集裝箱底橫梁全自動壓型生產線設計

王世明　申玉　褚雷　汪凈遠

隨著世界經濟貿易的快速發展及人們生活水平的提高，集裝箱的應用范圍日益廣泛：除了用作貨運載體外，越來越多的集裝箱應用于房車或移動性住宅。在傳統集裝箱生產工藝下，物料運輸頻繁且效率較低，所需工人數量較多且勞動強度較大，生產過程中存在一定危險性。在工業4.0背景下，將鋼板上料、定尺剪切、去除毛刺、校平、壓型及落料堆垛等工序整合到一條生產線上完成，不僅可節約人工成本，降低工人勞動強度，而且能減少物流環節，改善工作環境，大大提高生產效率。本文針對傳統集裝箱底橫梁生產模式的弊端，設計集裝箱底橫梁全自動壓型生產線，實現集裝箱底橫梁成型區域的流程關聯化生產，并應用智能控制和故障監測技術，加強工序間的緊湊性和可控性，從而有效降低物料和用工成本及工人勞動強度，拓展集裝箱制造的自動化、智能化發展空間。

1 集裝箱底橫梁全自動壓型生產線架構

集裝箱底橫梁全自動壓型生產線的組成部件包括自動上料裝置、剪切前送料機構、液壓板式剪板機、剪切出料輸送皮帶機、1號輸送輥道、板料提取機構、七輥板料校平機、2號輸送輥道、帶動力去毛刺裝置、3號輸送輥道、折彎后送料機構、龍門式油壓機、底橫梁折彎模具、折彎定位機構、自動碼垛機、校正裝置、成型工件縱向輸送輥道、氣動系統、電氣設備等，其中，縱向輸送裝置結構如圖1所示。

2.1 自動上料裝置

自動上料裝置設計原理：備料臺傳送輥道由交流電動機驅動并經鏈條傳動，將堆放整齊的板材輸送到真空吊具單元正下方；板料提取機構采用氣缸升降和四導柱導向，由真空吸盤提取板料；移動送料機構采用交流電動機并經鏈條傳動驅動機架沿直線導軌將提取的板料送至剪切前送料機構的臺架上。

2.2 板料提取機構

板料提取機構（見圖2）用于上下條邊料，主要由板料提取機構、橫移送料機構、機架及軌道系統等組成。板料提取機構采用氣缸升降和齒輪、齒條同步原理，由真空吸盤提取板料。橫移送料機構采用氣缸推動機架沿軌道將提取的板料送至輸送鏈條上，或者將板料從輸送鏈條上提取到1號輸送輥道上。

2.3 夾送輥和七輥板料校平機

夾送輥和七輥板料校平機（見圖3）主要由左右立柱、夾送輥、工作輥、壓下裝置、傳動裝置和機座等組成。左右立柱采用Q235優質碳素鋼組焊而成，經過整體高溫回火，消除應力。下夾送輥采用合金鋼經調質和表面熱處理研磨加工而成；上夾送輥采用45號鋼外包聚氨酯橡膠研磨加工而成，通過手輪螺桿調節沿立柱滑道窗口升降。工作輥尺寸為100 mm？420 mm，材料為合金鋼，淬火洛氏硬度58～63，碎層深度5～6 mm。4 支下工作輥安裝于左右立柱上；3 支上工作輥通過活動軸承座安裝于立柱滑道窗口內，通過手輪調節蝸輪絲桿升降機來進行上下和傾斜調整。減速箱將4 kW交流電動機動能傳輸到傳動齒輪，以驅動下夾送輥的下工作輥。傳動齒輪材質為20CrMnTi，齒面滲氮淬火處理洛氏硬度45～52，采用嚴格的加工工藝，保證剪切后對角線誤差及折彎后縱向直線度和寬度誤差較小。

