集裝箱底橫梁全自動(dòng)壓型生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

王世明　申玉　褚雷　汪凈遠(yuǎn)

隨著世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的快速發(fā)展及人們生活水平的提高，集裝箱的應(yīng)用范圍日益廣泛：除了用作貨運(yùn)載體外，越來越多的集裝箱應(yīng)用于房車或移動(dòng)性住宅。在傳統(tǒng)集裝箱生產(chǎn)工藝下，物料運(yùn)輸頻繁且效率較低，所需工人數(shù)量較多且勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)過程中存在一定危險(xiǎn)性。在工業(yè)4.0背景下，將鋼板上料、定尺剪切、去除毛刺、校平、壓型及落料堆垛等工序整合到一條生產(chǎn)線上完成，不僅可節(jié)約人工成本，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且能減少物流環(huán)節(jié)，改善工作環(huán)境，大大提高生產(chǎn)效率。本文針對(duì)傳統(tǒng)集裝箱底橫梁生產(chǎn)模式的弊端，設(shè)計(jì)集裝箱底橫梁全自動(dòng)壓型生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)集裝箱底橫梁成型區(qū)域的流程關(guān)聯(lián)化生產(chǎn)，并應(yīng)用智能控制和故障監(jiān)測(cè)技術(shù)，加強(qiáng)工序間的緊湊性和可控性，從而有效降低物料和用工成本及工人勞動(dòng)強(qiáng)度，拓展集裝箱制造的自動(dòng)化、智能化發(fā)展空間。

1 集裝箱底橫梁全自動(dòng)壓型生產(chǎn)線架構(gòu)

集裝箱底橫梁全自動(dòng)壓型生產(chǎn)線的組成部件包括自動(dòng)上料裝置、剪切前送料機(jī)構(gòu)、液壓板式剪板機(jī)、剪切出料輸送皮帶機(jī)、1號(hào)輸送輥道、板料提取機(jī)構(gòu)、七輥板料校平機(jī)、2號(hào)輸送輥道、帶動(dòng)力去毛刺裝置、3號(hào)輸送輥道、折彎后送料機(jī)構(gòu)、龍門式油壓機(jī)、底橫梁折彎模具、折彎定位機(jī)構(gòu)、自動(dòng)碼垛機(jī)、校正裝置、成型工件縱向輸送輥道、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣設(shè)備等，其中，縱向輸送裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 自動(dòng)上料裝置

自動(dòng)上料裝置設(shè)計(jì)原理：備料臺(tái)傳送輥道由交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并經(jīng)鏈條傳動(dòng)，將堆放整齊的板材輸送到真空吊具單元正下方；板料提取機(jī)構(gòu)采用氣缸升降和四導(dǎo)柱導(dǎo)向，由真空吸盤提取板料；移動(dòng)送料機(jī)構(gòu)采用交流電動(dòng)機(jī)并經(jīng)鏈條傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)架沿直線導(dǎo)軌將提取的板料送至剪切前送料機(jī)構(gòu)的臺(tái)架上。

2.2 板料提取機(jī)構(gòu)

板料提取機(jī)構(gòu)（見圖2）用于上下條邊料，主要由板料提取機(jī)構(gòu)、橫移送料機(jī)構(gòu)、機(jī)架及軌道系統(tǒng)等組成。板料提取機(jī)構(gòu)采用氣缸升降和齒輪、齒條同步原理，由真空吸盤提取板料。橫移送料機(jī)構(gòu)采用氣缸推動(dòng)機(jī)架沿軌道將提取的板料送至輸送鏈條上，或者將板料從輸送鏈條上提取到1號(hào)輸送輥道上。

2.3 夾送輥和七輥板料校平機(jī)

夾送輥和七輥板料校平機(jī)（見圖3）主要由左右立柱、夾送輥、工作輥、壓下裝置、傳動(dòng)裝置和機(jī)座等組成。左右立柱采用Q235優(yōu)質(zhì)碳素鋼組焊而成，經(jīng)過整體高溫回火，消除應(yīng)力。下夾送輥采用合金鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面熱處理研磨加工而成；上夾送輥采用45號(hào)鋼外包聚氨酯橡膠研磨加工而成，通過手輪螺桿調(diào)節(jié)沿立柱滑道窗口升降。工作輥尺寸為100 mm？420 mm，材料為合金鋼，淬火洛氏硬度58～63，碎層深度5～6 mm。4 支下工作輥安裝于左右立柱上；3 支上工作輥通過活動(dòng)軸承座安裝于立柱滑道窗口內(nèi)，通過手輪調(diào)節(jié)蝸輪絲桿升降機(jī)來進(jìn)行上下和傾斜調(diào)整。減速箱將4 kW交流電動(dòng)機(jī)動(dòng)能傳輸?shù)絺鲃?dòng)齒輪，以驅(qū)動(dòng)下夾送輥的下工作輥。傳動(dòng)齒輪材質(zhì)為20CrMnTi，齒面滲氮淬火處理洛氏硬度45～52，采用嚴(yán)格的加工工藝，保證剪切后對(duì)角線誤差及折彎后縱向直線度和寬度誤差較小。

2.4 帶動(dòng)力去毛刺裝置

帶動(dòng)力去毛刺裝置（見圖4）主要由導(dǎo)向裝置、固定去毛刺輥輪、活動(dòng)去毛刺輥輪及滑座組成。固定去毛刺輥輪通過支座固定于滑座上；活動(dòng)去毛刺輥輪可通過螺桿調(diào)節(jié)并沿滑座移動(dòng)，調(diào)整寬度為30～ 130 mm，采用聚氨酯橡膠補(bǔ)償，使去毛刺輥輪始終貼緊板邊。去毛刺輥輪采用V形口，通過擠壓板邊修除毛刺。輥輪直徑為135 mm，材質(zhì)為Cr12Mo1V1，整體熱處理洛氏硬度60～62。

