CN102009323A - 金属板材成型方法及其柔性生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属板材成型方法，其包括以下步骤：1)设置自动供料系统；2)设置切割冲裁系统；3)设置成型系统；4)设置钳焊系统；5)将上述系统沿生产线的走向依次排列，并对应于该生产线一侧设有转移装置；6)设置控制系统。其还公开了一种实施该金属板材成型方法的柔性生产线；本发明提供的方法成型工艺简易，成本低且保证产品质量，满足多样化生产的要求；本发明提供的柔性生产线，结构布局合理，将一线多工位技术和多品种共线生产技术融合，可同时高效率加工制备出多种不同种类及形状的产品，不但满足产品多样化的需求，而且有效缩短产品生产周期，降低成本，增加企业的竞争力。
Description
技术领域
本发明属于板材成型领域，具体涉及一种金属板材成型方法及其柔性生产线。
背景技术
随着社会的进步和生活水平的提高，社会对产品多样化，低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，传统的制造技术已不能满足市场对多品种小批量，更具特色符合顾客个人要求样式和功能的产品的需求。90年代后，由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，制造业自动化进入一个崭新的时代，技术日臻成熟。柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。
目前，金属板材成型制造均采用刚性生产。采用刚性成型生产，即是一型号规格的产品则需要有一套相适配的专用成型设备，所进行的是对单一种类及形状的金属板材进行成型工艺。因而当所要成型生产的产品的种类及形状特征发生变化时，则又需要制备新一套的专用成型设备。这样，从而成型工艺设计到成型设备的装拆运输至库存，不仅消耗时间，增长生产周期，还造成材料的浪费，增加了成本，明显影响效益，不利于企业发展。
发明内容
针对上述的不足，本发明目的之一在于，提供一种效率高，成本低且产品多样化的金属板材成型方法；
本发明目的还在于，提供一种布局合理、柔性程度高，能多品种共线生产的柔性生产线。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：
一种金属板材成型方法，其包括以下步骤：
(1)设置一自动供料系统，用来自动供给待成型金属板材，实现上料动作；
(2)设置一切割冲裁系统，用来对所述的待成型金属板材进行加工，实现加工动作；该切割冲裁系统包括有数控冲压模块、切割模块、剪切分离模块和模具冲裁模块；满足不同种类及形状的金属板材的加工要求；
(3)设置一成型系统，用来对已完成加工动作的待成型金属板材进行成型，实现成型动作；该成型系统包括有数控折边模块、液压成型模块、滚弯成型模块、整平模块和拉伸变形模块；满足对不同种类及形状的金属板材进行折弯、卷圆、弯曲等工序的加工；
(4)设置一钳焊系统，用来对已成型金属板材进行钳焊，实现钳焊动作，制得成品；该钳焊系统包括有焊接模块、铆接功能模块、焊接机械手模块和焊接工装模块；满足对不同种类及形状的金属板材进行焊接、自铆、压铆类紧固件的铆接等工序的加工；
(5)将所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统沿生产线的走向依次排列，并对应于该生产线一侧设有转移装置，实现将待成型金属板材转移至下一道工位；
(6)设置一控制系统，该控制系统分别与所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、转移装置相连，并控制其工作状态。
所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)设置一板材仓库模块，用来管理和储放待成型金属板材；
(1.2)设置一卷料随行夹具模块，用来装夹所述的待成型金属板材；
(1.3)设置一动力开卷模块，用来驱动所述卷料随行夹具模块，实现沿生产线的走向向前输送待成型金属板材；
(1.4)设置一运输模块，用来转移所述卷料随行夹具模块，实现向所述动力开卷模块输送待成型金属板材或将已输送完待成型金属板材的卷料随行夹具模块运输至预定位置；
(1.5)设置一矫平模块，用来接应所述动力开卷模块输送过来的待成型金属板材，并将该金属板材矫平，实现矫平动作；
(1.6)设置一数控送料模块，用来将已完成矫平动作的待成型金属板材输送至下一道工位。
其还包括以下步骤：
(7)设置一与所述控制系统相连，并受其控制的下料分拣模块，用来对成品进行分门别类，并按照其类别排放，实现排放动作；
(8)设置一与所述控制系统相连，并受其控制的成品自动化仓库模块，用来管理和储放已完成排放动作的成品；
