冰箱內(nèi)膽及蒸發(fā)器自動壓合設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)

摘 要：本文介紹了冰箱生產(chǎn)線體上的一種零部件制造設(shè)備：內(nèi)膽與蒸發(fā)器自動壓合設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)過程，并對其設(shè)計方案、工藝流程、系統(tǒng)控制及其在生產(chǎn)中實際使用效果等方面進(jìn)行了詳細(xì)說明。

關(guān)鍵詞：內(nèi)膽；蒸發(fā)器；工藝流程

中圖分類號：TB65 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0221-01

1 前 言

內(nèi)膽與蒸發(fā)器是構(gòu)成冰箱的關(guān)鍵部件之一，內(nèi)膽采用工程塑料ABS經(jīng)熱成型制作而成，其主要作用為存儲及保溫，蒸發(fā)器貼合于冰箱內(nèi)膽背面是冰箱制冷系統(tǒng)的主要換熱裝置，內(nèi)膽與蒸發(fā)器的貼合質(zhì)量與冰箱的制冷效果關(guān)鍵。為此，需要研制一種將內(nèi)膽和蒸發(fā)器貼合在一起的專用設(shè)備。

2 貼合工藝分析與設(shè)計方案

2.1 傳統(tǒng)蒸發(fā)器貼合工藝弊端

據(jù)調(diào)查，在國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的實際生產(chǎn)中，冰箱內(nèi)膽與蒸發(fā)器的貼合采用半自動化壓合方式進(jìn)行，存在以下幾個方面問題：

（1）設(shè)備無防呆功能，在長時間的流水作業(yè)過程中可能對工人造成傷害；

（2）冰箱內(nèi)膽與蒸發(fā)器的貼合壓力及壓合時間沒有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)測試內(nèi)膽能承受的最大拉伸強(qiáng)度在0.8MPa左右，內(nèi)膽的拉伸模擬量為0.7MPa，因此合理標(biāo)準(zhǔn)的壓合時間及貼合壓力是貼合工藝質(zhì)量保障的關(guān)鍵；

（3）作為工業(yè)4.0時代發(fā)展進(jìn)程中的流水線配套設(shè)備，無法對產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)計將直接響企業(yè)管理層、執(zhí)行層進(jìn)行信息的交流和協(xié)作。

2.2 工藝改進(jìn)與設(shè)計方案

經(jīng)過數(shù)次設(shè)計試驗和多方論證，確定了以下工藝方案：

（1）添加設(shè)備防呆功能，啟動設(shè)備壓合流程時，需工人雙手按下兩個單獨啟動按鍵后，設(shè)備方可進(jìn)行壓合處理；

（2）經(jīng)多次試驗論證，蒸發(fā)器與內(nèi)膽的最佳貼合壓力為0.45MPa、壓合時間為10s，將該值進(jìn)行固化并采集入設(shè)備控制系統(tǒng)，當(dāng)壓力值不達(dá)標(biāo)時設(shè)備發(fā)出報警信號自動拒絕執(zhí)行壓合動作，在規(guī)定時間內(nèi)完成壓合操作后，設(shè)備方可進(jìn)行開模動作；

（3）針對傳統(tǒng)設(shè)備缺乏數(shù)據(jù)采集功能的缺陷，采用在設(shè)備上設(shè)計安裝帶顯示功能的計數(shù)器，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場實時更新顯示，同時上傳至企業(yè)線體數(shù)據(jù)鏈；

綜上所述，在傳統(tǒng)壓合工藝的基礎(chǔ)上優(yōu)化改進(jìn)壓合設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作流程，改進(jìn)后的作業(yè)流程為：工人將內(nèi)膽及蒸發(fā)器組合件放置在下模的定位裝置上，雙手按下啟動按鍵，下模上升到位，鎖模裝置啟動鎖住下模，設(shè)備自動進(jìn)入壓合流程，上模下降進(jìn)行壓合處理，，完成10s壓合處理后，設(shè)備自動開模，取出貼合的內(nèi)膽和蒸發(fā)器組合件并計件一次，設(shè)備自動回位至初始狀態(tài)。

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)及電氣控制

3.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計

該設(shè)備主要由氣動裝置、定位裝置、上下模具裝置、模擬信號采集傳感器及PLC控制系統(tǒng)五個部分組成，設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

工裝定位裝置設(shè)計在設(shè)備下模上，根據(jù)內(nèi)膽工藝尺寸定制加工，工人直接將內(nèi)膽和蒸發(fā)器組合件放置到下模定位裝置即可，無需進(jìn)行手動定位，從而提高了生產(chǎn)節(jié)拍，氣動裝置配備有手/自動調(diào)節(jié)閥、氣壓實時檢測傳感器及壓合計時器，可根據(jù)生產(chǎn)貼合工藝需要進(jìn)行實時調(diào)整，并將調(diào)整后的壓力值及壓力時間進(jìn)行固化，采集到PLC控制系統(tǒng)，以保證內(nèi)膽和蒸發(fā)器的貼合質(zhì)量。

3.2 主要參數(shù)

適用產(chǎn)品規(guī)格：400×600內(nèi)膽貼合組件。

技術(shù)參數(shù)：生產(chǎn)節(jié)拍15s，壓合時間，10s，貼合壓力值：0.5MPa。

3.3 設(shè)備電氣控制

該控制系統(tǒng)以先進(jìn)、可靠的PLC為核心，集控制閥件、計數(shù)器、計時器及相關(guān)控制按鍵指示燈于一體，組裝為一套嵌入式小型控制柜安裝于設(shè)備右側(cè)；對設(shè)備中各種檢測信號進(jìn)行收集和反饋，通過編程軟件（GX Developer），對各輸入輸出信號進(jìn)行邏輯控制。設(shè)備運(yùn)行中，可使用該軟件對設(shè)備程序的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)視，也可用于設(shè)備異常的快速高效診斷和處理，綜合工廠的實際情況及實際生產(chǎn)工藝需求，設(shè)備控制系統(tǒng)選用PLC型號為FX3U-32MR/ES-A，內(nèi)置16入/16出（繼電器）及時鐘功能，可執(zhí)行時間的控制。

4 設(shè)備的創(chuàng)新點、安全性、可靠性及環(huán)境風(fēng)險

經(jīng)過生產(chǎn)車間長時間使用，證實該自制專用工藝設(shè)備生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，降低勞動強(qiáng)度，操作簡單方便。

4.1 設(shè)備的創(chuàng)新點、安全性、可靠性

該設(shè)備整體結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，維修方便，設(shè)有安全保護(hù)裝置進(jìn)行防呆處理，采用PLC控制系統(tǒng)對影響貼合質(zhì)量的兩大關(guān)鍵工藝參數(shù)——貼合壓力值及壓合時間，進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)固化，提高了產(chǎn)品的良品率。

4.2 環(huán)境風(fēng)險評估

通過對制作內(nèi)膽材料及力學(xué)分析，在設(shè)計制造設(shè)備時根據(jù)組件測試數(shù)據(jù)，采用冷壓制作工藝，規(guī)避了傳統(tǒng)貼合工藝中的熱壓、涂膠等制造環(huán)節(jié)，在實際生產(chǎn)過程中無廢棄物和有毒有害排放物；噪聲小，約85dB。

收稿日期：2018-3-26