鈑金加工自動(dòng)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(shí)現(xiàn)：剪板機(jī)、沖床、激光切割機(jī)、等離子切割機(jī)、水射流切割機(jī)、折彎機(jī)、焊機(jī)，以及各種輔助設(shè)備如：開卷機(jī)、校平機(jī)、去毛刺機(jī)、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(gè)方面：

⑴傳統(tǒng)的鈑金加工是設(shè)備獨(dú)立成為個(gè)體對(duì)工藝進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，更多的是勞動(dòng)密集型作業(yè)，對(duì)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(duì)產(chǎn)品外形更多的追求個(gè)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(jī)、數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機(jī)等設(shè)備作為鈑金生產(chǎn)的主要設(shè)備，而我國對(duì)以上設(shè)備的開發(fā)還是更多的借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)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(jì)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(shí)現(xiàn)柔性加工。

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

廳門自動(dòng)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(shí)利用數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機(jī)等通用鈑金加工設(shè)備，人工單元化作業(yè)。要完成整個(gè)產(chǎn)品的加工，只能在對(duì)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(yùn)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。廳門專機(jī)線的設(shè)計(jì)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(yùn)、在制品庫存等，實(shí)現(xiàn)電梯廳門板的自動(dòng)化加工

電梯廳門板專機(jī)生產(chǎn)線

電梯廳門板專機(jī)生產(chǎn)線（圖2）的功能是：實(shí)現(xiàn)電梯門板從板材（定尺板）自動(dòng)上料，自動(dòng)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(tái)折彎機(jī)分別完成兩條長邊的折彎，折彎過程自動(dòng)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(tái)折彎機(jī)完成，不同寬度自動(dòng)匹配不同的折彎模具，然后由自動(dòng)鉚接單元完成門板四角的無鉚連接，再經(jīng)過自動(dòng)拉鉚工位完成拉鉚螺母安裝，最后機(jī)器人自動(dòng)碼垛。這樣一套專機(jī)生產(chǎn)線，可無人化的高效應(yīng)對(duì)多品種、大批量的生產(chǎn)。由于整個(gè)加工過程中，板材全程處于毛刷臺(tái)面之上，取消了人工搬運(yùn)過程，所以不會(huì)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(gè)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(tái)上對(duì)中校正，并由輸送線將板料送入沖切機(jī)，如圖4所示。堆料小車共4套，在垂直于線體方向上由電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)出上料系統(tǒng)框架。設(shè)置雙料分離機(jī)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(dú)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(bào)廢。

⑵自動(dòng)沖壓模塊。

將上料機(jī)定位完成后的料，由皮帶機(jī)輸送到?jīng)_切機(jī)完成產(chǎn)品的沖孔、壓形。主要由C形模架、四柱壓力機(jī)、廢料收集裝置、過渡平臺(tái)、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(dòng)作根據(jù)產(chǎn)品型號(hào)自動(dòng)選擇，不需要人工手動(dòng)調(diào)整或者打開、關(guān)閉閥門，防止人工操作出現(xiàn)錯(cuò)誤。

⑶自動(dòng)折彎系統(tǒng)。

自動(dòng)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(tái)構(gòu)成，含有兩臺(tái)折彎機(jī)，每臺(tái)折彎機(jī)負(fù)責(zé)各自單邊，如圖6所示。定位機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、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(dòng)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(jī)構(gòu)由電缸構(gòu)成，此機(jī)構(gòu)固定在隨動(dòng)機(jī)構(gòu)上，在折彎過程中，伺服定位機(jī)構(gòu)隨著隨動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)，始終保持工件被定位。寬度定位機(jī)構(gòu)用于保持工件與折彎模具的相對(duì)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(gè)無芯鉚壓機(jī)構(gòu)，鉚壓機(jī)構(gòu)由鉚壓槍及氣缸共同構(gòu)成，鉚壓機(jī)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(jī)構(gòu)的位置，以滿足不同長度工件的生產(chǎn)。

⑸自動(dòng)拉鉚螺母裝置。

拉鉚螺母通過振動(dòng)盤理料，再通過定位機(jī)構(gòu)定位，以便拉鉚槍取料，拉鉚槍安裝在伺服移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。由視覺系統(tǒng)精確測定拉鉚孔的相對(duì)位置，并由伺服移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)拉鉚槍移動(dòng)至拉鉚孔上方，使螺母順利進(jìn)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(dòng)上下料裝置、輸送裝置、數(shù)控折彎機(jī)和機(jī)器人折彎系統(tǒng)等，如圖11所示。它的功能是實(shí)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(dòng)最優(yōu)層棧選擇等。通過吸盤式上料裝置，吸起單張材料對(duì)其進(jìn)行單張分離之后搬送到數(shù)控沖床工作臺(tái)上并實(shí)施定位。單張檢測裝置對(duì)上料裝置吸取的材料厚度進(jìn)行直接測量，確認(rèn)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(dòng)搬送到移動(dòng)毛刷工作臺(tái)，上下料裝置獨(dú)立設(shè)備，使設(shè)備停機(jī)時(shí)間降到最低，提高生產(chǎn)效率。

豐富多彩的運(yùn)行模式（沖床全自動(dòng)運(yùn)行—單向/同側(cè)上下料、半自動(dòng)運(yùn)行、沖折聯(lián)機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行），沖、折連接生產(chǎn)時(shí)沖孔完了的板材通過輸送裝置送至折彎區(qū)域，由機(jī)器人完成自動(dòng)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(chǔ)存至料庫，待折彎空閑時(shí)再行生產(chǎn)?？刂葡到y(tǒng)具備加工計(jì)劃編輯功能，編輯生產(chǎn)任務(wù)可實(shí)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(tái)等均可使用該自動(dòng)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(dòng)運(yùn)行模式

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

沖床全自動(dòng)單元運(yùn)行模式

可制定加工計(jì)劃24小時(shí)無人自動(dòng)運(yùn)行，成品可以入庫，適用套料或定尺板加工

沖床單體手動(dòng)運(yùn)行模式

手動(dòng)上下料適用于加急、少量板材加工或料庫故障時(shí)

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(duì)柔性的需求會(huì)越來越大，鈑金件作為消費(fèi)品中主要的零件，其對(duì)柔性制造技術(shù)的依賴會(huì)日漸增加。2017年7月國內(nèi)首臺(tái)國產(chǎn)多邊折彎機(jī)在揚(yáng)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(jī)床會(huì)在更多的國內(nèi)企業(yè)涌現(xiàn)出來。