(9)设置一与所述控制系统相连，并受其控制的成品输送模块，用来将已完成排放动作的成品输送至成品自动化仓库模块，实现输送动作；
其还包括以下步骤：
(10)于所述生产线一侧设有若干沿其走边排列、用来定位其上的待成型金属板材的定位辊，另一侧对应设有若干限位该待成型金属板材的限位辊；
其还包括以下步骤：
(11)接通电源，所述控制系统初始化，所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、转移装置进入预备工作状态；
(12)自动供料系统启动，将待成型金属板材送置所述切割冲裁系统；
(13)所述切割冲裁系统启动，对待成型金属板材进行加工动作；
(14)加工动作完毕，所述转移装置启动，将切割冲裁系统上已完成加工动作的待成型金属板材转移至钳焊系统；
(15)所述钳焊系统启动，对已完成加工动作的待成型金属板材进行钳焊动作，制得成品；
(16)钳焊动作完毕，所述转移装置启动，将钳焊系统上的成品转移至下料分拣模块；
(17)所述下料分拣模块启动，对成品进行分门别类，并按照其类别分别排放；
(18)所述成品输送模块启动，将已完成排放动作的成品输送至成品自动化仓库模块；
(19)所述成品自动化仓库模块启动，对成品输送模块输送过来的成品进行按类管理和储存摆放；
(20)重复步骤(12)至(19)，进入下一轮生产。
一种实施上述的金属板材成型方法的柔性生产线，其包括生产线，其还包括自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、下料分拣模块、成品自动化仓库模块和成品输送模块，所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统沿所述生产线的走向依次排列，并对应于该生产线一侧设有转移装置，设置一分别与所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、转移装置、下料分拣模块、成品自动化仓库模块、成品输送模块相连，并控制其工作状态的控制系统，所述生产线一侧设有若干沿其走边排列的定位辊，另一侧对应设有限位辊。
所述自动供料系统包括依次排列设置的板材仓库模块、卷料随行夹具模块、动力开卷模块、运输模块、矫平模块和数控送料模块；所述切割冲裁系统包括一数控冲压模块、一切割模块、一剪切分离模块和一模具冲裁模块；所述成型系统包括一数控折边模块、一液压成型模块、一滚弯成型模块、一整平模块和一拉伸变形模块；所述成型系统包括一数控折边模块、一液压成型模块、一滚弯成型模块、一整平模块和一拉伸变形模块；所述钳焊系统包括一焊接模块、一铆接功能模块、一焊接机械手模块和一焊接工装模块。
所述切割模块为数控激光切割机或等离子切割机。
所述转移装置为传送带、轨道、机械手中的任一。
本发明的有益效果为：本发明提供的方法成型工艺简易，成本低且保证产品质量，满足多样化生产的要求；本发明提供的柔性生产线，结构布局合理，将一线多工位技术和多品种共线生产技术融合，可同时高效率加工制备出多种不同种类及形状的以金属薄板为原材料的产品，不但满足产品多样化的需求，而且有效缩短产品生产周期，降低成本，增加企业的竞争力。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的模块结构示意图；
图2是图1中的自动供料系统的模块结构示意图；
图3是图1中的切割冲裁系统的模块结构示意图；
图4是图1中的成型系统的模块结构示意图；
图5是图1中的钳焊系统的模块结构示意图。
具体实施方式
实施例：参见图1至图5，本实施例提供了一种金属板材成型方法，其包括以下步骤：
(1)设置一自动供料系统，用来自动供给待成型金属板材，实现上料动作；所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)设置一板材仓库模块，用来管理和储放待成型金属板材；
(1.2)设置一卷料随行夹具模块，用来装夹所述的待成型金属板材；
(1.3)设置一动力开卷模块，用来驱动所述卷料随行夹具模块，实现沿生产线的走向向前输送待成型金属板材；
(1.4)设置一运输模块，用来转移所述卷料随行夹具模块，实现向所述动力开卷模块输送待成型金属板材或将已输送完待成型金属板材的卷料随行夹具模块运输至预定位置；
(1.5)设置一矫平模块，用来接应所述动力开卷模块输送过来的待成型金属板材，并将该金属板材矫平，实现矫平动作；
(1.6)设置一数控送料模块，用来将已完成矫平动作的待成型金属板材输送至下一道工位。
(2)设置一切割冲裁系统，用来对所述的待成型金属板材进行加工，实现加工动作；该切割冲裁系统包括有数控冲压模块、切割模块、剪切分离模块和模具冲裁模块；满足不同种类及形状的金属板材的加工要求；
