В контексте глобального производственного интеллекта и растущего спроса на высокоточные автомобильные компоненты, традиционные механические прессы сталкиваются с такими проблемами, как низкая точность, высокое энергопотребление и негибкая адаптация процесса. Данный случай рассматривает ведущего производителя автомобильных конструкционных деталей в провинции Гуандун (далее — «Клиент») как объект исследования, подробно описывая, как сервопресс Qiaosen Machinery’s ST Series решает производственные проблемы Клиента, и подтверждая практическую ценность сервопресса для штамповки высокопрочной стали на основе реальных данных и эффектов применения на месте. Клиент в основном производит усилительные пластины для автомобилей, соединители шасси и другие ключевые компоненты, обслуживая поставщиков первого уровня автомобильной промышленности; до сотрудничества с Qiaosen он долгое время страдал от нестабильного качества продукции, низкой эффективности производства и высоких комплексных затрат.
1. Предпосылки проблем Клиента
Клиент является профессиональным производителем автомобильных металлических конструкционных деталей с годовым объемом производства 8 миллионов комплектов усилительных пластин и соединителей для автомобилей. Его первоначальная производственная линия использовала 4 комплекта традиционных механических прессов (160 и 200 тонн), которые постепенно перестали соответствовать требованиям производства высококачественных автомобильных деталей, и основные проблемы концентрировались в следующих четырех аспектах:
-
Низкая точность обработки, высокий процент брака: Основным продуктом Клиента является усилительная пластина из высокопрочной стали (AHSS) толщиной 1,8-2,5 мм, требующая допуска по размерам ±0,015 мм. Первоначальный механический пресс имел точность повторного позиционирования ±0,01-0,02 мм, а отклонение параллельности ползуна превышало 0,02 мм/300 мм, что приводило к частым проблемам, таким как неровные края, коробление материала и отклонение положения отверстий штампованных деталей. Процент брака продукции оставался на уровне 0,7-0,9%, что не только увеличивало отходы материала, но и не соответствовало строгим стандартам качества поставщиков первого уровня автомобильной промышленности.
-
Низкая эффективность производства, серьезные узкие места: Первоначальный механический пресс имел фиксированную скорость штамповки (45-50 SPM), а ход и кривая движения не могли быть отрегулированы в соответствии с процессом формовки. Для штамповки усилительных пластин с использованием прогрессивной матрицы из 24 станций каждая деталь требовала нескольких операций штамповки из-за ограниченного размера стола и негибкого управления движением, что приводило к суточной производительности всего 9 000 штук на машину. С непрерывным ростом заказов Клиента разрыв в производственных мощностях достиг 30%, и давление поставок было значительным.
-
Высокое энергопотребление и затраты на техническое обслуживание: Механический пресс мощностью 160 тонн имел мощность основного двигателя 15 кВт, с удельным энергопотреблением 0,85 кВтч/час при работе на полной нагрузке; годовая стоимость технического обслуживания 4 машин составляла около 60 000 юаней, а основные компоненты (коленчатый вал, медная втулка) требовали замены каждые 18 месяцев, что значительно увеличивало производственные затраты. Кроме того, механический пресс имел высокий уровень шума (82-85 дБ), что не соответствовало стандартам охраны окружающей среды цеха.
-
Плохая адаптивность процесса: С модернизацией технологии облегчения автомобилей Клиент начал использовать для производства сверхвысокопрочную сталь (предел текучести ≥1000 МПа). Традиционный механический пресс имел одну кривую движения, которая не могла обеспечить медленное формование на критической стадии формовки, что приводило к частым трещинам материала и повреждению штампа, а срок службы штампа составлял всего 100 000 штук, что серьезно влияло на непрерывность производства.
После углубленного изучения и сравнения нескольких отечественных и зарубежных марок сервопрессов Клиент в конечном итоге выбрал сервопресс Dongguan Qiaosen Machinery’s ST Series, приобретя 2 комплекта STC-200sv (200-тонный двухкривошипный сервопресс с С-образной рамой) и 1 комплект STD-250sv (250-тонный однокривошипный сервопресс с Н-образной рамой), которые были введены в эксплуатацию в марте 2024 года с целью решения вышеуказанных проблем и достижения модернизации производственной эффективности и качества продукции.
