Groß angelegte Stanzwerkstatt für Automobilverkleidungsteile: Expertenanalyse | MachineMFG

Groß angelegte Stanzwerkstatt für Automobilverkleidungsteile: Experten-Analyse

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Auswahl des Stanzverfahrens und der Ausrüstung

Voraussetzungen für die Planung von Stanzlinien

Die Produktionsbedingungen in der Stanzerei sehen sich aufgrund der zunehmenden Produktion neuer Modelle und der steigenden Qualitätsstandards in der Stanzindustrie mit mehreren großen Problemen konfrontiert. Diese Probleme müssen dringend gelöst werden.

(1) Überlastung von großen Stanzteilen

Es wird erwartet, dass die Produktion von großen Stanzteilen in den nächsten Jahren zunehmen wird und laut Produktionsprogramm 150% der Produktionskapazität erreichen oder sogar überschreiten könnte. Das Problem kann nicht gelöst werden, da es in den umliegenden Gebieten keine Kapazitäten für die Massenproduktion von großen Stanzteilen gibt. Um dieses Problem zu lösen, müssen zusätzliche Großserien-Stanzanlagen gebaut werden.

(2) Qualitätssicherungsfähigkeit

Angesichts der steigenden Qualitätsanforderungen auf dem Markt für mittelschwere und schwere Nutzfahrzeuge muss das Werk seine Qualitätssicherungsfähigkeiten in der Stanzerei verbessern, um die Qualitätsstandards zu erfüllen, die Effizienz zu steigern und die Kosten zu senken. Die Verbesserung der Qualitätssicherungsfähigkeiten ist ein umfassendes Verbesserungsprojekt, das die gesamte Prägeverfahrenvon der Rohstoffaufbereitung über die Stanzproduktion bis hin zur Lagerhaltung und Logistik. Das Werk muss seine Produktionsbedingungen und sein Management ändern und verbessern.

(3) Unzureichende Pressentonnage

Die Einführung hochwertiger Nutzfahrzeugmodelle hat nicht nur die Produktionslast von Großteilen im Werk erhöht (um 20 Ströme), sondern auch den Bedarf an Pressentonnage. Derzeit hat die größte Presse eine Nennkraft von 1600 t, aber die tatsächliche Nachfrage nach dem größten Teil übersteigt 2200 t. Auf der Grundlage einer umfassenden Analyse wurde festgestellt, dass eine größere Presse mit einer maximalen Tonnage von 2400 t erforderlich ist, die mit dem Produktentwicklungsplan des Unternehmens und den Branchenvorschriften übereinstimmt.

(4) Geringe Produktionseffizienz und hohe Arbeitsintensität

Die Stanzlinien in der Fabrik sind manuell und haben eine niedrige Effizienz, mit einem SPH von weniger als 240 Mal. Die Arbeiter sind außerdem mit einer hohen Arbeitsintensität konfrontiert, da sie in einer einzigen Schicht mehr als 10 Tonnen und maximal 15 Tonnen verarbeiten.

Um diese Probleme anzugehen und die Sicherheit, den Umweltschutz, die Bestandsverwaltung und die Technologie zu verbessern, sind die folgenden Maßnahmen erforderlich:

(1) Bereinigung, Umwandlung und Integration der bestehenden Gegebenheiten, um den Erfordernissen des schrittweisen Baus des Projekts "Stamping Center" gerecht zu werden.

(2) Aufrüstung einer 630t Abwickelschneidanlage.

(3) Hinzufügung einer neuen automatisierten 2400-t-Stanzlinie.

(4) Vervollständigen Sie die unterstützenden Einrichtungen, einschließlich der Formumwandlung, der Schrottlinie, der Hebeausrüstung, der Logistikausrüstung und der Stationseinrichtungen.

Produktionsprozess und Ausrüstung

Der Produktionsprozess in der Stanzerei umfasst in erster Linie die Herstellung von Stanzrohlingen und -teilen sowie Hilfsarbeiten wie die Erprobung und Reparatur von Formen, die Reparatur von Stanzteilen und den Transport von Abfällen.