(3)设置一成型系统，用来对已完成加工动作的待成型金属板材进行成型，实现成型动作；该成型系统包括有数控折边模块、液压成型模块、滚弯成型模块、整平模块和拉伸变形模块；满足对不同种类及形状的金属板材进行折弯、卷圆、弯曲等工序的加工；
(4)设置一钳焊系统，用来对已成型金属板材进行钳焊，实现钳焊动作，制得成品；该钳焊系统包括有焊接模块、铆接功能模块、焊接机械手模块和焊接工装模块；满足对不同种类及形状的金属板材进行焊接、自铆、压铆类紧固件的铆接等工序的加工；
(5)将所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统沿生产线的走向依次排列，并对应于该生产线一侧设有转移装置，实现将待成型金属板材转移至下一道工位；
(6)设置一控制系统，该控制系统分别与所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、转移装置相连，并控制其工作状态。
(7)设置一与所述控制系统相连，并受其控制的下料分拣模块，用来对成品进行分门别类，并按照其类别排放，实现排放动作；
(8)设置一与所述控制系统相连，并受其控制的成品自动化仓库模块，用来管理和储放已完成排放动作的成品；
(9)设置一与所述控制系统相连，并受其控制的成品输送模块，用来将已完成排放动作的成品输送至成品自动化仓库模块，实现输送动作；
(10)于所述生产线一侧设有若干沿其走边排列、用来定位其上的待成型金属板材的定位辊，便于确定该待成型金属板材位置坐标；另一侧对应设有若干限位该待成型金属板材的限位辊；能有效使得该待成型金属板材得到正确的导向，从而准确沿生产线的走向进行传送，进而提高加工精度；
(11)接通电源，所述控制系统初始化，所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、转移装置进入预备工作状态；
(12)自动供料系统启动，将待成型金属板材送置所述切割冲裁系统；
(13)所述切割冲裁系统启动，对待成型金属板材进行加工动作；
(14)加工动作完毕，所述转移装置启动，将切割冲裁系统上已完成加工动作的待成型金属板材转移至钳焊系统；
(15)所述钳焊系统启动，对已完成加工动作的待成型金属板材进行钳焊动作，制得成品；
(16)钳焊动作完毕，所述转移装置启动，将钳焊系统上的成品转移至下料分拣模块；
(17)所述下料分拣模块启动，对成品进行分门别类，并按照其类别分别排放；
(18)所述成品输送模块启动，将已完成排放动作的成品输送至成品自动化仓库模块；
(19)所述成品自动化仓库模块启动，对成品输送模块输送过来的成品进行按类管理和储存摆放；
(20)重复步骤(12)至(19)，进入下一轮生产。
一种实施上述的金属板材成型方法的柔性生产线，其包括生产线，其还包括自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、下料分拣模块、成品自动化仓库模块和成品输送模块，所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统沿所述生产线的走向依次排列，并对应于该生产线一侧设有转移装置，设置一分别与所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、转移装置、下料分拣模块、成品自动化仓库模块、成品输送模块相连，并控制其工作状态的控制系统，所述生产线一侧设有若干沿其走边排列的定位辊，另一侧对应设有限位辊。所述转移装置为传送带、轨道、机械手中的任一。
所述自动供料系统包括依次排列设置的板材仓库模块、卷料随行夹具模块、动力开卷模块、运输模块、矫平模块和数控送料模块；所述切割冲裁系统包括一数控冲压模块、一切割模块、一剪切分离模块和一模具冲裁模块；所述成型系统包括一数控折边模块、一液压成型模块、一滚弯成型模块、一整平模块和一拉伸变形模块；所述成型系统包括一数控折边模块、一液压成型模块、一滚弯成型模块、一整平模块和一拉伸变形模块；所述钳焊系统包括一焊接模块、一铆接功能模块、一焊接机械手模块和一焊接工装模块。所述切割模块为数控激光切割机或等离子切割机。
本实施例中，所述控制系统采用集中控制与分散控制相结合的方式，将工业控制计算机IPC、程序控制器PLC以及运动控制系统作为控制的核心。所述控制系统分为三级分布式计算机控制系统，第一级主要是对各功能模块的控制，即对自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、下料分拣模块、成品自动化仓库模块和成品输送模块的各种加工作及物流作业的控制与监控；第二级作为DNC控制，包括生产线运转的管理、金属板材的流动控制、检测、加工程序的分配以及第一级生产数据的收集；第三级负责生产管理、编制日程进度计划，将生产所需的信息，如冲压工件的种类、数量、批次时限、模具种类、数量以及相应工位等，送到第二级管理计算机。第三级主计算机同CAD/CAM联机，完成各个功能模块的数控编程，再把数据发送到第二级，同时取得生产结果及其有关数据，连接PDM系统、ERP系统交换相关信息。
