钢制门框钣金成形自动化生产线实施研究

文/寻宝明·贝汇特机械制造科技（徐州）有限公司

导 语

使用人工进行上下料，劳动强度大，容易产生工伤事故，而且效率较低，产品的质量稳定性不够，不能满足企业大批量、高质量的生产需求。我公司为客户门框钣金成形生产线实现工业机器人自动化生产，多台设备联机运行，实现全自动化作业。利用工业机器人与钣金设备进行组合，可以实现所有工艺过程中的上料、定位、与钣金设备联机、搬运、成品下料等工作，极大地节约了人工成本和材料成本，提高了企业生产效率。

门框是防盗安全门的重要组成部分，门框的成形精度直接影响防盗安全门的等级及性能要求。根据国家标准GB 17565-2022《防盗安全门通用技术条件》，门框有以下要求。

⑴门框钢质板材厚度按防盗安全的乙、丙、丁级别分别应选用2.00mm、1.80mm、1.50 mm，生产门框所采用的钢板应符合表1 中公差要求。

表1 门框所采用钢板的公差要求

⑵门框、门扇对角线尺寸，门框槽口、门扇外形尺寸公差应符合表2 要求。

表2 门框槽口、门扇外形尺寸公差要求

⑶门扇与门框搭接宽度不小于8mm。门框与门扇之间或其他部位允许安装防闯入装置，装置本身及连接强度应可承受30kg 沙袋、3 次冲击试验。试验后，不应产生断裂或脱落。

国家标准GB 17565-2022《防盗安全门通用技术条件》对门框的材质及成形精度提出了更高的要求，传统辊压轧制成形不能够满足国家标准对门框成形精度的要求。为此，我公司开发了钣金成形设备模压工艺全自动化生产线，既满足了国家标准的要求，又提高了产品合格率，提高了生产效率，降低了人工成本和材料成本。

自动化生产线介绍

设备介绍

⑴此门框钣金成形自动化生产线包括六轴机器人10 台，折弯机7 台，冲孔切边机2 台，三合一送料机2 台，输送线1 台，剪板机1 台，安全围栏1 套，总长度65m，见图1。

图1 门框钣金成形自动化生产线

⑵上料方式采用卷料上料方式，同侧两个产品共用一个送料机，另一侧一个产品用一个送料机，见图2。

图2 卷料上料方式

⑶抓取方式采用组合式吸盘端拾器，可满足多品种产品的抓取，调整方便，见图3。

图3 组合式吸盘端拾器抓取

⑷机器人单元基本功能描述。

1)中文信息界面，可进行机器人轨迹编程调试与PLC 编程调试。

2)各单元的故障信息、操作信息、生产信息显示。

3)各单元操作指导及自诊断信息。

4)各单元机器人与压机的工作过程联锁，PLC同步程序与钣金成形设备滑块位置检测功能，确保机器人上下料柔性运动，与钣金成形设备无干涉。

生产流程

根据门框产品结构，我公司对门框三个零部件产品工艺进行分析，共需十道工序完成。

第一步：三合一送料机将板料送到剪板机内，达到设定长度后给出信号，剪板机将板料剪断，等待机器人取料，见图4。

图4 一工序：下料

第二步：六轴机器人1 将剪切好的板料送到折弯机A 的模具内，开始折弯成形，同时六轴机器人1 返回，再次取料，见图5。

图5 二工序：折弯1

第三步：六轴机器人2 将零件从折弯机A 内取出放到折弯机B 内，给出信号，开始折弯成形，同时六轴机器人2 返回，再次取料，见图6。

图6 三工序：折弯2

第四步：折弯机B 折弯成形后，六轴机器人3 将零件从折弯机B 内取出放到冲孔切边机C 内，开始冲孔切边，同时六轴机器人3 返回，再次取料，见图7。

图7 四工序：切边1

第五步：冲孔切边完成后，六轴机器人4 将零件从冲孔切边机C 内取出放到折弯机D内，给出信号，开始折弯成形，同时六轴机器人4 返回，再次取料，见图8。

图8 五工序：折弯3

第六步：折弯机D 折弯后，六轴机器人5将零件从折弯机D 内取出放到折弯机E 内，给出信号，开始折弯成形，同时六轴机器人5返回，再次取料，见图9。

图9 六工序：折弯4

第七步：折弯机E 折弯后，六轴机器人6将零件从折弯机E 内取出放到折弯机F 内，给出信号，开始折弯成形，同时六轴机器人6 返回，再次取料，见图10。

图10 七工序：折弯5

第八步：折弯机F 折弯后，六轴机器人7 将零件从折弯机F 内取出放到折弯机G 内，给出信号，开始折弯成形，同时六轴机器人7 返回，再次取料，见图11。

图11 八工序：折弯6

第九步：折弯机G 折弯后，六轴机器人8 将零件从折弯机G 内取出放到折弯机H 内，给出信号，开始折弯成形，同时六轴机器人8 返回，再次取料，见图12。

图12 九工序：折弯7

第十步：折弯机H 折弯后，六轴机器人9 将零件从钣金折弯机H 内取出放到冲孔切边机I 内，开始冲孔，见图13；冲孔完成后，六轴机器人10 将零件送到流水线；至此，完成一个循环工作。

图13 十工序：冲孔1

总控系统

此自动化线采用集中中央CPU 控制结构，整个控制系统采用严格的层级控制，在没有主操作站允许的情况下，设备不能被单独控制。

各种智能传感器和阀通过总线和相应的PLC 或远程I/O 单元通讯，包括现场操作站、现场设备检测单元（接近开关、光电开关等）等现场其他输入设备和现场执行机构（如变频器、电磁阀等）等；自动化联线PLC 与压力机PLC 之间的互锁信号通过总线或I/O的方式进行连接，连线PLC 与机器人控制系统之间通过总线进行数据交换。

整线运行模式

此自动化生产线有两种运行模式：“手动”和“自动”，在每个操作站上均有一个“自动/手动”模式转换开关。

⑴自动模式。

正常生产模式，循环顺序连续运动。在该模式下钣金成形设备以单次行程方式运行，停在滑块上死点等待指令。在钣金成形设备的循环周期中，机器人采集设备滑块的位置信息并完成上下料动作。

⑵手动模式。

维护调试模式，实现系统各设备所有的动作，必须按照生产程序预先规定的轨迹动作。

结束语

我公司研发的门框钣金成形自动化生产线，生产节拍为每分钟7 ～8件，可以达到零部件精度要求，与传统生产方式相比，生产效率提高30%，工件合格率提高25%，人工成本降低90%，材料成本降低15%。