(1) Leere Produktion

Unter Stanzen versteht man den Prozess der Umwandlung von Coils in die für die Herstellung von Stanzteilen erforderlichen Rohlinge. Der Produktionsprozess umfasst:

  • Spulenbeschickung
  • Abspulen
  • Schneidkopf
  • Reinigung
  • Nivellierung
  • Fütterung
  • Stanzen oder Scheren
  • Stapeln

Um die Produktionsanforderungen für Zuschnitte zu erfüllen, muss die Werkstatt über eine vollautomatische Abwickelschneidanlage oder eine vollautomatische Schneidanlage verfügen. Erstere kann sowohl das Stanzen als auch das Scheren durchführen, während letztere nur für das Scheren geeignet ist.

Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für eine abrollende Stanzlinie.

Abwickeln der Stanzlinie

Abbildung 1 Abspulen der Stanzlinie

Angesichts der relativ hohen Kosten einer Abwickelschneidanlage ist es wichtig, die Kosteneffizienz ihrer Konfiguration zu berücksichtigen. In der Regel kann eine Abwickel-Stanzanlage die Leistung von drei vollautomatischen mechanischen Stanzanlagen erbringen, und die Wahl der Ausrüstung sollte sich nach den Produkt- und Leistungsanforderungen der Werkstatt richten.

(2) Stanzen Produktion

Das Stanzverfahren für großflächige Verkleidungsteile umfasst das Tiefziehen und Beschneiden, FlanschenUmformen, Stanzen und Verformen. Der Prozess wird je nach Form und Struktur der Stanzteile angepasst und kombiniert.

Ein typischer Produktionsprozess für einen Türrahmen sieht zum Beispiel folgendermaßen aus:

  1. Vorrichtung zum Entstapeln und Zuführen
  2. Zeichnungserstellung
  3. Beschneiden und Stanzen
  4. Beschneiden und Stanzen von schrägen Keilen
  5. Bördeln und Formen
  6. Offline

Für eine obere Abdeckung ist das Verfahren wie folgt:

  1. Vorrichtung zum Entstapeln und Zuführen
  2. Zeichnungserstellung
  3. Beschneiden und Stanzen
  4. Schrägkeilbördelung und Formgebung
  5. Formgebung und Stanzen
  6. Offline

Die Anordnung der Pressenverbindungen für die Stanzproduktion erfordert die Festlegung der Anzahl der Pressen in Abhängigkeit vom Umformprozess des Stanzteils und der Form des Prägestempel. Es gibt drei, vier, fünf und sechs Ordnungen, wobei die vier Ordnungen die am häufigsten verwendeten sind. Es ist jedoch wichtig, die Komplexität der Werkzeugkonstruktion und die höheren Kosten zu berücksichtigen, die sich aus einem komplexen Werkzeug ergeben können.

Die Parameter der Pressenausrüstung, wie Nenndruck, Tischgröße und Schließhöhe, müssen auf der Grundlage des Produktprozesses festgelegt werden. Die Wahl der Anzahl der Pressenlinien hängt von dem Produkt, dem Ausstoß und der Produktivität der Pressenlinie ab.

Die Formel lautet:

Anzahl der Pressenlinien = ∑ (Anzahl der Werkzeugsätze × Produktionsprogramm) ÷ Produktivität der Pressenlinie (ASPM) ÷ Jahresarbeitszeit der Ausrüstung.

  • Die Anzahl der Formsätze und die Produktionsrichtlinien werden in der Planungsphase festgelegt.
  • Die Produktivität der Pressenlinie hängt von der Betriebsgeschwindigkeit der Presse und der Art der Beförderung der Stanzteile ab. Die Betriebsgeschwindigkeit der Presse ist ein inhärenter Wert der Anlage, und es gibt zwei Formen der Stanzteilbeförderung: manuelles Be- und Entladen und vollautomatisches Be- und Entladen (das weiter in Roboter und Manipulator unterteilt werden kann). Die Fördergeschwindigkeit des Manipulators ist die schnellste, gefolgt von der des Roboters, und die manuelle ist die langsamste. Die Investitionskosten folgen dem gleichen Trend.
  • Die Jahresarbeitszeit der Geräte kann aus den "Design Standards for the Annual Time Base of Machinery Factory" oder anderen relevanten Dokumenten und Vorschriften entsprechend dem Unternehmenssystem entnommen werden.