所述数控冲压模块包括机架、模具、矩阵模架、数控冲压动力头、冲压模垫、高速液压系统、数控模具选择系统和剪切机构；以完成对未成型金属板料的加工，工序有切割、剪切、冲裁、浅拉伸、压印等；数控送料模块根据预先设置指令将待成型金属板材输送至数控冲压模块的预定位置，完成Y轴坐标位移；数控冲压动力头将待加工使用模具移动到指定X轴坐标位置，此时依附于数控冲压动力头上的数控模具选择器，通过控制系统指令将冲压模垫移至待加工使用的模具上，以上动作就绪后，控制指令通知数控冲压动力头执行冲压动作，高速液压系统工作，执行冲压动作完成，检测模具复位、数控冲压动力头无异常，开始执行下一道指令的准备工作，冲压精度误差可控制在±0.1毫米，金属板料由毛刷台面和浮动树脂滚珠支撑，避免金属板料表面在加工过程中出现划伤等不良缺陷。数控冲压动力头由伺服电机通过滚珠丝杠传动，完成X坐标的运动指令，数控模具选择系统由双伺服电机驱动，高速液压系统由变频器无级调速。使压力转动更加平稳、快速、节省能源。模具采用目前市场销售的标准化数控模具即可，模具安装在轻便、低成本、高精度的矩阵模架上，可以完全通过该矩阵模架来控制该模具的间隙，使模具的精度可以达到1000次/s的高速，可加工比现有转塔冲床更薄的材料，同时加设有油雾润滑及气吹防带料装置。保证数控冲压模块的高效、安全运转。
所述切割模块在本实施例中选用数控激光切割机，其包括机架、激光切割运动部件、激光聚焦切割头、激光发生器、传导光纤、保护气路和辅助定位装置，当金属板料移动到切割模块的预先设定的坐标位置时，激光切割运动部件根据控制系统的指令，将激光聚焦切割头移动到指令要求的坐标位置，启动激光发生器激发激光；同时保护气路开始吹气，进入切割工作。辅助定位装置中的板料导向部的各导向轮成“品”字形摆放固定，两侧有挡板固定，有利于金属板料在切割时不会左右摆动或前后窜动，提高工作的稳定性及加工精度。
所述剪切分离模块包括有机架和设置在该机架上的剪切刀口，实现对金属板料进行剪切分离；
所述模具冲裁模块包括有冲压动力单元、快换模具系统QDC和快速模具系统，可以灵活应用目前金属板料冲压领域的所有模具结构形式。
所述数控折边模块包括机架及设置在该机架上的折弯器和压料机构，并配合设有金属板料输送定位装置；该物料输送装置负责零件Y或X轴的单轴定位，同时也负责金属板料的垂直旋转轴Z轴的旋转，其根据控制系统发过来的折弯控制编程指令，将金属板料移送至预定坐标位置，折弯器根据指令移动至预定坐标位置，执行金属板料折弯，当完成该金属板料一侧的折弯动作后，物料输送定位装置根据控制系统的折弯控制编程指令，可将金属板料旋转至另一预定角度，执行该金属板料的另一侧进行折弯动作，直至完成该金属板料的所有折弯动作。
实施时，可根据所需产品的种类及形状，预先设定成型工艺的路线及成型指令，即相应预先选定数控冲压模块、切割模块、剪切分离模块、模具冲裁模块、数控折边模块、液压成型模块、滚弯成型模块、整平模块、拉伸变形模块、数控折边模块、液压成型模块、滚弯成型模块、整平模块、拉伸变形模块的工作状态，以相应对待成型金属板料进加工成型动作，满足生产多种类产品的需求。
如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似技术特征而得到的其它成型方法和生产线，均在本发明保护范围内。
Claims (10)
1.一种金属板材成型方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)设置一自动供料系统，用来自动供给待成型金属板材，实现上料动作；
(2)设置一切割冲裁系统，用来对所述的待成型金属板材进行加工，实现加工动作；
(3)设置一成型系统，用来对已完成加工动作的待成型金属板材进行成型，实现成型动作；
(4)设置一钳焊系统，用来对已成型金属板材进行钳焊，实现钳焊动作，制得成品；
(5)将所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统沿生产线的走向依次排列，并对应于该生产线一侧设有转移装置，实现将待成型金属板材转移至下一道工位；
(6)设置一控制系统，该控制系统分别与所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、转移装置相连，并控制其工作状态。