2. Индивидуальное решение сервопресса Qiaosen ST Series
С учетом производственных потребностей Клиента (штамповка высокопрочной стали, крупносерийное производство с прогрессивной матрицей, высокие требования к точности) и проблем, Qiaosen Machinery предоставила индивидуальное комплексное решение, сосредоточенное на решении проблем точности, эффективности, энергопотребления и адаптивности процесса, со следующими основными конфигурациями и техническими адаптациями:
2.1 Выбор и конфигурация основного оборудования
-
STC-200sv (2 комплекта): Двухкривошипная конструкция с С-образной рамой, подходящая для крупносерийной штамповки автомобильных конструкционных деталей; номинальное давление 200 тонн, ход ползуна 10-250 мм (программируемый), скорость без нагрузки 20-120 SPM, скорость при полной нагрузке 55-65. Оснащен 15,6-дюймовым цветным сенсорным HMI, поддерживающим многоязычный интерфейс и мониторинг данных в реальном времени, что подходит для штамповки усилительных пластин из высокопрочной стали толщиной 1,8-2,5 мм.
-
STD-250sv (1 комплект): Однокривошипная конструкция с Н-образной рамой, обладающая сверхвысокой жесткостью; прогиб корпуса при 110% полной нагрузки составляет ≤0,025 мм/м, что подходит для штамповки соединителей шасси из высокопрочной стали толщиной 2,5-3,0 мм, эффективно подавляя деформацию корпуса и обеспечивая точность штамповки.
2.2 Ключевые технические адаптации
-
Оптимизация системы сервопривода: Использование прямого привода от серводвигателя (без потерь от ремня/шкива), с 9 встроенными программируемыми кривыми движения (включая маятниковую кривую, кривую медленного формования и т. д.). Для штамповки сверхвысокопрочной стали используется кривая медленного формования для снижения скорости формовки на критической стадии (с 65 SPM до 30-40 SPM), что позволяет избежать растрескивания материала и улучшить качество формовки, что соответствует характеристикам применения сервопрессов для горячей штамповки высокопрочной стали.
-
Улучшение контроля точности: Вся машина соответствует стандарту точности JIS класса 1, с параллельностью ползуна ≤0,015 мм/300 мм и точностью повторного позиционирования ≤±0,003 мм. Оснащен закаленными направляющими высокой частоты (HRC ≥45°) и коленчатым валом из кованой стали 42CrMo, зазор в подвижной паре контролируется в пределах 0,005 мм, обеспечивая долгосрочную стабильность точности штамповки, что превосходит уровень точности традиционных механических прессов.
-
Соответствие автоматизации: Пресс соединен с существующим сервопитателем Клиента и шестиосевой роботизированной системой переноса, что обеспечивает автоматическую подачу, штамповку и вырубку, сокращая ручные операции и избегая человеческих ошибок. В то же время добавлены функции электронного кулачка и мягкого ограничения для предотвращения перегрузки и повреждения штампа, что аналогично схеме автоматизации сервопрессов на заводах по производству автокомпонентов.
-
Энергосберегающая конструкция и снижение шума: Оснащен системой рекуперации энергии торможения, которая может преобразовывать кинетическую энергию при замедлении в электрическую энергию и возвращать ее в электросеть; удельное энергопотребление STC-200sv составляет всего 0,72 кВтч/час, а уровень шума при работе на полной нагрузке составляет ≤72 дБ, что соответствует стандартам охраны окружающей среды цеха. Кроме того, используется полностью закрытая система гидравлической смазки для продления срока службы основных компонентов.
-
Функция защиты и памяти штампа: Встроенная функция памяти на 200 комплектов штампов, которая может хранить параметры различных штампов, а время смены штампа сокращается на 50% по сравнению с первоначальным механическим прессом. В то же время добавлена функция мониторинга тока для оценки аномалий штампа в реальном времени, что снижает частоту технического обслуживания штампа и продлевает срок его службы, что соответствует механизму защиты штампа в случаях модернизации сервопрессов.
2.3 Послепродажное и техническое обслуживание
Qiaosen Machinery предоставила комплексные услуги, включая установку оборудования, отладку, обучение операторов и удаленную техническую поддержку: профессиональные инженеры-технологи были направлены на объект Клиента для 7-дневной отладки на месте, обеспечивая плавное соединение пресса с первоначальной производственной линией; проведено 3 раунда обучения операторов (включая эксплуатацию оборудования, настройку параметров и ежедневное техническое обслуживание), и составлено подробное руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию для снижения риска неправильной эксплуатации; предоставлена 1-летняя бесплатная гарантия и пожизненная удаленная техническая поддержка, а время реагирования на послепродажные проблемы составляет менее 24 часов, что обеспечивает непрерывную и стабильную работу оборудования, что соответствует профессиональной послепродажной поддержке, предоставляемой известными производителями сервопрессов.