Abbildung 2 zeigt eine vollständige automatisches Stempeln Produktionslinie mit 1 x 2400t und 3 x 1000t Pressen.

1×2400t+3×1000t automatische Stanzfertigungslinie

Abbildung 2: 1×2400t+3×1000t automatische Stanzfertigungslinie

(3) Hilfsbereich

  1. Matrizen-Reparatur

In der Regel befindet sich in der Stanzwerkstatt eine einfache Maschinenreparaturanlage, die eine bequeme, tägliche Reparatur der Werkzeuge ermöglicht.

Wenn die Produktionslinie eine hohe Auslastung hat, kann es notwendig sein, eine Versuchspresse im Formenreparaturbereich aufzustellen. Die Spezifikationen der Versuchspresse sollten denen der größten Anlage in der Produktionslinie entsprechen.

  1. Abfalltransport

Da bei der Stanzproduktion Stanzabfälle anfallen, ist es ratsam, eine auf die Pressenlinie abgestimmte Abfallförderstrecke einzurichten, um die Abfälle zu sammeln und zu entsorgen.

  1. Reparatur von Stanzteilen

Für das Online-Be- und Entladen von Stanzteilen sollte ein Beschnittbereich eingerichtet werden, um Grate entfernen und beheben Oberflächenfehler der Stanzteile.

Workshop-Layout und Logistik

Das Werkstattlayout wurde auf der Grundlage des Produktionsprozesses für Stanzteile entworfen.

Die Stanzerei besteht in der Regel aus Bereichen für die Lagerung von Coils, die Abwicklungs- und Stanzproduktion, die Stapelung von Platinen, die Stapelung von Formen, die Wartung von Formen, die Stanzproduktion, die Zwischenlagerung von Stanzteilen und die Wartung von Stanzteilen.

Außerdem umfasst die Werkstatt einen Raum für Abfallstoffe, einen Lagerraum für Gabelstapler, einen Bürobereich und einen Wohnbereich.

Abbildung 3 veranschaulicht den Aufbau des Presswerks.

Schematische Darstellung des Aufbaus des Presswerks

Abbildung 3 Schematische Darstellung des Aufbaus des Presswerks

Der logistische Ablauf in der Stanzerei ist klar definiert und umfasst hauptsächlich die folgenden Wege:

(1) Die logistische Route für die Stanzproduktion ist in Abbildung 4 dargestellt.

Der logistische Weg der Stanzproduktion

Abbildung 4 Der logistische Weg der Stanzproduktion

(2) Schimmelpilze, der logistische Weg für Schimmelpilze ist in Abbildung 5 dargestellt.

Logistikweg des Stanzwerkzeugs

Abbildung 5 Logistische Route der Prägestempel

Tiefbau und öffentliche Unterstützungsanforderungen

Sobald das Produktionsprogramm, die Technologie und die Ausrüstung der Stanzerei festgelegt sind, müssen die notwendigen Anforderungen an den Tiefbau ermittelt werden, um die Produktionsanforderungen zu erfüllen.

Bauarbeiten

(1) Größe der Werkstatt

  1. Workshop-Spanne

Die Größe des Workshops richtet sich hauptsächlich nach den Art der Matrize Wechsel an der Presse. Es gibt drei Hauptformen von Oberwerkzeugen an der Presse: vorderes Oberwerkzeug, seitliches Oberwerkzeug sowie linkes und rechtes Oberwerkzeug. Das vordere Obergesenk hat die kleinste Fläche, und eine Werkstatt mit einer Spannweite von 15 Metern ist ausreichend. Das seitliche Oberwerkzeug hat eine etwas größere Fläche und erfordert eine Werkstatt mit einer Spannweite von 24 Metern. Das linke und das rechte Oberwerkzeug haben die größte Fläche und werden meist in vollautomatischen Produktionslinien eingesetzt, um die Effizienz zu steigern. Hier ist eine Werkstatt mit einer Spannweite von 30 oder 36 Metern erforderlich. Das Lager für Stanzteile benötigt eine Spannweite von mindestens 24 Metern, um den Transport mit dem Gabelstapler zu erleichtern.

