汽车座椅生产线也有如此多的奥妙!

发布时间:2016-06-15
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在汽车座椅行业,大规模生产对于供应商来说,一直是一项非常严峻的挑战。一级供应商和OEM厂商都在努力实现兼具弹性化与高产量的生产模式。

众所周知,生产汽车坐垫是采用机械手操纵混合头在一组精确的路径上开模浇注聚氨酯泡沫实现的,如果再配合一套连续的坐垫传送系统,不仅可满足工艺上的要求,而且投入也比较低。其实,客户们也在寻求更适合他们要求的深度订制化的生产系统。对于这一行业,没有所谓“一策万全”的解决方法。现在的汽车和卡车业主们对于质量、舒适性和感觉的体验都有各自不同的评判标准,如果量化成指标,则是对座椅尺寸、泡沫密度、原料组分数量(需做好准备的原料)、反应混合、填料和颜色等,都有不一样的要求。

此外,大批量主流车型座椅的生产设备,与小批量运动车型座椅的生产设备是完全不一样的。

这种情况下,有可能会要求前面和后面坐垫的泡沫密度不同,亦或是要求同一坐垫也要有不同的泡沫密度。这些要求必然会影响原料计量系统的设计,以及它能处理的原料组分数量。最大的挑战是,计量系统必须在有限的4.5s时间内,在一个模具里浇注多枪,以实现不同的尺寸、比例和物料组分混合。有时,一台机械手已经不够用了,需要多台机械手互相精确配合以避免重叠和碰撞才能完成任务。一条座椅生产线,设计上还必须考虑许多其他的因素,例如:聚合反应时间、整个生产的制约条件以及投资预算等,这其中,每个因素都会影响到生产线的可靠性及其尺寸,所有这些因素互相都有关联,并相互影响。举个例子,浇注几枪原料所需的时间决定了最短的合模时间,然后又限定了发泡的乳白期(反应开始时间),继而直接影响到泡沫熟化期,最终,熟化期结合所需的产能,决定了生产线的大小。所有因素都互相关联,所以它们都有可能对生产线的尺寸或价格产生重大影响。

在订制化服务中进行创新

世界聚氨酯设备制造商的领导者——康隆(Cannon)认为,只有对模塑设备的“干部”和“湿部”两方面都有经验的公司或技术人员,才能向客户提供优质的设备:一套系统设计中所有的决定因素,相互紧密关联,因此,一家公司只有处理好各因素的动态变化及单项设定,才能够解决问题并提供合适的设备。

湿部系统:计量和混合聚氨酯材料

客户与原材料供应商现在常用多组分的原料生产不同密度/硬度的泡沫:异氰酸酯有用MDI或TDI,多元醇也要有几种以供选择。

为了每次切换配方都更快更稳定,座椅生产商会调整好多元醇预混各种催化剂、添加剂和预聚体的量。TDI的异氰酸酯,同时再搭配4种组分的情况也不少。如果异氰酸酯用MDI,那通常有一组多元醇就够了,多组MDI对应了多个座椅泡沫密度。一个多组分混合头可让多元醇原料依次与所需的异氰酸酯进行混合,而不用的原料组分不参与混合。

带有远程控制(RE.CO.)的康隆(Cannon)AX混合头,可以在非常短的时间内切换各组配方。


康隆(Cannon)新型AX 22 6+1混合头是生产多组分、多硬度的现代发泡座椅的理想之选

不同的物料组分再结合多个混合头,会需要成倍数量的计量泵、硬管、软管和料罐。需要对生产设备进行合理布局,如采用模块化的单元设备,则可减少料罐的数量,目的是让布局更合理,更方便操作人员维护,以及确保占地面积更小。

干部系统:完成泡沫熟化的设备

1. 生产线的驱动和形状

简单来说,发泡的产能和聚合反应时间以及模具的尺寸决定了生产线的大小。通常选用的是一条椭圆形的传送线,而不再用那种圆形线。因为同等产能的椭圆线是长条形的,占地更小。

有些特殊的工厂布局可能会要求其他形状的生产线,为的是尽可能利用好生产线周围的空间。康隆(Cannon)的传送线系统下面有一条钢制轨道,模架台车的后面是一系列独立的驱动装置,驱动台车在轨道上运转,这些驱动装置带有变频驱动,可保证传送线运转所需的牵引力。即使个别驱动装置有故障,其余的驱动装置亦可提供足够的牵引力,以保证继续生产。这种稳定可靠的驱动模式可确保生产线具有连续的牵引力,同时还能根据工厂的空间来设计生产线的形状。

2. 温度控制

一件好的产品,要求聚合反应的过程要适当,这是由生产过程中各不同阶段的模具温度决定的。

有些配方可能比其他一些配方对温度的要求低一些。但不管怎样,市场的趋势是要精确控制模具温度,有时,上半部分模具和下半部分模具也要有不同的温度。康隆(Cannon)有多种温控模式可供选用,能实现最佳的温度控制。有一种较为精确的温控模式是,每个台车都带有一个专门的模温机,由PLC进行控制,这种方案可让每个模架台车都有独立的温度控制。

3.模架台车和模具更换

高效的产能和弹性化生产都需要快速换模系统。

康隆(Cannon)开发了一套自动在线换模系统,可不停线地更换整个模架。


康隆(Cannon)开发了一套自动在线换模系统,可在不停线的情况下更换整个模架

4. 人机工程设计和安全性

康隆(Cannon)一直在改进操作人员的安全保护和人机工程学设计。上模配有一套辊轴轨道系统,与下模呈一定的倾斜角度,每站的倾斜角都可以调整。此外,可扩大上模架的摆幅,方便工人操作上模具:在浇注区,下模具不倾斜,上模具的打开角度更大,让机械手在运行浇注路径时受限更小。生产线还可加装一套嵌件检测系统。

每个操作区都有紧急安全停车按钮,生产线周围有安全围栏,模具打开时有安全杆保护操作人员。每个部分都可按客户的要求进行喷漆涂装。康隆(Cannon)还可提供一套碳氢化合物监控系统(HMS),用以监控脱模剂喷涂区的空气质量,如超过了安全临界值,系统可让生产线停车。

此外,驱动电机都是防爆的。

5. 辊轴与气缸的比较

基本上,有两种开/闭模系统,一种是采用一套整体的辊轴轨道系统,另一种是采用多个单独的气缸。辊轴轨道系统更可靠,成本也更低,只是灵活性稍差一些。


汽车座椅发泡工厂的主要目的是大规模生产,选择辊轴式闭模系统会比气缸闭模更稳定而且成本更低,只是灵活性会稍差一些

模具只有在通过辊轴关闭区时才闭模。生产线的速度改变也会影响到模具的合模时间。

气缸闭模可避免此问题,确保高速时闭模时间依然不变。

6. 机器控制和参数设置

整个系统由一套复杂的控制面板进行监控,可记录和管理几百个参数。

操作人员可控制生产线,包括改变温度、速度和倾斜角度等。还能通过软件修改机械手浇注路径,监控生产线的可靠性和产量。

总结

弹性化生产、持续的改进再结合实现客户要求的产能,这些才是“完美”系统的关键。没有一种设计能满足客户所有的要求,客户也要做一系列的取舍,并与制造商分享,才能共同创造一个适合各方要求的最佳解决方案。

康隆(Cannon)拥有专业经验的系统工程师和技术人员,并以“成为那些主要的一级座椅制造商的首选设备供应商”而自豪。

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