冰箱鈑金智能CNC模具折彎工藝

崔偉　陸宏杰　李志中　王宏寬

1.中國電器科學研究院有限公司　廣東廣州　510300；2.安徽擎天偉嘉裝備制造有限公司　安徽滁州　239500

隨著定制服飾、定制手機、定制家具等各種定制化產品的出現，市場也出現對冰箱產品的定制化、個性化、多樣化的追求。定制冰箱是可以根據客戶的實際條件、需求和喜好，為客戶定制生產冰箱的大小，冰箱的外觀，冰箱的顏色等等。在冰箱的生產中，涉及很多大型鈑金件的成型加工，這些鈑金件的加工也需要適應小批量，多樣化的要求。這對生產廠商是很高的要求，需要廠家在定制和產量方面進行平衡。

一般來說，生產不同產品，在更換型號時需要對設備進行各種參數的調整，同時在生產前幾件時，設備處于調試狀態，報廢率很高。因此，定制化和產量這兩者是不可調和的矛盾。如何調和兩者的矛盾，就需要解決如何快速響應，如何減少廢品率。

1　當前的冰箱U殼生產設備

冰箱U殼是對冰箱外觀和性能都十分重要的零件，解決冰箱U殼定制化和產量兩者的矛盾至關重要。目前，生產冰箱U殼的方法大致有兩種：

第一種方法：采用通用設備，即是采用通用壓機，配合模具，人工上下料進行生產。這種生產方式，很有多缺點。

（1）可成型的U殼槽型很簡單，使得冰箱外殼和內膽的密封不好，在生產中易于泄露發泡料。而且剛性不足，容易變形，造成在使用時與門封密封不嚴，制冷性能下降；

（2）成型步驟多，且采用人工操作，造成產量低；

（3）人工上下料，易于造成鈑金變形，外觀不好看。

第二種方法：采用專用的生產線生產U殼，目前絕大多數的廠商都采用這種方法。

一條傳統的冰箱U殼線包括上料機、沖切機、180°翻轉機、輥軋機、Z-L折彎機、U型折彎機、下料機。傳統生產線采用的是輥軋機成型U殼的槽型，這種輥軋機是采用30～40組輥輪，將鈑金一點點折彎成型。楊浩軍[1]，何平陽[2]等人就是采用這種方法。這種專用生產線相比起第一種方法，槽型復雜，生產效率高，成型尺寸好。但是這種方法也有其缺點，最大的缺點就是一個輥軋機只能成型一個槽型，成型尺寸一致性不夠好。

我們在冰箱U殼生產線上應用智能CNC模具折彎機替代輥軋機。這種折彎機，使用模具將鈑金件隨型折彎成型，可以隨時生產各種槽型的U殼。這樣，冰箱U殼的生產可以快速換型（包括更換槽型），并且成型準確，能響應當前冰箱產品定制化、多樣化的要求。

2　傳統輥軋機和智能CNC模具折彎機對比

2.1　傳統輥軋機

傳統U殼生產線，采用輥軋成型槽型的工藝方法，采用30～40組輥輪將鈑金一點點折彎成型，每一組輥輪如圖1所示。

每一組輥輪分上下兩個，分別正向和反向旋轉，上輥輪上下可調整位置。30～40組輥輪的形狀不同，鈑金在輥輪中間通過，通過輥輪形狀的不同，就可將槽型一點點慢慢的成型出來。成型過程如圖2。

這種輥軋機的缺點很明顯：

（1）只能生產一種槽型的U殼。由于U殼槽型是通過輥輪形狀的變化來慢慢成型的，而輥輪的形狀是不可變化的，因此，一個輥軋機只能生產一個槽型。如需生產不同的槽型，則需將所有的輥軋輪組都更換掉，工作十分繁瑣；

