冰箱鈑金智能CNC模具折彎工藝

崔偉　陸宏杰　李志中　王宏寬

1.中國電器科學(xué)研究院有限公司　廣東廣州　510300；2.安徽擎天偉嘉裝備制造有限公司　安徽滁州　239500

隨著定制服飾、定制手機(jī)、定制家具等各種定制化產(chǎn)品的出現(xiàn)，市場也出現(xiàn)對冰箱產(chǎn)品的定制化、個(gè)性化、多樣化的追求。定制冰箱是可以根據(jù)客戶的實(shí)際條件、需求和喜好，為客戶定制生產(chǎn)冰箱的大小，冰箱的外觀，冰箱的顏色等等。在冰箱的生產(chǎn)中，涉及很多大型鈑金件的成型加工，這些鈑金件的加工也需要適應(yīng)小批量，多樣化的要求。這對生產(chǎn)廠商是很高的要求，需要廠家在定制和產(chǎn)量方面進(jìn)行平衡。

一般來說，生產(chǎn)不同產(chǎn)品，在更換型號時(shí)需要對設(shè)備進(jìn)行各種參數(shù)的調(diào)整，同時(shí)在生產(chǎn)前幾件時(shí)，設(shè)備處于調(diào)試狀態(tài)，報(bào)廢率很高。因此，定制化和產(chǎn)量這兩者是不可調(diào)和的矛盾。如何調(diào)和兩者的矛盾，就需要解決如何快速響應(yīng)，如何減少廢品率。

1　當(dāng)前的冰箱U殼生產(chǎn)設(shè)備

冰箱U殼是對冰箱外觀和性能都十分重要的零件，解決冰箱U殼定制化和產(chǎn)量兩者的矛盾至關(guān)重要。目前，生產(chǎn)冰箱U殼的方法大致有兩種：

第一種方法：采用通用設(shè)備，即是采用通用壓機(jī)，配合模具，人工上下料進(jìn)行生產(chǎn)。這種生產(chǎn)方式，很有多缺點(diǎn)。

（1）可成型的U殼槽型很簡單，使得冰箱外殼和內(nèi)膽的密封不好，在生產(chǎn)中易于泄露發(fā)泡料。而且剛性不足，容易變形，造成在使用時(shí)與門封密封不嚴(yán)，制冷性能下降；

（2）成型步驟多，且采用人工操作，造成產(chǎn)量低；

（3）人工上下料，易于造成鈑金變形，外觀不好看。

第二種方法：采用專用的生產(chǎn)線生產(chǎn)U殼，目前絕大多數(shù)的廠商都采用這種方法。

一條傳統(tǒng)的冰箱U殼線包括上料機(jī)、沖切機(jī)、180°翻轉(zhuǎn)機(jī)、輥軋機(jī)、Z-L折彎機(jī)、U型折彎機(jī)、下料機(jī)。傳統(tǒng)生產(chǎn)線采用的是輥軋機(jī)成型U殼的槽型，這種輥軋機(jī)是采用30～40組輥輪，將鈑金一點(diǎn)點(diǎn)折彎成型。楊浩軍[1]，何平陽[2]等人就是采用這種方法。這種專用生產(chǎn)線相比起第一種方法，槽型復(fù)雜，生產(chǎn)效率高，成型尺寸好。但是這種方法也有其缺點(diǎn)，最大的缺點(diǎn)就是一個(gè)輥軋機(jī)只能成型一個(gè)槽型，成型尺寸一致性不夠好。

我們在冰箱U殼生產(chǎn)線上應(yīng)用智能CNC模具折彎機(jī)替代輥軋機(jī)。這種折彎機(jī)，使用模具將鈑金件隨型折彎成型，可以隨時(shí)生產(chǎn)各種槽型的U殼。這樣，冰箱U殼的生產(chǎn)可以快速換型（包括更換槽型），并且成型準(zhǔn)確，能響應(yīng)當(dāng)前冰箱產(chǎn)品定制化、多樣化的要求。

2　傳統(tǒng)輥軋機(jī)和智能CNC模具折彎機(jī)對比

2.1　傳統(tǒng)輥軋機(jī)

傳統(tǒng)U殼生產(chǎn)線，采用輥軋成型槽型的工藝方法，采用30～40組輥輪將鈑金一點(diǎn)點(diǎn)折彎成型，每一組輥輪如圖1所示。

每一組輥輪分上下兩個(gè)，分別正向和反向旋轉(zhuǎn)，上輥輪上下可調(diào)整位置。30～40組輥輪的形狀不同，鈑金在輥輪中間通過，通過輥輪形狀的不同，就可將槽型一點(diǎn)點(diǎn)慢慢的成型出來。成型過程如圖2。

這種輥軋機(jī)的缺點(diǎn)很明顯：

（1）只能生產(chǎn)一種槽型的U殼。由于U殼槽型是通過輥輪形狀的變化來慢慢成型的，而輥輪的形狀是不可變化的，因此，一個(gè)輥軋機(jī)只能生產(chǎn)一個(gè)槽型。如需生產(chǎn)不同的槽型，則需將所有的輥軋輪組都更換掉，工作十分繁瑣；