  1. Dauer des Workshops

Die Länge des automatischen Stanzbereichs beträgt im Allgemeinen etwa 60 Meter, je nach der Anordnung der Presse in der Spannweite. Die Länge des Stapelbereichs für die Stempel muss anhand der Anzahl der Stempel bestimmt werden. Wenn es nur eine Stanzlinie gibt, beträgt die Länge der Werkstatt in der Regel etwa 120 Meter. Bei einer größeren Anzahl von Werkzeugen muss die Halle entsprechend verlängert werden. Der entsprechende Abwickelbereich benötigt ebenfalls eine Länge von 120 Metern.

  1. Säulenabstand

Um große Pressen für den Transport unterzubringen und die Kosten für den Transport der Formen und die Wartung der Ausrüstung zu minimieren, ist der Ständerabstand in der Stanzerei auf 9 bis 12 Meter festgelegt.

  1. Werkstatt Höhe

Die Höhe des Presswerks richtet sich nach der Höhe der Presse. Für große Verkleidungsteile beträgt die maximale Presse in der Regel 2400 Tonnen bei einer Höhe von 11 bis 11,5 Metern über dem Boden. Die Höhe der Kranbahnspitze in der Werkstatt beträgt unter Berücksichtigung der Sicherheitsabstände 13 bis 14 Meter, und der Dachstuhl der Stanzerei wird auf der Grundlage der gewählten Kranhöhe auf eine Untergurthöhe von etwa 17 Metern festgelegt. Die Wahl der Presse und des Krans hat einen erheblichen Einfluss auf die Hallenhöhe. Die Höhe der Abwickelschneidestrecke wird durch die Presse an der Abwickelschneidestrecke mit einer Schienenoberkante von 12 Metern bestimmt. Die Höhe des Stanzteilelagers richtet sich nach der Höhe und der Anzahl der Lagen des Stanzteilstapels und beträgt für den reinen Staplertransport in der Regel 7 Meter.

(2) Architektonische Formen

Das Presswerkgebäude gibt es in der Regel in drei Formen: Betonkonstruktion, Stahlkonstruktion oder Stahl-Beton-Konstruktion, je nach den spezifischen Anforderungen des Projekts.

In der Vergangenheit war Beton das wichtigste Material für den Bau von Stanzwerkstätten. Aufgrund der Kosteneffizienz von Stahlkonstruktionen, der einfachen und effizienten Herstellung und Installation sowie der kürzeren Bauzeit sind Stahlkonstruktionen heute jedoch das bevorzugte Material für die meisten Stanzwerkstätten.

Der Werkstattboden muss sauber und haltbar sein. Sowohl Epoxidharzböden als auch hochfeste, verschleißfeste Böden sind geeignete Optionen, während Stahlsandböden für anspruchsvollere Umgebungen empfohlen werden.

(3) Lastanforderungen

  1. Presse laden:

Die Belastung der Presse ist abhängig vom Gewicht der Presse selbst, dem Gewicht des Werkzeugwechselwagens und dem Gewicht des Werkzeugs. Es ist wichtig, die dynamische Belastung bei der Berechnung der Belastung der Presse zu berücksichtigen, da mechanische Pressen während des Betriebs eine erhebliche Stoßbelastung erzeugen.

  1. Last des Krans:

In der Stanzerei werden in der Regel Krane mit einer Tragfähigkeit von 32 t und 50 t eingesetzt. Das Eigengewicht, der Raddruck, der Radstand und andere Parameter sollten auf der Grundlage der Spezifikationen des Kranprodukts festgelegt werden.

