崔伟　陆宏杰　李志中　王宏宽

1.中国电器科学研究院有限公司　广东广州　510300；2.安徽擎天伟嘉装备制造有限公司　安徽滁州　239500

随着定制服饰、定制手机、定制家具等各种定制化产品的出现，市场也出现对冰箱产品的定制化、个性化、多样化的追求。定制冰箱是可以根据客户的实际条件、需求和喜好，为客户定制生产冰箱的大小，冰箱的外观，冰箱的颜色等等。在冰箱的生产中，涉及很多大型钣金件的成型加工，这些钣金件的加工也需要适应小批量，多样化的要求。这对生产厂商是很高的要求，需要厂家在定制和产量方面进行平衡。

一般来说，生产不同产品，在更换型号时需要对设备进行各种参数的调整，同时在生产前几件时，设备处于调试状态，报废率很高。因此，定制化和产量这两者是不可调和的矛盾。如何调和两者的矛盾，就需要解决如何快速响应，如何减少废品率。

1　当前的冰箱U壳生产设备

冰箱U壳是对冰箱外观和性能都十分重要的零件，解决冰箱U壳定制化和产量两者的矛盾至关重要。目前，生产冰箱U壳的方法大致有两种：

第一种方法：采用通用设备，即是采用通用压机，配合模具，人工上下料进行生产。这种生产方式，很有多缺点。

（1）可成型的U壳槽型很简单，使得冰箱外壳和内胆的密封不好，在生产中易于泄露发泡料。而且刚性不足，容易变形，造成在使用时与门封密封不严，制冷性能下降；

（2）成型步骤多，且采用人工操作，造成产量低；

（3）人工上下料，易于造成钣金变形，外观不好看。

第二种方法：采用专用的生产线生产U壳，目前绝大多数的厂商都采用这种方法。

一条传统的冰箱U壳线包括上料机、冲切机、180°翻转机、辊轧机、Z-L折弯机、U型折弯机、下料机。传统生产线采用的是辊轧机成型U壳的槽型，这种辊轧机是采用30～40组辊轮，将钣金一点点折弯成型。杨浩军[1]，何平阳[2]等人就是采用这种方法。这种专用生产线相比起第一种方法，槽型复杂，生产效率高，成型尺寸好。但是这种方法也有其缺点，最大的缺点就是一个辊轧机只能成型一个槽型，成型尺寸一致性不够好。

我们在冰箱U壳生产线上应用智能CNC模具折弯机替代辊轧机。这种折弯机，使用模具将钣金件随型折弯成型，可以随时生产各种槽型的U壳。这样，冰箱U壳的生产可以快速换型（包括更换槽型），并且成型准确，能响应当前冰箱产品定制化、多样化的要求。

2　传统辊轧机和智能CNC模具折弯机对比

2.1　传统辊轧机

传统U壳生产线，采用辊轧成型槽型的工艺方法，采用30～40组辊轮将钣金一点点折弯成型，每一组辊轮如图1所示。

每一组辊轮分上下两个，分别正向和反向旋转，上辊轮上下可调整位置。30～40组辊轮的形状不同，钣金在辊轮中间通过，通过辊轮形状的不同，就可将槽型一点点慢慢的成型出来。成型过程如图2。

这种辊轧机的缺点很明显：

（1）只能生产一种槽型的U壳。由于U壳槽型是通过辊轮形状的变化来慢慢成型的，而辊轮的形状是不可变化的，因此，一个辊轧机只能生产一个槽型。如需生产不同的槽型，则需将所有的辊轧轮组都更换掉，工作十分繁琐；

（2）只能生产一种材质的U壳。当辊轮的形状确定以后，只能生产一种材质的U壳。更换材料会因为材料力学性能的不一样，尺寸会发生变化；

（3）只能生产一个钣金厚度的U壳。如更改U壳钣金厚度，需要将所有的辊轮组的间隙一一人工调整，同时还要根据实际情况微调消除误差；

（4）由于应力的存在，槽型成型完毕后，在前后两端，会存在张口的现象，造成尺寸不一致，超过误差允许范围。

上述这些缺点，决定了这种辊轧机不适应现在的定制化，多样化的冰箱发展趋势。

2.2　智能CNC模具折弯机

我们研制的智能CNC模具折弯机替代辊轧机，同样可以成型相同的槽型。智能CNC模具折弯机采用完全与不同的传统折弯机和辊轧成型的方式，采用的是模条随型移动，进而折弯钣金的方式。模条在伺服电机的驱动下，可以在X和Y方向上同时移动，这样在成型面上，模条可以到达任意位置，沿任何轨迹移动。如图3所示。

成型动作由压模，下模和模条配合完成。首先板料送入折弯机，送到下模的上方。压模下降，压住板料。然后，模条从板料的下方开始，沿着R=2的圆弧行走半圈，将板料推成此外圆半径等于2的圆角，如图4所示。

然后压模松开，下模和压模移动到下一个需要成型的位置，重复刚才的动作。成型其他的尺寸。

这种智能CNC模具折弯机，有下述优点：

（1）截面上所有尺寸方便调节。

例如，图5的长度尺寸，A、B、C、D、E、F、G、H、I、L及角度尺寸，α、β、γ、δ、ε、λ都可以调节。

（2）U壳钣金的厚度可调节。

（3）U壳钣金材料可更换。

（4）调节尺寸，钣金厚度等，可以很方便得在电脑上更改。同时，可以存储上千种截面，更换截面时，一键换型。

（5）成型尺寸准确，模条在伺服电机的带动下，移动的精度是0.01mm。

图1　辊轧轮示意图

图2　辊轧槽型花形图

图3模具移动范围图

图4　模具折弯图

图5　U壳槽型图

图6　测量结果

智能CNC模具折弯机的这些特点，使其十分适合生产小批量、多样化的定制冰箱。首先，它换型快，只需在电脑上选择相应的型号，模条即根据存储好的步骤和移动位置运动，成型事先设定好型号。不需再进行调试，换型完全不浪费时间，也不会提高报废率。其次，它允许生产不同的槽型，不同的U壳钣金厚度，不同的钣金材料，符合多样化的需求。再次，它移动的精度高，成型尺寸准确。比辊轧成型尺寸准确性更好，生产的冰箱的密封性也就更好。

3　应用实例

在孟加拉国的一家冰箱生产厂U壳生产线中应用了该设备。该生产线使用智能CNC模具折弯机替代辊轧机，原位180°翻转机替代两端180°翻转机，机械手取料替代推杆下料。

我们对同一个U壳截面分别用辊轧机和智能CNC模具折弯机进行生产，对生产的3个样件行了测量，测量结果如图6、表1所示。

从上面的结果可以看到，采用智能CNC模具折弯机，误差范围小于±0.1mm。而辊轧机的误差则在±0.3mm。明显智能CNC模具折弯机的制造精度要高于辊轧机。

表1　测量结果

4　结论

智能CNC模具折弯机可以快速换型，生产多种类型的U壳，符合定制化、多样化的要求。并且其制造精度高，生产出来的冰箱密封效果更好，外观更美观。在冰箱钣金生产线中使用智能CNC模具折弯机，符合冰箱发展趋势。

[1] 杨浩军. 冰箱侧板的辊轧成型设计方法[J]. 军民两用技术与产品，2010，9：46-48.

[2] 何阳平. 基于家电箱壳成形生产线的研究与改造[J]. 模具工业，2012，38(3)：17-20.