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鈑金加工廠的自動化與柔性化升級

2020-8-8 9:39:34瀏覽次數:

二十世紀之前,鈑金工藝主要以手工加工方式為主,進入二十世紀之后,沖壓設備和冷沖模具逐漸在鈑金加工領域得到應用。二十世紀八十年代鈑金數控加工開始出現,并逐漸沿著機械化→半自動化化→自動化→智能化的方向發展。國外對鈑金柔性生產線的研究起步較早,上世紀八十年代西方國家就已經開始使用鈑金柔性生產線,國內在鈑金加工方面的發展落后于國外發達國家,也導致鈑金柔性生產線系統與西方國家有一定差距,經歷三四十年的發展以及制造技術的不斷提升,精益生產及柔性生產系統在中國得到快速發展和廣泛應用,在未來,柔性生產線將會成為鈑金加工廠不可缺少的配置。


1、鈑(ban)金自動(dong)化(hua)

企業(ye)在實(shi)現(xian)(xian)精益化的基礎上,為了(le)充分(fen)發(fa)揮(hui)設備(bei)(bei)(bei)潛力(li),常(chang)常(chang)通過改(gai)裝設備(bei)(bei)(bei)局部或配備(bei)(bei)(bei)輔助裝置,來(lai)實(shi)現(xian)(xian)生(sheng)產的自動化,減少(shao)人工干(gan)預,提高生(sheng)產效(xiao)率。對(dui)設備(bei)(bei)(bei)進行改(gai)裝易受到機床原(yuan)始條件的限制,改(gai)裝起來(lai)較復(fu)雜,往往只適合(he)做小部分(fen)的改(gai)裝,而為設備(bei)(bei)(bei)配備(bei)(bei)(bei)輔助裝置則(ze)應用范圍更廣。


2、自動上下(xia)料+ 數控沖床(chuang)

配置了(le)(le)自動(dong)上下料(liao)(liao)機(ji)構的數控沖(chong)床,在(zai)生產(chan)時,叉(cha)車卡板將(jiang)原材料(liao)(liao)放置在(zai)待(dai)上料(liao)(liao)區,設備同步(bu)進行自動(dong)上下料(liao)(liao)、半成品下料(liao)(liao)碼(ma)(ma)垛(duo),工(gong)人只需切斷(duan)半成品上的微連接并將(jiang)其整(zheng)理碼(ma)(ma)放,這種(zhong)工(gong)作(zuo)模式不(bu)僅(jin)減輕了(le)(le)工(gong)人的勞動(dong)強度,也減少了(le)(le)工(gong)人數量,可以做到一個人操作(zuo)兩臺機(ji)器。


配(pei)置(zhi)了自(zi)動化料(liao)庫(ku)和自(zi)動上下料(liao)裝置(zhi)的數(shu)控沖床,在生產過程(cheng)中自(zi)動化料(liao)庫(ku)能與上料(liao)機(ji)進(jin)行無縫對接,減(jian)少了人工(gong)更換原材料(liao)的操作;在人機(ji)界面上可一次編排多個(ge)不同規(gui)格板(ban)材的數(shu)沖程(cheng)序,完成(cheng)不同半產品(pin)的加工(gong)后,可自(zi)行將其碼垛回庫(ku)。工(gong)人負責給(gei)料(liao)庫(ku)配(pei)料(liao)及(ji)切斷微連(lian)接,中間不需要人工(gong)干預。這種(zhong)配(pei)置(zhi)方式同樣適用于激(ji)光切割機(ji),如圖3所示(shi)。


自動化(hua)料庫(ku)的(de)運行速度(du)是由總線來直接給定的(de),提高了(le)控(kong)制的(de)時效性(xing),定位(wei)精度(du)高達±2mm。固泰(tai)科開發的(de)中控(kong)排程系統能通過(guo)開放式通訊協議與西門(men)子及三菱的(de)PLC 聯接,這些協議具有高度(du)的(de)行業兼容性(xing)與集成性(xing),能夠滿(man)足天田(tian)(tian)、普瑪(ma)寶、通快、三菱電機(ji)、村田(tian)(tian)機(ji)械、百超迪能等主(zhu)機(ji)廠家的(de)設備對接。


3、鈑金柔性生(sheng)產(chan)系統(tong)

