Proceso de estampado y selección de equipos.
Requisitos previos para la planificación de líneas de estampado
Las condiciones de producción de impresión en la fábrica enfrentan varios problemas importantes debido a la creciente producción de nuevos modelos y al aumento de los estándares de calidad en la industria de la impresión. Estos problemas requieren soluciones urgentes.
(1) Sobrecarga de piezas estampadas grandes
Se espera que la producción de piezas estampadas de gran tamaño se intensifique en los próximos años y podría alcanzar o incluso superar el 150% de la capacidad de producción, según el programa de producción. El problema no se puede resolver porque en los alrededores no hay capacidad para la producción en masa de piezas estampadas a gran escala. Para solucionar este problema es necesario añadir líneas de producción de estampado a gran escala.
(2) Capacidad de garantía de calidad
Con los crecientes requisitos de calidad en el mercado de vehículos comerciales medianos y pesados, la fábrica necesita mejorar sus capacidades de control de calidad de estampado para cumplir con los estándares de calidad, mejorar la eficiencia y reducir costos. Mejorar la capacidad de aseguramiento de la calidad es un proyecto de mejora integral que cubre todo el proceso de estampado, desde la preparación de la materia prima hasta la producción, el almacenamiento y la logística del estampado. La fábrica debe cambiar y mejorar sus condiciones de producción y nivel de gestión.
(3) Tonelaje de prensa insuficiente
La introducción de modelos de vehículos comerciales de alta calidad no sólo ha aumentado la carga de producción de piezas a gran escala en la fábrica (en 20 flujos), sino también la demanda de tonelaje de prensa. Actualmente, la prensa más grande tiene un tonelaje nominal de 1.600 toneladas, pero la demanda real de granel supera las 2.200 toneladas. Sobre la base de un análisis exhaustivo, se concluyó que se necesita una prensa de mayor tonelaje, con un tonelaje nominal máximo de 2.400 toneladas, de acuerdo con el plan de desarrollo de productos de la empresa y las normas de la industria.
(4) Baja eficiencia de producción y alta intensidad de mano de obra.
Las líneas de producción de estampado de la fábrica son manuales y de baja eficiencia, con un SPH inferior a 240 veces. Los trabajadores también enfrentan una alta intensidad laboral, moviendo más de 10 toneladas de calidad en un solo turno, con un máximo de 15 toneladas.
Para resolver estos problemas y mejorar la seguridad, la protección ambiental, la gestión de inventarios y la tecnología, se requieren las siguientes acciones:
(1) Limpiar, transformar e integrar las condiciones existentes para satisfacer las necesidades de la construcción por fases del proyecto “Centro de Estamparia”.
(2) Actualizar una línea de desenrollado de contraventanas de 630t.
(3) Agregar una nueva línea de producción de estampado automatizado de 2.400 toneladas.
(4) Instalaciones de soporte completas que incluyen procesamiento de moldes, línea de chatarra, equipos de elevación, equipos de logística y aparatos de estación.
Proceso de producción y equipo.
El proceso de producción del taller de estampación implica principalmente la creación de piezas y piezas de estampación, así como tareas auxiliares como prueba y reparación de moldes, reparación de piezas de estampación y transporte de residuos.
(1) Producción en blanco
El corte se refiere al proceso de transformar bobinas en espacios en blanco necesarios para la producción de piezas estampadas. El proceso de producción implica:
- Alimentación de bobina
- relajarse
- cabeza de corte
- Limpieza
- Arrasamiento
- Alimentación
- Supresión o corte
- Apilado
Para satisfacer las demandas de la producción de espacios en blanco, el taller debe tener una línea de producción de espacios en blanco de desenrollado completamente automático o una línea de producción de corte longitudinal completamente automática. El primero puede realizar tanto corte como recorte, mientras que el segundo solo es apto para cortar.
La Figura 1 ilustra un ejemplo de una línea de desenrollado ciego.
