第一位的，車間規劃則是圍繞產品規劃展開的。最適合產品規劃及生產規模的車間規劃，才是好的車間規劃。公司產品戰略和銷量規劃準確率直接影響規劃方案的成敗和后期制造成本的高低。
表1 沖壓車間生產規模劃分
生產規模是影響零件加工成本的重要因素
生產規模的劃分是沖壓車間規劃人員決定工藝原則的依據，其劃分方法有多種。
展開 智能AGV 在沖壓車間的應用
對于沖壓車間，傳統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到庫房。一汽-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 系統及其在沖壓車間的應用。
智能AGV 系統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域，對車間安全、自動化率提升、能源節省等多方面都有很大幫助，同時，也為企業下一步實現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。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 的區別
物流行業中應用的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 數字化智能沖壓車間關鍵技術
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，可實現在集約用地、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
車間數字化智能技術
在傳統的沖壓車間中，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、車間安全系數高等諸多問題。在數字化智能技術逐漸成熟的前提下，汽車工廠沖壓車間的數字化智能水平低下，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。
數字化智能系統(圖4）主要包含了生產管理系統、設備實時監控系統、能源實時監控系統、安全環境監控系統、物流管理以及人員管理等多個應用模塊，其中生產管理系統及設備實時監控系統是數字化智能系統的關鍵組成部分，連接了生產及設備兩大模塊，涵蓋了制造執行系統、排程系統、質量系統、設備監控、設備輔助診斷、設備預測性維護、設備檢修管理等功能模塊。數字化智能系統對車間的生產管理、設備、能源、環境、人員及物流進行了全方位的監管控制，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，數字化智能系統將逐漸成為沖壓車間降本增效提質的有效手段。
圖4 數字化智能車間系統架構圖
結束語
本文分析總結了沖壓車間現今較為先進的數字化智能技術，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，也包含了數字化建模及仿真、數字化智能軟件系統等軟件方面的技術。
展開 
五金沖壓車間真是不簡單，存在這么多特點
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。
沖壓車間的四大新技術革命
為適應大型覆蓋件精密沖壓，提高沖壓生產線的生產質量和使用效率，汽車沖壓車間通常會引進適合自身生產的先進技術。今天我們就來說說最近在各大汽車沖壓車間內都很火的先進技術！
AGV
小車
Automated Guided Vehicle，簡稱AGV，通常稱AGV小車，指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，以可充電的蓄電池為動力來源，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，工業應用中不需要駕駛員的搬運車。一般可通過電腦來控制其行進路線以及行為，或利用電磁軌道來設立其行駛路線。
AGV
小車
作為CIMS的基礎搬運工具，AGV小車在汽車沖壓車間內大顯身手，不僅可以高效、準確、靈活地完成搬運任務，而且行駛路徑可以根據生產工藝流程的改變而靈活改變，在降低了運行路徑改變費用的同時，大大提高了沖壓生產線的柔性和智能化水平。
展開 汽車沖壓生產車間工藝概述
沖壓是汽車制造過程中的龍頭工藝。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等任務。
一、沖壓車間工藝流程
原材料（板料和卷料）入庫→開卷線→大件清洗涂油、小件開卷剪切→沖壓生產線→安裝模具調試首件合格→投入批量生產→合格件防銹→入庫
二、冷沖壓的概念及特點
1. 冷沖壓是指在常溫下，利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件的一種壓力加工方法。
2. 冷沖壓的特點：產品尺寸穩定，精度高，重量輕，剛度好，互換性好，高效低耗，操作簡單，易于實現自動化。
三、冷沖壓基本工序的分類
冷沖壓概括起來分兩大類：成形工序和分離工序。
1. 成形工序是坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件。
成形工序分：拉延、彎曲、翻邊、整形等。
拉延：利用拉延模使平面坯料（工序件）變成開口空心件的沖壓工序。
彎曲：將板料、型材、管材或棒材等彎成一定的角度、一定曲率形成一定形狀的沖壓方法。
翻邊：是在坯料的平面部分或曲面部分上使板料沿一定的曲率翻成豎立邊緣的沖壓成型方法。
2. 分離工序是使板料按一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和切斷面質量的沖壓件。
分離工序分：落料、沖孔、切角、修邊等。
落料：使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以內的部分作為沖裁件時，稱為落料。
沖孔：使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以外的部分作為沖裁件時，稱為沖孔。
四、各工序名稱及其代號
沖壓車間生產的零件中，有一部分屬于覆蓋件，如：發動機罩外板、頂蓋、車門等。
五、對覆蓋件的要求
1.
