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

關(guān)鍵詞：吸附機 成型 技術(shù)改進

1. 引言

電冰箱廠的SL2000*1000*800型吸附機被用于加工電冰箱內(nèi)膽等。該設(shè)備在冰箱生產(chǎn)中屬于重點工序，由于吸附機設(shè)備全部為進口，結(jié)構(gòu)復雜、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，所以在電冰箱制造過程中，吸附機工序一直是制約生產(chǎn)速度的瓶頸，如何提高吸附機的生產(chǎn)節(jié)拍，以及提高產(chǎn)品合格率，直接影響到整個電冰箱生產(chǎn)的節(jié)拍?？紤]到吸附機的特點，如果對舊機器進行改造，影響生產(chǎn)時間長，工程量浩大且風險太大，所以在新引進吸附機時，同設(shè)備制造廠家一起，對現(xiàn)有設(shè)備機構(gòu)進行改進，解決目前存在的問題。

2.吸附機的基本情況

2.1基本結(jié)構(gòu)

吸附機包括，上料工位（loading device）、預加熱裝置（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)以及控制工作臺等。整個生產(chǎn)設(shè)備按照線性組合起來，完成整個內(nèi)膽加工成型的功能。

2.2工作過程

吸附機的內(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加熱工位進行預加熱、預加熱到一定時間后，在將板材輸送到主加熱工位進行加熱，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，切邊機對內(nèi)膽進行切邊，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行，故也稱作直線型真空成型機。

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輸送到預加熱工位；塑料板材的加工范圍為2000*1000*2-5mm,在輸送板材時，將板材通過叉車放倒在手動輸送小車上，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上，板材對中裝置將板材對中后，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預加熱工位

預加熱工位主要功能為將待加工成型的進行預加熱；上下兩面輻射器進行加熱，分4個區(qū)進行加熱控制，加熱時有掉料探測裝置，如果板材溫度過高變形嚴重，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行最終加熱；主加熱工位結(jié)構(gòu)和預加熱工位基本相似，不過上下兩面輻射器數(shù)量更多，溫度控制也更準確，對預熱過的板材再進行加熱，每個輻射器均進行加熱控制，以保證按照需要的溫度進行控制，加熱到一定時間后，輸送到下一工位進行真空吸附成型；

2.6真空成型工位

該工位是這個吸附機的重要組成部分，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)過冷風機進行冷卻，冷卻完成定型后模具退出，內(nèi)膽被輸送到下一個工位即完成內(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，準備下一道工序生產(chǎn)；

3.吸附機目前存在的問題及改進措施

吸附機由于結(jié)構(gòu)復雜，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)計上的原因，造成故障率高，對生產(chǎn)影響較大，針對目前存在的問題，在引進吸附機時，做了如下改進：

3.1上料工位

上料工位以前只有一輛上料小車，在換料時，勢必要停機進行調(diào)整，每次換料大約需要10分鐘，平均每天換5-6次料，相當于每天停機1小時進行換料操作，影響了生產(chǎn)速度；在新吸附機設(shè)計中，增加一輛上料小車，即由原來的一輛上料小車上料改進為左、右兩輛小車上料，在一側(cè)進行生產(chǎn)時，就將另一輛小車裝好料，當進行換料操作時，只需按一下切換按鈕，就可實現(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個區(qū)進行加熱控制，利用調(diào)節(jié)每個區(qū)的輻射器電壓百分比調(diào)節(jié)每個區(qū)的加熱溫度，對溫度的控制不是很精確，對于形狀復雜的內(nèi)膽，容易造成內(nèi)膽成型不均勻?qū)е聫U品；在新機器設(shè)計中，對每一塊輻射器的加熱溫度分別進行控制，可根據(jù)效果隨時調(diào)節(jié)每一塊輻射器的溫度，以達到最佳的加熱效果；同時，在板材輸送到成型工位時，在進入成型工位前，增加紅外線高溫計（infrared pyrometer）進行板材溫度測量，將測量結(jié)果反饋到控制系統(tǒng)，進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)備故障率的重點部位，吸附機的生產(chǎn)節(jié)拍，主要取決于成型工位的成型速度。因此，對成型工位的改進也較多。

3.3.1以前吸附機成型模具的升降是利用液壓頂升機構(gòu)來完成的，由于液壓頂升機構(gòu)運行速度是通過調(diào)節(jié)比例閥流量來控制，在控制臺無法進行監(jiān)測和調(diào)節(jié)，所以當長時間運轉(zhuǎn)、或者冬天室溫較低時，受液壓站油溫影響，很容易導致油壓不穩(wěn)定，模具頂升速度也會受到不同程度影響，造成模具動作過快或過慢形成廢品，且液壓系統(tǒng)動作時噪音很大，對生產(chǎn)環(huán)境也有一定影響；在新設(shè)計中，將模具升降臺通過交流伺服馬達和齒輪架驅(qū)動，不受環(huán)境溫度影響，升降水平度在控制在0.25mm以內(nèi)，速度控制更加準確，并且可隨時根據(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 以前吸附機真空成型采用單一的真空系統(tǒng)吸附成型的方式，對于一般形狀的內(nèi)膽沒有問題，但是對于形狀復雜的內(nèi)膽，往往關(guān)鍵部位成型不好，針對此問題，在新設(shè)計中，參照同行業(yè)國際先進水平，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，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，大大增強了成型能力；

3.3.3 以前機器內(nèi)膽成型后，利用上方6個風機吹風進行冷卻，由于成型區(qū)域環(huán)境溫度高，冷卻速度慢，不得不加長冷卻時間，使生產(chǎn)節(jié)拍延長；在新設(shè)計中，對風機進風進行改進，從冷水機引管路到冷卻風機進風口，使冷卻風機吹冷風，提高了冷卻效率，可減少冷卻時間3-5秒，使整個成型節(jié)拍達到45秒/件左右，大大提高了生產(chǎn)速度。

3.4 切邊工位

以前吸附機切邊工位和吸附機分開，利用剪板機降成型后的內(nèi)膽四周廢邊剪掉，需要一個操作人員單獨操作，不但效率低，而且產(chǎn)品質(zhì)量也不易控制；在新設(shè)計中，在吸附機成型后，增加自動切邊裝置，并且聯(lián)結(jié)在一起，內(nèi)膽成型后直接進行切邊，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-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)，時間長了很容易造成PC機死機，燒線路板等故障，這些故障往往造成惡性故障停機，在新設(shè)計中，采用工控機-PLC控制器的控制模式，采用西門子公司的工控機取代以前的PC機，由于工控機的使用性能遠遠高于普通的PC機，所以再也沒有發(fā)生類似故障。

3.5.2 由于吸附機全部為從國外引進，操作系統(tǒng)全部為英文系統(tǒng)，這對一般操作工人來說很難掌握，不得不在機器旁再貼一張翻譯對照表進行對照操作，遇到不常見的操作指令，還要請專業(yè)人士進行翻譯才行；在新設(shè)計中，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SEW、氣動元件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，在新吸附機的使用過程中，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)過一段時間的試運行及設(shè)備廠家人員跟蹤培訓、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，而且實現(xiàn)減員一人，自動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，使該設(shè)備在同行業(yè)達到國際領(lǐng)先水平，同時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)濟效益和社會效益，也為同行業(yè)引進類似生產(chǎn)線提供一定的借鑒作用。