二十世紀之前，鈑金工藝主要以手工加工方式為主，進入二十世紀之后，沖壓設(shè)備和冷沖模具逐漸在鈑金加工領(lǐng)域得到應(yīng)用。二十世紀八十年代鈑金數(shù)控加工開始出現(xiàn)，并逐漸沿著機械化→半自動化化→自動化→智能化的方向發(fā)展。國外對鈑金柔性生產(chǎn)線的研究起步較早，上世紀八十年代西方國家就已經(jīng)開始使用鈑金柔性生產(chǎn)線，國內(nèi)在鈑金加工方面的發(fā)展落后于國外發(fā)達國家，也導致鈑金柔性生產(chǎn)線系統(tǒng)與西方國家有一定差距，經(jīng)歷三四十年的發(fā)展以及制造技術(shù)的不斷提升，精益生產(chǎn)及柔性生產(chǎn)系統(tǒng)在中國得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在未來，柔性生產(chǎn)線將會成為鈑金加工廠不可缺少的配置。
1、鈑金自動化
企業(yè)在實現(xiàn)精益化的基礎(chǔ)上，為了充分發(fā)揮設(shè)備潛力，常常通過改裝設(shè)備局部或配備輔助裝置，來實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，減少人工干預，提高生產(chǎn)效率。對設(shè)備進行改裝易受到機床原始條件的限制，改裝起來較復雜，往往只適合做小部分的改裝，而為設(shè)備配備輔助裝置則應(yīng)用范圍更廣。
2、自動上下料+ 數(shù)控沖床
配置了自動上下料機構(gòu)的數(shù)控沖床，在生產(chǎn)時，叉車卡板將原材料放置在待上料區(qū)，設(shè)備同步進行自動上下料、半成品下料碼垛，工人只需切斷半成品上的微連接并將其整理碼放，這種工作模式不僅減輕了工人的勞動強度，也減少了工人數(shù)量，可以做到一個人操作兩臺機器。
配置了自動化料庫和自動上下料裝置的數(shù)控沖床，在生產(chǎn)過程中自動化料庫能與上料機進行無縫對接，減少了人工更換原材料的操作；在人機界面上可一次編排多個不同規(guī)格板材的數(shù)沖程序，完成不同半產(chǎn)品的加工后，可自行將其碼垛回庫。工人負責給料庫配料及切斷微連接，中間不需要人工干預。這種配置方式同樣適用于激光切割機，如圖3所示。
自動化料庫的運行速度是由總線來直接給定的，提高了控制的時效性，定位精度高達±2mm。固泰科開發(fā)的中控排程系統(tǒng)能通過開放式通訊協(xié)議與西門子及三菱的PLC 聯(lián)接，這些協(xié)議具有高度的行業(yè)兼容性與集成性，能夠滿足天田、普瑪寶、通快、三菱電機、村田機械、百超迪能等主機廠家的設(shè)備對接。
3、鈑金柔性生產(chǎn)系統(tǒng)
隨著社會的進步，人們對產(chǎn)品的功能與質(zhì)量要求越來越高，產(chǎn)品多樣化、訂單少量化的生產(chǎn)越來越普遍，傳統(tǒng)的單一大批量生產(chǎn)模式受到了日益嚴峻的挑戰(zhàn)。在保證質(zhì)量的前提下，為了縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本，使小批量生產(chǎn)能與大批量生產(chǎn)相抗衡，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)由此應(yīng)運而生。
基準標點精密制造為某電梯公司設(shè)計并制造了激光切割柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由GTC 中央控制管理系統(tǒng)、雙塔智能立體倉庫( 材料自動存儲、輸送）、激光切割機、自動上下料機械手、產(chǎn)品分揀單元、產(chǎn)品輸送線、折彎機器人、折彎機組成，如圖4 所示。
激光切割柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，該生產(chǎn)線配備了上位監(jiān)控管理統(tǒng)、倉庫管理系統(tǒng)WMS，可與企業(yè)ERP 系統(tǒng)對接，通過廠區(qū)MES 系統(tǒng)下發(fā)生產(chǎn)訂單任務(wù)，中控綜合分析各設(shè)備狀態(tài)后，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸把準確無誤的加工圖紙和程序送到各加工設(shè)備，倉庫根據(jù)任務(wù)計劃完成材料配送，按訂單生產(chǎn)，保證了產(chǎn)品合格率，實現(xiàn)了無人化生產(chǎn)。同時，本系統(tǒng)具備電子信息顯示、智能故障診斷、維護保養(yǎng)預警及自動記錄、生產(chǎn)報表自動生成、歷史數(shù)據(jù)查詢、遠程終端監(jiān)控、遠程故障診斷等功能。
生產(chǎn)線可以與電梯轎壁后續(xù)的自動涂膠、手動/ 自動上筋板、自動輥壓、無鉚連接、人工釘蓋、成品箱體自動下線等工序進行無縫對接，也可以根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種的變化迅速調(diào)整生產(chǎn)，限度地減少人員參與物料管理，提高生產(chǎn)效率。
4、智能鈑金柔性生產(chǎn)系統(tǒng)
以上鈑金柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的不足之處在于，料庫多只能有兩個出口供料，當料庫需要給兩個以上的加工子系統(tǒng)提供材料時，用大型多列料庫是的解決方案，該解決方案由圖6所示的三個基礎(chǔ)功能系統(tǒng)構(gòu)成，其現(xiàn)場應(yīng)用如圖7 所示。
