冷柜外板全自動成型設備設計研發

孫繼成 辛明慧 欒丹丹

（滁州創新自動化裝備科技有限公司 滁州 239000）

引言

冷柜外板通常由PCM預涂板、VCM覆膜板、冷軋板等材料制成。常見的冷柜外板由四塊鈑金件或者兩塊鈑金件拼裝而成，四塊鈑金件分為左右、前后板，兩塊鈑金分為U形圍板跟單片板。U形板的制作需要多道工序來完成，以往生產U形板采用多專機形式，每個專機由一個操作工來完成，需要將所有工序全部完成，才能制作出成型產品，該生產形式需要每人操作一臺專機，由于物料每次都需要周轉，每生產一次均需要對產品重新定位組裝，從而無法真正滿足產品的質量及產能要求。部分設備廠家逐漸將多專機進行連線，實現產品的自動化生產，但是定位不準確、產品兼容型號少，大小板材無法同時生產及節拍無法滿足產能等，所以提高產品質量，增加產能成為了新的研究方向。

本文主要以研究U形板加單板制作方式進行闡述，通過合理的工藝排布及優化的設備結構達到對產品精確定位，通過一條生產線同時生產U形板與單板，提高了生產效率，減少了人工的投入，從而真正實現減人增效的目的。

1 產品生產工序流程分析

大多冷柜外板為產品的外觀件，本研究的產品主要對U形板及單板的產品進行分析（圖1），通過對產品圖紙的展開（圖2），可以看出U形板加工孔主要有鉸鏈孔、壓縮機散熱孔、排水孔、燈線孔、溫控面板孔、底板安裝的腰型孔及折彎處讓位缺口等，單側板加工孔主要有安裝孔、折彎缺口等。當所有孔均加工到位后需要對板材進行折彎，該產品折彎分為單側邊折彎、端部折彎、內部U型折彎等。

圖1 U形板與單板產品圖

圖2 U形板與單板展開圖

2 設備研究方案

針對上述對兩種產品的分析出生產該類產品主要包含沖切、側邊折彎、端部折彎、U型折彎工序的沖切機、側邊折彎機、端部折彎機、U型折彎機以及配套的自動上料機，自動下料機，并且為了滿足產品基準定位，還需要配有定位平臺及各個工位轉換的夾鉗機械手。

首先板料成型前需要對板料上料及精確定位，板料成型前為片料并且多張疊加在一起，人工將疊加的板料放到堆料臺上，就需要一種裝置能將板料一張一張的抓取到定位平臺上，平板的抓取一般采用抽真空吸盤形式或者電磁鐵形式，由于磁鐵抓取會將多余板料一同吸取，所以抓取采用風琴吸盤最為可靠，吸盤采用抽真空方式可以順利的抓取板料，但是由于兩張板料之間的空氣都排出導致了板料相互的粘結，所以每次抓取都會有其它板料一同抓取到定位平臺上，這就需要對堆料臺上的板料進行分張，分張分為毛刷分張、機械分張及磁性分張，毛刷分張方式多用于PC板或者鋁板，機械分張多用于不銹鋼板，磁性分張用于該類產品。磁性分張采用磁鐵的磁性將多張板料進行排斥分開，保證了抓取后為單張板料。

板料抓取后需要將板材移動放到定位平臺上，這時需要移動裝置，移動裝置驅動方式多為電機帶動同步帶或電機帶動齒輪齒條結構。板料由多變少后，吸盤就無法抓取到底下的板料，為了能滿足抓取下層的板料，吸盤抓取組件需要采用升降模式。

板料的定位采用四邊定位方式，其中兩邊為基準邊，兩邊為調整邊，其中基準邊為側邊待折彎邊及板料前端。兩種產品折彎尺寸不同，基準定位邊則需不同。

板料定位后需要對板材進行沖切，由于沖切內容根據板材尺寸變化而發生變化，需要將需要沖切的內容進行相應的分開，分開沖切的內容則需要多個沖切模架進行完成。板料通過輸送滿足長度方向的沖切，寬度方向需要采用可調整方式，滿足板料沖切內容。

U形板主要用于安裝門鉸鏈、指示燈、底板、排水件等，其中板料大小發生變化后鉸鏈個數及間距也相對發生變化，所以僅用一副模具無法完成產品的更換。當產品寬度發生變化時，沖切內容也需要相應的變化來滿足沖切尺寸。沖切在長度方向采用單動多部沖裁，這樣沖裁內容更加準確。由于通風窗、排水孔等需要采用特殊拉伸模具，該模具的閉合高度不同于普通模具，所以需要另外增加沖切工位，滿足拉伸模具的成型。

U形板及單側板僅有一邊側邊需要折彎成型，折彎角度90 °，折彎邊為側邊定位基準邊，折彎采用上下模條壓緊，翻轉模條翻轉實現，翻轉多采用電機帶旋轉編碼器結構或氣動翻轉結構。由于板料沖切拉伸成型后，折彎壓料時不能將成型好的形狀壓平。

板料定位后需要對板料進行精確的輸送才能保證每道工序的基準不發生改變，普通的輸送采用電機帶動皮帶方式，該方式需要每道工序都重新定位，并且無法滿足沖切工序的單動多步沖裁，板料穩定需采用兩端夾取方式，板料長度尺寸發生變化后需要更改兩端夾具的間距，并且板料夾取后需要沿著輸送方向進行輸送。

板料兩邊需要折彎90 °成型，由于輸送夾鉗無法穿過兩端折彎，本工位需要增加輸送皮帶線及定位組件，當板料通過定位組件定位后，兩邊折彎組件需對產品進行折彎，折彎每次只能滿足一次成型，該產品需要二次折彎，二次折彎時上模條需要離開板料，并且折彎單元均需要移動，所以需要增加中間壓料裝置。單側板不需要折彎U型結構，單側板在此工位就可以下料。

