摘要：本文介紹了對(duì)冰箱內(nèi)膽吸附機(jī)（又稱真空成型機(jī)Vacuum thermoforming machine)進(jìn)行的幾點(diǎn)技術(shù)改進(jìn)，以提高其加工效率與自動(dòng)化程度，分別就吸附機(jī)的工作原理，當(dāng)前生產(chǎn)中存在的問題，改進(jìn)構(gòu)想及設(shè)計(jì)意圖，改進(jìn)后的效果等幾方面進(jìn)行闡述，該項(xiàng)目的成功改進(jìn)為保持改工序的行業(yè)世界領(lǐng)先水平和以后的吸附機(jī)改造起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：吸附機(jī) 成型 技術(shù)改進(jìn)

1. 引言

電冰箱廠的SL2000*1000*800型吸附機(jī)被用于加工電冰箱內(nèi)膽等。該設(shè)備在冰箱生產(chǎn)中屬于重點(diǎn)工序，由于吸附機(jī)設(shè)備全部為進(jìn)口，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模龐大、生產(chǎn)節(jié)拍長，具有投資高、廢品率高、故障率高“三高”的特點(diǎn)，所以在電冰箱制造過程中，吸附機(jī)工序一直是制約生產(chǎn)速度的瓶頸，如何提高吸附機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍，以及提高產(chǎn)品合格率，直接影響到整個(gè)電冰箱生產(chǎn)的節(jié)拍?？紤]到吸附機(jī)的特點(diǎn)，如果對(duì)舊機(jī)器進(jìn)行改造，影響生產(chǎn)時(shí)間長，工程量浩大且風(fēng)險(xiǎn)太大，所以在新引進(jìn)吸附機(jī)時(shí)，同設(shè)備制造廠家一起，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，解決目前存在的問題。

2.吸附機(jī)的基本情況

2.1基本結(jié)構(gòu)

吸附機(jī)包括，上料工位（loading device）、預(yù)加熱裝置（pre-heating device）、主加熱裝置(heating device)、真空成型工位（Vacuum thermoforming machine）、切邊設(shè)備(cutting machine)、下料工位(unloading device)以及控制工作臺(tái)等。整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備按照線性組合起來，完成整個(gè)內(nèi)膽加工成型的功能。

2.2工作過程

吸附機(jī)的內(nèi)膽加工過程是這樣的，塑料板材HIPS或ABS在上料工位被真空吸盤輸送到輸送鏈條上，然后輸送鏈條將板材輸送到預(yù)加熱工位進(jìn)行預(yù)加熱、預(yù)加熱到一定時(shí)間后，在將板材輸送到主加熱工位進(jìn)行加熱，加熱到一定溫度后，輸送到真空成型工位，通過內(nèi)膽模具和框架的配合，利用真空吸附成型的原理，使工件成型，冷卻后輸送到切邊工位，切邊機(jī)對(duì)內(nèi)膽進(jìn)行切邊，將四周的廢邊切除掉，輸送到下料工位，加工過程結(jié)束。在加工過程中，工件一直按照直線向前運(yùn)行，故也稱作直線型真空成型機(jī)。

2.3上料工位

上料工位主要功能為將待加工成型的塑料板材HIPS或ABS輸送到預(yù)加熱工位；塑料板材的加工范圍為2000*1000*2-5mm,在輸送板材時(shí)，將板材通過叉車放倒在手動(dòng)輸送小車上，然后將輸送小車推到固定位置，板材由吸盤傳送到上料工作臺(tái)上，板材對(duì)中裝置將板材對(duì)中后，通過安裝在輸送鏈條上的輸送夾具固定板材，輸送到下一工位；

2.4預(yù)加熱工位

預(yù)加熱工位主要功能為將待加工成型的進(jìn)行預(yù)加熱；上下兩面輻射器進(jìn)行加熱，分4個(gè)區(qū)進(jìn)行加熱控制，加熱時(shí)有掉料探測裝置，如果板材溫度過高變形嚴(yán)重，立即關(guān)閉加熱系統(tǒng)，防止板材掉到加熱器上，造成火災(zāi)；板材加熱到一定時(shí)間后，通過鏈條輸送到下一工位；

2.5加熱工位

加熱工位主要功能為將待加工成型的進(jìn)行最終加熱；主加熱工位結(jié)構(gòu)和預(yù)加熱工位基本相似，不過上下兩面輻射器數(shù)量更多，溫度控制也更準(zhǔn)確，對(duì)預(yù)熱過的板材再進(jìn)行加熱，每個(gè)輻射器均進(jìn)行加熱控制，以保證按照需要的溫度進(jìn)行控制，加熱到一定時(shí)間后，輸送到下一工位進(jìn)行真空吸附成型；