  1. Bodenbelastung:

Der größte Teil der Stanzwerkstatt, mit Ausnahme des Bereichs der Pressenstraße, wird zum Stapeln der Formen genutzt. In der Regel werden zwei Lagen gestapelt, was zu einer Bodenbelastung von etwa 100 kPa führt. Die Stapelfläche für Coils oder Bleche sollte auf der Grundlage der Stapelmethode festgelegt werden. Wird zum Stapeln ein spezielles Regal verwendet, das über die zweite Etage hinausgeht, muss die Bodenbelastung mit 150 kPa angesetzt werden.

  1. Pipeline-Last:

Im Presswerk befinden sich Wasser-, Strom-, Gas-, Luft- und Feuerlöschleitungen an den Säulen, deren Lasten bei der Berechnung berücksichtigt werden müssen. Außerdem ist in der Regel eine Schaltschrankbühne in der Nähe der Pressenlinie erforderlich, um die Presse und den Stromverteilerschrank des Automatisierungsgeräts unterzubringen, und auch die Belastung der Säule muss berücksichtigt werden.

(4) Stiftung Presse

Die Gründung der automatisierte Presse Linie im Presswerk ist ein kritischer Aspekt des Bauwesens und wird in drei Arten unterschieden: unabhängiges Fundament, Durchgangsfundament und Kellerfundament.

Ein unabhängiges Fundament bedeutet, dass jede Presse in der Pressenstraße über ein eigenes Fundament verfügt, das nicht mit den anderen verbunden ist. Diese Methode ist die kostengünstigste, erfordert aber, dass jede Presse einzeln entladen und innerhalb der Werkstatt transportiert wird, was die Produktion und Logistik in der Massenproduktion erheblich beeinträchtigt. Daher wird diese Form nicht häufig verwendet.

Beim Durchgangsfundament wird das Fundament für jede Presse ausgelegt und innerhalb des Fundaments eine Abfallförderstrecke installiert, die die Stanzabfälle sammelt und in den Abfallraum transportiert. Diese Form trennt die Abfalllogistik von der Produktionslogistik und macht Pressewartung bequemer und wird derzeit am häufigsten verwendet.

Bei der Unterkellerung wird ein Keller im Bereich der Presse gebaut oder die Pressenlinie im zweiten Stockwerk untergebracht. Diese Form schafft einen großen Raum für das Pressenfundament, in dem auch die öffentliche Stromversorgung, Stromverteilungseinrichtungen und einige Wartungsbereiche untergebracht werden können, wodurch die Nutzfläche der Werkstatt effektiv vergrößert wird. Aufgrund der hohen Kosten wird diese Form jedoch nicht häufig verwendet.

Das Fundament der Durchlaufpresse variiert je nach Ausstattung, wobei sich die Produktdaten von Anbieter zu Anbieter unterscheiden. In der Regel hat eine Grube für eine 4-Stationen-Pressenlinie eine Nettobreite von 9,5 m, eine Tiefe von 7 m und eine Länge von etwa 35 m. Es muss auch eine Grube für die Hauptleitung der Abfalltransportlinie angelegt werden, die mit der Pressgrube verbunden und vertikal angeordnet ist. Sie ist gleich tief oder flacher als die Pressengrube und hat eine Breite von ca. 4 m.

Pöffentliche Stromversorgungshilfsanlagen

Die öffentlichen Einrichtungen in der Pressewerkstatt sind im Allgemeinen einfach.

Wasser, Strom und Gas sind für die Ausrüstung unerlässlich, während die Entscheidung, ob Einrichtungen wie Klimaanlage, Heizung und Entfeuchtung eingebaut werden, von den spezifischen Projektanforderungen abhängt.

(1) Elektrizität:

Elektrizität ist die Hauptenergiequelle in Stanzbetrieben, vor allem in der automatischen Stanzstraße und der Abwickelschneidanlage. Aus diesem Grund sind die Transformatoren in den Werkstätten so nah wie möglich an den Anlagen positioniert.

