鈑金加工自動化在電梯行業(yè)中的應(yīng)用

鈑金工藝基本由剪切、沖壓、折彎、成形和連接等工藝組成，一般來說以上工藝基本通過如下設(shè)備實現(xiàn)：剪板機、沖床、激光切割機、等離子切割機、水射流切割機、折彎機、焊機，以及各種輔助設(shè)備如：開卷機、校平機、去毛刺機、拉鉚槍等。

隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，作為制造業(yè)基礎(chǔ)行業(yè)之一的鈑金加工行業(yè)也取得了空前發(fā)展。鈑金加工領(lǐng)域也在潛移默化的變化之中，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

⑴傳統(tǒng)的鈑金加工是設(shè)備獨立成為個體對工藝進行實現(xiàn)，更多的是勞動密集型作業(yè)，對操作者的依賴度過高，難以應(yīng)付不斷增長的訂單需求。

⑵隨著人們的生活水平不斷提高，對產(chǎn)品外形更多的追求個性化，產(chǎn)品市場壽命縮短，更新?lián)Q代加速，最終導(dǎo)致小批量生產(chǎn)的比重明顯增加。

目前我國鈑金加工企業(yè)，多以數(shù)控剪板機、數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機等設(shè)備作為鈑金生產(chǎn)的主要設(shè)備，而我國對以上設(shè)備的開發(fā)還是更多的借鑒國外的經(jīng)驗，對于鈑金柔性制造技術(shù)的研究幾近空白。然而在歐洲，20世紀70年代涌現(xiàn)了一批基于沖剪復(fù)合加工技術(shù)和快速換模的多邊折彎技術(shù)的設(shè)備，從而使鈑金的加工過程真正意義上實現(xiàn)柔性加工。

面對以上困境，各鈑金加工企業(yè)也積極應(yīng)對，快速響應(yīng)。以下案例只是對電梯制造自動化改造的初步探索，望以下闡述對鈑金從業(yè)者有一定的借鑒作用。

廳門自動生產(chǎn)線

電梯廳門板制作主要以鈑金加工為主。早期的廳門板生產(chǎn)時利用數(shù)控剪板機、數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機等通用鈑金加工設(shè)備，人工單元化作業(yè)。要完成整個產(chǎn)品的加工，只能在對應(yīng)的設(shè)備上完成不同的加工工序，加工流程節(jié)拍不一，在制品庫存多，且每道工序的上料、加工、下料過程都是人工搬運，勞動強度大，生產(chǎn)效率低。廳門專機線的設(shè)計思路是按加工順序?qū)⒃O(shè)備相互連接起來組成生產(chǎn)線，消除人工搬運、在制品庫存等，實現(xiàn)電梯廳門板的自動化加工

電梯廳門板專機生產(chǎn)線

電梯廳門板專機生產(chǎn)線（圖2）的功能是：實現(xiàn)電梯門板從板材（定尺板）自動上料，自動輸送至沖床工位，沖床根據(jù)來料尺寸規(guī)格調(diào)用相應(yīng)的沖床程序，調(diào)整各沖模的相應(yīng)位置，一次沖壓成形，沖完后的板材流轉(zhuǎn)至折彎工位，先由兩臺折彎機分別完成兩條長邊的折彎，折彎過程自動跟隨托料，長邊折彎完經(jīng)過檢測工位檢測合格后，輸送到短邊折彎工位，由兩臺折彎機完成，不同寬度自動匹配不同的折彎模具，然后由自動鉚接單元完成門板四角的無鉚連接，再經(jīng)過自動拉鉚工位完成拉鉚螺母安裝，最后機器人自動碼垛。這樣一套專機生產(chǎn)線，可無人化的高效應(yīng)對多品種、大批量的生產(chǎn)。由于整個加工過程中，板材全程處于毛刷臺面之上，取消了人工搬運過程，所以不會產(chǎn)生表面劃傷或留下指紋油脂，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

生產(chǎn)線技術(shù)開發(fā)有以下幾個方面

⑴板材料庫及上料裝置。

該設(shè)備的功能將板料輸送到定位平臺上對中校正，并由輸送線將板料送入沖切機，如圖4所示。堆料小車共4套，在垂直于線體方向上由電機驅(qū)動進出上料系統(tǒng)框架。設(shè)置雙料分離機構(gòu)及智能雙料檢測裝置，防止料片重張損壞設(shè)備模具，吸盤架采用真空吸盤吸取板料，吸盤按兩兩分組，每組吸盤可單獨關(guān)閉，便于不同長度板料的生產(chǎn)。設(shè)置長寬尺寸檢測，確保沖切程序和材料的一致性，避免報廢。

⑵自動沖壓模塊。

將上料機定位完成后的料，由皮帶機輸送到?jīng)_切機完成產(chǎn)品的沖孔、壓形。主要由C形模架、四柱壓力機、廢料收集裝置、過渡平臺、底座等部分組成，如圖5所示。在長度和寬度方向上，模架可伺服調(diào)整。模具的動作根據(jù)產(chǎn)品型號自動選擇，不需要人工手動調(diào)整或者打開、關(guān)閉閥門，防止人工操作出現(xiàn)錯誤。

