柔性制造系统在钣金行业的应用

在国家提倡智能制造和工业4.0的背景下，钣金加工企业对自身提出了产业升级的要求；而柔性制造系统的引入与应用，正是智能制造和工业4.0不可或缺的重要组成部分。柔性制造系统，英文简称FMS（FlexibleManufacturingSystem），其定义为：由智能数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，在高效率生产的同时，保证产品质量的一致性，非常适用于多品种、中小批量生产。柔性制造的特点是无人化、智能化、高效率、高质量、低成本、快速换模、缩短生产时间，非生产时间接近于“零”，一直是装备制造行业的追求。而随着生活方式的多样化以及人们对于产品追求的个性化、多样化；钣金件的生产逐渐呈现多样化、小批量的生产。如何协调好多种类、小批量、高精度、短交货期、低成本的生产模式和相互关系，是我国装备制造业生产管理人员与工艺人员需要考虑和急需解决的。有一定规模的钣金加工企业已意识到这点，厂房规划及设备布局阶段已经考虑选用有一定先进性的进口设备（如数控剪板机、数控转塔冲、数控折弯机、激光切割机等），但设备占用场地大、生产流程不畅、各工序间排队、等待时间长，前序工艺离散、不同设备参数差异引起的质量不一致等问题影响后序生产周期等等，同样制约生产的流畅进行；同时因产品种类及图样变更需要设计制造大批量的专用模具，进一步增加生产成本，造成工厂管理以及延长交货时间等一系列的影响。萨瓦尼尼柔性制造设备考虑到对多种类、小批量订单的快速应对，低成本压力下的废料、人工和能耗的控制，在保证工件质量一致性的同时，极大的缩短了交货周期。萨瓦尼尼柔性制造系统萨瓦尼尼柔性制造系统由S4冲剪复合中心以及P4多边折弯中心组成。S4冲剪复合中心带有一个矩形复合冲头库，最多可安装96副冲压模具，每一工位都有一套独立的控制系统来控制，每个工位都是一个独立的冲压装置，在其位置上进行精确的冲孔加工，在板料的加工过程中冲压模具的转换时间为“0”秒；在复合冲头库的旁边可以安装分度旋转工位、拉伸工位、攻丝工位、多子模工位等；与传统的转塔冲床相比，萨瓦尼尼的复合冲头库可以极大地提高生产效率，缩短加工时间；同时减少模具的磨损，延长模具的使用寿命；集成在复合冲头库旁边的是一体化的直角剪，剪刀片之间的间隙可以根据板材的厚度自动调整，X方向剪刀片与Y方向剪刀片可单独剪切，也可以同时剪切，实现板材的套裁，从而有效的减少边角废料，提高板材利用率。P4多边折弯中心配有萨瓦尼尼的专利ABT折弯技术和自适应板材特性补偿技术MAC2.0。此项技术能自动检测每一张板材的特性(如反弹系数、抗拉强度等)，而后根据板材特性及时、自动地调整折弯公式以确保折弯精度。一副通用的、万能的折弯模具对板料的一边或者多边，进行向上或者向下的多次折弯；不同尺寸和形状的折弯，无需更换折弯模具；对于已冲剪的板料，是以板料的切口进行定位，而不是以板料的边进行定位，这样有效的避免了由于板料的剪切误差对最后工件的成形影响。P4的上压料器长度全自动调整装置ABA可以根据折弯程序指令，“0”秒自动调整板料的压料器的长度，而实现最小批量为“1”的生产模式,这样P4能够按照成套生产的模式(KitProduction)进行生产，如某一产品，它由A、B、C、D、E等5个不同工件组成，P4多边折弯中心即按：A/B/C/D/E这样的顺序连续一套一套的生产，并无需等待、换模、停机，进行连续生产。S4+P4柔性制造系统可以根据客户的要求进行模块化配置，从最简单到最复杂以及高度自动化的配置方案；自动化方案可以客户化配置各种料库（如单立库MD、大立体料库MVc、复合型立体料库SMD、双塔料库BTW、小料库MTW），以及不同的上料装置和不同的卸料装置，并与客户的后道设备（如组装线或机器人卸料、码垛和焊接生产线等）连接和集成而组成整条自动化的生产线。S4+P4柔性线有不同的生产模式，如：连线生产，作为两台单机独立生产或成套生产，客户可以根据自身的实际选择合适的生产模式。