鈑金加工新設(shè)備：鈑材柔性制造系統(tǒng)

    引言 

    柔性制造系統(tǒng)是一個由計算機集成管理和控制、高效率地制造某一類中小批量多品種零部件的自動化制造系統(tǒng)。它具有兩種或兩種以上的加工工藝方式；一套物料存儲運輸系統(tǒng)，可以在機床和物料存儲設(shè)備之間輸送原輔料、工件、刀具等；運行信息的輸出功能等基本特點。聯(lián)合國歐經(jīng)委對其定義為：由兩個或兩個以上的柔性加工單元構(gòu)成，有自動傳輸系統(tǒng)通往工件庫和刀具庫，并在機床之間傳送托盤、工件和工具，整個系統(tǒng)由計算機控制管理。 

    上世紀(jì)七、八十年代，鈑材柔性制造系統(tǒng)已在國外開始應(yīng)用。九十年代初，濟南鑄造鍛壓機械研究所設(shè)計開發(fā)出我國第一臺以數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床和數(shù)控直角剪床為主機的鈑材柔性制造系統(tǒng)，并在天水長城開關(guān)廠運行至今，取得了很好的經(jīng)濟效益。在去年底德國漢諾威舉行的第18屆國際鈑金加工技術(shù)展覽會上，國外著名的鈑金加工設(shè)備制造商如德國TRUMPF、意大利SALVAGNINI、芬蘭FINN-POWER、日本AMADA等，均展出了其最先進(jìn)的代表不同技術(shù)特點的鈑材柔性制造系統(tǒng)，充分表明了鈑金制造技術(shù)正朝著數(shù)字化、集成化和智能信息化的方向發(fā)展，體現(xiàn)為鈑金加工設(shè)備由單機型向數(shù)控多機復(fù)合型轉(zhuǎn)化，由多工序加工、人工輔助操作型向全過程一體化加工方式轉(zhuǎn)化，由一般的過程自動化控制向網(wǎng)絡(luò)化、智能化的自治管理的方向發(fā)展。為適應(yīng)當(dāng)前國內(nèi)鈑金加工領(lǐng)域迅速發(fā)展，促進(jìn)國內(nèi)巿場對柔性制造系統(tǒng)的需求，濟南鑄造鍛壓機械研究所最新開發(fā)研制出C1型鈑材柔性制造系統(tǒng)，它具有沖剪復(fù)合、快速高效、緊湊完整、技術(shù)先進(jìn)等特點，該設(shè)備已在今年第九屆中國國際機床展覽會上成功展出，并進(jìn)一步推向巿場。  

    C1型鈑材FMS的組成與特點 

    C1型鈑材柔性制造系統(tǒng)以數(shù)控沖剪復(fù)合機為主機，配置有自動立體倉庫、自動上料裝置、數(shù)控分選碼垛單元及其他輔助裝置，由計算機及數(shù)控系統(tǒng)對其進(jìn)行單元及全線控制，實現(xiàn)對鈑料的自動加工過程。 

    該設(shè)備具有以下功能及特點： 

    1、鈑料成垛出入庫，能在很短時間內(nèi)補充庫存。 

    2、鈑料入庫作業(yè)不影響全線運行。 

    3、能自動校正鈑料位置。 

    4、省時省料的鈑料一體化沖剪加工。 

    5、工件分選細(xì)致并自動整齊碼垛。 

    6、自動監(jiān)控完善，保證設(shè)備安全。 

    7、遠(yuǎn)距離程序傳輸。 

    8、操作方式靈活。 

    9、軟件可靠，可自動或人工優(yōu)化排料。 

    10、全線結(jié)構(gòu)緊湊精巧，占地面積小。 

    該設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)列表如下： 

    C1型鈑材FMS各組成部分的結(jié)構(gòu)和功能  

    立體倉庫由料架、鈑料分層裝置、鈑料定位裝置、存取升降機、鋼木托盤、進(jìn)出料臺車等組成，自動完成待加工鈑料的存入提取、管理統(tǒng)計、分層定位等，為吸盤上料裝置作準(zhǔn)備。 

    料架的貨格上安放了托盤，以存放不同規(guī)格鈑料。底層為進(jìn)出料臺車，它是倉庫與外部交換鈑料的載體，可沿鋪設(shè)在地面上的地軌在倉庫內(nèi)外兩個位置自動運行，向倉庫存取鈑料。其上方為吸盤上料層，將托盤及鈑料存放於此供吸盤上料裝置吸提鈑料向主機傳送。該層側(cè)面安裝了磁力分層及初定位裝置，可有效防止鈑料被吸起時的粘連和偏移。 

    存取升降機由平移和升降裝置兩部分組成。前者將貨格或臺車上的托盤推入或拉出，後者使平移裝置選擇不同位置的托盤，兩者共同完成托盤及鈑料的存取過程。 

    上料裝置主要由運行橫梁和吸盤支架兩部分組成。運行橫梁聯(lián)接於倉庫貨架并伸展至主機工作臺上方，帶動吸盤支架作水平和升降運動。吸盤支架底面分布有多只真空吸盤，能自動適應(yīng)大小幅面鋼鈑的吸提，而外側(cè)的一組吸盤還能擺動，這樣與磁力分層裝置配合，可有效地避免雙層鈑料被同時吸起。 