Figura 1 Desenrollando la línea ciega
Dado el costo relativamente alto de una línea de corte desenrollada, es importante considerar la rentabilidad de su configuración. Normalmente, una línea de corte y desenrollado puede corresponder a la producción de tres líneas de producción de estampado mecánico totalmente automáticas, y la elección del equipo debe basarse en el producto y los requisitos de producción del taller.
(2) Producción de impresión
El proceso de producción de estampado para piezas de cubierta a gran escala incluye embutición profunda, corte, bridado, conformado, punzonado y moldeado. El proceso se ajusta y combina en función de la forma y estructura de las piezas impresas.
Por ejemplo, el proceso de producción típico de un marco de puerta es el siguiente:
- Dispositivo de desapilado y alimentación
- Entrenamiento de dibujo
- Recortar y perforar
- Corte y perforación de cuñas oblicuas
- Modelado de bridas
- apagado
Para una cobertura superior, el proceso es:
- Dispositivo de desapilado y alimentación
- Entrenamiento de dibujo
- Recortar y perforar
- Forma de brida y cuña oblicua
- Dar forma y perforar
- apagado
La disposición de conexiones de prensa para la producción de estampado requiere determinar el número de prensas en función del proceso de formación de la pieza estampada y la forma del troquel de estampado. Hay tres, cuatro, cinco y seis órdenes, siendo la cuatro la más utilizada. Sin embargo, es importante considerar la complejidad del diseño del molde y el mayor costo que puede resultar de una matriz compleja.
Los parámetros del equipo de prensado, como la presión nominal, el tamaño de la mesa y la altura de sujeción, deben determinarse en función del proceso del producto. La elección del número de líneas de impresión depende del producto, la producción y la productividad de la línea de impresión.
La fórmula es:
el número de líneas de prensado = ∑ (número de juegos de moldes × programa de producción) ÷ productividad de la línea de prensado (ASPM) ÷ base de tiempo anual del equipo.
- El número de juegos de moldes y las pautas de producción se establecen durante la fase de planificación.
- La productividad de la línea de prensa está ligada a la velocidad de funcionamiento de la prensa y al modo de transporte de las piezas estampadas. La velocidad de funcionamiento de la prensa es un valor inherente al equipo, existiendo dos formas de transportar las piezas estampadas: carga y descarga manual y carga y descarga totalmente automática (que se puede dividir en robot y manipulador). La velocidad de transporte del manipulador es la más rápida, seguida por la del robot, y la velocidad de transporte manual es la más lenta. El coste de la inversión sigue la misma tendencia.
- La base de tiempo anual del equipo se puede obtener de las “Normas de diseño para la base de tiempo anual de fábrica de maquinaria” u otros documentos y regulaciones relevantes según el sistema de la empresa.
La Figura 2 muestra una línea de producción de estampado completamente automática con 1 prensa de 2.400 toneladas y 3 prensas de 1.000 toneladas.
Figura 2 Línea de producción de estampado automático 1×2400t+3×1000t
(3) Área Auxiliar
- Reparación de troqueles
Por lo general, en el taller de estampado se encuentra una instalación sencilla de reparación de máquinas para realizar cómodamente las reparaciones diarias de los troqueles.
Si la línea de producción tiene una alta tasa de carga, puede ser necesario instalar una prensa de prueba en el área de reparación de moldes. Las especificaciones de la prensa de prueba deben coincidir con las del equipo más grande de la línea de producción.
- Transporte de residuos
La producción de estampado genera residuos de punzonado, por lo que es recomendable instalar una línea transportadora de residuos para su recogida y eliminación, basada en la línea de prensa.
- Reparación de piezas estampadas.
Para la carga y descarga en línea de piezas estampadas, se debe establecer un área de acabado para eliminar rebabas y corregir defectos superficiales de las piezas estampadas.
Diseño y logística del taller.
La distribución del taller está diseñada en base al proceso de producción de piezas estampadas.