板料兩端折彎后，需要U折成型，U型折彎分為外U及內U兩道工序，折彎外U前需要對板料進行定位，定位后上模條對產品進行壓料，折彎模條進行折彎。折彎內U需要兩端折彎模架進行相應的調整，需要增加壓料組件，折彎方法同外U，當折彎結束時上模條上升，為了不讓上模條不帶料，上模條處增加有脫模裝置。為了成品的下料，折彎組件在一側必須有下料缺口，由于增加了下料缺口模條下壓時無法滿足產品的壓緊，需要增加上模架鎖緊裝置。為了方便折彎后的產品下料需有頂升裝置。

并且為了滿足工序的全自動生產要求，還需要配備的有自動下料機械手、電控系統、氣路系統、液壓系統等進行相應的配套。

3 詳細結構

通過上述方案的分析確定冷柜外板自動生產線主要包含自動上料機、沖切機1、沖切機2、單側折彎機、兩端折彎機、U型折彎機、下料機械手以及各工位之間的輸送組件、氣路原件、液壓元器件等，其詳細結構如下：

如圖3所示，板料由堆料平臺抓取到對中平臺，堆料平臺安裝有磁性分張裝置，磁性分張裝置采用強磁，為了避免同極相斥，磁性分張裝置內部需要安裝有木塊隔開，并且磁性分張有4～5個組成，方便大小板料的通用性。為了方便操作工將板料放在堆料小車上，堆料小車下方設置了沿軌道進出的車輪，堆料小車可以通過自動控制實現小車的進出。

圖3 上料及定位平臺結構圖

板料的吸取采用風琴吸盤，吸盤安裝在吸盤組件上，吸盤組件需要上下、左右均可以移動，采用齒輪齒條結構，齒輪齒條結構具有承載力量大，傳動精度高，使用壽命長等優點，導向采用直線導軌副保證精度。為了滿足定位的準確性，兩個方向的移動電機采用抱閘。

板料兩定位基準邊為側邊待折彎邊與端部前邊，其中為了滿足U形板與單側板的同時生產，基準定位采用氣缸推動方式實現兩種產品的轉換。端部前基準定位采用升降方式，方便定位后板料的輸送。其余兩個定位采用可調方式，調整采用伺服電機帶動滾珠絲桿通過直線導軌導向方式帶動定位塊，為了滿足板料定位后的輸送，定位塊設計采用滾輪方式，當板料輸送時由滑動變成了滾動，增加了定位組件的壽命。

板料的沖切共設置2套，其中2套模架的閉合高度不同，沖切1主要沖切缺口、腰孔、鉸鏈孔。沖切2用于沖切通風窗、排水孔等。板料的沖切采用C型架結構，每個模架均固定，通過沖裁力的計算選用油缸才能滿足沖裁要求，油缸帶動法蘭，法蘭通過壓縮模具方式進行沖裁，模具沖裁后通過彈料銷進行彈料，保證板料的輸送。為了滿足大小產品的兼容性，其中一邊模架采用伺服電機帶動滾珠絲桿及直線導軌導向方式，帶動活動邊模架進行寬度方向的調整。

板料的側邊折彎組件主要由下模條、上模條、翻轉模條構成，其中下模條固定在機架上，上模條通過氣缸進行驅動，翻轉采用氣缸的伸縮實現翻轉模條的翻轉，由于上模條的壓緊會與通風窗及排水孔干涉，上模條需增開讓位，從而滿足對板料的成型。

如圖4所示，輸送采用前后各1組夾鉗方式對板料兩端夾取，其中兩端夾鉗采用相對可調方式，滿足不同板料長度的變化。而兩個夾鉗為一組，每組均由2個伺服電機進行單動、聯動，保證板料定位及各工位之間的相互轉換。伺服電機帶動齒輪與齒條發生相對位移方式在導軌上精確行走，并且每組夾鉗通過伺服脈沖的反饋保證同步的運行，滿足板料精確定位。

圖4 輸送夾鉗結構圖

如圖5所示，兩端折彎同側邊折彎采用下模條、上模條、翻轉模條結構，由于板材的長度不同兩端折彎模架采用可調整方式，產品需折彎2次，折彎第一次后折彎上模條需要升起進行二次折彎，這就需要產品要保持原有定位不能移動，在中間處增加了壓料裝置，壓料采用氣缸法蘭固定聚氨酯方式，通過壓塊方式將產品進行壓料，兩個模架相互調整采用伺服電機帶動滾珠絲桿及直線導軌方式，保證了各類產品的調整及二次折彎的需要。

圖5 端折彎結構圖

如圖6所示，板料U型折彎機采用上模條、下模條、翻轉模條結構形式，兩組折彎單元，折彎單元之間可以通過伺服電機帶動滾珠絲桿及直線導軌方式，滿足不同產品的調整及外U、內U的折彎。上模條有防止帶料的脫模裝置，并且兩個折彎模架之間有壓料裝置。下料方向有下料缺口，并且有鎖緊組件，鎖緊組件采用氣缸推動連桿的方式，充分利用了連桿的死點，保證了折彎過程中上模條的穩定。下料還有下料頂升裝置，保證了下料時高于工作面，方便了下料。

圖6 U折彎結構圖

如圖7所示，氣路系統、液壓系統、電控系統等用于輔助各個工位的自動運行，通過氣體過濾裝置、液壓閥組裝、電控開關等滿足了線體的自動運行。

圖7 整線布局圖（不含下料機械手）

4 結論

通過對板材成型工序的分析，研制了可以很好實現冷柜外板制作的設備，該設備結構合理，穩定性好，定位精準，適用于此類產品大小的生產需要，從而實現了減人增效的目的。