鋼制門框鈑金成形自動化生產(chǎn)線實施研究

文/尋寶明·貝匯特機械制造科技（徐州）有限公司

導 語

使用人工進行上下料，勞動強度大，容易產(chǎn)生工傷事故，而且效率較低，產(chǎn)品的質量穩(wěn)定性不夠，不能滿足企業(yè)大批量、高質量的生產(chǎn)需求。我公司為客戶門框鈑金成形生產(chǎn)線實現(xiàn)工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)，多臺設備聯(lián)機運行，實現(xiàn)全自動化作業(yè)。利用工業(yè)機器人與鈑金設備進行組合，可以實現(xiàn)所有工藝過程中的上料、定位、與鈑金設備聯(lián)機、搬運、成品下料等工作，極大地節(jié)約了人工成本和材料成本，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率。

門框是防盜安全門的重要組成部分，門框的成形精度直接影響防盜安全門的等級及性能要求。根據(jù)國家標準GB 17565-2022《防盜安全門通用技術條件》，門框有以下要求。

⑴門框鋼質板材厚度按防盜安全的乙、丙、丁級別分別應選用2.00mm、1.80mm、1.50 mm，生產(chǎn)門框所采用的鋼板應符合表1 中公差要求。

表1 門框所采用鋼板的公差要求

⑵門框、門扇對角線尺寸，門框槽口、門扇外形尺寸公差應符合表2 要求。

表2 門框槽口、門扇外形尺寸公差要求

⑶門扇與門框搭接寬度不小于8mm。門框與門扇之間或其他部位允許安裝防闖入裝置，裝置本身及連接強度應可承受30kg 沙袋、3 次沖擊試驗。試驗后，不應產(chǎn)生斷裂或脫落。

國家標準GB 17565-2022《防盜安全門通用技術條件》對門框的材質及成形精度提出了更高的要求，傳統(tǒng)輥壓軋制成形不能夠滿足國家標準對門框成形精度的要求。為此，我公司開發(fā)了鈑金成形設備模壓工藝全自動化生產(chǎn)線，既滿足了國家標準的要求，又提高了產(chǎn)品合格率，提高了生產(chǎn)效率，降低了人工成本和材料成本。

自動化生產(chǎn)線介紹

設備介紹

⑴此門框鈑金成形自動化生產(chǎn)線包括六軸機器人10 臺，折彎機7 臺，沖孔切邊機2 臺，三合一送料機2 臺，輸送線1 臺，剪板機1 臺，安全圍欄1 套，總長度65m，見圖1。

圖1 門框鈑金成形自動化生產(chǎn)線

⑵上料方式采用卷料上料方式，同側兩個產(chǎn)品共用一個送料機，另一側一個產(chǎn)品用一個送料機，見圖2。

圖2 卷料上料方式

⑶抓取方式采用組合式吸盤端拾器，可滿足多品種產(chǎn)品的抓取，調整方便，見圖3。

圖3 組合式吸盤端拾器抓取

⑷機器人單元基本功能描述。

1)中文信息界面，可進行機器人軌跡編程調試與PLC 編程調試。

2)各單元的故障信息、操作信息、生產(chǎn)信息顯示。

3)各單元操作指導及自診斷信息。

4)各單元機器人與壓機的工作過程聯(lián)鎖，PLC同步程序與鈑金成形設備滑塊位置檢測功能，確保機器人上下料柔性運動，與鈑金成形設備無干涉。

生產(chǎn)流程

根據(jù)門框產(chǎn)品結構，我公司對門框三個零部件產(chǎn)品工藝進行分析，共需十道工序完成。

第一步：三合一送料機將板料送到剪板機內，達到設定長度后給出信號，剪板機將板料剪斷，等待機器人取料，見圖4。

圖4 一工序：下料

第二步：六軸機器人1 將剪切好的板料送到折彎機A 的模具內，開始折彎成形，同時六軸機器人1 返回，再次取料，見圖5。

圖5 二工序：折彎1

第三步：六軸機器人2 將零件從折彎機A 內取出放到折彎機B 內，給出信號，開始折彎成形，同時六軸機器人2 返回，再次取料，見圖6。

圖6 三工序：折彎2

第四步：折彎機B 折彎成形后，六軸機器人3 將零件從折彎機B 內取出放到?jīng)_孔切邊機C 內，開始沖孔切邊，同時六軸機器人3 返回，再次取料，見圖7。

圖7 四工序：切邊1

第五步：沖孔切邊完成后，六軸機器人4 將零件從沖孔切邊機C 內取出放到折彎機D內，給出信號，開始折彎成形，同時六軸機器人4 返回，再次取料，見圖8。

圖8 五工序：折彎3

第六步：折彎機D 折彎后，六軸機器人5將零件從折彎機D 內取出放到折彎機E 內，給出信號，開始折彎成形，同時六軸機器人5返回，再次取料，見圖9。

圖9 六工序：折彎4

第七步：折彎機E 折彎后，六軸機器人6將零件從折彎機E 內取出放到折彎機F 內，給出信號，開始折彎成形，同時六軸機器人6 返回，再次取料，見圖10。

圖10 七工序：折彎5

第八步：折彎機F 折彎后，六軸機器人7 將零件從折彎機F 內取出放到折彎機G 內，給出信號，開始折彎成形，同時六軸機器人7 返回，再次取料，見圖11。

圖11 八工序：折彎6

第九步：折彎機G 折彎后，六軸機器人8 將零件從折彎機G 內取出放到折彎機H 內，給出信號，開始折彎成形，同時六軸機器人8 返回，再次取料，見圖12。

圖12 九工序：折彎7

第十步：折彎機H 折彎后，六軸機器人9 將零件從鈑金折彎機H 內取出放到?jīng)_孔切邊機I 內，開始沖孔，見圖13；沖孔完成后，六軸機器人10 將零件送到流水線；至此，完成一個循環(huán)工作。

圖13 十工序：沖孔1

總控系統(tǒng)

此自動化線采用集中中央CPU 控制結構，整個控制系統(tǒng)采用嚴格的層級控制，在沒有主操作站允許的情況下，設備不能被單獨控制。

各種智能傳感器和閥通過總線和相應的PLC 或遠程I/O 單元通訊，包括現(xiàn)場操作站、現(xiàn)場設備檢測單元（接近開關、光電開關等）等現(xiàn)場其他輸入設備和現(xiàn)場執(zhí)行機構（如變頻器、電磁閥等）等；自動化聯(lián)線PLC 與壓力機PLC 之間的互鎖信號通過總線或I/O的方式進行連接，連線PLC 與機器人控制系統(tǒng)之間通過總線進行數(shù)據(jù)交換。

整線運行模式

此自動化生產(chǎn)線有兩種運行模式：“手動”和“自動”，在每個操作站上均有一個“自動/手動”模式轉換開關。

⑴自動模式。

正常生產(chǎn)模式，循環(huán)順序連續(xù)運動。在該模式下鈑金成形設備以單次行程方式運行，停在滑塊上死點等待指令。在鈑金成形設備的循環(huán)周期中，機器人采集設備滑塊的位置信息并完成上下料動作。

⑵手動模式。

維護調試模式，實現(xiàn)系統(tǒng)各設備所有的動作，必須按照生產(chǎn)程序預先規(guī)定的軌跡動作。

結束語

我公司研發(fā)的門框鈑金成形自動化生產(chǎn)線，生產(chǎn)節(jié)拍為每分鐘7 ～8件，可以達到零部件精度要求，與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，生產(chǎn)效率提高30%，工件合格率提高25%，人工成本降低90%，材料成本降低15%。