2.6真空成型工位

該工位是這個(gè)吸附機(jī)的重要組成部分，主要功能為將加熱到一定溫度的板材，利用模具和框架將板材固定、形成模具、板材、框架的密閉空間，然后先吹泡，再模具頂升、真空系統(tǒng)吸附動(dòng)作將板材吸附在模具表面上，形成冰箱內(nèi)膽形狀；經(jīng)過冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，冷卻完成定型后模具退出，內(nèi)膽被輸送到下一個(gè)工位即完成內(nèi)膽成型；

2.7切邊工位

切邊工位主要功能為將加工成型內(nèi)膽四周的廢邊切掉，最終成為一個(gè)合格的產(chǎn)品，輸送到下料工位，操作人員將內(nèi)膽成品取出，準(zhǔn)備下一道工序生產(chǎn)；

3.吸附機(jī)目前存在的問題及改進(jìn)措施

吸附機(jī)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)節(jié)拍長，控制參數(shù)多，容易造成廢品，以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的原因，造成故障率高，對(duì)生產(chǎn)影響較大，針對(duì)目前存在的問題，在引進(jìn)吸附機(jī)時(shí)，做了如下改進(jìn)：

3.1上料工位

上料工位以前只有一輛上料小車，在換料時(shí)，勢必要停機(jī)進(jìn)行調(diào)整，每次換料大約需要10分鐘，平均每天換5-6次料，相當(dāng)于每天停機(jī)1小時(shí)進(jìn)行換料操作，影響了生產(chǎn)速度；在新吸附機(jī)設(shè)計(jì)中，增加一輛上料小車，即由原來的一輛上料小車上料改進(jìn)為左、右兩輛小車上料，在一側(cè)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，就將另一輛小車裝好料，當(dāng)進(jìn)行換料操作時(shí)，只需按一下切換按鈕，就可實(shí)現(xiàn)換料，大大提高了換料速度；

3.2 加熱工位

加熱工位以前對(duì)板材加熱是采用分區(qū)控制的，上、下加熱器各88塊輻射器將板材分4個(gè)區(qū)進(jìn)行加熱控制，利用調(diào)節(jié)每個(gè)區(qū)的輻射器電壓百分比調(diào)節(jié)每個(gè)區(qū)的加熱溫度，對(duì)溫度的控制不是很精確，對(duì)于形狀復(fù)雜的內(nèi)膽，容易造成內(nèi)膽成型不均勻?qū)е聫U品；在新機(jī)器設(shè)計(jì)中，對(duì)每一塊輻射器的加熱溫度分別進(jìn)行控制，可根據(jù)效果隨時(shí)調(diào)節(jié)每一塊輻射器的溫度，以達(dá)到最佳的加熱效果；同時(shí)，在板材輸送到成型工位時(shí)，在進(jìn)入成型工位前，增加紅外線高溫計(jì)（infrared pyrometer）進(jìn)行板材溫度測量，將測量結(jié)果反饋到控制系統(tǒng)，進(jìn)行下一張板材的溫度控制修正；

3.3成型工位

成型工位是吸附機(jī)的主要組成部分，也是控制產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)節(jié)拍、降低設(shè)備故障率的重點(diǎn)部位，吸附機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍，主要取決于成型工位的成型速度。因此，對(duì)成型工位的改進(jìn)也較多。

3.3.1以前吸附機(jī)成型模具的升降是利用液壓頂升機(jī)構(gòu)來完成的，由于液壓頂升機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度是通過調(diào)節(jié)比例閥流量來控制，在控制臺(tái)無法進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)節(jié)，所以當(dāng)長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)、或者冬天室溫較低時(shí)，受液壓站油溫影響，很容易導(dǎo)致油壓不穩(wěn)定，模具頂升速度也會(huì)受到不同程度影響，造成模具動(dòng)作過快或過慢形成廢品，且液壓系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)噪音很大，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境也有一定影響；在新設(shè)計(jì)中，將模具升降臺(tái)通過交流伺服馬達(dá)和齒輪架驅(qū)動(dòng)，不受環(huán)境溫度影響，升降水平度在控制在0.25mm以內(nèi)，速度控制更加準(zhǔn)確，并且可隨時(shí)根據(jù)要求調(diào)節(jié)模具升降速度，滿足生產(chǎn)工藝要求，噪音也明顯低于現(xiàn)有設(shè)備。