    主機為新型數(shù)控液壓沖剪復(fù)合機，它包含沖、剪兩部分，是在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床和數(shù)控直角剪床兩種單機的基礎(chǔ)上復(fù)合而成。沖、剪主機相對獨立，基本功能也與其單機相同，而共用一套伺服送進(jìn)系統(tǒng)、承料工作臺、液壓系統(tǒng)以及數(shù)控系統(tǒng)。沖、剪主機的運行與轉(zhuǎn)換，由加工程序自動控制，將沖剪兩道工序緊密融合。設(shè)備運行中，鈑料由伺服送進(jìn)系統(tǒng)的夾鉗夾持著，先在沖床主機中完成程序中的所有沖壓加工，然無需重新定位，直接轉(zhuǎn)入剪床主機中進(jìn)行分剪，并將成品件及廢料及時由輸送機自動輸出，連續(xù)完成整個加工過程。它具有快速、高效、低成本以及軟件功能強等特點，很好地滿足了柔性制造系統(tǒng)的要求。 

    數(shù)控分選碼垛單元由皮帶分選輸送機、輥式輸送定位臺及數(shù)控吸料碼垛機、交換式臺車及托盤等部分組成。 

    皮帶分選輸送機位於主機輸送工作臺之，可翻轉(zhuǎn)抬起與落下，從而打開與關(guān)閉落料通道，實現(xiàn)分選與輸送功能，它包含廢料和小件兩個分選通道。 

    輥式輸送臺位於皮帶分選輸送機之，并安裝有數(shù)控定位裝置，對輸送來的工件進(jìn)行定位。 

    數(shù)控吸料碼垛機為兩軸數(shù)控，通過伺服電機控制吸盤架的移動定位，將輥式輸送臺上的工件吸起，并按照程序指令整齊碼垛在托盤上的指定位置。對於較大工件，數(shù)控碼垛機能夠直接從主機工作臺及大鈑下料輔助臺上吸取碼垛，提高了效率。 

    工件碼垛托盤有兩個可交替選用，托盤由電動臺車承載，從其上取走工件很方便。 

    C1型鈑材FMS的控制系統(tǒng)和工作流程 

    電氣控制系統(tǒng)主要包括中央控制計算機、倉庫及上料PLC控制器、主機數(shù)控系統(tǒng)、分選PLC控制器，加工管理軟件、自動編程軟件，以及相關(guān)通訊接口和其他局部控制裝置等。從下面的圖表中可以看出，中央控制計算機作為柔性加工系統(tǒng)的控制中樞，對其他各部分進(jìn)行集中管理和監(jiān)控，通過計劃管理軟件和自動編程軟件，生成相應(yīng)的程序并傳送至倉庫、上料、主機及分選單元的控制部分執(zhí)行。采用日本三菱Q02H型PLC控制器，控制倉庫及上料部分的運行；主機應(yīng)用日本FANUC 18i 型數(shù)控系統(tǒng)，除控制主機的五個數(shù)控軸外，還同時控制分選單元的三個伺服軸；另外，分選單元還配置有日本三菱Q02H型PLC控制器，提供更全面的控制方式和功能。以上各部分相互協(xié)作，即可實現(xiàn)全線自動運行，又可由自動倉庫及上料裝置與主機聯(lián)合組成沖剪加工單元，單獨工作。  

    用戶在中央控制計算機上由計劃管理軟件制訂出加工計劃，通過自動編程軟件，對工藝過程、材料利用率等進(jìn)行優(yōu)化，并直接由工件圖形生成完整的沖剪一體化加工程序，控制全線自動循環(huán)運行。其一般步驟為：倉庫中托盤升降存取裝置運行，將存放有待加工鈑料的托盤由貨格中取出，放入倉庫的吸盤上料位。磁力分層裝置靠近鈑垛側(cè)面，使最表層兩張鈑料彼此分離。鈑料定位裝置動作，將最上層鈑料靠緊定位柱。上料裝置運行至上料托盤上方停止，吸盤架下行，并在吸盤吸住鋼鈑返回，同時擺動吸盤動作，防止吸提雙料。上料裝置吸提鈑料運行至主機工作臺上方停止，工作臺原點定位擋塊升起，鈑料夾鉗打開。吸盤架帶動鈑料靠緊定位擋塊，接著夾鉗移動夾緊鈑料，完成上料過程。上料裝置釋放鈑料向倉庫返回，根據(jù)程序指令選擇到位停止或進(jìn)入下一次吸鈑循環(huán)。主機啟動，執(zhí)行加工程序，鈑料先被完全沖壓，然由剪床將工件及廢料分剪并由皮帶輸送機輸出，進(jìn)入數(shù)控分選碼垛單元并按鈑料規(guī)格自動選擇不同的方式處理。廢料落入廢料箱，較小工件落入小件料箱，一般工件先在輥式輸送臺上定位，然由數(shù)控碼垛機吸放於下料臺車托盤上的指定位置。下料過程完成，主機復(fù)位，重新進(jìn)入下一個加工循環(huán)。 

    希望讀者通過以上介紹，對當(dāng)前國內(nèi)鈑金加工設(shè)備有更全面的了解。相信鈑材柔性加工系統(tǒng)會日益完善并成為鈑材加工領(lǐng)域發(fā)展的方向和目標(biāo)。