（国电南瑞科技股份有限公司 江苏南京 210061）
摘要：随着“工业4.0”、“中国制造2025”等智能制造理念的不断深入，机械加工设备设计和使用方面也不断与时俱进，朝着自动化与集成化的方向发展[1][2]。工业机器人在智能制造方面一直具有得天独厚的优势，近年来，工业机器人已从焊接、码垛等传统应用行业，逐渐向其他领域延伸。本文主要讲述在智能制造理念下工业折弯机器人在钣金机柜加工方面的优势，并通过应用实例分析进行证明，同时根据应用过程中的问题提出应用拓展，提升工业折弯机器人在钣金机柜加工中的应用范围。
关键词：折弯；钣金机柜；折弯机器人；应用；拓展
1.前言
钣金折弯是钣金加工成型的一种常见方式，目前国内绝大多数厂家均采用数控折弯机进行加工，由于人力成本不断提升，自动化程度逐步提高，机器取代人工作的趋势不断提高，折弯设备也朝着自动化与集成化的方向发展。集成化方面是以钣金折弯中心为代表的柔性生产线，例如萨瓦尼尼公司的S4+P4柔性生产线[3]以及普瑞玛公司的PSBB柔性生产线[4]，将钣金加工中多工序集成，自动化程度较高。自动化方面是以折弯机器人为代表的全自动折弯工作站，主要是在原有的数控折弯机上添加工业折弯机器人进行系统集成，利用机器人代替折弯工的操作，目前主要的钣金及机器人厂家，例如ABB、通快、Amada、埃斯顿、新松等均已推出相应的产品[5]。
2.工业折弯机器人在机柜加工中的优势
2.1 表面外观
钣金机柜外观质量是机柜整体质量的一个较为重要的部分，不锈钢钣金机柜外观均为拉丝面，对外表面质量要求较高，尤其是门板类零件，由于其面积较大，在人工进行折弯时，会在板料放置台多次翻转、拖动，易对表面划伤，从而造成报废。折弯机器人直接抓取板料，在空间里自由翻转，折弯过程中不会对表面划伤。
2.2 加工精度
钣金机柜折弯精度对后续焊接、装配工序的影响较大，甚至会影响机柜整体质量。人工折弯过程中，在折弯尺寸和折弯角度的精度难以保证，导致后续焊接整形、装配整形问题，过程较为繁琐，严重影响了机柜整体质量和进度。工业折弯机器人，折弯外形尺寸精度能够控制在±0.5mm的范围内，折弯角度精度能够控制在±1°的范围内，完全满足钣金折弯精度要求，可整体提升钣金折弯质量。
2.3 加工灵活性
钣金机柜绝大部分为非标定制柜，在材料、折弯形式、板料形式、折弯形式等方面存在多样性。工业折弯机器人可直接取代人工进行自动化折弯，能够进行所有折弯形式的折弯。在材料方面可进行碳钢、不锈钢、铝板、覆铝锌板等材料的折弯工作，在板料形式方面可进行实心板、网孔板、百叶窗板的折弯工作；在折弯形式方面可进行90°、非90°、压平、翻边、翻面等折弯操作。其加工灵活性高，能够完成所有零件的折弯工作。
2.4 稳定性高
钣金机柜具有小批量多样化的特点，人工折弯过程中，由于体力或意识疲乏等因素，无法对力道掌握平衡，会造成折弯不稳定，从而增加后续工序的工作量。工业折弯机器人的折弯重复定位精度能够控制在±0.05mm内，旋转角度精度能够控制在±0.01°内，折弯稳定性较好，在同批量机柜工程中一致性高。
2.5 加工效率
钣金机柜的折弯工作主要是柜门和内框的加工，柜门和内框一般来说体积较大，重量较重，人工作业效率较低。工业折弯机器人可进行长时间高效作业，相较于人工折弯操作，其折弯速度快、精度高，加工效率得到较大的提升。
2.6 作业模式
工业折弯机器人的应用可将折弯两人操作变为无人化作业，无需折弯操作人员值守，利于加工人员的优化配置，其作业模式得以优化，自动化程度高。例如，不锈钢机柜门在折弯前需将表面的部分保护膜撕除，在人工作业模式下需3-4人进行工作，采用工业折弯机器人可将人数减少至1人，优化了作业模式。
2.应用实例分析
现阶段国电南瑞生产中心在现有的一台爱克折弯机配置一台工业折弯机器人，经一段时间的应用实践，产品加工进度、稳定性以及生产效率得以提高，工人劳动强度降低，智能化制造水平得到改善。
以不锈钢户外柜的侧板加工为例，其折弯板料的尺寸为1810×965mm，板厚1.5mm，钢板为不锈钢拉丝板，表面带有百叶窗通风孔，成型需要进行8次折弯，如图1所示。
