文/江蘇恒佳自動(dòng)化設(shè)備有限公司

鈑金制作是制造業(yè)中常見(jiàn)的一項(xiàng)加工工藝，用于對(duì)金屬材料進(jìn)行切割、成形、折彎等操作，以制成各種鈑金產(chǎn)品。過(guò)去，鈑金制作一直采用傳統(tǒng)的手工加工方式，但這種方式存在許多問(wèn)題，如人工操作繁瑣、效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等。鈑金自動(dòng)化設(shè)備的出現(xiàn)解決了這些問(wèn)題，為制造企業(yè)提供了更加高效、精確、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方式，從而提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

隨著數(shù)字化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，鈑金自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、電梯、汽車(chē)、電器柜生產(chǎn)等行業(yè)。智能化、自動(dòng)化生產(chǎn)線不僅可以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，而且可以降低生產(chǎn)成本，為實(shí)現(xiàn)更高水平的生產(chǎn)模式注入新的動(dòng)力，如圖1 所示。鈑金自動(dòng)化設(shè)備的必要性也日益凸顯，尤其是在工程機(jī)械行業(yè)，這個(gè)領(lǐng)域的鈑金加工和自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)成為生產(chǎn)的必要手段。

圖1 電器柜生產(chǎn)車(chē)間下料-成形生產(chǎn)線示意圖

鈑金自動(dòng)化設(shè)備在工程機(jī)械行業(yè)的突出優(yōu)勢(shì)

工程機(jī)械的生產(chǎn)基本上是大規(guī)模、大批量生產(chǎn)，傳統(tǒng)的人工加工方式難以滿足生產(chǎn)效率和質(zhì)量的要求，而鈑金自動(dòng)化設(shè)備可以大幅提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降低勞動(dòng)力成本。同時(shí)，工程機(jī)械的鈑金加工多為厚板加工，而且板材尺寸較大。傳統(tǒng)方式是人工操作行車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)物料，效率低且過(guò)程中易出現(xiàn)安全事故，而鈑金自動(dòng)化設(shè)備可以精準(zhǔn)、快速、安全地將物料轉(zhuǎn)運(yùn)到各個(gè)工位。此外，工程機(jī)械行業(yè)對(duì)生產(chǎn)管理要求高，需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面的信息化管理。自動(dòng)化鈑金加工設(shè)備可以與生產(chǎn)管理系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、工藝管理、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、質(zhì)量檢測(cè)等一系列管理功能，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。工程機(jī)械車(chē)間原料庫(kù)如圖2 所示。

圖2 工程機(jī)械車(chē)間原料庫(kù)

鈑金自動(dòng)化設(shè)備在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用

江蘇恒佳自動(dòng)化設(shè)備有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“江蘇恒佳”）作為國(guó)內(nèi)鈑金自動(dòng)化的先驅(qū)者，擁有十多年的鈑金自動(dòng)化裝備制造經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，參與了國(guó)內(nèi)諸多行業(yè)龍頭鈑金智能車(chē)間的整體設(shè)計(jì)，并交付使用。本文將結(jié)合江蘇恒佳的設(shè)備在某工程機(jī)械企業(yè)的案例，詳細(xì)介紹自動(dòng)化設(shè)備在現(xiàn)代化鈑金車(chē)間的應(yīng)用。

工程機(jī)械車(chē)間平面庫(kù)如圖3 所示，該智能車(chē)間為后續(xù)工序提供切割完畢的平板部件，年鋼材用量5000t。車(chē)間智能下料線如圖4 所示，這套自動(dòng)化生產(chǎn)線由四大部分組成，包括原料存儲(chǔ)及物流轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)、自動(dòng)上下料及分揀系統(tǒng)、車(chē)間中控系統(tǒng)及主機(jī)加工系統(tǒng)（激光切割機(jī)），整個(gè)板材下料生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了物料的精準(zhǔn)定位管理，自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，自動(dòng)上下料、自動(dòng)切割和自動(dòng)分揀。整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互、節(jié)拍統(tǒng)一、控制一體化，是現(xiàn)代化智能車(chē)間的典型案例。

圖3 工程機(jī)械車(chē)間平面庫(kù)

圖4 工程機(jī)械車(chē)間智能下料線

原料存儲(chǔ)及物流轉(zhuǎn)運(yùn)

這條下料生產(chǎn)線主要處理的是大小不一、板厚不同的物料，其中最大幅面的材料為10000mm×2000mm 的平板，最重達(dá)3t。因此，考慮到板材本身的物理特性，為了提高物料調(diào)取效率，設(shè)計(jì)并采取了平面庫(kù)的形式存儲(chǔ)物料，并配合江蘇恒佳自主設(shè)計(jì)制造的HR3000L 智能行車(chē)系統(tǒng)及2臺(tái)10t 負(fù)重的AGV 進(jìn)行物料的周轉(zhuǎn)。