隨著社(she)會的(de)進步,人們對產(chan)(chan)品(pin)的(de)功能與質(zhi)量(liang)(liang)要求越(yue)(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)(yue)高,產(chan)(chan)品(pin)多樣化(hua)、訂單(dan)少量(liang)(liang)化(hua)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)越(yue)(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)(yue)普遍,傳統的(de)單(dan)一大批(pi)(pi)量(liang)(liang)生(sheng)產(chan)(chan)模式(shi)受到了日益嚴峻的(de)挑戰(zhan)。在保證質(zhi)量(liang)(liang)的(de)前提下,為了縮短產(chan)(chan)品(pin)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)周期(qi)、降(jiang)低(di)生(sheng)產(chan)(chan)成本,使小(xiao)批(pi)(pi)量(liang)(liang)生(sheng)產(chan)(chan)能與大批(pi)(pi)量(liang)(liang)生(sheng)產(chan)(chan)相抗衡(heng),柔性(xing)生(sheng)產(chan)(chan)系統由此應運(yun)而生(sheng)。

基準標點精密制造(zao)為某(mou)電梯公(gong)司(si)設計并制造(zao)了激光(guang)切(qie)割(ge)(ge)柔性(xing)生產系統(tong),該(gai)系統(tong)主(zhu)要由GTC 中央控(kong)制管理(li)系統(tong)、雙塔智能立體(ti)倉(cang)庫(ku)( 材(cai)料(liao)自動存儲、輸(shu)送)、激光(guang)切(qie)割(ge)(ge)機、自動上下料(liao)機械(xie)手、產品分揀單元、產品輸(shu)送線、折彎機器人、折彎機組成(cheng),如圖4 所示。


激(ji)光切割柔性生(sheng)(sheng)產(chan)系(xi)(xi)統(tong),該生(sheng)(sheng)產(chan)線配備(bei)(bei)(bei)了上位監(jian)控管理(li)(li)統(tong)、倉庫管理(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)WMS,可與企業ERP 系(xi)(xi)統(tong)對接,通過(guo)廠(chang)區MES 系(xi)(xi)統(tong)下發生(sheng)(sheng)產(chan)訂(ding)(ding)單任務,中控綜(zong)合分析各設備(bei)(bei)(bei)狀態(tai)后,通過(guo)網(wang)絡(luo)傳輸把準確無(wu)誤(wu)的(de)加工圖(tu)紙(zhi)和程(cheng)序(xu)送到各加工設備(bei)(bei)(bei),倉庫根(gen)據任務計劃完成(cheng)材料配送,按訂(ding)(ding)單生(sheng)(sheng)產(chan),保證了產(chan)品合格率(lv),實現(xian)了無(wu)人(ren)化生(sheng)(sheng)產(chan)。同時,本系(xi)(xi)統(tong)具(ju)備(bei)(bei)(bei)電子信息(xi)顯示、智能(neng)故(gu)障診斷、維(wei)護保養(yang)預警及自(zi)動記(ji)錄、生(sheng)(sheng)產(chan)報表(biao)自(zi)動生(sheng)(sheng)成(cheng)、歷史數據查(cha)詢、遠(yuan)程(cheng)終端(duan)監(jian)控、遠(yuan)程(cheng)故(gu)障診斷等功能(neng)。

生產(chan)(chan)線可以與電梯轎壁后(hou)續的(de)自(zi)動涂膠、手動/ 自(zi)動上筋板、自(zi)動輥(gun)壓、無(wu)鉚連接(jie)、人(ren)工釘蓋、成(cheng)品(pin)箱體自(zi)動下線等工序進行無(wu)縫對接(jie),也(ye)可以根據制造任務和生產(chan)(chan)品(pin)種的(de)變化迅速調(diao)整生產(chan)(chan),最大限(xian)度(du)地減少人(ren)員參與物(wu)料管理,提高生產(chan)(chan)效率。


4、智能鈑金柔性(xing)生(sheng)產系統

以(yi)上鈑(ban)金柔性生(sheng)產系統(tong)的(de)(de)(de)不足之處(chu)在于(yu),料(liao)庫最(zui)多只能(neng)有兩個(ge)出口供料(liao),當料(liao)庫需要給兩個(ge)以(yi)上的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)子(zi)系統(tong)提供材(cai)料(liao)時(shi),用(yong)大(da)型多列料(liao)庫是最(zui)好的(de)(de)(de)解決(jue)(jue)方案,該解決(jue)(jue)方案由圖(tu)6所示的(de)(de)(de)三個(ge)基礎功能(neng)系統(tong)構成(cheng),其現(xian)場應用(yong)如圖(tu)7 所示。


