淺談集裝箱的自動(dòng)化加工

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)際貿(mào)易不斷深入，集裝箱作為物流運(yùn)輸?shù)闹匾d體，需求量也日益增加。集裝箱的自動(dòng)化加工已成為現(xiàn)代發(fā)展的主流趨勢(shì)。為此，筆者結(jié)合自身參與項(xiàng)目經(jīng)歷，就集裝箱的自動(dòng)化加工進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：集裝箱;自動(dòng)化加工;必要性;工藝

前言

經(jīng)濟(jì)全球化的今天，集裝箱作為海上運(yùn)輸?shù)闹匾d體，需求量日益提升。同時(shí)，集裝箱作為金屬加工中的子產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中扮演的地位也日益凸顯，因此如何利用先進(jìn)制造技術(shù)，推動(dòng)集裝箱自動(dòng)化升級(jí)改造，是當(dāng)前需要解決的重要問(wèn)題。

1 集裝箱自動(dòng)化加工的必要性分析

集裝箱自動(dòng)化加工是當(dāng)前發(fā)展的主流趨勢(shì)，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。

首先，隨著全球貿(mào)易的不斷開(kāi)展，尤其是國(guó)際航運(yùn)業(yè)的飛速發(fā)展，目前取代集裝箱的產(chǎn)品并未凸顯，集裝箱包裝容易迎來(lái)了新的歷史發(fā)展。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，集裝箱產(chǎn)銷(xiāo)量將持續(xù)上升，前途光明，在這種大需求量的前提下，如何實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)，其中自動(dòng)化加工必不可少。

其次，集裝箱制造是一種材料密集型和勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。在當(dāng)前我國(guó)生產(chǎn)勞動(dòng)用工緊張，勞動(dòng)成本增加的情況下，集裝箱制造領(lǐng)域的用工將不斷趨向于緊張狀態(tài)，因此如何在智能制造時(shí)代下，來(lái)實(shí)現(xiàn)集裝箱的自動(dòng)化、信息化生產(chǎn)，也是決定集裝箱產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要因素。

最后，節(jié)能環(huán)保已成為我國(guó)發(fā)展制造業(yè)的一面鏡子。對(duì)于集裝箱制造產(chǎn)業(yè)來(lái)講，依托于傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)，在鋼板熱處理、焊接、噴漆等環(huán)節(jié)存在空氣、噪音及水污染等問(wèn)題，因此如何在現(xiàn)象條件下合規(guī)合法的進(jìn)行生產(chǎn)，減少環(huán)節(jié)污染，則需要實(shí)現(xiàn)“機(jī)器換人”，引用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，提升環(huán)保等級(jí)，因此集裝箱的自動(dòng)化加工、生產(chǎn)也是時(shí)代發(fā)展所趨。

2 工藝視角下集裝箱的自動(dòng)化加工技術(shù)分析

基于制造工藝視角，結(jié)合自身認(rèn)知，從沖裁、折彎、下料成型、焊接及鉆孔等五個(gè)方面簡(jiǎn)要闡述集裝箱的自動(dòng)化加工技術(shù)。

2.1 沖裁

根據(jù)圖1可知，集裝箱門(mén)角柱重量及體積較大，在進(jìn)行折彎成型前需要沖裁下料，需要對(duì)6個(gè)缺口的沖裁加工，為提升加工效率，保持生產(chǎn)的正產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，可由智能搬運(yùn)機(jī)器人將板材送入沖裁機(jī)床的模具，每沖裁一個(gè)缺口，由機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器至一下缺口位軒后繼續(xù)沖裁，連續(xù)自動(dòng)工作，直至沖裁完所有缺口，或者由整體沖缺模具一次性沖裁成型，實(shí)現(xiàn)沖裁環(huán)節(jié)的自動(dòng)化生產(chǎn)。

2.2 折彎

考慮到集裝箱門(mén)角柱的折彎成型由于折彎設(shè)備及折彎模具的空間限制等問(wèn)題，可考慮應(yīng)用搬運(yùn)智能機(jī)器人配套專(zhuān)用夾具代替人工進(jìn)行工件的定位各工序間的工件變位，以PLC連接機(jī)器人系統(tǒng)及折彎?rùn)C(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)完成角柱的折彎工作。集裝箱門(mén)角柱的沖裁和折彎可將沖裁機(jī)與折彎?rùn)C(jī)按需布局在相鄰位置，由單臺(tái)智能機(jī)器人完成沖裁后繼續(xù)完成折彎工作，該應(yīng)用的基礎(chǔ)工業(yè)條件具備，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，相關(guān)的PLC控制等工業(yè)應(yīng)用普遍，該應(yīng)用在技術(shù)及設(shè)備上可行。這樣，可有效節(jié)省人工，提升運(yùn)轉(zhuǎn)效率，提升集裝箱的產(chǎn)量及折彎質(zhì)量，保證貨物加工的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)。