展開 沖壓件生產車間公用配套設施包括什么？
沖壓件加工廠家在配置五金加工設備前，還需要對廠內公用動力配套設施設計齊全，五金沖壓生產車間的公用配套設施一般包括水、電、氣等所需設備，另外可以根據項目的需要，選擇是否安裝送風、采暖、除濕等設備設施；
1、循環冷卻水；沖壓件加工車間使用的循環冷卻水主要用于壓力機設備，進水溫度32℃，出水溫度37℃，選擇需要使用軟水或者純水來防止結垢損傷設備；
2、沖壓件生產車間使用的主要能源就是電力，其使用的主要區域就集中在全自動沖壓線和開卷落料線這塊，所以車間變壓器在布置時候，應該盡量靠近設備；
3、壓縮空氣，沖壓件車間內的用氣點主要是沖壓設備、模具維修、五金沖壓件維修等區域，壓縮空氣的要求為：氣源壓力6bar，壓縮空氣中油的含量為25mg/m3,顆粒直徑為40μm，顆粒含量10mg/m3.
4、為了防止沖壓件生銹，車間還需要對室內濕度控制在65%以內，車間還要保證清潔的環境，生產時也要嚴格控制空氣中的含塵量等；
展開 沖壓件加工車間哪些方面要注意載荷情況？
沖壓件加工車間要考慮到各種設備設施的載荷要求，達到什么樣的狀態，什么是載荷？就是指施加在物體上的外力，沖壓件加工車間哪些地方需要注意載荷情況呢？
1、壓機的載荷；根據壓機荷重，換模小車重量和模具重量而定，由于機械壓力機在工作時候會產生很大的沖擊荷載，所以在計算壓力機載荷時候需要考慮；
2、天車的載荷；沖壓件加工車間所用的天車一般要選用32t和50t的天車，要看一下天車的產品規格、輪壓、輪距等參數，計算出它的最大載荷情況；
3、管道荷載；沖壓件加工車間柱子上會有水、電、氣、風、消防等管道，在載荷計算時候也要考慮到這個方面；
4、地坪載荷； 沖壓件加工車間除了壓機線區域外，大部分面積用于放模具，一般模具堆放層數為兩層，所以車間的地坪荷載為100KPa 左右，沖壓件原材料卷料或者板料堆放區域需要根據堆放形式而定，使用專用料架堆放并超過二層的話，地坪荷載需要考慮150KPa；
展開 五金沖壓件加工車間的環境要求
社會發展的迅速，人們生活的環境要保證空氣凈化，無污染，在工業生產中，對企業的環境，生產現場都有一定的要求，在五金沖壓件加工車間，對于室內凈化和環境污染方面都有一定的規定，下面來看一下；
要設立專用的模修區域，模具補焊、維修等必須在專用的修模區域完成，在進行補焊、打磨時，要減少焊條煙霧以及打磨粉塵；補焊時會產生大量的煙霧，焊接時候要采用焊接吸煙器來吸收大量的焊接煙霧，減少污染；
在五金沖壓件加工中要進行封閉式生產，減少粉塵及降噪；
室內溫度對五金沖壓件板料成型性、模具收縮率有一定的影響，設備在冬季接近-10℃開機運轉時，自身加熱系統應在30分鐘內完成加熱；
五金沖壓件加工車間內部增加日光燈滿足光照度，光照度一般≥350lx, 五金沖壓件加工時空轉噪聲要小于85dB；
要為員工配備安全鎖、安全帽、專用的耳塞、套袖、護腕、防切割手套、普通手套、圍裙、勞保用品等，制造一個安全生產的五金沖壓件加工車間；
文章來源：https://www.sddywj.com/news/420.html
展開 進入沖壓件生產車間的注意事項
為了保證沖壓件生產人員的人身安全，對沖壓件生產操作人員進行安全教育，并建立必要的安全管理制度和檢查機構，為此，要求沖壓件車間人員要嚴格遵守沖壓安全制度；
1、沖壓件生產工作人員進入工作場地，一律不準穿高跟鞋、拖鞋、涼鞋等，不允許吸煙；
2、工作人員，在工作之前要穿戴好公司的統一工作服，手套、嚴禁袖口松開，進入沖壓件生產車間要帶安全帽，女工不要將長發留在外面；
3、沖壓件生產加工中，一定要注意力集中，謹慎操作，對與多個人操作的壓力機，要注意互相的合作性；
4、嚴禁工作時間飲酒和酒后上崗；