5、加工子系統

根據(ju)工藝要求(qiu),加工子系統由1#、2# 生(sheng)產(chan)(chan)單(dan)元(yuan)(配(pei)有(you)自(zi)動(dong)(dong)上下(xia)料(liao)的數控沖(chong)床),3#、4# 生(sheng)產(chan)(chan)單(dan)元(yuan)(配(pei)有(you)自(zi)動(dong)(dong)上下(xia)料(liao)的沖(chong)剪復(fu)合(he)機),5#(配(pei)有(you)自(zi)動(dong)(dong)上下(xia)料(liao)的自(zi)動(dong)(dong)剪板機和自(zi)動(dong)(dong)折彎(wan)機)組成。


6、物流子系統

該系統(tong)(tong)由物(wu)(wu)料(liao)輸送小車、各(ge)輸送機(ji)構、機(ji)器人構成(cheng),如圖9 所(suo)示。固泰科開發的(de)(de)(de)智能(neng)大型料(liao)庫(ku)對存儲(chu)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)料(liao)進(jin)行(xing)管理,通(tong)過物(wu)(wu)料(liao)的(de)(de)(de)出入(ru)庫(ku)掃碼,將倉(cang)庫(ku)的(de)(de)(de)實時信(xin)息顯示在(zai)(zai)(zai)電子(zi)看板上,實現了(le)(le)倉(cang)儲(chu)智能(neng)管理。堆垛機(ji)在(zai)(zai)(zai)X 方向(xiang)的(de)(de)(de)行(xing)走速(su)(su)度范圍為0 ~ 120m/min,貨叉在(zai)(zai)(zai)Y 方向(xiang)的(de)(de)(de)運行(xing)速(su)(su)度范圍為0 ~ 30m/min,在(zai)(zai)(zai)Z 方向(xiang)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)升速(su)(su)度范圍為0 ~ 75m/min。PLC 系統(tong)(tong)全線采(cai)用總線控制,減少(shao)了(le)(le)設備的(de)(de)(de)走線及PLC 擴展模塊的(de)(de)(de)使用量,提(ti)(ti)高了(le)(le)控制的(de)(de)(de)時效(xiao)性及穩定性,滿足了(le)(le)子(zi)系統(tong)(tong)為多臺(tai)設備同時提(ti)(ti)供材料(liao)的(de)(de)(de)需求(qiu)。


7、信(xin)息子系統

信息子(zi)系統由(you)總控制中心、分(fen)級控制器及(ji)端口、外圍(wei)設備和控制裝置的軟硬件構成,。信息子(zi)系統通(tong)過各個子(zi)系統之間的信息連接(jie),實現(xian)對整(zheng)個系統的管(guan)(guan)理(li)(li),從訂單管(guan)(guan)理(li)(li)、技(ji)術(shu)準備、智能生(sheng)(sheng)產(chan)工藝流(liu)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)到零件與(yu)成品庫存管(guan)(guan)理(li)(li)、質量(liang)控制、發貨(huo)及(ji)貨(huo)款回(hui)收等環節確(que)保(bao)(bao)系統正常工作,各部分(fen)協調一致。它對電子(zi)信息顯示、智能故障(zhang)(zhang)診斷(duan)、維護保(bao)(bao)養預(yu)警及(ji)自動記錄(lu)、生(sheng)(sheng)產(chan)報(bao)表自動生(sheng)(sheng)成、歷史數(shu)據查詢(xun)、遠(yuan)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)終(zhong)端監控、遠(yuan)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)故障(zhang)(zhang)診斷(duan)等過程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)均(jun)實現(xian)了可視化管(guan)(guan)理(li)(li)。


