冰箱全包邊門殼鈑金成型自動化技術(shù)研究與應用

摘 要：根據(jù)傳統(tǒng)的門殼鈑金成型工藝存在的問題，提出了門殼鈑金成型自動化生產(chǎn)工藝，重點介紹了冰箱全包邊門殼鈑金成型自動化設(shè)備設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞：冰箱全包邊門殼;鈑金成型;自動化設(shè)備;CNC

0 引言

隨著消費者對冰箱外觀要求的不斷提高，簡單的U形折彎門殼與塑料端蓋配合的冰箱門體結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足消費者的審美需求，而全翻邊門殼與隱形塑料端蓋配合的門體結(jié)構(gòu)日漸受到消費者歡迎。以往的鈑金門殼成型作業(yè)，由于受到生產(chǎn)工藝技術(shù)的限制，基本采用多道液壓機和模具配合生產(chǎn)的模式，且不同產(chǎn)品生產(chǎn)需要研制不同的鈑金模具，成本較高。如今隨著智能技術(shù)、伺服電機的應用以及絲桿傳動精度的提升，鈑金加工逐漸呈現(xiàn)出自動化、智能化的特點。全包邊門殼成型工藝應用CNC成型技術(shù)，發(fā)揮自動化設(shè)備優(yōu)勢，可達到生產(chǎn)線全自動生產(chǎn)的目的，既減少了模具投入，實現(xiàn)減員增效目標，又能保證最終的產(chǎn)品質(zhì)量。

1 門殼鈑金成型的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝

全包邊門殼是四邊成型，成型難點在于拐角點的全包邊成型。傳統(tǒng)工藝采用鈑金模具整體成型，但鈑金模具成型容易受到板材厚度、板材基材力學性能等因素影響。冰箱門殼彩板基材一般為0.45 mm厚，但VCM彩板附兩層膜，總體厚度比PCM、PET、不銹鋼板要大。傳統(tǒng)非包邊U形門殼采用基材為DX51D+Z的鋼板，而全包邊門殼板材因為結(jié)構(gòu)需要而采用DX52D+Z的鍍鋅鋼板，不同基材模具成型后反彈量不同。同時，鋼板的表面覆蓋PE膜，對表面質(zhì)量有比較嚴格的要求，表面不能有損傷。

以往的全包邊門殼鈑金傳統(tǒng)模具成型工藝生產(chǎn)流程為沖切→四周折彎翻邊→折U包角等，需要使用多臺沖床或液壓機與模具配合生產(chǎn)，其成型工藝如圖1所示。

傳統(tǒng)的沖床或液壓機與模具配合生產(chǎn)方式，鑒于門殼與塑料件配合間隙、板材厚度差異和板材力學性能差異對其模具設(shè)計提出了更高的要求，模具制作成本上升。同時，門殼工件外形尺寸較大，人工作業(yè)時每個工序要配備兩名作業(yè)人員，導致作業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備、工作人員基數(shù)較大，無法保證生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。而使用機械手連線自動生產(chǎn)方式，由于模具與沖床或液壓機沒有精準定位，不同型號產(chǎn)品換模時，需要依次調(diào)試機械手與模具的配合，一般換模時間需1～2 h，影響生產(chǎn)效率。為了解決以上問題，冰箱全包邊門殼鈑金成型需要引入自動化設(shè)備，減少模具投入，提高生產(chǎn)效率。

2 門殼鈑金成型自動化生產(chǎn)工藝

冰箱全包邊門殼鈑金成型自動化生產(chǎn)采用組合式成型技術(shù)，其工藝流程為上料→沖切→折彎1（兩側(cè)邊）→折彎2（四角）→折彎3（折U彎）→包角（四角）→翻邊（端部）→下料，其重點工序為組合沖切、組合折彎和組合包角翻邊，重點工序成型如圖2所示。

組合沖切工位：在組合沖切工位，門殼板材在伺服夾鉗驅(qū)動下，各沖切模具按照設(shè)定程序動作完成區(qū)域沖切;根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同，在組合沖切工位還可以增加沖孔、翻孔等功能。

組合折彎工位：已完成沖切的門殼板材在組合翻邊工位先進行兩側(cè)邊折彎，再進行底部和頂部區(qū)域四角翻邊折彎，最后進行折U彎。

組合包角翻邊工位：在此工位，先四角包角，然后進行區(qū)域端部翻邊。

3 冰箱全包邊門殼鈑金成型自動化設(shè)備設(shè)計

3.1? 設(shè)備構(gòu)成

全包邊門殼鈑金成型自動化設(shè)備包括自動上料工位、組合沖切工位、組合折彎工位、組合包角翻邊工位、下料工位、傳動機械手、液壓和氣動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和沖切模具等。