2.4 帶動力去毛刺裝置

帶動力去毛刺裝置（見圖4）主要由導向裝置、固定去毛刺輥輪、活動去毛刺輥輪及滑座組成。固定去毛刺輥輪通過支座固定于滑座上；活動去毛刺輥輪可通過螺桿調節并沿滑座移動，調整寬度為30～ 130 mm，采用聚氨酯橡膠補償，使去毛刺輥輪始終貼緊板邊。去毛刺輥輪采用V形口，通過擠壓板邊修除毛刺。輥輪直徑為135 mm，材質為Cr12Mo1V1，整體熱處理洛氏硬度60～62。

2.5 龍門式油壓機

采用400 t龍門式油壓機（見圖5）對底橫梁折彎壓型，其工作臺上裝有兩組折彎下模，滑道兩側裝有折彎刀，以便將板材準確定位后進行單邊折彎壓型。

2.6 折彎定位機構

折彎定位機構用于條料折彎時的送料及定位。送料機構采用氣缸回轉擺動送料；定位機構采用自動定位擋塊和擺動氣缸定位，并采用導軌及直線軸承導向。

2.7 自動碼垛機

自動碼垛機（見圖6）由輸送皮帶、卸料機構、翻料機構、整料裝置、液壓升降臺等組成。輸送皮帶將成型底橫梁輸送至卸料機構后，通過氣缸擺動使底橫梁直接滑落至整料臺上。翻料機構通過氣缸驅動定位擋塊將從卸料機構滑下的底橫梁托住，再通過氣缸擺動將叉槽翻轉180褐琳咸ㄉ希紗絲刂頻綴崍翰劭諞徽環聰嗷サ耪搿U獻爸鎂濁菹虻舶褰綴崍憾遜耪耄⒁來甕撲偷揭貉股堤ㄉ希ü德洳釷迪侄嗖愣訓？

3 集裝箱底橫梁全自動壓型生產線電氣及液壓系統設計

集裝箱底橫梁全自動壓型生產線的電氣及液壓系統包括1個電控操作臺（見圖7）和2個電氣控制柜（見圖8）。電控操作臺形狀為鋼琴式，斜面上布置各種顯示儀表及操作面板；電氣控制柜門采用翻邊防塵設計。在控制方面采用各種形式的極限開關和光電管等，實現對生產操作的自動化程序控制。

自動上下料堆垛裝置液壓系統如圖9所示。自動上下料堆垛裝置液壓系統的工作原理：在液壓系統氣缸推動機架的作用下，橫移送料機構將提取的板料送至輸送鏈條上。設備多處安裝急停開關，保證工作人員作業安全。

4 集裝箱底橫梁全自動壓型生產線主要

技術創新

（1）將鋼板自動上料、定尺剪切、去毛刺、校平、自動壓型以及落料堆垛等工序整合到一條生產線上，達到節約人工成本、降低工人勞動強度、減少物流環節、改善工作環境、提高生產效率的目的。

（2）采用自動識別裝置校直折彎不達標的底橫梁。

（3）由于折彎成型步驟耗時較長且控制復雜，通過一定技術手段實現底橫梁在自動折彎成型過程中的快速、穩定送料，從而提高自動折彎成型的效率和質量，進而提高生產線效率。

（4）該生產線既可聯機運行，也可單主機運行或分段運行，以便在單個主要設備出現故障時，其他主要設備能正常運轉。

5 集裝箱底橫梁全自動壓型生產線的市場優勢

集裝箱底橫梁全自動壓型生產線的市場優勢如下：（1）生產效率達到10件/min以上，剪切后對角線誤差控制在2 mm以內，折彎后寬度誤差小于，縱向直線度誤差小于2 mm；（2）在滿足現有生產節拍的前提下，節約設備占地面積，比傳統生產方式減少工人5～6名，降低工人勞動強度，減少中間物流環節；（3）通過連續自動上料、剪切、去毛刺、校平、壓型、堆垛，使整條生產線保持較快生產速度并確保生產穩定性；（4）滿足多種規格底橫梁生產要求，保證折彎尺寸精度和成型穩定性。總之，集裝箱底橫梁全自動壓型生產線有利于解決關鍵技術問題，形成集裝箱生產企業的核心技術和相應產業鏈，推動我國集裝箱裝備的現代化發展。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2018-04-22）