萨瓦尼尼柔性制造系统已经广泛的应用于电气控制柜、电梯、厨电、钢质办公家具、金属天花和幕墙、工具箱柜、钣金分包商、暖通空调、通讯机箱机柜、防盗门和防火门、超市货架、照明电气、汽车烤漆房、农业机械、畜牧养殖设备等159个行业。本文以电气控制柜、电梯和厨电三个行业为例，概述萨瓦尼尼S4+P4柔性制造系统（又称柔性线）之应用。在电气控制柜行业中的应用萨瓦尼尼S4+P4柔性线（图1）在电气柜行业中，依靠其高度的柔性化，实现电气控制柜的前后门板、侧门板、顶板一次性成套完成，期间无需更换任何模具，大大节省了生产时间。萨瓦尼尼柔性制造系统设计的宗旨是智能柔性化制造，金属板料和加工工件的管理，通过数控程序来实现全自动化操作和管理。用户可以充分发挥萨瓦尼尼钣金柔性制造系统的优势，根据电柜门板的尺寸和材质设计加工指令。同时萨瓦尼尼柔性制造系统也能很好地满足电气控制柜钣金加工中工件精度高、种类繁多、外形复杂、批量大等需要。该柔性制造系统在提高钣金生产能力的前提下，使钣金件在质量、精度上得到保证，同时实现自动化生产；此外萨瓦尼尼柔性制造系统也具有工件改型适应性强，工件形状改变时只改变折弯程序即可，而无需改变模具和生产工艺。其高度柔性化使得它在电气控制柜的钣金领域得到越来越广泛的应用。在某用户使用萨瓦尼尼钣金柔性制造系统后，我们对电气控制柜门板加工进行了跟踪分析。表1为前后生产效率的对比数据：表1生产效率的对比数据图1S4+P4柔性制造系统在电气柜行业的应用通过数据可以看出：萨瓦尼尼柔性制造系统在电气控制柜的钣金加工中实施效果良好，使用后生产力大幅度提高，交货周期显著缩短。目前，萨瓦尼尼柔性制造系统已经广泛应用于国家电网及地区电网的几十家骨干电气柜供应厂家。图2S4+P4柔性制造系统在电梯行业中的应用在电梯行业中的应用萨瓦尼尼的S4+P4金属板材柔性加工生产线（图2）在电梯行业，被广泛应用于生产加工电梯的厅门、轿门、轿壁和轿顶。厅门是电梯各层层门的外露钣金件，而轿门和轿壁为电梯轿厢内部4壁主要钣金结构，因客户需求、建筑结构的不同，电梯行业需要生产品种繁多的轿厢，因而客户化的订单涉及到尺寸、材质和厚度、高度、宽度以及其他参数均随时发生变化。萨瓦尼尼S4+P4柔性制造系统无需对中间过程进行任何处理，即可完成对标准尺寸或订制尺寸板材的冲压、剪切和折弯，从而成套生产电梯轿厢的轿门和轿壁工件。在不占用任何生产流水时间的前提下，可灵活的编程和自动设置，使得多品种、小批量的成套生产(如电梯轿厢工件)变得经济而且可行，同时亦可进行大批量单一工件的生产（如电梯厅门工件）。萨瓦尼尼S4+P4柔性制造系统，可以与客户的厅门组装线和轿壁组装线连接和集成，从而组成整条自动化的生产线。图3萨瓦尼尼柔性设备在厨电行业中的应用目前，在中国有60多条萨瓦尼尼S4+P4柔性制造系统应用于电梯行业，市场占有率高达75%。在厨电行业中的应用油烟机是厨电产品中采用钣金件较多也较为复杂的产品，包括集烟腔、盖板、主机外壳、后板、主机面板、顶板等零件，每个零件都有不同的外形、厚度以及材质。在生产过程中，每个零件要用到不同的模具，给生产加工带来了较大的困难。特别是集烟罩，它是油烟机中最重要的部件，起到收集、聚拢油烟、辅助负压区形成，其形状也是最为复杂的，而且尺寸也随规格的变化而变化。如果集烟罩用模具制作需要很多副模具，在生产时，光模具的更换就要非常长的时间，而且每个工位需要配备一个人，非常耗时耗力。商用冰箱冰柜、蒸饭柜、消毒柜等，其外壳主要由不锈钢板制作而成，广泛应用于机关、单位、餐厅、酒店、学校、医院等不同地方，产品种类繁多、外观要求高、门板的折弯形状复杂。此时，萨瓦尼尼的柔性设备（图3）就发挥出了它的优势：省人工，速度快，产品一致性好，其高度的柔性化让生产不同结构的工件免去了换模的时间，为厨电生产企业节约大量的时间、材料、能源和人力成本。目前在国内，已经有超50台萨瓦尼尼柔性设备应用于厨电行业之中。结束语人类自古依靠梦想的力量不断完成伟大的技术革命，从蒸汽机到汽车、飞