(2) Komprimierte Luft:

Zu den Hauptanwendungsbereichen für Druckluft in der Stanzerei gehören Stanzgeräte, die Reparatur von Formen und die Reparatur von Stanzteilen. Die Druckluft muss die folgenden Qualitätsstandards erfüllen: Luftquelldruck von 6 bar, Ölgehalt von 25 mg/m3, Partikeldurchmesser von 40 μm und Partikelgehalt von 10 mg/m3.

(3) Zirkulierendes Kühlwasser:

Umlaufendes Kühlwasser wird hauptsächlich für Pressenanlagen verwendet. Die Temperatur des Zulaufwassers sollte 32°C betragen, die des Ablaufwassers 37°C. Weiches oder reines Wasser ist notwendig, um eine Verkalkung der Geräte zu verhindern.

(4) Sonstige Überlegungen:

  1. Feuerschutz:

Die Stanzerei fällt unter die Produktionskategorie E und unterliegt keinen besonderen Brandschutz- oder Rauchabzugsanforderungen.

  1. Schutz der Umwelt:

Die Hauptumweltauswirkungen des Presswerks sind der Lärm, der durch die Pressenproduktion entsteht, sowie die Vibrationen und der Lärm der Abfallförderbänder. Um diese Auswirkungen zu mindern, sollten die Türen und Wände des Presswerks aus schalldämpfenden Materialien bestehen und die Fenster mit doppeltem Vakuumglas ausgestattet sein. Außerdem müssen unter der Presse schwingungsisolierende Unterlagen angebracht werden, um die Auswirkungen von Lärm und Vibrationen auf die Umgebung zu verringern. Außerdem muss bei der Planung des Layouts darauf geachtet werden, dass die Nähe von Wohnhäusern, Schulen, Krankenhäusern und anderen zivilen Einrichtungen zur Stanzwerkstatt möglichst gering ist.

Workshop Personalplanung

Im Vergleich zu manuellen Linien ist die Anzahl der Arbeiter pro Schicht bei automatischen Linien deutlich geringer. Diese Personalverschiebung erfordert einen Wechsel von manuellen Stanzern mit hohen körperlichen Arbeitsanforderungen zu hochqualifizierten Automatisierungsbedienern. Wie in Tabelle 1 zu sehen ist, wird die körperliche Arbeitsintensität der Arbeiter reduziert.

Produktionsmodus

Art der Arbeit

Automatische LinienpersonalstrukturStruktur des manuellen LinienpersonalsHinweis
Monitor11einzelne Zeile

einzelne Schicht

Aktiver Monitor1 
Stamper 18
Unterbezahltes Personal1 
Verwaltung der Website1 
Bediener von Stanzmaschinen1 
Vorbereitung der Automatisierung1 
Technische Qualität1 
Kranführer21
Siehe21
Verpacken33
Reparatur31
Hand in33
Lagerhaltung23
Insgesamt2231

Im Vergleich zur manuellen Linie liegt der Hauptgrund für den erheblichen Unterschied in der Personalausstattung in der Konzentration auf Produktions- und Qualitätsstabilität. Die automatisierte Linie verfügt über eine Produktionskapazität, die mehr als dreimal so hoch ist wie die der manuellen Linie.

Infolgedessen ist eine größere Anzahl von Mitarbeitern erforderlich, die sich um die Wartung der Anlagen und Werkzeuge kümmern, um eine stabile Produktion zu gewährleisten. Darüber hinaus ist eine erhebliche Aufstockung der Zahl der Online-Inspektoren erforderlich, um Qualitätsprobleme frühzeitig zu erkennen und die Qualität stabil zu halten. Es ist wichtig zu beachten, dass die neu hinzukommenden Mitarbeiter geschult werden müssen, um die erforderlichen Fähigkeiten und Qualitäten zu erwerben.

Schlussfolgerung

Das Presswerk ist stark ausgelastet und stellt hohe Anforderungen an die Bauausführung und die Infrastruktur. Dieser Artikel gibt einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Aspekte, die bei der Planung einer Stanzerei aus Sicht der Ingenieurplanung eine Rolle spielen. Er soll als Nachschlagewerk für Verfahrenstechniker dienen, die für die Planung dieser Art von Werkstätten verantwortlich sind.

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