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高效的钣金加工

来源:荣格 发布时间:2017-04-09 674
工业金属加工金属加工金属切削机床模具及冲模金属成型机床其他金属材料 技术前沿应用及案例
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从按批生产方式到成套生产方式的转变从根本上提高了美国制冰机及步入式冷藏室生产商Leer公司的生产效率。这种精益化生产方式的转变发生在2015年,得益于公司成功投放的一条钣金加工生产线。该生产线来自于萨瓦尼尼公司(Salvagnini),包含一台冲切复合加工中心,以及一台CNC 多边折弯中心。这条产线于2015年初安装在Leer公司位于美国威斯康星州新里斯本(New Lisbon)占地20万平方英尺的工厂内,替代了之前传统的、效率相对较低的生产工艺。

Leer 公司新采用的萨瓦尼尼柔性生产线包括(从左至右):一个12 层的自动料库、一个冲切复合加工中心和一个CNC 多边加工中心。与之前被替 换的相对较传统的板材加工设备相比,该柔性生产线实现了从批次生产到成套生产方式的转变,在减少劳动力的同时大大提高了产量。

Leer 公司新采用的萨瓦尼尼柔性生产线包括(从左至右):一个12 层的自动料库、一个冲切复合加工中心和一个CNC 多边加工中心。与之前被替换的相对较传统的板材加工设备相比,该柔性生产线实现了从批次生产到成套生产方式的转变,在减少劳动力的同时大大提高了产量。

从按批生产方式到成套生产方式的转变从根本上提高了美国制冰机及步入式冷藏室生产商Leer公司的生产效率。这种精益化生产方式的转变发生在2015年,得益于公司成功投放的一条钣金加工生产线。该生产线来自于萨瓦尼尼公司(Salvagnini),包含一台冲切复合加工中心,以及一台CNC 多边折弯中心。这条产线于2015年初安装在Leer公司位于美国威斯康星州新里斯本(New Lisbon)占地20万平方英尺的工厂内,替代了之前传统的、效率相对较低的生产工艺。

Leer公司生产系统经理Dan Muth介绍道:“之前,我们首先通过开平机来处理卷料,然后经剪板机、CNC回转头压力机、压力式折弯机、手动剪板机以及冷弯成形机依次加工。这种劳动密集型的按批生产方式牵涉到大量的物料处理,且生产力低下。在使用了萨瓦尼尼公司的柔性生产线(FMS)之后,我们大部分的钣金生产都变得集中化、自动化了,成套的散件以更高的效率被输送到后段组装工艺中。”

他继续说道:“我们不用再安排专人推着装满零件的小车或工作台四处跑。在生产率提高的同时,劳动力的使用也大幅减少了,所有这些改进使新系统的投资回报周期仅为2.5年。”

Muth称,新的生产系统就像“一个纵贯工厂、并矗立在中心的丰碑”。整条线长115英尺(35米),包含一个萨瓦尼尼S4冲切复合中心、一个P4多边折弯中心以及一个12层的料库。板料按需通过料库上料至S4冲切复合中心,一次处理一块板料。在冲切完成后,再通过输送系统和直角坐标机器人对板料进行定位并输送至多边折弯中心。

高效生产率带来新的客户

“到目前为止,2016年的产量已经超过2015年的55%了,”Muth说道。“同时,工人人数却大大低于去年。此外,我们现在能够处理更大的订单,而且常常可以提前交付,放在以前,在不增加劳动力成本的情况下,根本做不到这一点。所有这一切都要归功于新的生产系统,而且我们还因此又赢得了新的客户。”

板料从柔性生产线的一端以成套的形式直接运送到组装区。在这里,经剪切、冲压及折弯的板材被组装成柜体,用于公司制冰机的生产。

用于新生产工艺中的板料大多厚度为26和24的合金化镀锌板、镀锌彩涂镀锌板或压花镀锌板。板料尺寸从39×60in(99×152cm)到60×120in(152×304cm)不等。该工厂每年大概加工425磅(约20 吨)板材,多采用萨瓦尼尼生产线完成,板材利用率可达90%甚至更高。要知道厚度为26的板材非常薄,难以加工,因此为了让新的产线适应Leer公司的工艺要求,萨瓦尼尼做了大量工作,确保整个柔性加工线内物料处理的稳定运行。

