淺談集裝箱的自動化加工

摘 要：隨著經濟的發展，國際貿易不斷深入，集裝箱作為物流運輸的重要載體，需求量也日益增加。集裝箱的自動化加工已成為現代發展的主流趨勢。為此，筆者結合自身參與項目經歷，就集裝箱的自動化加工進行分析。

關鍵詞：集裝箱;自動化加工;必要性;工藝

前言

經濟全球化的今天，集裝箱作為海上運輸的重要載體，需求量日益提升。同時，集裝箱作為金屬加工中的子產業，在國民經濟中扮演的地位也日益凸顯，因此如何利用先進制造技術，推動集裝箱自動化升級改造，是當前需要解決的重要問題。

1 集裝箱自動化加工的必要性分析

集裝箱自動化加工是當前發展的主流趨勢，主要體現在三個方面。

首先，隨著全球貿易的不斷開展，尤其是國際航運業的飛速發展，目前取代集裝箱的產品并未凸顯，集裝箱包裝容易迎來了新的歷史發展。預計未來幾年，集裝箱產銷量將持續上升，前途光明，在這種大需求量的前提下，如何實現高效生產，其中自動化加工必不可少。

其次，集裝箱制造是一種材料密集型和勞動密集型產業。在當前我國生產勞動用工緊張，勞動成本增加的情況下，集裝箱制造領域的用工將不斷趨向于緊張狀態，因此如何在智能制造時代下，來實現集裝箱的自動化、信息化生產，也是決定集裝箱產業持續發展的重要因素。

最后，節能環保已成為我國發展制造業的一面鏡子。對于集裝箱制造產業來講，依托于傳統的手工生產，在鋼板熱處理、焊接、噴漆等環節存在空氣、噪音及水污染等問題，因此如何在現象條件下合規合法的進行生產，減少環節污染，則需要實現“機器換人”，引用自動化設備進行升級改造，提升環保等級，因此集裝箱的自動化加工、生產也是時代發展所趨。

2 工藝視角下集裝箱的自動化加工技術分析

基于制造工藝視角，結合自身認知，從沖裁、折彎、下料成型、焊接及鉆孔等五個方面簡要闡述集裝箱的自動化加工技術。

2.1 沖裁

根據圖1可知，集裝箱門角柱重量及體積較大，在進行折彎成型前需要沖裁下料，需要對6個缺口的沖裁加工，為提升加工效率，保持生產的正產運轉，可由智能搬運機器人將板材送入沖裁機床的模具，每沖裁一個缺口，由機器人移動機器至一下缺口位軒后繼續沖裁，連續自動工作，直至沖裁完所有缺口，或者由整體沖缺模具一次性沖裁成型，實現沖裁環節的自動化生產。

2.2 折彎

考慮到集裝箱門角柱的折彎成型由于折彎設備及折彎模具的空間限制等問題，可考慮應用搬運智能機器人配套專用夾具代替人工進行工件的定位各工序間的工件變位，以PLC連接機器人系統及折彎機進行聯動，自動完成角柱的折彎工作。集裝箱門角柱的沖裁和折彎可將沖裁機與折彎機按需布局在相鄰位置，由單臺智能機器人完成沖裁后繼續完成折彎工作，該應用的基礎工業條件具備，機器人產業發展迅速，相關的PLC控制等工業應用普遍，該應用在技術及設備上可行。這樣，可有效節省人工，提升運轉效率，提升集裝箱的產量及折彎質量，保證貨物加工的標準，實現模塊化生產。

2.3 成型

一方面，當前集裝箱頂板的壓制成型需由2人搬抬板材在油壓機上進行定位，油壓前后各2名工人，而采用伺服自動輸送系統，可以實現頂板的自動上料、下料及智能定位，通過PLC來實現動作的自動控制，有效節省人工成本。

另一方面，傳統加工模式下，集裝箱鵝頸槽的成型需要由3名工人搬抬及旋轉變位壓制，集裝箱鵝頸槽的折彎成型可設計專用的三彎成型模具，一次加工三道折彎，利用專用變位裝置，將工件在XY平面旋轉180度后進行另外三道折彎的成型。而引入自動化平板上料裝置，配置相應的變位機構及下料模塊，通過PLC來實現人機控制，改變工藝參數即可實現自動化生產，不僅節省了時間，同時也節省了人工。

2.4 焊接

眾所周知，集裝箱是由不用厚度的板材進行拼焊而成，其中焊接質量在一定程度上決定集裝箱的整體加工質量。在集裝箱的生產工藝流程中，焊接是將材料永久鏈接，焊接工藝直接影響到集裝箱產品的質量。集裝箱的裝配全部由焊接完成，焊接作業量非常大，采用傳統人工焊接，由于不同焊工之間的技術存在差異性，難以保證不存在焊接缺陷。而通過運用機器人來代替人工焊接，配置激光檢測系統，將集裝箱焊接中特有的焊縫類型進行編程，通過機器人行走來檢測信號，進而控制焊接軌跡，對完成集裝箱自動化焊接，保證焊接質量具有重要的導向作用。同時，在集裝箱焊接環節，可以通過引入自動檢測焊接質量傳感器，來輔助進行焊接生產，保障焊接過程中無焊接缺陷等現象。所以，對于集裝箱焊接環節而言，引用自動化，不僅節省了人力，提升了生產效率，同時保證了產品的質量。

2.5 鉆孔

當前而言，集裝箱的木地板采取螺釘固定的安裝方式，一個40英尺集裝箱木地板螺釘多達420個之多，不同的箱型及客戶要求，具體數量還有相應增加。而依靠傳統的手持工具進行鉆孔，不僅定位精度差，而且勞動強度十分高。而采用木地板自動鉆孔裝置，它以智能自行小車為裝載體，從集裝箱門端進入集裝箱后，以感應器件尋找木地板下底橫梁進行定位，兩側撐出定位部件以集裝箱側板做定位點，實現小車在集裝箱內的橫向穩定，定位底橫梁中心后，小車上控制器啟動鉆孔裝置驅動鉆孔進給，鉆孔完成后，鉆孔裝置回原位，小車收回側面定位裝置，啟動前進，行進中檢測下一底橫梁位置，至下一鉆孔位后定位停下，重復鉆孔動作，直至木地板鉆孔全部完成。這種自動化裝置可以大大提升鉆孔效率，保證鉆孔質量，節約生產成本。

結束語

裝備制造業是為國民經濟發展的基礎性產業。集裝箱作為海上對外貿易的重要運輸載體，其數量的多少也決定運輸的吞吐量，是彰顯我國經濟發展的一張銘牌。因此如何通過先進制造技術，來改變集裝箱的傳統人工或者半自動化加工模式，打造集下料、沖裁、折彎、成型、焊接、鉆孔、噴漆等全過程的自動化加工體系，通過精細化的管理系統，來保障集裝箱自動化加工水平，是未來發展的主趨勢，是確保集裝箱產業可以持久發展的重要保障。

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作者簡介：梁校，男，1986.12.17，廣西貴港市，本科，中級機械工程師，研究方向：集裝箱設計。