肖红明 温贵奖 黄国
佛吉亚（柳州）汽车内饰系统有限公司 广西 柳州 545616
摘要：随着社会经济的高速发展与人们对汽车需求不断增加，给汽车零部件生产带来更多挑战。产品包含汽车内饰板、其他汽车零部件，公司目前有多条不同车型门板生产线，各门板生产线存在平衡率低，存在在制品多，手工作业劳动强度大等问题，导入次世代生产线、设备自动化代替手工作业可有效地优化汽车门板工艺，提升市场竞争力。本文阐述了通过建立自动化门板生产线改善，实现各工位负荷均衡和一个流生产，改善效果显著。
关键词：车门内饰板；模具设计；模具设计优化
引言
某汽车零部件有限公司是一家生产汽车零配件的企业，产品主要以汽车门内饰板为主的专业生产厂家，汽车门板是车身内饰件重要的装置之一，其重要功能是为驾驶员及乘客提供便于操作、舒适而安全的驾驶位置，为乘客提供舒适、安全的乘坐空间。车内门饰板生产方式为单件大批量生产，生产稳定性、重复性和专业化程度较高。广爱兴一直存在门板生产效率低、人员劳动强度高等问题，这些增加了不必要的生产成本，生产线的改造迫在眉睫，应进行工序自动化，平衡生产线，提高设备自动化和人员利用率，减少人员劳动强度，为企业增加效益。
1汽车门内饰板有限元模型的建立
1.1浇注系统的建立
浇注系统是塑料熔体由注射喷嘴进入到模具型腔之间的通道，其作用是将熔融状态的塑料送到型腔，一般包括主流道、流道和浇口。浇注系统的设计包括选择主流道，确定分流道的截面形式及尺寸，选择浇口位置，确定浇口形式及浇口截面尺寸。浇注系统设计对制件的质量及其批量化生产具有重要的作用。汽车门内饰板作为重要的汽车内饰件，需要非常大批量的生产，因而其浇注系统设计必须要满足一定的质量要求。模型上各个位置作为注射位置的匹配性可通过浇口位置分析结果进行评定。此结果是利用浇口区域定位器算法输出的，该算法使用多个条件的组合确定最佳注射位置和其次的注射位置。最匹配区域按匹配性最高（最佳）到匹配性最低（最差）划分。如果模型上没有现有注射位置，则浇口位置分析会根据所选材料为一个浇口确定最佳位置。采用Moldflow软件的浇口位置分析序列，可得到分析结果。使用浇口区域定位器算法，将注射位置放置在建议位置范围内最适合模具或零件设计约束的位置，然后运行填充分析。通过从各个位置运行填充分析来测试多个位置，然后比较分析结果。针对注射位置建议的区域是指值得继续作为潜在注射位置的区域。颜色相同的区域表示匹配度相同的位置。根据浇口分析的结果，设置长度为140mm，直径为16mm的热流道，并设置注射位置，然后以长度为3mm的单元对浇注系统进行网格划分。
1.2建立冷却系统
射出成型制程中，冷却时间占了最大的比重，在冷却阶段中有一个良好的冷却系统是至关重要的。如果冷却结束后不能达到均匀的温度分布而消除热应力残留，会造成收缩不均的现象，因此在设计冷却水路时应该改善产品的积热部位，给定一个合适的温度分布，采用母模侧9条水路，公模侧4条水路。并在一些结构较深的部位采用隔板式水路来提高整体的冷却效果。普通水路的直径选用14.5mm，隔板式水路直径选用22mm。
1.3生成实体网格
此处主要是产生塑件和流道的实体网格。选择的是Moldex3D特有的BLM网格，它是由三棱柱网格以及四面体网格搭接而成，在边界上利用三棱柱网格的高分析精度的特点模拟出固化层剪切生热的效果，进一步提高分析的准确性。
1.4水平设定与直交表配置
由于产品型腔结构的复杂性以及进浇方式采用的是单浇口进浇，要求选择的材料具有较好的加工性，要有良好的流动性能，而且容易冷却成型，所以选择聚丙烯 (PP)，材料牌号为 POLYFORT FPP20T，该材料加工温度范围 190-250℃，模温范围40-70℃，顶出温度 102.93℃，固化温度 122.93℃。
2门板生产线自动化改善方案
2.1手工喷胶替换为机器人自动喷胶改善方案
随着人工成本的上涨，自动化设备的技术成熟，改善方案中使用机器人模拟人工喷胶的轨迹，实现自动喷胶，减少每班5个人投入，效率提升350%，大大提高企业竞争力。
2.2投入高速化次世代治具线，替代手工作业
根据现状门板生产工艺存在的问题点及不足，通过充分的讨论及分析，制定自动化生产改进方案，解决生产工时长、人员劳动强度大的问题主要改善如下：（1）门板通过搬送机构实现上、下工序的自动传递，节省原来人工传递工时15秒/pcs；（2）手工锁螺钉、装CLIP通过机械手与搬送机构的配合实现全自动操作，节省人工装配工时100秒/pcs;（3）中间位的2套铆接装置、2套锁螺钉装置采用L线与R线的共用设计，当L线自动搬送时，中间位的铆接装置、锁螺钉装置移到R线作业，反之亦然。通过此设计可以达到节省设备的硬件制作成本的目的。门板组装工艺改善效果：（1）每pcs节省工时：门板搬运15秒+锁螺钉45秒+装CLIP40秒=100秒/pcs;（2）每台份节省工时：100秒/pcs*4pcs/台份=400秒/台份;（3）改善前门板组装岗位总工时：250秒/pcs，3人作业，C/T：84秒/pcs；（4）改善后门板组装岗位总工时：250-100=150秒/pcs，3人作业，C/T：50秒;（5）改善后C/T提升：84-50=34秒/Pcs.
2.3投入自动披皮模具，替代部分手工作业
改善方案：投入自动化设备替代部分人工作业，54台份/人/天，人员需求16人/天生产线布局：（1）按照门板生产工艺分为前后左右四个门，改善为前后门两条自动化披皮作业线；（2）前后每条生产线需要8人作业。优点（1）效率提升80%，投入人员减少12人/天，制造成本降低。（2）作业强度减小，作业员疲劳度降低。（3）设备自动化作业，品质稳定。
3汽车门内饰板的质量优化
3.1正交试验设计
本论文进行仿真试验的目的是减小汽车门饰板的翘曲变形，期望翘曲值越小越好。通过前期的试探性仿真试验以及文献查询和前期研究的经验，筛选出需要考察的因子及水平。通过Minitab软件，生成本次正交实验所需的正交表L9（43），将需要考察的因子分别排入正交表。为满足随机试验的要求，将正交试验设计中得到的实验方案标号，采用抽签的方式得到正交试验的实际操作顺序。
3.2正交试验验证
若采用直观分析或者方差分析所得最优组合已包括在已经做过的n个实验中，且其结果也表现出最优，则无需再作进一步的验证。但是，如果采用极差分析所得的最优组合并未包括在已经做过的n个实验中，则应按照所选定的这个最优组合确定实验方案再做一次验证实验。
结语
综上，优化后的次世代治具生产线工作节拍缩短，提高了生产效率，降低了人工成本，效益比优化前明显提高，推动汽车零部件生存快速良好发展，
参考文献
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