3.2? ? 核心部位機械自動化設(shè)計

相對傳統(tǒng)生產(chǎn)線，該門殼鈑金成型自動化生產(chǎn)線核心部位是組合折彎工位和組合包角翻邊工位。

3.2.1? ? 組合折彎工位設(shè)計

組合折彎工位設(shè)計關(guān)鍵點是兩側(cè)折彎、四角打角模翻邊、折U彎3個動作在CNC的依次銜接和尺寸精度配合，其結(jié)構(gòu)主要由大床身、兩側(cè)活動床身、CNC折彎站組成;CNC折彎站又由下墊刀、上壓刀機構(gòu)，折彎刀機構(gòu)，打角模組件和折彎刀升降組件等組成。

兩側(cè)活動床身間距調(diào)整由伺服電機、減速器、聯(lián)軸器、換向器和絲桿等機構(gòu)實現(xiàn)，折彎刀的上下移動、對中移動，均由雙伺服同步機構(gòu)驅(qū)動實現(xiàn)，適應不同寬度、不同厚度門殼生產(chǎn)的同時又能保證門殼尺寸精度。

兩端頭打角模具長度方向調(diào)整由伺服電機驅(qū)動齒輪齒條進行調(diào)節(jié)，以適應不同長度門殼的生產(chǎn)要求。生產(chǎn)時，板材到位后，上壓刀與下墊刀固定板材，折彎刀動刀和定刀1對中到位后進行90°折彎，然后折彎定刀1組件下降;此時，兩端頭打角模具先下降到板材高度平面，再向內(nèi)對中，到位后進行四角打角翻邊;四角翻邊后兩端頭打角模具先水平向外退出再向上，折彎刀同步上升到板材高度，然后向內(nèi)對中并與定刀2配合進行折U彎，折U彎完成后折彎刀和定刀1均復位，準備下一循環(huán)動作。

3.2.2? ? 組合包角翻邊工位設(shè)計

該工位主要完成折U后門殼四角包角和兩端頭翻邊，主要由提升機構(gòu)、包角模壓機、翻邊模壓機和托料毛刷輪等組成。其中，提升機構(gòu)為龍門式，其前后移動采用雙電機和絲桿機構(gòu)驅(qū)動，上下移動采用電機和齒輪齒條機構(gòu)驅(qū)動;包角模模架采用電機和齒條齒圈驅(qū)動左右移動。提升機構(gòu)將折U彎后的門殼先提升到包角模工作面，前后移動與包角模壓機和中間翻邊模壓機動作相配合，依次進行零件四角包角和兩端翻邊，完成零件成型工作;然后升降機構(gòu)下降到原位，將零件傳輸?shù)较铝瞎の弧?/p>

3.3? ? 設(shè)備能力

此生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍約20 s/件，通過增加單獨的折U彎工位，生產(chǎn)節(jié)拍可以提升到15 s/件，與鈑金模具生產(chǎn)達到相同的生產(chǎn)效率;同時根據(jù)程序設(shè)定，該生產(chǎn)線可以兼容非包邊門殼生產(chǎn);折彎時通過程序預設(shè)定動刀與定刀之間的間隙，能夠滿足不同厚度板材折彎需求;換型采用一鍵換型方式，設(shè)備各工位在伺服電機驅(qū)動下自動調(diào)整位置，換型時間少于1 min。

該生產(chǎn)線是一條高柔性全自動成型線，打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式只能生產(chǎn)一種冰箱門殼的局限，可實現(xiàn)不同尺寸范圍和不同形狀、截面的產(chǎn)品自動換型，可生產(chǎn)門殼寬度在300～1 000 mm規(guī)格不等的冰箱門殼，門殼高度在300～2 000 mm。

同時，該生產(chǎn)線集成度高，占地面積少，不需要增加額外模具，免除了重新開模的費用，解決了模具存放問題，能有效解決企業(yè)場地受限的難題，提高了工廠的產(chǎn)能密度。

4 結(jié)語

綜上所述，冰箱全包邊門殼鈑金成型生產(chǎn)中應用自動化設(shè)備生產(chǎn)，可以杜絕人工作業(yè)產(chǎn)生不良產(chǎn)品的問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量;換型時間短，提高了人均作業(yè)效率;可兼容不同型號的產(chǎn)品生產(chǎn)，減少鈑金模具投入;可有效降低企業(yè)經(jīng)營成本，提高企業(yè)市場競爭力。

[參考文獻]

[1] 潘玉梅，吳許強.出口冰箱彩板門設(shè)計及關(guān)鍵生產(chǎn)工藝研究[J].日用電器，2019（8）：43-46.

收稿日期：2020-01-03

作者簡介：陳明磊（1982—），男，安徽宿州人，助理工程師，研究方向：設(shè)備管理及自動化。