程泽宇

【摘 要】当前，全球汽车行业正在经历前所未有的变化，中小钣金企业同样受到很大的冲击。为了更好地生存与发展，中小钣金企业需要改变。文章从冲压自动化、焊接自动化、现有模具改造等方面进行探讨，并分析这几个改造升级项目的优势及经济效益，为中小钣金企业的转型升级提供思路。

【关键词】自动化;中小钣金企业;改造

1 中小鈑金企业的现状

疫情给全球经济带来巨大的冲击，汽车行业面临前所未有的挑战，在可预见的未来，这一挑战只会更加严峻，汽车行业的转型升级将会加速进行。作为汽车产业链上游的钣金零部件厂商，特别是产值不高、利润率更低的中小钣金零部件厂商，也受到了很大的冲击，订单急剧下降，库存积压，大量生产线停产。为了生存，中小钣金企业需要改变。本文将从冲压自动化、焊接自动化、现有模具改造等方面进行探讨，并分析这几个改造升级项目的优势及经济效益，为中小钣金零部件厂商的转型升级提供思路。

2 冲压自动化改造

当前，中小钣金企业的冲压生产线大多是人工冲压线，人工冲压线需要投入大量的操作工，人力成本居高不下，同时人工生产效率低于机器人生产效率且存在安全隐患，已经越来越偏离未来的发展趋势。基于降低人工成本、提高生产效率的目的，必须对冲压线进行自动化改造。中小钣金零部件厂商承接的零件尺寸不大，可以从“多工位并序模+单台机床自动化冲压”的方案入手进行改造。投入设备：1台双工位片料机+1台冲床（机械压力机的冲压速度比油压机快，建议采用）+1台悬臂式模内三次元机械手（单边）+1条输送带。送料方式：物料传递采取单边走向，从左到右或从右到左。冲压自动化改造如图1所示。

该自动化改造对零件结构要求不高，只要满足以下条件即可：型面相对平整简单、使用并序模、工序单边走向、零件摆放角度小于15°、工序间零件无须翻转。目前的顶梁类零件、前舱的大部分零件都适用于这类改造。需要注意的是，如果现有的零件没有采用并序模的模具工艺，那么就需要对现有模具进行可行性改造，同时后续新车型需要按照并序模的模具工艺进行开发，以提高该自动化设备的稼动率。以某零件为例，对该自动化方案的成本及效益进行对比分析可知，人工冲压节拍为240 JPH，自动化冲压节拍为420 JPH，生产效率提高75%;人工冲压需要投入操作工4人/班，自动化冲压需要投入操作工1人/班，单班可以减少3人，人工薪酬按6.6万元/年计算，可以节约人工成本3×6.6=19.8万元/班/年。该自动化方案的改造投资为70万元，按单班计算，投资回报周期为3.5年，按两班计算，投资回报周期为1.8年，具体见表1。

3 现有模具并序改造

大部分现有零件都是采用单工序模的模具工艺，这种模具工艺需要使用多台机床及相当数量的操作工。如果我们对这部分零件进行模具并序改造，就能够降低人工成本，减少机床使用数量，同时降低冲压半成品周转成本。改造方案就是把单工序模具合并成多工序模，以某零件为例，把成型工序与冲孔工序合并为一套模具，这里存在2个问题：一是两个模具的高度不一致，通过模具加底板至等高的方式解决;二是模具上的压板槽与工作台的“T”形槽不匹配，通过加工模具压板槽，使之位置与工作台“T”形槽位置一致的方式解决，具体如图2所示。

以某供应商为例，对该改造方案的成本及效益进行分析。该供应商计划把26套单工序模改造成8套并序模，需要投入底板2套，总价为1万元;数控加工需1 600元，改造费用合计11 600元。改造前生产节拍为1 800件/班，改造后生产节拍为2 600件/班，生产效率提升44%;改造前投入机床7台，改造后投入机床1台，机床投入减少6台;改造前投入操作工8人/班，改造后投入操作工3人/班，改造前人均产出225件/人/班，改造后人均产出867件/人/班，相同产能下改造前需投入11.6人，改造后需投入3人，人工薪酬按6.6万元/年计算，可以节约人工成本（11.6-3）×6.6=56.76万元/年。具体见表2和表3。