3.3.2 以前吸附機(jī)真空成型采用單一的真空系統(tǒng)吸附成型的方式，對(duì)于一般形狀的內(nèi)膽沒有問題，但是對(duì)于形狀復(fù)雜的內(nèi)膽，往往關(guān)鍵部位成型不好，針對(duì)此問題，在新設(shè)計(jì)中，參照同行業(yè)國際先進(jìn)水平，增加壓空成型功能，即在真空成型內(nèi)膽上方，增加一壓空成型箱，在壓空成型箱內(nèi)，充滿2kgf/cm3的空氣壓力；在真空吸附成型時(shí)，下方模具真空吸附板材，上方再增加2kgf/cm3的空氣壓力，使板材迅速成型，大大增強(qiáng)了成型能力；

3.3.3 以前機(jī)器內(nèi)膽成型后，利用上方6個(gè)風(fēng)機(jī)吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，由于成型區(qū)域環(huán)境溫度高，冷卻速度慢，不得不加長冷卻時(shí)間，使生產(chǎn)節(jié)拍延長；在新設(shè)計(jì)中，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)進(jìn)行改進(jìn)，從冷水機(jī)引管路到冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口，使冷卻風(fēng)機(jī)吹冷風(fēng)，提高了冷卻效率，可減少冷卻時(shí)間3-5秒，使整個(gè)成型節(jié)拍達(dá)到45秒/件左右，大大提高了生產(chǎn)速度。

3.4 切邊工位

以前吸附機(jī)切邊工位和吸附機(jī)分開，利用剪板機(jī)降成型后的內(nèi)膽四周廢邊剪掉，需要一個(gè)操作人員單獨(dú)操作，不但效率低，而且產(chǎn)品質(zhì)量也不易控制；在新設(shè)計(jì)中，在吸附機(jī)成型后，增加自動(dòng)切邊裝置，并且聯(lián)結(jié)在一起，內(nèi)膽成型后直接進(jìn)行切邊，然后再輸送到下料工位，直接減少操作人員一名，提高了自動(dòng)化程度。

3.5 控制操作系統(tǒng)

3.5.1 以前操作系統(tǒng)采用PC機(jī)-PLC控制器的控制模式，由于生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境條件惡劣，以及生產(chǎn)電壓不穩(wěn)，時(shí)間長了很容易造成PC機(jī)死機(jī)，燒線路板等故障，這些故障往往造成惡性故障停機(jī)，在新設(shè)計(jì)中，采用工控機(jī)-PLC控制器的控制模式，采用西門子公司的工控機(jī)取代以前的PC機(jī)，由于工控機(jī)的使用性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的PC機(jī)，所以再也沒有發(fā)生類似故障。

3.5.2 由于吸附機(jī)全部為從國外引進(jìn)，操作系統(tǒng)全部為英文系統(tǒng)，這對(duì)一般操作工人來說很難掌握，不得不在機(jī)器旁再貼一張翻譯對(duì)照表進(jìn)行對(duì)照操作，遇到不常見的操作指令，還要請(qǐng)專業(yè)人士進(jìn)行翻譯才行；在新設(shè)計(jì)中，經(jīng)過與設(shè)備制造廠家技術(shù)人員溝通，新操作系統(tǒng)中，采用中文和英文兩套操作系統(tǒng)，利用設(shè)備代理商的資源，在設(shè)備制造時(shí)就增加中文操作界面，方便操作人員的操作。

3.5.3設(shè)備所用元器件要求全部為知名品牌，液壓元件VICKERS、電機(jī)SEW、氣動(dòng)元件FESTO、真空泵BUSCH、電器元件SIEMENS，便于以后的維修和備件購買。

4.使用跟蹤效果

通過以上的改進(jìn)，在新吸附機(jī)的使用過程中，雖然在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)一些問題，比如成型產(chǎn)品調(diào)試、原參數(shù)有很多調(diào)整等因素，經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行及設(shè)備廠家人員跟蹤培訓(xùn)、服務(wù)，操作人員明顯感覺到設(shè)備操作更簡單了，故障率也明顯降低，產(chǎn)品合格率也由以前的90%一下子提升到98%以上，而且實(shí)現(xiàn)減員一人，自動(dòng)化程度也有了很大程度的提高。

5.結(jié)束語

參考目前冰箱內(nèi)膽吸附機(jī)同行業(yè)領(lǐng)先水平，結(jié)合以前使用中存在的問題，經(jīng)過以上的改進(jìn)，使該設(shè)備在同行業(yè)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，同時(shí)也更好的保障了生產(chǎn)新產(chǎn)品的要求，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，也為同行業(yè)引進(jìn)類似生產(chǎn)線提供一定的借鑒作用。