El taller de estampación normalmente consta de áreas de almacenamiento de bobinas, desenrollado y producción de estampación, apilado de troqueles, apilado de moldes, mantenimiento de moldes, producción de estampación, almacenamiento temporal de piezas estampadas y mantenimiento de piezas estampadas, entre otros.
Además, el taller incluye una sala de residuos, una zona de almacenamiento de montacargas, una zona de oficinas y una zona de salón.
La Figura 3 ilustra el diseño del taller de impresión.
Figura 3 Diagrama esquemático del diseño de la imprenta.
El flujo logístico en el taller de estampación está bien definido, incluyendo principalmente las siguientes rutas:
(1) La ruta logística para la producción de estampado se muestra en la Figura 4.
Figura 4 La ruta logística de la producción de estampado
(2) Moldes, la ruta logística de los moldes se ilustra en la Figura 5.
Figura 5 Ruta logística del troquel de estampación.
Requisitos de ingeniería civil y apoyo público.
Una vez establecido el programa de producción, la tecnología y el equipamiento del taller de estampación, se deben identificar los requisitos de ingeniería civil necesarios para satisfacer las necesidades de producción.
Obra civil
(1) Tamaño del taller
- Ampliación del taller
El tamaño del taller está determinado principalmente por el tipo de cambio de troquel en la prensa. Hay tres formas principales de troquel superior en la prensa: troquel superior frontal, troquel superior lateral y troquel superior izquierdo y derecho. La matriz frontal superior tiene la superficie más pequeña, siendo suficiente un taller con una luz de 15 metros. La matriz lateral superior tiene un área ligeramente mayor y requiere una luz de taller de 24 metros. Los moldes superiores izquierdo y derecho tienen el área más grande y se utilizan principalmente en líneas de producción totalmente automáticas para una mayor eficiencia, lo que requiere una luz de taller de 30 o 36 metros. El almacén de piezas estampadas requiere un hueco de al menos 24 metros para facilitar el transporte con carretillas elevadoras.
- Duración del taller
La longitud del área de producción de estampado automático es generalmente de unos 60 metros, según la disposición de la prensa en el espacio. La longitud del área de apilamiento de troqueles debe determinarse en función del número de troqueles. Si sólo hay una línea de estampado, la longitud del taller suele ser de unos 120 metros. Si hay muchas matrices, es posible que sea necesario ampliar el taller en consecuencia. El correspondiente período de supresión del desenrollado también requiere una longitud de 120 metros.
- Distancia de la columna
Para acomodar prensas grandes para el transporte y minimizar los costos de transporte de moldes y mantenimiento de equipos, el espacio entre columnas en el taller de estampado se establece entre 9 y 12 metros.
- Altura del taller
La altura del taller de prensado está determinada por la altura de la prensa. Para piezas de tejado de gran tamaño, la presión máxima suele ser de 2.400 toneladas, con una altura de 11 a 11,5 metros sobre el suelo. La altura de la parte superior del riel de la grúa en el taller, considerando las distancias de seguridad, es de 13 a 14 metros, y la armadura del techo del taller de estampado se fija a una altura de cable inferior de aproximadamente 17 metros según la altura seleccionada de la grúa. . La elección de la prensa y la grúa influye considerablemente en la altura del taller. La altura del tramo de desenrollado de persianas la determina la prensa situada en la línea de desenrollado de persianas, con una altura del carril superior de 12 metros. La altura del almacén de piezas estampadas se basa en la altura y el número de capas de la pila de piezas estampadas, y para el transporte con montacargas únicamente, generalmente es de 7 metros.
(2) Formas arquitectónicas
La construcción del taller de prensado suele presentarse en tres formas: estructura de hormigón, estructura de acero o estructura de acero y hormigón, según los requisitos específicos del proyecto.
En el pasado, el hormigón era el principal material utilizado en la construcción de talleres de estampación. Sin embargo, ahora, debido a la rentabilidad de la estructura de acero y su proceso de producción e instalación simple y eficiente, así como al período de construcción más corto, la estructura de acero se ha convertido en el material preferido para la mayoría de los talleres.
