“热”火朝天的自动化冲压生产

在第二次工业革命末期的1916年，JesseWilliams在美国南加利福尼亚州开始生产蒸汽散热器。他所创立的WilliamsRadiatorCo.在100多年后的今天仍然存在，只是更名为WilliamsComfortProducts公司（WCP）而已。它的生产规模当然也已得到了大大扩展。今天的WCP工厂位于美国加利福尼亚的科尔顿市，占地面积约4.6万m2，致力于生产各种火炉、风机盘管、室内加热器及相关的暖通空调设备，可用于商用和民用住宅。

在庞大的WCP工厂的钣金制造车间里，我们见到了JesseWilliams可能做梦也没想到的自动化生产线，尽管在他那个时代，机器已经开始承担大量的生产任务，而这些任务一度只属于体力劳动者。这里提到的现代化制造单元是2015年底投入使用的，包括了1台数控转塔冲床，冲床一侧是1个自动化物料储存和装卸塔，另一侧则是1个自动化零部件拣取及储存塔。制造和数控主管AlonsoRobles表示：该制造单元（由日本MurataMachinery公司供货）可全天候执行完全自动化业务流程，无需人员看管，极大地提高了生产率。

“我们在南加州的钣金行业中收到了广泛的赞誉。”Robles说。公司的制造车间拥有为大型轧钢机上卷料的冲床、自动打孔单元、数控转台、折弯机，所有这些机器源源不断地将生产好的零件输送到众多装配线上。

挣脱瓶颈

在采用Murata制造单元，数控冲孔操作是用2台老式数控冲孔机完成的，它们配备了装载量有限的上料机。随着公司业务的不断发展，这样的冲孔机无法满足生产需求了。

“我们在钣金生产领域遇到的主要瓶颈，就是手动将零件从套料中分离出来，”Robles回忆说，“而且，这2台机器只能存储26个程序，如果程序更复杂的话，就只能存储14个。这种限制使得我们很难进行无人值守作业。而且，现有的上料机只能一次性处理一组材料（50片板材），完全限制了我们的自动化业务流程。”

为了将其钣金生产能力提升到一个新水平，Robles和WCP公司的管理团队开始寻找一种完全自动化、无限制的系统。看到其姊妹公司——PhoenixManufacturing公司运行的Murata制造单元后，“我们与MurataMachinery公司取得了联系，并把所有冲床模具运到日本Murata总部，并提供了我们的数控零部件详情文档，这样Murata就可以在工厂里用我们的模具试加工我们所需的零件了。”Robles说。

关于制造单元

WCP公司主要使用的加工板材是20号镀锌钢板，也可以选择其他材料，比如18号镀锌钢板以及20号、18号冷轧钢板。程序每周都会生成新的钣金套料，绝大部分使用重复的零部件。Murata单元的典型生产流程能够处理200至300片20号镀锌钢板——每50片一个托盘，共需4至5个托盘。

“我们有数千种零部件，是为一家定制制造商批量生产的，”Robles说：“我们将一套程序和排料数据（WCP公司使用StrikerSystems排料软件为Murata单元编程）下载到数控系统，放好库存的材料，然后就可以离开了。制造单元会自行运行——目前我们能达到的最长运行时间是96小时——我们在周五早上下载，到了周一它仍在运行。”

这套制造单元的核心是发那科系列31i-PB数控系统。它可以从一个多重排料程序中选择出第一个加工的零件——如果第一个通过了检测，机器就可以制造套料中剩下的零件。人机界面（HMI）为管理工具和数控程序提供了有效的手段，以减少安装时间，增加机器的实用性，实现自动化生产。

ISL在线客户端软件可以提供在线远程支持。该软件将机器连接到Murata应用和服务小组，能提供培训、人机界面和机器故障排除等服务。

WCP公司的M2548TS转塔冲床能实现25吨冲压能力，滑枕行程超过33mm，最大可承受150kg的薄板重量，可处理的钢板厚度高达6.3mm。它可以在厚度1.8mm的板材上冲出直径为120.6mm的孔（160mm的板材上可冲出直径为35.5mm的孔）。操作台行程：2.5×1.6m。这台转塔冲床拥有46个工作站，用于冲压成形操作，含有4个自动转位工作台，额定冲压性能高达15吨。此外，转塔外装有一个二级冲头，可以从余料上分离零部件。之后零件分拣器会将它们拣走。

8层的FS3012T型板材储存料塔和装卸塔，拥有容量为2吨的托盘，能容纳的板材尺寸为1.2×3m，厚度为4.5mm。这个全自动上下料装置可以将板材运送到塔的背面存储，为加工不需要分拣的大尺寸零部件或板材提供了有效手段。

自动操作开始后，上料机将物料托盘从预定的层中取出，放置在相应位置，以便机械手使用气动真空吸盘拣取最顶端的板材。在此操作过程中，有磁铁会吸住底层物料，以防止双片物料被拣取。机械手会将物料运输到冲压台上进行冲压。

冲孔后，余料会被固定在机器右侧。在那里，机械手会用翻转抓手抓住余料边缘，把它拉进另一个托盘里。一个配有吸盘的自动程序会将冲压完成的零部件移动到一个9层的FG3012T型储存料塔中。在其中2层中保存余料，剩余7层则负责储存完成的零部件，并把它们自动堆叠起来。这个自动程序不仅包含了套料零部件的所有冲压代码，还包含了由软件排料系统生成的、用于控制零部件取卸的附加代码。

根据Murata公司的记录文件显示，预计运行周期时间为：上料75秒，零部件拣取10秒，换托盘120秒。

过程监控

这套制造单元中包含了Murata机械的ProcessNet监控软件包。该软件包配备了一个用户仪表板，用于显示当前机器状态，还能以图表形式显示每日、每月生产数据（包括进程、设置、警报和备用情况）以及报警停机时间。

“它还会在每次报警时向注册地址发送电子邮件。”Robles说。此外，操作员仪表板还拥有工具寿命管理功能，能显示冲头及模具被撞击的数据，彩色指示器则能提醒操作员何时该检查工具了，并确保工具得到及时维修。

这种生产线效率如何？

当被问到Murata的制造单元效率究竟有多高时，Robles做了一个深呼吸，回想起当初操作员花几个小时才能将零部件从公司的老式转塔冲床上摇下来，只能将一个托盘的板材装到冲压机上的情景。“我不得不说，与我们过去的金属板材冲压效率相比，这种单元的生产效率至少提高了两三倍。”他说。

自动化冲孔生产线一直都在高效地运行着。Robles说他们已经开始将一些本来在压力机上运行的作业转移到这条生产线上了。“我们正在细化时间研究，”他说，“相信我们可以在一些套料中填入更小的冲压件，提高材料利用率。”

作者：BradKuvin