Muth说道:“以前,我们的回转头压力机最大只能加工50in(127cm)宽的板材。现在我们可以加工宽度达60in(152cm)的板材,提高了排料的灵活性,最终提高了材料的利用率。”

从50in到60in的提升并非易事。Muth指出,他自己和Leer公司的产品设计师一起花了大量的时间和精力重新设计公司的制冰机柜体,使其能够适应新的生产工艺——这的确可以算是一项可制造性设计方面的成就。

Muth还说道:“我们的柜体外观造型得到了极大的提升,而且与压力式折弯机相比,我们还通过多边折弯中心提高了尺寸精确度和加工可重复性。这也让装配变得更加简单和快速。”

独一无二的冲压和折弯设置

Muth解释道,S4上的冲压与传统回转头压力机的工作方式不同。所有的冲压模具都随时待命,机器可以随时调用任何一个模具,甚至一次使用多个模具。

“此外,我们可以用多余的冲模来设置冲头,不过采用的模具间隙不同,一种用于厚板材,一种用于薄板材[ 比如0.008in(0.02cm)间隙用于薄板材,0.014in(0.036cm)间隙用于厚板材]。这台机器有足够的能力加工12-26厚的板材,而且无须更换模具。之前,模具间隙一改变,我们就要更换回转头压力机的模具。”

同样,P4多边折弯中心与传统压力式折弯机的工作方式完全不同。它采用侧向折弯力加工板料,折弯力由振荡零件(刀片)产生。机械手要快速精确地移动加工板料,将板料的边缘对齐之后进行折弯。压料器夹紧板料,折弯刀开始对板料进行加工,上上下下快速地完成一系列折弯动作。由于板料仅需要在折弯开始时对中一次,所以整个加工时间缩短到最小。这样不仅大幅缩短了周期时间,更重要的是,最大程度地减少了尺寸偏差。

“通过P4 加工的板料,间隙更小,”Muth说道:“这些板料在装配时都是通过铰链、咬合及锁扣等方式连接在一起的,不需要焊接或紧固件。此外,操作工不需要像以前那样用锤子去除板料之间的间隙。虽然新的柜体设计给工程师带来了一定的挑战,而且在以前根本无法实现加工可重复性,但是它节省了不少装配时间,这主要得益于多边折弯中心的加工能力。这也提高了我们的竞争优势。”

Muth还指出,萨瓦尼尼柔性生产线料库采用的单列板料输送系统进一步提高了生产线的柔性。他表示:“大多数料库的设计只能允许向机器一次输送一个栈板的板料,而萨瓦尼尼设计的料库和单列板料输送系统可以连续输送12个不同栈板的板料。此外,一旦出现非排产内的紧急加工任务,而且板料栈板不在料库内,操作工只需要从料库下面抽出一个栈板,机械手就可以一次抓取一个板料——没有必要为了上料而停掉产线。所以说,料库永远都不是瓶颈。”

高效能工人

在24小时的全天候排产下,Leer 公司已经在多边折弯中心上连续多个工作日实现每天超过22 小时的无停机运行,在冲切复合加工中心上实现的运行时间比率更高。

Muth说道:“通常我们每天可以通过多边折弯中心加工的板料超过1,000件。”这个生产效率主要得益于机器的操作工,他们负责产线的排产,最大程度地发挥多边折弯中心和冲切复合加工中心的能力。此外,柔性加工中心配备了三个周转存储工位,进一步提高了生产效率。

Muth还指出:“我们的操作工在管理柔性加工中心工作流方面发挥了重要作用。比如说,他们知道哪些板料的加工需要的周期时间长,而哪些在S4折弯中心加工的时间长。通过对排产的调整来平衡整个产线的运行,避免机器出现等待的情况。”


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