El suelo del taller debe estar limpio y ser resistente. Tanto los suelos de resina epoxi como los suelos de alta resistencia y resistentes al desgaste son opciones adecuadas, mientras que los suelos de arena de acero se recomiendan para entornos más exigentes.
(3) Requisitos de carga
- Presione Cargar:
La carga de la prensa depende del peso de la propia prensa, del peso del carro de cambio de troqueles y del peso del troquel. Es importante considerar la carga dinámica al calcular la carga de la prensa, ya que las prensas mecánicas generan una carga de impacto significativa durante la operación.
- Carga de grúa:
En el taller de estampación se suelen utilizar grúas con capacidad de 32t y 50t. El peso muerto, la presión de las ruedas, la distancia entre ejes y otros parámetros deben determinarse en función de las especificaciones del producto de la grúa.
- Carga del suelo:
La mayor parte del área del taller de estampado, excluyendo el área de la línea de prensado, se utiliza para el apilado de moldes. Normalmente, el número de capas apiladas es dos, lo que da como resultado una carga en el suelo de aproximadamente 100 kPa. El área de apilamiento de bobinas u hojas debe determinarse según el método de apilamiento. Si se utilizan estanterías especializadas para apilar y exceden el segundo piso, la carga del piso debe considerarse de 150 kPa.
- Carga de tubería:
El taller de prensado dispone de tuberías de agua, electricidad, gas, aire y contraincendios en los pilares, debiendo considerarse sus cargas en el cálculo. Además, generalmente se requiere una plataforma de gabinete eléctrico cerca de la línea de prensa para acomodar el gabinete de distribución de energía de la prensa y el dispositivo de automatización, y también se debe tener en cuenta la carga de la columna.
(4) Fundación de Prensa
La cimentación de la línea de prensa automatizada en el taller de prensado es un aspecto crítico de la ingeniería civil y tiene tres tipos: cimentación independiente, cimentación directa y cimentación subterránea.
Una base independiente se refiere a que cada prensa en la línea de prensas tiene su propia base separada, no conectada entre sí. Este método es el más económico, pero requiere que cada pieza del equipo de prensa se descargue y transporte individualmente dentro del taller, lo que afecta significativamente la producción y la logística en la producción en masa. Por lo tanto, este formulario no se utiliza comúnmente.
A través de los cimientos implica establecer los cimientos para cada prensa e instalar una línea de transporte de residuos dentro de los cimientos para recoger los residuos de estampado y transportarlos a la sala de residuos. Esta forma separa la logística de residuos de la logística de producción, lo que hace que el mantenimiento de la prensa sea más conveniente y es la más utilizada actualmente.
La cimentación del sótano implica construir un sótano al alcance de la prensa o colocar la línea de prensa en el segundo piso. Esta forma crea un gran espacio para la base de la prensa, que también puede albergar energía pública, instalaciones de distribución de energía y algunas áreas de mantenimiento, aumentando efectivamente el área utilizable del taller. Sin embargo, esta forma no se utiliza con frecuencia debido a su alto costo.
La base de la prensa continua varía según el equipo, y los datos del producto difieren entre los distintos proveedores. Normalmente, un foso de línea de prensa de 4 estaciones tiene un ancho neto de 9,5 m, una profundidad de 7 my una longitud de aproximadamente 35 m. También se deberá establecer un pozo para la línea principal de la línea de transporte de residuos, conectado al pozo de prensado y dispuesto verticalmente. Su profundidad es igual o menor que la del foso de prensa, con un ancho aproximado de 4m.
P instalaciones auxiliares de energía pública
Las instalaciones de apoyo al público en las oficinas de prensa son generalmente básicas.
El agua, la electricidad y el gas son esenciales para el equipamiento, mientras que la decisión de incluir instalaciones como aire acondicionado, calefacción y deshumidificación depende de los requisitos específicos del proyecto.