該智能車(chē)間的原料存儲(chǔ)區(qū)域采用18個(gè)存儲(chǔ)庫(kù)位，每個(gè)工位板材存儲(chǔ)量可達(dá)20t，物料滿儲(chǔ)量為360t，可供該車(chē)間生產(chǎn)15 天。智能行車(chē)系統(tǒng)可以根據(jù)車(chē)間中控管理系統(tǒng)派發(fā)的生產(chǎn)訂單，自動(dòng)匹配并尋找需要的物料，并將此物料搬運(yùn)到為這條生產(chǎn)線配套的大負(fù)載AGV 上，再由自動(dòng)導(dǎo)引AGV 轉(zhuǎn)運(yùn)到下一個(gè)工位。

自動(dòng)上下料及分揀

根據(jù)客戶實(shí)際生產(chǎn)需求及產(chǎn)能，此條生產(chǎn)線配備了4 臺(tái)高功率激光切割機(jī)，2套自動(dòng)上下料機(jī)械手，6 套自動(dòng)分揀機(jī)械手。當(dāng)前道工序的AGV將生產(chǎn)需求的板料轉(zhuǎn)運(yùn)到指定工位后，由自動(dòng)上下料機(jī)械手將每臺(tái)激光切割機(jī)需要的板料從AGV 上抓取至對(duì)應(yīng)激光切割機(jī)的工作平臺(tái)上，其間物料的生產(chǎn)調(diào)度及激光切割機(jī)的工作分配，均由中控系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)訂單自動(dòng)完成。待激光切割機(jī)加工完成后，分揀機(jī)械手將不同的部件自動(dòng)分揀并碼垛至指定區(qū)域，為后續(xù)工序做好準(zhǔn)備。

自動(dòng)分揀是鈑金自動(dòng)化設(shè)備中的一個(gè)難點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)很多應(yīng)用問(wèn)題。江蘇恒佳針對(duì)此條生產(chǎn)線的實(shí)際工況，進(jìn)行了大量的自適應(yīng)學(xué)習(xí)和優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了切割的成品工件全自動(dòng)分揀并分類(lèi)碼垛。

HSCMS 中控系統(tǒng)

此系統(tǒng)由江蘇恒佳自主開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了原料存儲(chǔ)及上下料系統(tǒng)與激光切割機(jī)的聯(lián)動(dòng)作業(yè)，并實(shí)現(xiàn)了整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)調(diào)度。該系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)智能生產(chǎn)線的運(yùn)行管理，所有相關(guān)參數(shù)可在電腦屏幕上顯示，如機(jī)床設(shè)備編號(hào)、機(jī)床型號(hào)、機(jī)床類(lèi)型、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行速度、運(yùn)行狀態(tài)、能耗等，如圖5 所示。

圖5 中控系統(tǒng)界面

此外，該系統(tǒng)能夠接收并讀取MES系統(tǒng)下發(fā)的零件生產(chǎn)訂單，可顯示訂單內(nèi)容，能根據(jù)加工情況更新并識(shí)別套料軟件生成的切割零件信息清單。根據(jù)生產(chǎn)訂單和程序清單，系統(tǒng)可以自動(dòng)或人工進(jìn)行排產(chǎn)，同時(shí)還可以在界面上顯示訂單生產(chǎn)狀況，以保證設(shè)備的利用率合理。

HSCMS 中控系統(tǒng)通過(guò)MES 系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口接收生產(chǎn)訂單并將生產(chǎn)訂單文件存儲(chǔ)在指定路徑下，以便套料軟件調(diào)用。

另外，系統(tǒng)還負(fù)責(zé)板材庫(kù)的數(shù)據(jù)管理，板材入庫(kù)信息掃碼錄入后，能夠?qū)崟r(shí)上傳板材倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)信息，包括庫(kù)中板材的材質(zhì)、長(zhǎng)度、寬度、厚度、數(shù)量、重量、物料編碼及庫(kù)位等。系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)監(jiān)控每臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)，收集加工參數(shù)，及時(shí)報(bào)警并上傳至客戶MES 或其他上位系統(tǒng)；收集各設(shè)備的報(bào)警信息，并分類(lèi)顯示全局報(bào)警、自動(dòng)循環(huán)報(bào)警等；重點(diǎn)采集激光切割機(jī)的加工數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)、切割參數(shù)（輸出功率、切割板厚、速度、氣壓等）、耗氣量、切割速度、切割時(shí)間、待料時(shí)間、故障信息以及能耗檢測(cè)等，通過(guò)OPC-UA 上傳至中控系統(tǒng)。

結(jié)束語(yǔ)

近幾年來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)的更新迭代使得自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的重要手段，為各行業(yè)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，未來(lái)的數(shù)控鈑金加工設(shè)備將會(huì)更加智能化，這些設(shè)備將能夠更好地滿足客戶的需求，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用，鈑金自動(dòng)化設(shè)備將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展前景，為制造業(yè)帶來(lái)更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。