4 焊接自动化改造

焊接自动化既指各种自动化焊接方法的应用，也包括提高焊接自动化水平的过程，因此各种机械化、半自动化焊接方法的推广应用都属于这一范畴。低成本含义包括2个方面：一是以较少的投资实现焊接自动化;二是焊接自动化程度提高后，生产成本显著低于改进前的人工焊接[1]。为了降低自动化改造的成本，企业需要改变固有观念，不断学习、不断创新。焊接自动化的改造涉及整个焊接生产环节，除了焊接机器人的投入外，还有许多配套工作要进行。为了降低改造成本，笔者认为，可以从焊接工装的快速切换改造入手。将人工焊接工装改造成适用于自动化焊接线生产的工装，需要在工装底部加装快换座及增加信号装置，实现工装的快速切换。钣金企业可以通过内部技术创新、自主加工制作完成这部分工作。快换底座的增加，厂商报价为2 000元/个，自主加工安装为800元/个，节约1 200元/个;对于I/O箱的增加，厂商提供的方案是1套工装配置1个I/O箱，通过技术创新，可以实现一个I/O箱可配对多套工装的功能。以某焊接生产线自动化改造为例，机器人厂家最初设计是一个I/O箱只能配一套夹具工装，通过企业自主研发，增加了I/O箱的夹具识别端口，实现一个I/O箱可配对多套夹具工装的功能，再把I/O箱安装在每个工位的固定底座上，实现1个固定底座对应多套夹具的功能，将I/O箱的需求从94套减少到12套，改造成本降低了364 000元;快换座通过自主设计、自主采购、自主加工、自主安装的方式完成了改造，降低改造成本49 200元。通过引入“机器人焊接线+自主改造”的方式，可以以较低的成本实现焊接自动化的改造。具体见表4和表5。

5 中小钣金企业的自动化发展趋势

未来3～5年是汽车行业转型升级的重要时期，伴随着产能、市场、技术、成本等多方压力，这段时期将决定国内汽车行业未来10～20年的走向[2]。因此，汽车整车厂的转型升级步伐必将加快，零部件厂商的生产能力及零件质量也将迎来更大的挑战。笔者认为，在这种行业环境下，中小钣金企业自动化的发展趋势主要有以下几个方面。

（1）自动化生产线的高速发展。当前，汽车行业下行已成定局，过剩的产能伴随越发高涨的人力成本，使得钣金企业面临很大的资金压力，为了降低成本，对生产自动化的需求量将会更大，而自动化设备的采购将在未来几年内迎来大发展。

（2）自动化生产线的柔性化发展。随着整车厂的转型升级，多个车型多个平台的情况将转变为多个车型共用一个平台，目前中小钣金企业都是采用单一生产线生产单一车型零件的模式，随着产能的剩余和零部件平台化的进一步发展，生产模式必将转变为柔性化生产的模式，以提高设备利用率，降低人工成本和设备维护成本。

（3）自动化生产线的智能化发展。通过计算机软件的开发、控制系统的改进、探测技术的提升、传感技术的提升，发展能联网监控、识别环境、动态跟踪焊接轨迹、实时调整焊接参数的智能化、可视化自动生产线，将是未来发展的主要方向之一。

6 结语

综上所述，在汽车行业的转型和升级过程中，为了降低成本、提高竞争力，自动化的应用将越来越被中小钣金企业重视，而在进行自动化改造的同时要充分发掘企业内部的技术力量，进行自主创新，从而降低改造成本，提高改造的投资回报率，为今后的发展打下坚实的基础。

参 考 文 献

[1]刘华松.货车生产中的低成本焊接自动化[J].机车车辆工艺，1998（4）：1-3，45.

[2]王治富.汽车行业焊接自动化现状及发展趋势[J].汽车工艺与材料，2012（5）：11-13，18.