5、加工子系統(tǒng)
根據(jù)工藝要求，加工子系統(tǒng)由1#、2# 生產(chǎn)單元（配有自動上下料的數(shù)控沖床），3#、4# 生產(chǎn)單元（配有自動上下料的沖剪復合機），5#（配有自動上下料的自動剪板機和自動折彎機）組成。
6、物流子系統(tǒng)
該系統(tǒng)由物料輸送小車、各輸送機構(gòu)、機器人構(gòu)成，如圖9 所示。固泰科開發(fā)的智能大型料庫對存儲的物料進行管理，通過物料的出入庫掃碼，將倉庫的實時信息顯示在電子看板上，實現(xiàn)了倉儲智能管理。堆垛機在X 方向的行走速度范圍為0 ～ 120m/min，貨叉在Y 方向的運行速度范圍為0 ～ 30m/min，在Z 方向的提升速度范圍為0 ～ 75m/min。PLC 系統(tǒng)全線采用總線控制，減少了設(shè)備的走線及PLC 擴展模塊的使用量，提高了控制的時效性及穩(wěn)定性，滿足了子系統(tǒng)為多臺設(shè)備同時提供材料的需求。
7、信息子系統(tǒng)
信息子系統(tǒng)由總控制中心、分級控制器及端口、外圍設(shè)備和控制裝置的軟硬件構(gòu)成，。信息子系統(tǒng)通過各個子系統(tǒng)之間的信息連接，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的管理，從訂單管理、技術(shù)準備、智能生產(chǎn)工藝流程到零件與成品庫存管理、質(zhì)量控制、發(fā)貨及貨款回收等環(huán)節(jié)確保系統(tǒng)正常工作，各部分協(xié)調(diào)一致。它對電子信息顯示、智能故障診斷、維護保養(yǎng)預警及自動記錄、生產(chǎn)報表自動生成、歷史數(shù)據(jù)查詢、遠程終端監(jiān)控、遠程故障診斷等過程均實現(xiàn)了可視化管理。
8、智能鈑金柔性生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)勢
智能鈑金柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的六大優(yōu)勢為：⑴高柔性。系統(tǒng)可實現(xiàn)具有一定相似度的不同產(chǎn)品的生產(chǎn)加工，能滿足多品種、小批量的生產(chǎn)要求，對臨時需要的急件可以隨時插單生產(chǎn)，不會干擾到系統(tǒng)的正常運行。⑵設(shè)備利用率高。一組機床編入系統(tǒng)后，系統(tǒng)會對資源進行優(yōu)化配置和調(diào)度，備料、輸送、上料等多個工序可同步進行，充分提高了設(shè)備的利用率，生產(chǎn)效率比單機分散作業(yè)提高數(shù)倍。⑶在制品少。系統(tǒng)可有效調(diào)配產(chǎn)品的加工工序，限度地縮短產(chǎn)品加工、等待時間，在制產(chǎn)品數(shù)量至少減少60%。⑷質(zhì)量高。零件裝卸一次即可完成所有加工，減少人員操作環(huán)節(jié)，通過自動檢測、反饋數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時管理，能及時發(fā)現(xiàn)問題并予以處理，提升產(chǎn)品質(zhì)量。⑸產(chǎn)品應(yīng)變能力高。物料裝置具有可調(diào)性，系統(tǒng)平面布局合理，便于增減設(shè)備，滿足市場需求。⑹場地使用面積少。板材倉庫直接放置在車間并與設(shè)備相連，不需設(shè)置獨立的倉庫，實現(xiàn)了物料的智能調(diào)度。
9、鈑金智能工廠、云平臺未來發(fā)展趨勢
云端智能制造系統(tǒng)以工業(yè)設(shè)備互聯(lián)為基礎(chǔ)，應(yīng)用AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過任務(wù)驅(qū)動實現(xiàn)多角色實時協(xié)同，對企業(yè)生產(chǎn)制造進行智能推薦與預測。隨著工業(yè)4.0 時代的到來，智能制造已經(jīng)成為全球制造業(yè)的重要趨勢。人口紅利的逐步消失，使鈑金企業(yè)迫切需要找到一種全新的生產(chǎn)模式，通過物聯(lián)網(wǎng)連接產(chǎn)品生命周期的所有階段，從原料采購到生產(chǎn)再到交付乃至進入客戶企業(yè)，整個過程都能實現(xiàn)可視化管理。
智能化、物聯(lián)化為智能工業(yè)云平臺打下良好基礎(chǔ)，智能工業(yè)云平臺將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等技術(shù)與工業(yè)深度融合，讓鈑金工業(yè)變得更環(huán)保、更節(jié)能、更，必將塑造企業(yè)發(fā)展的新模式，催生工業(yè)經(jīng)濟的新業(yè)態(tài)。
10、結(jié)束語
隨著科技的發(fā)展以及市場要求的不斷提高，鈑金加工將會朝著自動化、精益化和多樣化的方向發(fā)展，對自動化設(shè)備的柔性及通用性需求也不斷升級。為應(yīng)對客戶的需求，解決方案兼容了不同品牌主機設(shè)備，滿足了鈑金企業(yè)自動化變量生產(chǎn)及柔性化需求，大幅度降低了企業(yè)初期投資成本。