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图1 不锈钢户外柜侧板
侧板零件体积较大，重量较重，需要两名折弯工同时操作，且折弯过程中需要多次翻面，工人劳动强度大，折弯效率低，折弯一致性难以保证，且板料易划伤，采用工业折弯机器人能够有效规避这些问题。如图2所示。
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图2 人工与折弯机器人分别进行侧板折弯
工业折弯机器人工作时首先将折弯板料放置于上料台上，板料需放置整齐，能够保证折弯机器人每次抓取物料大约在中心位置；折弯机器人通过机械分张装置将板料逐个分开，抓取板料后放置于对中台上进行粗定位，对中台为一个倾斜面，板料依靠重力自动定位；定位后，折弯机器人再次抓取板料，放置于数控折弯上，依靠板料顶住后挡指来精确定位，后挡指上的传感器进行数据采集，反馈折弯精度，进行折弯；板料折弯过程中需要翻面折弯通过自适应翻面装置进行翻面，从而进行再次折弯，折弯完成的板料，折弯机器人进行码垛，放置于下料台上，如图3所示。
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图3 工业折弯机器人加工流程
3.应用拓展
目前，工业折弯机器人在实际应用中还有一些方面需要提升，需继续进行应用拓展，从而能够有效服务于加工生产。
3.1 板料分张
在板料分张方面，目前碳钢板料主要是采用磁力分张，不锈钢板料主要采用机械分张，但在实际加工中使用冲床下料的不锈钢板料在边缘处有向下的毛刺边，板料堆放时会出现上面板料包裹下面板料的现象，且在重力作用下，板料分张较为困难，以现阶段的机械分张技术不能够进行有效分张，需重新优化机械分张装置。
3.2柔性化抓具
折弯机器人抓具用于抓取板料，板料的大小束缚了抓具的大小，对于非标定制的钣金机柜，其多样化的尺寸决定了抓具数量较多，难以配置齐全。因此，机器人抓具需要具备柔性化、可调节的功能。
3.3 远程监控
工业折弯机器人可实现无人化作业，但在作业过程中还需进行各个参数的采集，以及安全生产的保障，因此需对折弯机器人进行远程化监控。
3.4自动上下料
在机器人全自动折弯工作站中添加AGV小车进行自动化上下料。AGV小车直接将需折弯板料托盘送至上料台定位处，机器人可进行折弯；折弯待一定数量后，AGV小车将零件托盘取走放置于零件存放处。
3.5机器视觉
钣金机柜大多为非标件，零件多样化，添加机器视觉系统，对折弯板料进行识别，确定需选用的抓具、模具以及调用相应的折弯程序，折弯机器人自动化换用抓具，进行折弯。
4.结语
工业折弯机器人凭借其精度高、效率高、经济效益明显、劳动强度低的优势在钣金机柜生产中具有较为广泛的应用。此外，随着智能制造带来的益处不断扩大，其理念也逐渐深入人心。在今后应用的不断拓展中，工业折弯机器人在钣金机柜加工中的应用范围不断扩大，在钣金行业的应用前景也较为广阔。
参考文献：
[1]赵升吨，贾先.智能制造及其核心信息设备的研究进展及趋势[J/OL].机械科学与技术，2017，36（01）：1-16.
[2]周济.智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J/OL].中国机械工程，2015，26（17）：2273-2284.
[3]香港Leeport联同意大利Prima Power全力推动Green Means理念环保钣金机械设备[J].金属加工（热加工），2013，（17）：3.[2017-08-31].
[4]萨瓦尼尼-以柔性生产技术立足中国市场[J].金属加工（冷加工），2011，（18）：54.[2017-08-31].
[5]任炳礼，洪强.钣金加工技术发展趋势——智能化[J].金属加工（热加工），2015，（03）：9-10.[2017-08-31].