（2）只能生產一種材質的U殼。當輥輪的形狀確定以后，只能生產一種材質的U殼。更換材料會因為材料力學性能的不一樣，尺寸會發生變化；

（3）只能生產一個鈑金厚度的U殼。如更改U殼鈑金厚度，需要將所有的輥輪組的間隙一一人工調整，同時還要根據實際情況微調消除誤差；

（4）由于應力的存在，槽型成型完畢后，在前后兩端，會存在張口的現象，造成尺寸不一致，超過誤差允許范圍。

上述這些缺點，決定了這種輥軋機不適應現在的定制化，多樣化的冰箱發展趨勢。

2.2　智能CNC模具折彎機

我們研制的智能CNC模具折彎機替代輥軋機，同樣可以成型相同的槽型。智能CNC模具折彎機采用完全與不同的傳統折彎機和輥軋成型的方式，采用的是模條隨型移動，進而折彎鈑金的方式。模條在伺服電機的驅動下，可以在X和Y方向上同時移動，這樣在成型面上，模條可以到達任意位置，沿任何軌跡移動。如圖3所示。

成型動作由壓模，下模和模條配合完成。首先板料送入折彎機，送到下模的上方。壓模下降，壓住板料。然后，模條從板料的下方開始，沿著R=2的圓弧行走半圈，將板料推成此外圓半徑等于2的圓角，如圖4所示。

然后壓模松開，下模和壓模移動到下一個需要成型的位置，重復剛才的動作。成型其他的尺寸。

這種智能CNC模具折彎機，有下述優點：

（1）截面上所有尺寸方便調節。

例如，圖5的長度尺寸，A、B、C、D、E、F、G、H、I、L及角度尺寸，α、β、γ、δ、ε、λ都可以調節。

（2）U殼鈑金的厚度可調節。

（3）U殼鈑金材料可更換。

（4）調節尺寸，鈑金厚度等，可以很方便得在電腦上更改。同時，可以存儲上千種截面，更換截面時，一鍵換型。

（5）成型尺寸準確，模條在伺服電機的帶動下，移動的精度是0.01mm。

圖1　輥軋輪示意圖

圖2　輥軋槽型花形圖

圖3模具移動范圍圖

圖4　模具折彎圖

圖5　U殼槽型圖

圖6　測量結果

智能CNC模具折彎機的這些特點，使其十分適合生產小批量、多樣化的定制冰箱。首先，它換型快，只需在電腦上選擇相應的型號，模條即根據存儲好的步驟和移動位置運動，成型事先設定好型號。不需再進行調試，換型完全不浪費時間，也不會提高報廢率。其次，它允許生產不同的槽型，不同的U殼鈑金厚度，不同的鈑金材料，符合多樣化的需求。再次，它移動的精度高，成型尺寸準確。比輥軋成型尺寸準確性更好，生產的冰箱的密封性也就更好。

3　應用實例

在孟加拉國的一家冰箱生產廠U殼生產線中應用了該設備。該生產線使用智能CNC模具折彎機替代輥軋機，原位180°翻轉機替代兩端180°翻轉機，機械手取料替代推桿下料。

我們對同一個U殼截面分別用輥軋機和智能CNC模具折彎機進行生產，對生產的3個樣件行了測量，測量結果如圖6、表1所示。

從上面的結果可以看到，采用智能CNC模具折彎機，誤差范圍小于±0.1mm。而輥軋機的誤差則在±0.3mm。明顯智能CNC模具折彎機的制造精度要高于輥軋機。

表1　測量結果

4　結論

智能CNC模具折彎機可以快速換型，生產多種類型的U殼，符合定制化、多樣化的要求。并且其制造精度高，生產出來的冰箱密封效果更好，外觀更美觀。在冰箱鈑金生產線中使用智能CNC模具折彎機，符合冰箱發展趨勢。

[1] 楊浩軍. 冰箱側板的輥軋成型設計方法[J]. 軍民兩用技術與產品，2010，9：46-48.

[2] 何陽平. 基于家電箱殼成形生產線的研究與改造[J]. 模具工業，2012，38(3)：17-20.