3. Эффект применения и сравнение данных
После 12 месяцев стабильной работы сервопресса ST Series производственные показатели Клиента значительно улучшились, и ожидаемые цели трансформации были полностью достигнуты. Конкретное сравнение данных (до и после замены оборудования) следующее:
|
Показатель оценки
|
До замены (механический пресс)
|
После замены (сервопресс Qiaosen ST Series)
|
Диапазон улучшения
|
|
Процент брака продукции
|
0,7-0,9%
|
≤0,02%
|
↓97,2%
|
|
Суточная производительность на машину
|
9 000 штук
|
14 000 штук
|
↑55,6%
|
|
Удельное энергопотребление (кВтч/час)
|
0,85
|
0,72
|
↓15,3%
|
|
Годовая стоимость технического обслуживания (3 машины)
|
45 000 юаней
|
18 000 юаней
|
↓60%
|
|
Срок службы штампа
|
100 000 штук
|
350 000 штук
|
↑250%
|
|
Время смены штампа
|
40 минут
|
20 минут
|
↓50%
|
|
Рабочий шум (полная нагрузка)
|
82-85 дБ
|
≤72 дБ
|
↓15,3%
|
Помимо вышеуказанных улучшений данных, Клиент также получил следующие дополнительные преимущества:
-
Улучшение соответствия качества: Допуск по размерам продукции стабильно контролируется в пределах ±0,01 мм, что полностью соответствует стандартам качества поставщиков первого уровня автомобильной промышленности, а коэффициент принятия заказов увеличился с 88% до 100%, помогая Клиенту получать больше заказов высокого класса, что аналогично эффекту улучшения качества сервопрессов на производственной линии McGregor Metal.
-
Повышение адаптивности процесса: Программируемая кривая движения ST Series может гибко адаптироваться к потребностям штамповки деталей различной толщины и материалов (от электронных компонентов толщиной 0,1 мм до деталей из высокопрочной стали толщиной 3,0 мм), устраняя необходимость в многократной замене оборудования, снижая затраты на инвестиции в оборудование, что отражает гибкость сервопрессов в различных сценариях штамповки.
-
Ускорение окупаемости затрат: За счет повышения эффективности производства, снижения процента брака и экономии энергии общая экономия затрат Клиента в год составляет около 380 000 юаней, а стоимость инвестиций в оборудование полностью окупается в течение 7 месяцев, что лучше среднего цикла окупаемости подобных проектов модернизации сервопрессов.
4. Резюме случая и выводы
Данный случай полностью подтверждает основную ценность сервопресса Dongguan Qiaosen ST Series в решении проблем традиционной штамповки. Для производителей автомобильных компонентов, сталкивающихся с проблемами высокой точности, высокой эффективности, энергосбережения и гибкой адаптации процесса, сервопресс ST Series имеет явные преимущества в следующих аспектах:
-
Преимущество в точности: Уровень точности JIS класса 1 и стабильная долгосрочная эксплуатация позволяют эффективно снизить процент брака продукции и повысить качество продукции, удовлетворяя строгие требования высокотехнологичных производственных отраслей, таких как автомобильные компоненты.
-
Преимущество в эффективности: Программируемые кривые движения и высокая скорость штамповки могут значительно повысить эффективность производства, решить проблемы производственных мощностей и помочь предприятиям реагировать на растущий спрос на заказы, что соответствует эффекту повышения эффективности сервопрессов на производственной линии Archer Wire.
-
Преимущество в стоимости: Энергосберегающая конструкция и увеличенный срок службы основных компонентов позволяют снизить энергопотребление и затраты на техническое обслуживание, сократить цикл окупаемости инвестиций и повысить комплексную конкурентоспособность предприятий.
-
Преимущество в адаптивности: Множество структурных типов (однокривошипный с С-образной рамой, двухкривошипный с С-образной рамой, с Н-образной рамой) и программируемые кривые движения могут адаптироваться к различным сценариям штамповки и требованиям к материалам, реализуя универсальность одной машины и снижая инвестиции в оборудование.
Для производственных предприятий, переходящих от традиционной механической штамповки к высокоточной сервоштамповке, выбор индивидуального решения сервопресса, соответствующего их собственным производственным потребностям, является ключом к достижению эффективного, энергосберегающего и высококачественного производства. Сервопресс Dongguan Qiaosen Machinery’s ST Series, благодаря своим превосходным эксплуатационным характеристикам, индивидуальным решениям и профессиональной послепродажной поддержке, стал надежным партнером для предприятий в достижении промышленной модернизации и имеет широкие перспективы применения в производстве автомобильных компонентов, электронного оборудования, бытовой техники и других областях.