2.根据权利要求1所述的金属板材成型方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)设置一板材仓库模块，用来管理和储放待成型金属板材；
(1.2)设置一卷料随行夹具模块，用来装夹所述的待成型金属板材；
(1.3)设置一动力开卷模块，用来驱动所述卷料随行夹具模块，实现沿生产线的走向向前输送待成型金属板材；
(1.4)设置一运输模块，用来转移所述卷料随行夹具模块，实现向所 述动力开卷模块输送待成型金属板材或将已输送完待成型金属板材的卷料随行夹具模块运输至预定位置；
(1.5)设置一矫平模块，用来接应所述动力开卷模块输送过来的待成型金属板材，并将该金属板材矫平，实现矫平动作；
(1.6)设置一数控送料模块，用来将已完成矫平动作的待成型金属板材输送至下一道工位。
3.根据权利要求1所述的金属板材成型方法，其特征在于，
所述步骤(2)中的切割冲裁系统包括有数控冲压模块、切割模块、剪切分离模块和模具冲裁模块；
所述步骤(3)中的成型系统包括有数控折边模块、液压成型模块、滚弯成型模块、整平模块和拉伸变形模块；
所述步骤(4)中的钳焊系统包括有焊接模块、铆接功能模块、焊接机械手模块和焊接工装模块。
4.根据权利要求1所述的金属板材成型方法，其特征在于，其还包括以下步骤：
(7)设置一与所述控制系统相连，并受其控制的下料分拣模块，用来对成品进行分门别类，并按照其类别排放，实现排放动作；
(8)设置一与所述控制系统相连，并受其控制的成品自动化仓库模块，用来管理和储放已完成排放动作的成品；
(9)设置一与所述控制系统相连，并受其控制的成品输送模块，用来将已完成排放动作的成品输送至成品自动化仓库模块，实现输送动作。
5.根据权利要求4所述的金属板材成型方法，其特征在于，其还包括以下步骤：
(10)于所述生产线一侧设有若干沿其走边排列、用来定位其上的待成型金属板材的定位辊，另一侧对应设有若干限位该待成型金属板材的限位辊。
6.根据权利要求4所述的金属板材成型方法，其特征在于，其还包括以下步骤：
(11)接通电源，所述控制系统初始化，所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、转移装置进入预备工作状态；
(12)自动供料系统启动，将待成型金属板材送置所述切割冲裁系统；
(13)所述切割冲裁系统启动，对待成型金属板材进行加工动作；
(14)加工动作完毕，所述转移装置启动，将切割冲裁系统上已完成加工动作的待成型金属板材转移至钳焊系统；
(15)所述钳焊系统启动，对已完成加工动作的待成型金属板材进行钳焊动作，制得成品；
(16)钳焊动作完毕，所述转移装置启动，将钳焊系统上的成品转移至下料分拣模块；
(17)所述下料分拣模块启动，对成品进行分门别类，并按照其类别分别排放；
(18)所述成品输送模块启动，将已完成排放动作的成品输送至成品自动化仓库模块；
(19)所述成品自动化仓库模块启动，对成品输送模块输送过来的成品进行按类管理和储存摆放；
(20)重复步骤(12)至(19)，进入下一轮生产。
7.一种实施权利要求1所述的金属板材成型方法的柔性生产线，其包括生 产线，其特征在于，其还包括自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、下料分拣模块、成品自动化仓库模块和成品输送模块，所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统沿所述生产线的走向依次排列，并对应于该生产线一侧设有转移装置，设置一分别与所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、转移装置、下料分拣模块、成品自动化仓库模块、成品输送模块相连，并控制其工作状态的控制系统，所述生产线一侧设有若干沿其走边排列的定位辊，另一侧对应设有限位辊。
8.根据权利要求7所述的柔性生产线，其特征在于，所述自动供料系统包括依次排列设置的板材仓库模块、卷料随行夹具模块、动力开卷模块、运输模块、矫平模块和数控送料模块；所述切割冲裁系统包括一数控冲压模块、一切割模块、一剪切分离模块和一模具冲裁模块；所述成型系统包括一数控折边模块、一液压成型模块、一滚弯成型模块、一整平模块和一拉伸变形模块；所述成型系统包括一数控折边模块、一液压成型模块、一滚弯成型模块、一整平模块和一拉伸变形模块；所述钳焊系统包括一焊接模块、一铆接功能模块、一焊接机械手模块和一焊接工装模块。
9.根据权利要求8所述的柔性生产线，其特征在于，所述切割模块为数控激光切割机或等离子切割机。
10.根据权利要求7所述的柔性生产线，其特征在于，所述转移装置为传送带、轨道、机械手中的任一。
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