冰箱內膽吸附機的幾點技術改進

摘要：本文介紹了對冰箱內膽吸附機（又稱真空成型機Vacuum thermoforming machine)進行的幾點技術改進，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，當前生產中存在的問題，改進構想及設計意圖，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世界領先水平和以后的吸附機改造起到借鑒作用。

關鍵詞：吸附機 成型 技術改進

1. 引言

電冰箱廠的SL2000*1000*800型吸附機被用于加工電冰箱內膽等。該設備在冰箱生產中屬于重點工序，由于吸附機設備全部為進口，結構復雜、規模龐大、生產節拍長，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速度的瓶頸，如何提高吸附機的生產節拍，以及提高產品合格率，直接影響到整個電冰箱生產的節拍。考慮到吸附機的特點，如果對舊機器進行改造，影響生產時間長，工程量浩大且風險太大，所以在新引進吸附機時，同設備制造廠家一起，對現有設備機構進行改進，解決目前存在的問題。

2.吸附機的基本情況

2.1基本結構

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）、切邊設備(cutting machine)、下料工位(unloading device)以及控制工作臺等。整個生產設備按照線性組合起來，完成整個內膽加工成型的功能。

2.2工作過程

吸附機的內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，立即關閉加熱系統，防止板材掉到加熱器上，造成火災；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；主加熱工位結構和預加熱工位基本相似，不過上下兩面輻射器數量更多，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、真空系統吸附動作將板材吸附在模具表面上，形成冰箱內膽形狀；經過冷風機進行冷卻，冷卻完成定型后模具退出，內膽被輸送到下一個工位即完成內膽成型；

2.7切邊工位

切邊工位主要功能為將加工成型內膽四周的廢邊切掉，最終成為一個合格的產品，輸送到下料工位，操作人員將內膽成品取出，準備下一道工序生產；

3.吸附機目前存在的問題及改進措施

吸附機由于結構復雜，生產環節多，生產節拍長，控制參數多，容易造成廢品，以及結構設計上的原因，造成故障率高，對生產影響較大，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，影響了生產速度；在新吸附機設計中，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，在一側進行生產時，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控制的，上、下加熱器各88塊輻射器將板材分4個區進行加熱控制，利用調節每個區的輻射器電壓百分比調節每個區的加熱溫度，對溫度的控制不是很精確，對于形狀復雜的內膽，容易造成內膽成型不均勻導致廢品；在新機器設計中，對每一塊輻射器的加熱溫度分別進行控制，可根據效果隨時調節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，將測量結果反饋到控制系統，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，也是控制產品質量、提高生產節拍、降低設備故障率的重點部位，吸附機的生產節拍，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來完成的，由于液壓頂升機構運行速度是通過調節比例閥流量來控制，在控制臺無法進行監測和調節，所以當長時間運轉、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，且液壓系統動作時噪音很大，對生產環境也有一定影響；在新設計中，將模具升降臺通過交流伺服馬達和齒輪架驅動，不受環境溫度影響，升降水平度在控制在0.25mm以內，速度控制更加準確，并且可隨時根據要求調節模具升降速度，滿足生產工藝要求，噪音也明顯低于現有設備。

3.3.2 以前吸附機真空成型采用單一的真空系統吸附成型的方式，對于一般形狀的內膽沒有問題，但是對于形狀復雜的內膽，往往關鍵部位成型不好，針對此問題，在新設計中，參照同行業國際先進水平，增加壓空成型功能，即在真空成型內膽上方，增加一壓空成型箱，在壓空成型箱內，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 以前機器內膽成型后，利用上方6個風機吹風進行冷卻，由于成型區域環境溫度高，冷卻速度慢，不得不加長冷卻時間，使生產節拍延長；在新設計中，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，使整個成型節拍達到45秒/件左右，大大提高了生產速度。

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，而且產品質量也不易控制；在新設計中，在吸附機成型后，增加自動切邊裝置，并且聯結在一起，內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

3.5.1 以前操作系統采用PC機-PLC控制器的控制模式，由于生產現場的環境條件惡劣，以及生產電壓不穩，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，操作系統全部為英文系統，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，還要請專業人士進行翻譯才行；在新設計中，經過與設備制造廠家技術人員溝通，新操作系統中，采用中文和英文兩套操作系統，利用設備代理商的資源，在設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，雖然在調試過程中發現一些問題，比如成型產品調試、原參數有很多調整等因素，經過一段時間的試運行及設備廠家人員跟蹤培訓、服務，操作人員明顯感覺到設備操作更簡單了，故障率也明顯降低，產品合格率也由以前的90%一下子提升到98%以上，而且實現減員一人，自動化程度也有了很大程度的提高。

5.結束語

參考目前冰箱內膽吸附機同行業領先水平，結合以前使用中存在的問題，經過以上的改進，使該設備在同行業達到國際領先水平，同時也更好的保障了生產新產品的要求，創造了良好的經濟效益和社會效益，也為同行業引進類似生產線提供一定的借鑒作用。