金属板材柔性加工设备

金属板材柔性加工设备

文/张小卫，陈龙，方蓉，王志惠· 江苏扬力数控机床有限公司张小卫，工程师，主要从事机械工艺设计，参与的RL160型机器人三维激光切割机荣获了2015年度江苏机械工业科技进步奖一等奖，拥有3项专利。金属板材加工是

整个机械加工领域的重要组成部分，由于市场竞争的加剧使得钣金产品的市场更新速度大大加快，金属板材柔性加工生产线也就应运而生。金属板材柔性加工生产线属于高科技成套产品，它的高效率、全自动、柔性化制造系统适合于多品种、小批量钣金件加工。近年来，为了满足企业生产的需要，金属板材柔性生产线逐渐地成为了机械行业的热点，尤其是在工业发达的欧美国家；我国钣金装备企业根据国内形势的变化，也渐渐地开始关注这一块业务并取得了一定的发展，为我国钣金行业提供了便捷的服务。发展现状目前国外具有代表性的企业主要有德国通快、意大利的萨瓦尼尼等，其中意大利的萨瓦尼尼在2016年第18届中国国际工业博览会上展出的自动化钣金物流系统展现了较高的技术水平，它由MD-单列立体料库、S4Xe-冲剪复合中心、IA-自动分类堆垛装置、PCD-自动上料装置、RIP-自动翻转装置、P4Lean-多边折弯中心、SAP-自动卸料收集装置七个部分组成。近年来，我们国内一些企业也相继地推出了类似的产品，但是

这些产品的技术水平相比国外还是有一定的差距，国内的产品结构由于研发周期较短，研发经费较低，往往适用一些精度和速度要求不高、加工尺寸较小的场合。现在我国钣金加工行业随着国际化程度的不断提高，行业内领先的企业已经逐渐意识到差距所在，并逐步建立了完善的制造服务系统，这部分企业在技术水平上与发达国家企业相比差距已明显

的缩短。发展优势在金属板材加工领域应用柔性制造技术可以获得明显的制造优势：⑴设备利用率高。由于采用计

算机对生产进行调度，一旦有机床空闲，计算机便分配给该机床加工任务。在典型情况下，采用柔性制造系统中的一组机床所获得的生产量是单机作业环境下同等数量机床生产

量的3倍。⑵具有维持生产的能力。当柔性制造系统中的

一台或多台机床出现故障时，计算机可以绕过出现故障的机床，使生产得以继续。⑶生产具有柔性。可以响应生产变

化的需求，当市场需求或设计发生变化时，在FMS（金属板材柔性加工生产线）的设计能力内，不需要系统硬件结构的变化，系统具有制造不同产品的柔性。对于临时需要的备用零件可以随时混合生产，而不影响FMS的正常生产。⑷产品质量高。FMS减少了夹具和机床的数量，减少了工件的装夹次数，容易保证零件的一致性。同时通过自动检测设备和自动补偿装置可及时发现质量问题，并采取相应的有效措施，保证产品的质量。⑸加工成本低。FMS的生产批量在相当

大的范围内变化，其生产成本是最低的。除了一次性投资费用较高外，其他各项指标均优于常规的生产方案。金属板材柔性加工生产线的技术特点江苏扬力数控机床有限公司（以下简称“扬力”）于2016年7月初开始设计开发了一套全新的全自动钣金加工生产线（图1），该线由1台EP20型全电伺服数控转塔冲床+1台YHB1032型电液伺服泵控数控折弯机+2台ER16机器人（带第七轴）+1台ER170六轴机器人+1套折弯机自动换模装置及周边设施组成。通过连线控制技术，按照设定的程序，自动完成板料的装卸、定位、冲孔、折弯及工件码垛，同时，在生产线工作过程中，能够实现折弯机模具的自动化更换，提高了整线的自动化程度和加工柔性。图1 全自动冲折钣金柔性生产线该柔性生产线具有以下特点：⑴折弯机采用电液伺服泵控液压系统来控制油缸同步，实现高精度折弯，重复定位精度可达±0.005mm，定位精度在±0.02mm之内，工作噪声降低5～10dB，用油量为同吨位阀控折弯机的25%左右，换油周期长，节能35%～45%，大大节省了用户的使用成本。⑵采用全电伺服主传动的数控转塔冲床，结构简单，性能可靠，故障率低；在上下板料及板料移动时，主传动伺服电机停止工作，与同吨位的液压主传动冲床相比，节能40%左右。⑶冲床机身和折弯机机身均采用钢板焊接结构，整机经回火处理，彻底去除焊接应力，保证机身的加工精度的稳定性。⑷采用ESTUN

公司的ER16机器人和ER170机器人进行上料、下料、定位、折弯、码垛等工艺，同时配备了毛坯料架、板材定位装置（图2）、板材磁力分层装置、板材测厚装置（图3）、废料架等辅助设施，加工精度高，生产效率高。机器人自带控制系统，快速示教编程方法，简化用户编程难度。在折弯机数控系统和机器人控制系统上开发专用折弯软件，解决了板材折弯跟随偏差问题以及示教时间长等问题。图2 板料定位图3 板料测厚⑸采用WILA公司提供的全套折弯机自动换模组件（图4），可以在工作中实现折弯机模具的自动更换，动作快速、精确，提高了生产线的自动化程度，拓展了生产线的柔性。图4 折弯机模具自动更换总之，金属板材柔性加工生产线（FMS）是以数控技术为核心，并与计算机技术、通信技术及数据库管理技术相结合的先进制造技术，适合于多品种、中小批量零件的生产，处于集成制造环境中的车间级层次。虽然FMS的规模差别较大，功能不一，但都包含3个基本部分：加工系统、运储及管理系统和计算机控制系统。在此基础上，可以根据具体需求选择不同的辅助工具。典型加工零件的生产方式图5 典型加工零件图6 加工工艺路线图图5所示为该生产线典型加工零件，图6所示为加工工艺路线图。该生产线适用于家用电器、电脑机箱、电气开关柜、纺织机械等行业，而且可以根据用户的工艺需求，选用不同规格的机器人和不同规格的数控转塔冲床

以及数控折弯机组合连线；根据用户的工艺需求，设置相应的工件翻转定位架，以适应不同的折弯需求；根据用户的工艺需求，为用户提供完整的钣金加工生产线解决方案，实现自动化连线的交钥匙工程。表1所示为金属板材柔性加工生产线的主要技术参数。表1 金属板材柔性加工生产线的主要技术参数序号技术参数名称单位规格1 冲床公称力

kN 200 2 加工板材尺寸(含一次再定位) mm 1250×2500 3

孔距精度mm ±0.10 4 冲孔频率min-1 600 5 折弯机公称

力kN 1000 6 最大折弯长度mm 3200 7 快进速度mm/s 150 8 工进速度mm/s 15 9 折弯精度折弯角度° ±0.5(全长)直线度mm/mm 0.1/1000 10 ER16机器人最大负载kg 16 11 ER170机器人最大负载kg 170 结论扬力公司经过

这几年的自主创新和技术研发，已经相继推出了几种类型的金属板材柔性加工生产线，这是未来钣金行业的发展方向。无论是从客户的生产成本角度，还是从实现“工业4.0”的角度，机床制造公司在生产线研发领域能否具有技术先进性，都将对公司产品的市场占有率起到关键作用。反馈服务编码8061 作者简介：