⑶自動折彎系統(tǒng)。

自動折彎系統(tǒng)包括長邊折彎和短邊折彎。長邊折彎單元主線體由頂升皮帶、牛眼輸送平臺構(gòu)成，含有兩臺折彎機，每臺折彎機負責各自單邊，如圖6所示。定位機構(gòu)和夾緊機構(gòu)由伺服電機、滑軌、夾緊氣缸、推緊氣缸等共同構(gòu)成，用于折彎過程中門板的定位。隨動托料裝置由伺服控制，跟隨折彎門板。短邊折彎單元的板料輸送采用夾持式伺服輸送系統(tǒng)完成，伺服定位機構(gòu)由電缸構(gòu)成，此機構(gòu)固定在隨動機構(gòu)上，在折彎過程中，伺服定位機構(gòu)隨著隨動機構(gòu)移動，始終保持工件被定位。寬度定位機構(gòu)用于保持工件與折彎模具的相對位置

⑷四角無鉚連接模塊。

四角無鉚連接模塊由鉚壓設(shè)備、伺服系統(tǒng)和輸送設(shè)備等組成。采用四個無芯鉚壓機構(gòu)，鉚壓機構(gòu)由鉚壓槍及氣缸共同構(gòu)成，鉚壓機構(gòu)固定在伺服系統(tǒng)上，如圖8所示。伺服系統(tǒng)1功能：調(diào)整兩鉚壓槍間距及門板寬度定位作用；伺服系統(tǒng)2功能：調(diào)整后端鉚壓機構(gòu)的位置，以滿足不同長度工件的生產(chǎn)。

⑸自動拉鉚螺母裝置。

拉鉚螺母通過振動盤理料，再通過定位機構(gòu)定位，以便拉鉚槍取料，拉鉚槍安裝在伺服移動機構(gòu)上。由視覺系統(tǒng)精確測定拉鉚孔的相對位置，并由伺服移動機構(gòu)帶動拉鉚槍移動至拉鉚孔上方，使螺母順利進入拉鉚孔，如圖9所示。拉鉚螺母安裝的質(zhì)量由另一套視覺系統(tǒng)監(jiān)控，確保產(chǎn)品的合格率。

鈑金沖、折通用生產(chǎn)線

鈑金沖、折通用生產(chǎn)線主要配置包含數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、板材料庫系統(tǒng)、自動上下料裝置、輸送裝置、數(shù)控折彎機和機器人折彎系統(tǒng)等，如圖11所示。它的功能是實現(xiàn)原材料料庫管理，具備多種出入庫方式（根據(jù)生產(chǎn)線需求選擇：單入單出、整入單出、整入整出）、材料庫存管理、自動最優(yōu)層棧選擇等。通過吸盤式上料裝置，吸起單張材料對其進行單張分離之后搬送到數(shù)控沖床工作臺上并實施定位。單張檢測裝置對上料裝置吸取的材料厚度進行直接測量，確認吸取的板材是否是單張。數(shù)控沖床加工完畢后，夾鉗抓取加工完了的工件自動搬送到移動毛刷工作臺，上下料裝置獨立設(shè)備，使設(shè)備停機時間降到最低，提高生產(chǎn)效率。

豐富多彩的運行模式（沖床全自動運行—單向/同側(cè)上下料、半自動運行、沖折聯(lián)機全自動運行），沖、折連接生產(chǎn)時沖孔完了的板材通過輸送裝置送至折彎區(qū)域，由機器人完成自動折彎及碼垛。鑒于沖孔、折彎的節(jié)拍存在差異，沖孔完了的板料亦可儲存至料庫，待折彎空閑時再行生產(chǎn)。控制系統(tǒng)具備加工計劃編輯功能，編輯生產(chǎn)任務(wù)可實現(xiàn)無人化生產(chǎn)。電梯零部件中的托架組件、上/下梁組件以及轎底平臺等均可使用該自動化生產(chǎn)技術(shù)。

以下為沖、折通用線幾種工作模式介紹：

沖、折全自動運行模式

定尺板在沖床上加工完之后，自動搬送至折彎機器人定位上料處進行自動折彎，再由機械臂自動搬送至下一焊接用傳送帶或自動碼垛至下料區(qū)的成品臺車上

沖床全自動單元運行模式

可制定加工計劃24小時無人自動運行，成品可以入庫，適用套料或定尺板加工

沖床單體手動運行模式

手動上下料適用于加急、少量板材加工或料庫故障時

結(jié)束語

隨著市場的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代，產(chǎn)品制造對柔性的需求會越來越大，鈑金件作為消費品中主要的零件，其對柔性制造技術(shù)的依賴會日漸增加。2017年7月國內(nèi)首臺國產(chǎn)多邊折彎機在揚州市的亞威股份亮相，打破了國外產(chǎn)品的壟斷。隨著“中國制造2025”的發(fā)展，高檔數(shù)控機床會在更多的國內(nèi)企業(yè)涌現(xiàn)出來。