2.5 龍門式油壓機(jī)

采用400 t龍門式油壓機(jī)（見圖5）對(duì)底橫梁折彎壓型，其工作臺(tái)上裝有兩組折彎下模，滑道兩側(cè)裝有折彎刀，以便將板材準(zhǔn)確定位后進(jìn)行單邊折彎壓型。

2.6 折彎定位機(jī)構(gòu)

折彎定位機(jī)構(gòu)用于條料折彎時(shí)的送料及定位。送料機(jī)構(gòu)采用氣缸回轉(zhuǎn)擺動(dòng)送料；定位機(jī)構(gòu)采用自動(dòng)定位擋塊和擺動(dòng)氣缸定位，并采用導(dǎo)軌及直線軸承導(dǎo)向。

2.7 自動(dòng)碼垛機(jī)

自動(dòng)碼垛機(jī)（見圖6）由輸送皮帶、卸料機(jī)構(gòu)、翻料機(jī)構(gòu)、整料裝置、液壓升降臺(tái)等組成。輸送皮帶將成型底橫梁輸送至卸料機(jī)構(gòu)后，通過氣缸擺動(dòng)使底橫梁直接滑落至整料臺(tái)上。翻料機(jī)構(gòu)通過氣缸驅(qū)動(dòng)定位擋塊將從卸料機(jī)構(gòu)滑下的底橫梁托住，再通過氣缸擺動(dòng)將叉槽翻轉(zhuǎn)180褐琳咸ㄉ希紗絲刂頻綴崍翰劭諞徽環(huán)聰嗷サ耪搿U獻(xiàn)爸鎂濁菹虻舶褰綴崍憾遜耪耄⒁來甕撲偷揭貉股堤ㄉ希ü德洳釷迪侄嗖愣訓(xùn)？

3 集裝箱底橫梁全自動(dòng)壓型生產(chǎn)線電氣及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

集裝箱底橫梁全自動(dòng)壓型生產(chǎn)線的電氣及液壓系統(tǒng)包括1個(gè)電控操作臺(tái)（見圖7）和2個(gè)電氣控制柜（見圖8）。電控操作臺(tái)形狀為鋼琴式，斜面上布置各種顯示儀表及操作面板；電氣控制柜門采用翻邊防塵設(shè)計(jì)。在控制方面采用各種形式的極限開關(guān)和光電管等，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)操作的自動(dòng)化程序控制。

自動(dòng)上下料堆垛裝置液壓系統(tǒng)如圖9所示。自動(dòng)上下料堆垛裝置液壓系統(tǒng)的工作原理：在液壓系統(tǒng)氣缸推動(dòng)機(jī)架的作用下，橫移送料機(jī)構(gòu)將提取的板料送至輸送鏈條上。設(shè)備多處安裝急停開關(guān)，保證工作人員作業(yè)安全。

4 集裝箱底橫梁全自動(dòng)壓型生產(chǎn)線主要

技術(shù)創(chuàng)新

（1）將鋼板自動(dòng)上料、定尺剪切、去毛刺、校平、自動(dòng)壓型以及落料堆垛等工序整合到一條生產(chǎn)線上，達(dá)到節(jié)約人工成本、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、減少物流環(huán)節(jié)、改善工作環(huán)境、提高生產(chǎn)效率的目的。

（2）采用自動(dòng)識(shí)別裝置校直折彎不達(dá)標(biāo)的底橫梁。

（3）由于折彎成型步驟耗時(shí)較長(zhǎng)且控制復(fù)雜，通過一定技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)底橫梁在自動(dòng)折彎成型過程中的快速、穩(wěn)定送料，從而提高自動(dòng)折彎成型的效率和質(zhì)量，進(jìn)而提高生產(chǎn)線效率。

（4）該生產(chǎn)線既可聯(lián)機(jī)運(yùn)行，也可單主機(jī)運(yùn)行或分段運(yùn)行，以便在單個(gè)主要設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，其他主要設(shè)備能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 集裝箱底橫梁全自動(dòng)壓型生產(chǎn)線的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)

集裝箱底橫梁全自動(dòng)壓型生產(chǎn)線的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)如下：（1）生產(chǎn)效率達(dá)到10件/min以上，剪切后對(duì)角線誤差控制在2 mm以內(nèi)，折彎后寬度誤差小于，縱向直線度誤差小于2 mm；（2）在滿足現(xiàn)有生產(chǎn)節(jié)拍的前提下，節(jié)約設(shè)備占地面積，比傳統(tǒng)生產(chǎn)方式減少工人5～6名，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少中間物流環(huán)節(jié)；（3）通過連續(xù)自動(dòng)上料、剪切、去毛刺、校平、壓型、堆垛，使整條生產(chǎn)線保持較快生產(chǎn)速度并確保生產(chǎn)穩(wěn)定性；（4）滿足多種規(guī)格底橫梁生產(chǎn)要求，保證折彎尺寸精度和成型穩(wěn)定性?？傊?，集裝箱底橫梁全自動(dòng)壓型生產(chǎn)線有利于解決關(guān)鍵技術(shù)問題，形成集裝箱生產(chǎn)企業(yè)的核心技術(shù)和相應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)我國(guó)集裝箱裝備的現(xiàn)代化發(fā)展。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2018-04-22）