（2）只能生產(chǎn)一種材質(zhì)的U殼。當(dāng)輥輪的形狀確定以后，只能生產(chǎn)一種材質(zhì)的U殼。更換材料會(huì)因?yàn)椴牧狭W(xué)性能的不一樣，尺寸會(huì)發(fā)生變化；

（3）只能生產(chǎn)一個(gè)鈑金厚度的U殼。如更改U殼鈑金厚度，需要將所有的輥輪組的間隙一一人工調(diào)整，同時(shí)還要根據(jù)實(shí)際情況微調(diào)消除誤差；

（4）由于應(yīng)力的存在，槽型成型完畢后，在前后兩端，會(huì)存在張口的現(xiàn)象，造成尺寸不一致，超過誤差允許范圍。

上述這些缺點(diǎn)，決定了這種輥軋機(jī)不適應(yīng)現(xiàn)在的定制化，多樣化的冰箱發(fā)展趨勢。

2.2　智能CNC模具折彎機(jī)

我們研制的智能CNC模具折彎機(jī)替代輥軋機(jī)，同樣可以成型相同的槽型。智能CNC模具折彎機(jī)采用完全與不同的傳統(tǒng)折彎機(jī)和輥軋成型的方式，采用的是模條隨型移動(dòng)，進(jìn)而折彎鈑金的方式。模條在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，可以在X和Y方向上同時(shí)移動(dòng)，這樣在成型面上，模條可以到達(dá)任意位置，沿任何軌跡移動(dòng)。如圖3所示。

成型動(dòng)作由壓模，下模和模條配合完成。首先板料送入折彎機(jī)，送到下模的上方。壓模下降，壓住板料。然后，模條從板料的下方開始，沿著R=2的圓弧行走半圈，將板料推成此外圓半徑等于2的圓角，如圖4所示。

然后壓模松開，下模和壓模移動(dòng)到下一個(gè)需要成型的位置，重復(fù)剛才的動(dòng)作。成型其他的尺寸。

這種智能CNC模具折彎機(jī)，有下述優(yōu)點(diǎn)：

（1）截面上所有尺寸方便調(diào)節(jié)。

例如，圖5的長度尺寸，A、B、C、D、E、F、G、H、I、L及角度尺寸，α、β、γ、δ、ε、λ都可以調(diào)節(jié)。

（2）U殼鈑金的厚度可調(diào)節(jié)。

（3）U殼鈑金材料可更換。

（4）調(diào)節(jié)尺寸，鈑金厚度等，可以很方便得在電腦上更改。同時(shí)，可以存儲上千種截面，更換截面時(shí)，一鍵換型。

（5）成型尺寸準(zhǔn)確，模條在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下，移動(dòng)的精度是0.01mm。

圖1　輥軋輪示意圖

圖2　輥軋槽型花形圖

圖3模具移動(dòng)范圍圖

圖4　模具折彎圖

圖5　U殼槽型圖

圖6　測量結(jié)果

智能CNC模具折彎機(jī)的這些特點(diǎn)，使其十分適合生產(chǎn)小批量、多樣化的定制冰箱。首先，它換型快，只需在電腦上選擇相應(yīng)的型號，模條即根據(jù)存儲好的步驟和移動(dòng)位置運(yùn)動(dòng)，成型事先設(shè)定好型號。不需再進(jìn)行調(diào)試，換型完全不浪費(fèi)時(shí)間，也不會(huì)提高報(bào)廢率。其次，它允許生產(chǎn)不同的槽型，不同的U殼鈑金厚度，不同的鈑金材料，符合多樣化的需求。再次，它移動(dòng)的精度高，成型尺寸準(zhǔn)確。比輥軋成型尺寸準(zhǔn)確性更好，生產(chǎn)的冰箱的密封性也就更好。

3　應(yīng)用實(shí)例

在孟加拉國的一家冰箱生產(chǎn)廠U殼生產(chǎn)線中應(yīng)用了該設(shè)備。該生產(chǎn)線使用智能CNC模具折彎機(jī)替代輥軋機(jī)，原位180°翻轉(zhuǎn)機(jī)替代兩端180°翻轉(zhuǎn)機(jī)，機(jī)械手取料替代推桿下料。

我們對同一個(gè)U殼截面分別用輥軋機(jī)和智能CNC模具折彎機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，對生產(chǎn)的3個(gè)樣件行了測量，測量結(jié)果如圖6、表1所示。

從上面的結(jié)果可以看到，采用智能CNC模具折彎機(jī)，誤差范圍小于±0.1mm。而輥軋機(jī)的誤差則在±0.3mm。明顯智能CNC模具折彎機(jī)的制造精度要高于輥軋機(jī)。

表1　測量結(jié)果

4　結(jié)論

智能CNC模具折彎機(jī)可以快速換型，生產(chǎn)多種類型的U殼，符合定制化、多樣化的要求。并且其制造精度高，生產(chǎn)出來的冰箱密封效果更好，外觀更美觀。在冰箱鈑金生產(chǎn)線中使用智能CNC模具折彎機(jī)，符合冰箱發(fā)展趨勢。

[1] 楊浩軍. 冰箱側(cè)板的輥軋成型設(shè)計(jì)方法[J]. 軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2010，9：46-48.

[2] 何陽平. 基于家電箱殼成形生產(chǎn)線的研究與改造[J]. 模具工業(yè)，2012，38(3)：17-20.