5、嚴禁在工作時間串崗聊天等，影響其他工人注意力等；
6、吊物時起重人員必須隨車一起，物料禁止從頭頂上過；
7、嚴禁叉車同時叉兩個工位器具；
展開 
好的轎車首先從沖壓開始
隨著新材料、新工藝的發展，汽車制造業已經進入了新的發展階段，也給傳統沖壓工藝帶來了挑戰。不過，汽車車身零件尤其是覆蓋件制造采用沖壓方式在我國已有幾十年的歷史了，實踐證明沖壓工藝的高效率和低成本是其他工藝無法替代的。為了了解沖壓工藝在汽車制造行業的作用，本刊記者采訪了一汽-大眾捷達品牌成都分公司沖壓車間(以下簡稱“成都沖壓車間”)的經理唐士東，聽他為我們介紹好的橋車怎樣從沖壓開始。
挖掘設備價值
成都沖壓車間現有5 條高速沖壓自動化生產線(萬家頓品牌生產線4 條、濟南二機床生產線1 條)、5 臺調試壓機、1 條舒勒公司的800t 開卷落料線。此外還有AGV 小車、德瑪克天車若干臺。沖壓壓力機作為汽車制造行業表面件加工的設備，是具有多工況，變載荷、重載荷的重型設備，在零件加工過程中需要持續往復運行。在過去10 年中，一汽-大眾年產量日益攀升，為滿足產量需求，成都沖壓車間基本采用三班持續生產，年工作日在三百天以上。
唐士東在談到沖壓設備時說道：“沖壓設備追求的方向永遠是效率更高，能源消耗更低；沖壓設備的發展趨勢就是集成化、智能化。⑴目前，成都沖壓車間壓力機的最高節拍是15 次/分鐘，傳輸方式使用SpeedBar。我們立足現狀，通過自主開發節能程序和選用新型節能工量具等實現壓力機能源管控，進一步優化設備的能耗，該案例在今年獲得了一汽集團節能大賽一等獎并將在集團內沖壓專業進行推廣。⑵外部投資。如線尾的自動化裝箱、表面質量視覺檢測、AGV 替代傳統叉車的自動化轉運。成都沖壓車間于2019 年投入了AGV 實現成品件轉運，解決叉車作業和人工裝箱的交叉作業隱患，提升工作效率和安全性。未來我們會繼續探索視覺檢測、自動裝箱等課題。⑶內部挖潛。如設備故障的自我識別、自我檢測和自動預警等功能。
展開 沖壓行業將最先實現智能制造
為適應大型覆蓋件精密沖壓，提高沖壓生產線的生產質量和使用效率，汽車沖壓車間通常會引進適合自身生產的先進技術。今天我們就來說說最近在各大汽車沖壓車間內都很火的先進技術！
1、AGV小車
Automated Guided Vehicle，簡稱AGV，通常稱AGV小車，指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，以可充電的蓄電池為動力來源，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，工業應用中不需要駕駛員的搬運車。一般可通過電腦來控制其行進路線以及行為，或利用電磁軌道來設立其行駛路線。
作為CIMS的基礎搬運工具，AGV小車在汽車沖壓車間內大顯身手，不僅可以高效、準確、靈活地完成搬運任務，而且行駛路徑可以根據生產工藝流程的改變而靈活改變，在降低了運行路徑改變費用的同時，大大提高了沖壓生產線的柔性和智能化水平。
目前，AGV在世界主要汽車廠，如通用、豐田、克萊斯勒、大眾等汽車廠的沖壓生產車間得到了普遍應用。
2、激光下料
激光下料指利用激光振蕩器輸出的激光以光速通過聚焦鏡聚焦，產生高密度能量照射在金屬或非金屬等材料上，使之蒸發而進行的下料方法，可進行縫隙較小的高精度下料。
目前，在汽車沖壓車間內，主要使用的激光下料切割機有兩種，一種是二氧化碳激光切割機，另一種是光纖激光切割機。與傳統機械式下料方式相比，激光下料在下料要求作出調整時，無需爭分奪秒地更換下料模具，只需工程師修改激光器的數控程序，十分方便快捷，且激光下料能十分簡單地切出各種適合的輪廓，最大可能的使得沖壓工序變得容易。
