本文详细介绍了一种冷柜内胆自动成形技术。本项目在研制过程中，重点开发了柔性加工自动成形线技术，形成自主专有的制造工艺体系，为今后研发此类设备积累了宝贵经验。该设备成功投入运行后，实现了自动化流水线生产，显著提高生产效率，改善了产品质量管控水平，并带来可观的经济效益。
家电产业作为我国国民经济支柱产业，在七十年间经历了从无到有、从引进模仿到自主研发、从起步到跟随再到领导的地位演变，完成了飞速扩张。随着国家“一带一路”战略的实施，为我国家电企业“走出去”创造了机会，为“中国制造”向“中国品牌”过渡提供了契机，同时也对国产家电及家电制造装备提出了更加严格的要求。
冷柜作为家电产业的重要组成部分，广泛应用于农产品、食品、医药以及其他特殊冷藏冷冻场合。常用的冷柜主要由箱体、制冷系统、温度控制装置及附件四部分组成。其中，箱体中的内胆钣金件是与冷藏对象直接接触的部分，由侧围板和内底板组成。内胆钣金件用于隔断制冷系统和箱体，其导热性、抗腐蚀性的好坏直接影响设备运行效果，因此内胆钣金件材料以压花铝板和不锈钢板（304）为主，图1 所示为冷柜及其内胆钣金件。
图1 冷柜及其内胆钣金件
以往生产此类产品主要采取单机制造，取料、冲切、折弯等。每个单机都要人工操作，中间还要涉及到搬运、物流。单机与单机之间的衔接难，效率非常低，而且对每道工序的操作人员技术要求都较高，需要耗费大量的人力资源。尤其冲压设备有很多的安全隐患，不利于操作员工的人身安全。在此背景下，开展冷柜内胆自动成形线柔性技术研发，通过开发可振动吸盘上料分张装置、五联动伺服输送机械以及横向伸缩式折弯机构，解决传统冷柜内胆自动成形线在生产过程中存在的上料、输送、定位及压痕等问题，提升冷柜内胆自动成形线的自动化程度。
工艺技术方案板料粘连与振动吸盘冷柜内胆用铝板、不锈钢板，料片因存在油膜，且由于料垛长时间堆放及板料平整度高，板料之间形成负压，造成了两张板料甚至是多张粘连。目前，板料之间的粘连是不可避免的，
一旦粘连两张或者是多张板料转运到模具上进行冲压，极易造成产品和模具损伤。因此，传统上料方式一般采用人工上料或吸盘上料，外加人工监测，生产效率低。板料的粘连已经严重影响了自动线的稳定性、可靠性、连贯性、产品质量和生产效率。因此，板料的粘连成为本项目产品开发迫切需要解决的一大难题，常见铝板粘连如图2 所示。
图2 铝板料粘连
本研究通过开发可振动吸盘式上料分张系统来解决板料粘连问题，其由两组吸盘、振动气缸组成，在两组吸盘装置（吸附用）两侧设置有驱动振动气缸的小型吸盘，在吸盘吸附板料上升一定高度后，振动气缸进行反复充放气，对板料两边进行高频振动，加速空气进入板料间隙，促使板料分离。由此有效地解决了多张板料同时上料时损伤板料和模具的问题。图3 为改进后的上料机。
图3 上料机
板料运输跑偏与五联动伺服输送冷柜内胆板材多采用铝板、不锈钢板，具有重量轻、无磁性等特性，在输送过程中，无法采用常规钢板成形线上的磁性输送方式。因此在板料输送过程中，因板料振动极易发生板料跑偏的现象，使后续冲切、折弯等工序无法进行准确定位，对于产品的质量有很大影响。如何解决铝板、不锈钢板在输送过程中，易跑偏、定位不准等问题是本项目的难点。
五联动伺服输送机械手运输板料，其中每一组机械手由前夹持部分和后夹持部分组成，前夹持部分位置固定，后夹持部分可由伺服电机任意调节位置夹紧，减少产品自由移动空间，并可适用于不同规格产品的生产。五组调整机械手固定在同一个底座上串联成一个组合联动机构，依靠动力总成牵引整体输送。动力牵引总成由伺服电机驱动，接电连通后驱动滚珠丝杆，转动滚珠螺母在直线导轨上运行，从而牵引五组产品调整机械手在直线导轨上固定式循环往复输送，提高生产效率，克服了传统皮带输送过程中，板料跑偏和定位不准的现象。
具体输送流程如图4 所示：板料在第一个工位由前调整机械手前夹持部分感应定位后夹持→后夹持部分通过伺服电机运行将板料夹持牢固→夹持机械手气缸顶升→动力牵引总成的伺服电机通过滚珠丝杠推动调整机械手运动，将板料向前输送→后面的四组调整机械手串联在一起，安置在机座上同步向前运行，快速移动板料。
图4 五联动伺服输送机械手
过料与可伸缩折弯五联动伺服输送机械手解决了整线稳定输送问题，但是在折弯过程中，刀具横亘在输送线路上，伺服机械手无法通过。公司上一代技术采用的是90°折弯机构，刀具采用分体式，由两个单体45°刀对立拼接成一个90°空间。此技术可以解决机械手通过问题，但是板料折弯在刀口对立处受力不均，产生压痕，影响板料外观质量。
为了解决上述问题，研究开发了一种横向可伸缩折弯机构。其结构如图5 所示，垂直于输送线方向，设计有刀具自动伸缩机构，板料折弯时，刀具自动伸出，板料折弯后，刀具自动缩回。五联动伺服输送机械手顺畅通过的同时，可伸缩机构有效保证刀具的一体性，避免了分体式刀具造成板料受力不均，易产生痕迹及精度不高等问题。
图5 刀具伸缩机构图
研制结果与结论本产品技术水平与传统同类产品对比见表1。
表1 本产品技术水平与传统同类产品对比
结束语通过技术开发，圆满解决了冷柜内胆自动成形线存在的板料粘接、跑偏和过料等问题，达到或超出了项目预定的各项技术指标。提升了产品质量，为今后进一步融合智能制造技术，实现壳体钣金制作智能化生产创造条件。
梅志平
作者简介
总工程师兼研发部长，主要从事冰箱、冰柜成套装备研发设计工作，主持研发的“新型智能化冷柜内胆- 内底自动成形线”项目获中华全国工商联合会科技进步奖三等奖，同时获滁州市科学技术奖一等奖；拥有6 项发明专利、20 余项实用新型专利。
——摘自《钣金与制作》 2021年第8期