8、智(zhi)能鈑金柔性(xing)生產(chan)系統優(you)勢

智能(neng)鈑(ban)金柔(rou)性(xing)生產(chan)(chan)(chan)(chan)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)六大優(you)勢為:⑴高(gao)柔(rou)性(xing)。系(xi)(xi)(xi)統(tong)可(ke)實(shi)現(xian)(xian)具有(you)一定相似度(du)的(de)(de)(de)不同產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)(chan)加(jia)(jia)工,能(neng)滿(man)足(zu)多品(pin)種、小批(pi)量的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)(chan)要(yao)求,對(dui)臨時(shi)需要(yao)的(de)(de)(de)急件可(ke)以(yi)隨時(shi)插單生產(chan)(chan)(chan)(chan),不會干擾到系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)正常運行。⑵設(she)備利(li)用(yong)率高(gao)。一組(zu)機床編入(ru)系(xi)(xi)(xi)統(tong)后(hou),系(xi)(xi)(xi)統(tong)會對(dui)資源進行優(you)化配置和調度(du),備料(liao)、輸送、上料(liao)等多個工序可(ke)同步進行,充分(fen)提高(gao)了設(she)備的(de)(de)(de)利(li)用(yong)率,生產(chan)(chan)(chan)(chan)效率比單機分(fen)散作業(ye)提高(gao)數倍。⑶在(zai)制品(pin)少(shao)(shao)。系(xi)(xi)(xi)統(tong)可(ke)有(you)效調配產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)工工序,最大限度(du)地縮短產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)加(jia)(jia)工、等待(dai)時(shi)間,在(zai)制產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)數量至少(shao)(shao)減少(shao)(shao)60%。⑷質(zhi)量高(gao)。零(ling)件裝卸一次(ci)即可(ke)完(wan)成所有(you)加(jia)(jia)工,減少(shao)(shao)人員操作環節,通過自動檢測(ce)、反饋(kui)數據實(shi)現(xian)(xian)實(shi)時(shi)管理,能(neng)及時(shi)發現(xian)(xian)問題并予以(yi)處(chu)理,提升產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)質(zhi)量。⑸產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)應變能(neng)力高(gao)。物料(liao)裝置具有(you)可(ke)調性(xing),系(xi)(xi)(xi)統(tong)平(ping)面(mian)(mian)布局合理,便于增減設(she)備,滿(man)足(zu)市場需求。⑹場地使用(yong)面(mian)(mian)積少(shao)(shao)。板材倉庫(ku)直(zhi)接放置在(zai)車(che)間并與(yu)設(she)備相連,不需設(she)置獨立的(de)(de)(de)倉庫(ku),實(shi)現(xian)(xian)了物料(liao)的(de)(de)(de)智能(neng)調度(du)。


9、鈑(ban)金智(zhi)能工廠、云平臺未來發展趨勢

云端智能(neng)(neng)制(zhi)造(zao)系統以工(gong)業(ye)設備互聯為基礎(chu),應用(yong)AI、大數據等技術,通(tong)過(guo)任務(wu)驅動實現(xian)多角(jiao)色實時(shi)協同,對企(qi)業(ye)生(sheng)產(chan)制(zhi)造(zao)進行智能(neng)(neng)推薦(jian)與全(quan)面預(yu)測。隨著工(gong)業(ye)4.0 時(shi)代的到(dao)來,智能(neng)(neng)制(zhi)造(zao)已經成為全(quan)球制(zhi)造(zao)業(ye)的重要趨勢。人口紅(hong)利的逐(zhu)步消失,使鈑金企(qi)業(ye)迫切(qie)需要找(zhao)到(dao)一種(zhong)全(quan)新的生(sheng)產(chan)模式,通(tong)過(guo)物聯網連接(jie)產(chan)品(pin)生(sheng)命周(zhou)期的所有階(jie)段,從原料采購到(dao)生(sheng)產(chan)再(zai)到(dao)交付乃至(zhi)進入客戶企(qi)業(ye),整個過(guo)程都(dou)能(neng)(neng)實現(xian)可視化管理。

智(zhi)能(neng)(neng)化、物(wu)聯化為智(zhi)能(neng)(neng)工業(ye)(ye)云(yun)平臺打下良好(hao)基礎,智(zhi)能(neng)(neng)工業(ye)(ye)云(yun)平臺將物(wu)聯網(wang)、云(yun)計(ji)算、大數據、移動互聯等技術(shu)與(yu)工業(ye)(ye)深度融合,讓鈑金工業(ye)(ye)變得更(geng)環保、更(geng)節能(neng)(neng)、更(geng)安全,必將塑造企業(ye)(ye)發展(zhan)的(de)新模(mo)式,催(cui)生工業(ye)(ye)經濟的(de)新業(ye)(ye)態。


10、結束語

隨著科(ke)技的發(fa)展以及市場要求(qiu)(qiu)(qiu)的不(bu)(bu)斷(duan)提高(gao),鈑金(jin)加工將會朝(chao)著自(zi)動(dong)化(hua)(hua)、精益化(hua)(hua)和多樣化(hua)(hua)的方(fang)向發(fa)展,對自(zi)動(dong)化(hua)(hua)設(she)備(bei)的柔(rou)性(xing)及通用性(xing)需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)(qiu)也不(bu)(bu)斷(duan)升級。為應對客戶的需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)(qiu),固泰(tai)科(ke)解決(jue)方(fang)案兼容了不(bu)(bu)同(tong)品牌主(zhu)機設(she)備(bei),滿足了鈑金(jin)企業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)(hua)變量生產及柔(rou)性(xing)化(hua)(hua)需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)(qiu),大(da)幅度降低了企業(ye)初期投資成本。


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