(1) Electricidad:
La electricidad es la principal fuente de energía utilizada en las fábricas de estampado, especialmente en la línea de estampado automático y en la línea de estampado de desenrollado. Como tal, los transformadores de taller se colocan lo más cerca posible del equipo.
(2) Aire comprimido:
Las principales áreas del aire comprimido en el taller de estampado incluyen equipos de estampado, reparación de moldes y reparación de piezas de estampado. El aire comprimido debe cumplir los siguientes estándares de calidad: presión de la fuente de aire de 6 bar, contenido de aceite de 25 mg/m3, diámetro de partículas de 40 μm y contenido de partículas de 10 mg/m3.
(3) Circulación del agua de refrigeración:
El agua de refrigeración circulante se utiliza principalmente en equipos de prensado. La temperatura del agua de entrada debe ser de 32°C, mientras que la temperatura del agua de salida debe ser de 37°C. Es necesaria agua blanda o pura para evitar daños por incrustaciones en el equipo.
(4) Otras consideraciones:
- Protección contra incendios:
El taller de estampación pertenece a la categoría de producción E y no tiene requisitos específicos en materia de protección contra incendios o extracción de humo.
- Protección ambiental:
El principal impacto ambiental del taller de prensado es el ruido generado por la producción de la prensa y las vibraciones y ruidos de las líneas transportadoras de residuos. Para mitigar estos impactos, las puertas y paredes del taller de prensado deberán utilizar materiales insonorizados y las ventanas deberán tener doble acristalamiento al vacío. Además, se deben instalar almohadillas de aislamiento de vibraciones debajo de la prensa para reducir los efectos del ruido y la vibración en el entorno circundante. Además, al planificar el diseño, se debe considerar minimizar la proximidad de hogares, escuelas, hospitales y otras instalaciones civiles al taller de estampado.
Planificación del personal del taller
En comparación con las líneas manuales, en las líneas automáticas el número de trabajadores por turno es significativamente menor. Este cambio de personal requiere pasar de trabajadores de estampado manual con altas exigencias de trabajo físico a operadores de automatización altamente calificados. Como puede verse en la Tabla 1, la intensidad del trabajo físico de los trabajadores se reduce.
| Modo de producción
Clase de trabajo |
Estructura de personal de línea automática | estructura de personal de línea manual | Observación |
|---|---|---|---|
| Monitor | 1 | 1 | linea sola
turno único |
| Monitor de rendimiento | 1 | ||
| Estampilla | 18 | ||
| Personal mal pagado | 1 | ||
| Gestión de sitios web | 1 | ||
| operador de estampado | 1 | ||
| Preparándose para la automatización | 1 | ||
| Calidad de ingeniería | 1 | ||
| Operador de grúa | dos | 1 | |
| Verificar | dos | 1 | |
| embalaje | 3 | 3 | |
| Reparar | 3 | 1 | |
| Entregar | 3 | 3 | |
| Almacenamiento | dos | 3 | |
| Total | 22 | 31 |
En comparación con la línea manual, el factor principal detrás de la importante disparidad de personal es el enfoque en la estabilidad de la producción y la estabilidad de la calidad. La línea automatizada tiene una capacidad de producción tres veces mayor que la de la línea manual.
Como resultado, se necesita una mayor cantidad de personas para manipular los equipos y mantener las matrices para garantizar una producción estable. Además, se necesita un aumento significativo en el número de inspectores en línea para detectar problemas de calidad tempranamente y mantener la estabilidad de la calidad. Es importante señalar que los nuevos empleados deberán recibir formación para adquirir las habilidades y cualidades necesarias.
Conclusión
El taller de prensado tiene una gran carga de trabajo y requiere altos estándares de ingeniería civil e infraestructura. Este artículo proporciona una descripción general completa de varios aspectos involucrados en el diseño de un taller de estampado desde el punto de vista del diseño de ingeniería. El objetivo es servir como guía de referencia para los técnicos de procesos responsables del diseño de este tipo de talleres.
