導 語
本文詳細介紹了一種冷櫃內膽自動成形技術。本專案在研製過程中，重點開發了柔性加工自動成形線技術，形成自主專有的製造工藝體系，為今後研發此類裝置積累了寶貴經驗。該裝置成功投入執行後，實現了自動化流水線生產，顯著提高生產效率，改善了產品質量管控水平，並帶來可觀的經濟效益。
家電產業作為我國國民經濟支柱產業，在七十年間經歷了從無到有、從引進模仿到自主研發、從起步到跟隨再到領導的地位演變，完成了飛速擴張。隨著國家“一帶一路”戰略的實施，為我國家電企業“走出去”創造了機會，為“中國製造”向“中國品牌”過渡提供了契機，同時也對國產家電及家電製造裝備提出了更加嚴格的要求。
冷櫃作為家電產業的重要組成部分，廣泛應用於農產品、食品、醫藥以及其他特殊冷藏冷凍場合。常用的冷櫃主要由箱體、製冷系統、溫度控制裝置及附件四部分組成。其中，箱體中的內膽鈑金件是與冷藏物件直接接觸的部分，由側圍板和內底板組成。內膽鈑金件用於隔斷製冷系統和箱體，其導熱性、抗腐蝕性的好壞直接影響裝置執行效果，因此內膽鈑金件材料以壓花鋁板和不鏽鋼板（304）為主，圖1 所示為冷櫃及其內膽鈑金件。
圖1 冷櫃及其內膽鈑金件
以往生產此類產品主要採取單機制造，取料、衝切、折彎等。每個單機都要人工操作，中間還要涉及到搬運、物流。單機與單機之間的銜接難，效率非常低，而且對每道工序的操作人員技術要求都較高，需要耗費大量的人力資源。尤其衝壓裝置有很多的安全隱患，不利於操作員工的人身安全。在此背景下，開展冷櫃內膽自動成形線柔性技術研發，透過開發可振動吸盤上料分張裝置、五聯動伺服輸送機械以及橫向伸縮式折彎機構，解決傳統冷櫃內膽自動成形線在生產過程中存在的上料、輸送、定位及壓痕等問題，提升冷櫃內膽自動成形線的自動化程度。
工藝技術方案
板料粘連與振動吸盤
冷櫃內膽用鋁板、不鏽鋼板，料片因存在油膜，且由於料垛長時間堆放及板料平整度高，板料之間形成負壓，造成了兩張板料甚至是多張粘連。目前，板料之間的粘連是不可避免的，
一旦粘連兩張或者是多張板料轉運到模具上進行衝壓，極易造成產品和模具損傷。因此，傳統上料方式一般採用人工上料或吸盤上料，外加人工監測，生產效率低。板料的粘連已經嚴重影響了自動線的穩定性、可靠性、連貫性、產品質量和生產效率。因此，板料的粘連成為本專案產品開發迫切需要解決的一大難題，常見鋁板粘連如圖2 所示。
圖2 鋁板料粘連
本研究透過開發可振動吸盤式上料分張系統來解決板料粘連問題，其由兩組吸盤、振動氣缸組成，在兩組吸盤裝置（吸附用）兩側設定有驅動振動氣缸的小型吸盤，在吸盤吸附板料上升一定高度後，振動氣缸進行反覆充放氣，對板料兩邊進行高頻振動，加速空氣進入板料間隙，促使板料分離。由此有效地解決了多張板料同時上料時損傷板料和模具的問題。圖3 為改進後的上料機。
圖3 上料機
板料運輸跑偏與五聯動伺服輸送
冷櫃內膽板材多采用鋁板、不鏽鋼板，具有重量輕、無磁性等特性，在輸送過程中，無法採用常規鋼板成形線上的磁性輸送方式。因此在板料輸送過程中，因板料振動極易發生板料跑偏的現象，使後續衝切、折彎等工序無法進行準確定位，對於產品的質量有很大影響。如何解決鋁板、不鏽鋼板在輸送過程中，易跑偏、定位不準等問題是本專案的難點。
五聯動伺服輸送機械手運輸板料，其中每一組機械手由前夾持部分和後夾持部分組成，前夾持部分位置固定，後夾持部分可由伺服電機任意調節位置夾緊，減少產品自由移動空間，並可適用於不同規格產品的生產。五組調整機械手固定在同一個底座上串聯成一個組合聯動機構，依靠動力總成牽引整體輸送。動力牽引總成由伺服電機驅動，接電連通後驅動滾珠絲桿，轉動滾珠螺母在直線導軌上執行，從而牽引五組產品調整機械手在直線導軌上固定式迴圈往復輸送，提高生產效率，克服了傳統皮帶輸送過程中，板料跑偏和定位不準的現象。
具體輸送流程如圖4 所示：板料在第一個工位由前調整機械手前夾持部分感應定位後夾持→後夾持部分透過伺服電機執行將板料夾持牢固→夾持機械手氣缸頂升→動力牽引總成的伺服電機透過滾珠絲槓推動調整機械手運動，將板料向前輸送→後面的四組調整機械手串聯在一起，安置在機座上同步向前執行，快速移動板料。
圖4 五聯動伺服輸送機械手
過料與可伸縮折彎
五聯動伺服輸送機械手解決了整線穩定輸送問題，但是在折彎過程中，刀具橫亙在輸送線路上，伺服機械手無法透過。公司上一代技術採用的是90°折彎機構，刀具採用分體式，由兩個單體45°刀對立拼接成一個90°空間。此技術可以解決機械手透過問題，但是板料折彎在刀口對立處受力不均，產生壓痕，影響板料外觀質量。
為了解決上述問題，研究開發了一種橫向可伸縮折彎機構。其結構如圖5 所示，垂直於輸送線方向，設計有刀具自動伸縮機構，板料折彎時，刀具自動伸出，板料折彎後，刀具自動縮回。五聯動伺服輸送機械手順暢透過的同時，可伸縮機構有效保證刀具的一體性，避免了分體式刀具造成板料受力不均，易產生痕跡及精度不高等問題。
圖5 刀具伸縮機構圖
研製結果與結論
本產品技術水平與傳統同類產品對比見表1。
表1 本產品技術水平與傳統同類產品對比
結束語
透過技術開發，圓滿解決了冷櫃內膽自動成形線存在的板料粘接、跑偏和過料等問題，達到或超出了專案預定的各項技術指標。提升了產品質量，為今後進一步融合智慧製造技術，實現殼體鈑金製作智慧化生產創造條件。
梅志平
作者簡介
總工程師兼研發部長，主要從事冰箱、冰櫃成套裝備研發設計工作，主持研發的“新型智慧化冷櫃內膽- 內底自動成形線”專案獲中華全國工商聯合會科技進步獎三等獎，同時獲滁州市科學技術獎一等獎；擁有6 項發明專利、20 餘項實用新型專利。
——摘自《鈑金與製作》 2021年第8期