由于激光下料時，產生的熱量比較集中，對工件的熱影響區比較小，可以有效控制工件的熱變形，尤其對要求直線度的細長工件效果較好。
展開 壓力機主電機節能的研究
沖壓車間從能耗最大的壓力機入手，通過抬高閉合參數的方式降低生產過程中壓力機主電機功率，推動沖壓車間能源精細化管理。
當前節能減排工作是國際社會關注的問題 , 也是汽車行業面臨的關鍵問題。面對嚴峻的社會形勢和行業空前的競爭壓力，我司積極推進能源管理戰略，在承擔節能減排社會責任的同時，降低制造成本、提升利潤空間。沖壓車間從能耗最大的壓力機入手，通過抬高閉合參數的方式降低生產過程中壓力機主電機功率，推動沖壓車間能源精細化管理。
分析沖壓車間能耗特點，將其分為電、氣、水三部分。電能消耗包括照明、空調及設備用電；氣主要是壓縮空氣；水主要分為生活用水和循環水；其中電能消耗占車間能耗98.65%，因此，車間節能任務依然艱巨，如圖1 所示。
電能消耗分析中，照明和生活用電已有控制舉措，不做分析，設備用電分析中，設備主電機能耗最高，占比48.4%，因此主電機節能作為重點研究項目，如圖2 所示。
分析過程
圖1 能耗構成比例
圖2 電能消耗分析
降低主電機功率，需要降低飛輪釋放能量和滑塊行程次數。而降低滑塊的行程次數影響生產效率，因此只能從降低飛輪釋放能量來降低主電機功率。飛輪釋放能量除去克服摩擦和熱能損耗外，主要用于模具做功，因此將降低模具做功作為研究方向。依據滑塊與壓邊圈高度時間曲線研究模具做功，如圖3 所示。
圖3 滑塊與壓邊圈高度時間曲線
模具做功過程發生在曲線圖中顯示的第二階段，分為壓邊力做功和公稱力做功。滑塊帶動上模下行至位置2，上模與壓邊圈接觸，壓邊力開始做功，繼續運行至位置3，成形R 角接觸板料，公稱力開始做功；運行至位置4，模具到達最低工作位置，制件成形到位，壓邊力、公稱力做功結束。因此，降低模具做功需要減小H1 和H2。即抬高模具閉合，使位置4 抬高。
展開 沖壓、焊接、涂裝--3大汽車關鍵制造工藝詳解
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。
從沖壓車間出來的是 車門、左右側圍、機艙蓋、前后地板、頂蓋、后背門及各種沖壓小件。那么焊裝車間就是負責把這戲東西焊接在一起，組成車體。除此之外還有涂膠、車門包邊等步驟就不細說了。
從沖壓出來的沖壓件是不能直接用來焊接的，要先經過焊接車間的處理，某些細節部分需要人工焊來完成。所以焊裝車間線體也分為側圍、機艙前地板、后地板、主焊線、補焊線、車裝線。
如下，是車門焊接區。
從沖壓車間出來的車體部件進入焊裝車間后分別在各自的線體加工完成后，全部運送到主焊線進行合拼。說到運送，一般是通過車間二層的EMS輸送小車來運送。在各個分線體加工完成后通過升降機把部件放到二層小車，小車載著部件到達主焊線。
如下，是整體工藝圖。
主焊線的景象就非常壯觀了，先是機艙前地板、后地板合拼出地板總成。之后是左右側圍、再之后是頂蓋。看一下視頻了解一下。
主焊線出來之后到補焊線、車調線，安上車門，機艙蓋等一些部件后，焊裝的流程就結束了，接下來焊接良好的白車身將被送往涂裝車間進行噴漆處理。
汽車制造工藝--涂裝
當沖壓車間的車體沖壓件在焊裝車間焊接合拼后，白車身就要進入涂裝車間了。
① 涂裝的作用
保護車身
生活中，我們所使用的各種鋼鐵制品都會在表面噴漆，防止氧化。而汽車作為戶外使用且使用年限較長的商品更需要可靠的保護。
美觀作用
我相信大多數人買車就跟娶媳婦一樣，肯定要選個好看的不是，車漆就相當于媳婦的皮膚了，那么顏色就顯得十分重要了。
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