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鋼桶柔性生產線技術淺析
文/侯斌
【摘要】本文介紹了鋼桶柔性生產線技術原理，重點闡達了關鍵設備——卷邊機和桶身聯合成型機的柔性化設計方案，描述了該技術在金屬包裝行業的應用效采并對其未未發展做了展望。
【關鍵詞】鋼桶生產線；柔性化設汁原理；卷邊機；桶身聯合成型機
引言
傳統的鋼桶生產線的單一性、專用型特性，已不適應現代化工業主產模式的需要。為了適應鋼桶行業多品種、多規格生產的需求，通過建立鋼桶主產線柔性化設計分析計算模型，實現鋼桶生產結的柔性化設計，達到在一條生產線上可生產多品種、多規格型號的鋼桶的目的。企業可根據需求調整生產的規格和產量，提高企業應變能力，實現可持續發展和靈活變化。
1 鋼桶柔性生產線技術原理
1.1 技術原理
為適應鋼桶不同規恪的材質、料厚、直徑、容器高度、開口形式等結構參數的變化，依據建立的鋼桶生產結柔性設計分析計算模型，在生產線上包括幾個單機(包括桶身聯合成型機、折邊機、脹筋整形機、擦桶機、卷邊封口機、卸桶機等)和輸送及上下料機構(機械手)中設置必要的調整環節，運用PLC及單片機等控制技術對動力部件的工作位置、作用尺寸、工作壓力、運動速度、循環程序等功能參數進行快變、快換或快調，實現鋼桶生產線的柔性化生產。
1.2 設計思路
實現主產線的快速(4小時內)可調整即柔性化，在生產線具備柔性化功能的同時，還要操作簡單、實用和方便。具體是在柔性化生產線上的生產設備和工件輸送機構(機械手) 采用軸向和徑向可調或可換的總體和部件設計，凡涉及被加工工件結構和作用尺寸的零部件設置有螺紋副調整機構、T型槽位移調整機構、長槽位移調整機構、鉸鏈接機構、銷定位或止口定位互換裝置、半瓦連接互換裝置、分體式結構互換裝置、交換齒輪互換裝置等零部件調整和更換環節，在機械、液壓、氣動等動力系統的作用下，通過控制系統的集中控制，對各頂參數進行迅速調變。
圖1 XJY49型柔性卷邊封口機床
2 卷邊機及桶身聯合成型機的柔性化設計
2.1 卷邊機的柔性化設計
根據產品的直徑、長度和料厚，迅速對機床運動速度、壓力和位置進行調整，以適應多品種鋼桶的輪番主產。床身有四柱式導軌、對稱式座板和焊接式底座連接構成框架式支承導向系統，具有好的剛性。為了具有“柔性”性能， 該機床設置一下調整環節：按照GB325國家標準規定80升～230升以及320升的要求，封口盤的軸向位置可調整范圍為615mm～1050mm;卷邊輪的徑向位置調整范圍為415mm～700mm;卷邊機進給速度在2.6mm/min～1060mm/min范圍內無極調速，工件的旋轉速度設計為低速區段在270r/min，高速區段在340r/min，根據產品進行轉換；封口盤軸向壓力設計為在280kgf～3800kgf之間無極調整，卷邊進給力在630kgf～7300kgf之間無極調整。
為了實現以上調整功能，主軸采用機械雙速傳動，進給、封口采用液壓傳動。自動控制系統根據新品種的材料厚度和材質對機床液壓系統工作壓力、運動速度、材質塑性變形以及保壓時間等參數作出調整。借助于封口盤、卷邊輪等的互換性，實現柔性化生產功能。在實現機床具備柔性化功能的同時，還考慮到操作簡單、方便。
圖2 XJY44型桶身聯合成型機床
2.2 桶身聯合成型機的柔性化設計
該機床是在一臺設備上自動完成桶身折邊、波紋、環筋三道工序，為實現柔性功能，機床設計有統一的更換不同規格的成型工具定心安裝尺寸。機床擠壓行程、工件夾持定心直徑、擠壓力以及擠壓速度等參數可進行無級調整。機身采用四柱式導柱的框架總體布局，以提高機床支撐導向系統的剛度。成型工具采用滾動楔鐵脹壓機構和擠壓折邊模具設計，實現桶身多條波紋的逐一順序次無干涉連續脹壓。多種規格桶身的成型工具采用不需要更換的統一工具模芯。本機床全部動力采用液壓傳動，疊加閥和直流濕式電磁換向閥，構成多動力部件抗平擾集中控制系統，采用定量泵的變量化恒功率控制系統設計和自動計時全量卸荷以降低系統的發熱。
結語
鋼桶的柔性生產技術是當前鋼桶包裝行業適應市場動態需求及產品不斷迅速更新的主要手段。實踐證明，應用柔性自動化生產系統可提高生產率1倍～4倍，新產品試制周期和費用減少1/3～1/2。從而可縮短制造周期和交貨期，加快產品更新換代，大幅度降低成本，提高企業對市場變化的應變能力和競爭能力，給企業帶來明顯的經濟效益。鋼桶的柔性生產線從2005年起已在廣東、福建、江蘇、陜西、四川等地成功應用。投入生產以來，運行穩定、可靠，柔性化生產帶來的經濟效益顯著。2013年又在江蘇揚州建設成一條柔性的中、低水平放射性核廢物貯運容器自動化生產線，它采用了柔性生產技術，滿足了我國多規格核廢物容器的自動化生產的要求，實現了核廢物容器制造產業化，使核廢物容器制造標準達到先進的行業水平；質量和產品性能處于國內領先；推動核廢物容器在核電站的應用，并通過核廢物容器的應用而減少再生廢物，從而保護環境，有利于核能的發展和應用，經濟效益和社會效益顯著。
實踐證明:鋼桶的柔性生產技術具有很好的推廣價值；采用的創新設計理念值得同行參考。
參考文獻
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