2.3 成型

一方面，當(dāng)前集裝箱頂板的壓制成型需由2人搬抬板材在油壓機(jī)上進(jìn)行定位，油壓前后各2名工人，而采用伺服自動(dòng)輸送系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)頂板的自動(dòng)上料、下料及智能定位，通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的自動(dòng)控制，有效節(jié)省人工成本。

另一方面，傳統(tǒng)加工模式下，集裝箱鵝頸槽的成型需要由3名工人搬抬及旋轉(zhuǎn)變位壓制，集裝箱鵝頸槽的折彎成型可設(shè)計(jì)專(zhuān)用的三彎成型模具，一次加工三道折彎，利用專(zhuān)用變位裝置，將工件在XY平面旋轉(zhuǎn)180度后進(jìn)行另外三道折彎的成型。而引入自動(dòng)化平板上料裝置，配置相應(yīng)的變位機(jī)構(gòu)及下料模塊，通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)控制，改變工藝參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，不僅節(jié)省了時(shí)間，同時(shí)也節(jié)省了人工。

2.4 焊接

眾所周知，集裝箱是由不用厚度的板材進(jìn)行拼焊而成，其中焊接質(zhì)量在一定程度上決定集裝箱的整體加工質(zhì)量。在集裝箱的生產(chǎn)工藝流程中，焊接是將材料永久鏈接，焊接工藝直接影響到集裝箱產(chǎn)品的質(zhì)量。集裝箱的裝配全部由焊接完成，焊接作業(yè)量非常大，采用傳統(tǒng)人工焊接，由于不同焊工之間的技術(shù)存在差異性，難以保證不存在焊接缺陷。而通過(guò)運(yùn)用機(jī)器人來(lái)代替人工焊接，配置激光檢測(cè)系統(tǒng)，將集裝箱焊接中特有的焊縫類(lèi)型進(jìn)行編程，通過(guò)機(jī)器人行走來(lái)檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)而控制焊接軌跡，對(duì)完成集裝箱自動(dòng)化焊接，保證焊接質(zhì)量具有重要的導(dǎo)向作用。同時(shí)，在集裝箱焊接環(huán)節(jié)，可以通過(guò)引入自動(dòng)檢測(cè)焊接質(zhì)量傳感器，來(lái)輔助進(jìn)行焊接生產(chǎn)，保障焊接過(guò)程中無(wú)焊接缺陷等現(xiàn)象。所以，對(duì)于集裝箱焊接環(huán)節(jié)而言，引用自動(dòng)化，不僅節(jié)省了人力，提升了生產(chǎn)效率，同時(shí)保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.5 鉆孔

當(dāng)前而言，集裝箱的木地板采取螺釘固定的安裝方式，一個(gè)40英尺集裝箱木地板螺釘多達(dá)420個(gè)之多，不同的箱型及客戶(hù)要求，具體數(shù)量還有相應(yīng)增加。而依靠傳統(tǒng)的手持工具進(jìn)行鉆孔，不僅定位精度差，而且勞動(dòng)強(qiáng)度十分高。而采用木地板自動(dòng)鉆孔裝置，它以智能自行小車(chē)為裝載體，從集裝箱門(mén)端進(jìn)入集裝箱后，以感應(yīng)器件尋找木地板下底橫梁進(jìn)行定位，兩側(cè)撐出定位部件以集裝箱側(cè)板做定位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)小車(chē)在集裝箱內(nèi)的橫向穩(wěn)定，定位底橫梁中心后，小車(chē)上控制器啟動(dòng)鉆孔裝置驅(qū)動(dòng)鉆孔進(jìn)給，鉆孔完成后，鉆孔裝置回原位，小車(chē)收回側(cè)面定位裝置，啟動(dòng)前進(jìn)，行進(jìn)中檢測(cè)下一底橫梁位置，至下一鉆孔位后定位停下，重復(fù)鉆孔動(dòng)作，直至木地板鉆孔全部完成。這種自動(dòng)化裝置可以大大提升鉆孔效率，保證鉆孔質(zhì)量，節(jié)約生產(chǎn)成本。

結(jié)束語(yǔ)

裝備制造業(yè)是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。集裝箱作為海上對(duì)外貿(mào)易的重要運(yùn)輸載體，其數(shù)量的多少也決定運(yùn)輸?shù)耐掏铝浚钦蔑@我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一張銘牌。因此如何通過(guò)先進(jìn)制造技術(shù)，來(lái)改變集裝箱的傳統(tǒng)人工或者半自動(dòng)化加工模式，打造集下料、沖裁、折彎、成型、焊接、鉆孔、噴漆等全過(guò)程的自動(dòng)化加工體系，通過(guò)精細(xì)化的管理系統(tǒng)，來(lái)保障集裝箱自動(dòng)化加工水平，是未來(lái)發(fā)展的主趨勢(shì)，是確保集裝箱產(chǎn)業(yè)可以持久發(fā)展的重要保障。

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作者簡(jiǎn)介：梁校，男，1986.12.17，廣西貴港市，本科，中級(jí)機(jī)械工程師，研究方向：集裝箱設(shè)計(jì)。