中国电冰箱生产装备技术发展回顾与展望

2018-01-24袁登国

家电科技 2018年1期

关键词：电冰箱箱体全自动

袁登国

安徽艾普智能装备有限公司安徽滁州 239066

1 引言

安徽省滁州市，一个曾经在国内都不是很知名的城市，如今却成为了国内乃至世界范围内颇具影响力的电冰箱生产装备及模具的生产基地，在电冰箱生产装备、模具生产方面一枝独秀。

从厂区布局规划，到配齐电冰箱厂所需的所有类别的生产装备和模具，无论是国内还是国外的电冰箱厂家，无论是计划新上或扩能，滁州都会为他们提供一个电冰箱生产装备、模具方面交流、考察的平台。

可以说，如今以电冰箱生产装备及模具为主要标志的智能装备及模具制造产业已经成为滁州市的一大支柱产业和滁州市重要的对外名片之一。

2 中国电冰箱生产装备回顾

20世纪80年代，中国电冰箱制造行业开始起步。但当时第一代电冰箱基本都是手工作坊式的小规模生产，生产出来的产品缺乏有效的保障，同时鉴于当时的生产条件，产能无法扩展。受制于当时国家整体的经济实力和工业基础，只有少数国营企业获得了电冰箱生产装备的进口权，进口了成套冰箱线生产装备（即便是这些进口的成套生产线，也还没有PLC控制，而是继电器控制）。

而当时国内冰箱装备起步艰难，只能设计、制造出简易装配生产线，还不具备电冰箱生产必须的几大类主要设备的生产技术，如：钣金类的辊轧成型线、发泡类的全自动发泡生产线、真空成型类的全自动多工位成型机等。

扬子集团宣中光总裁独具慧眼，看到了国内冰箱生产装备的软肋，于1988年全套引进了意大利主要设备，并于同年花重金委托了当时国内技术水平极高的航天部211厂测绘全套生产线中的所有设备。以此为基础，扬子设备模具制造分厂在经历了后续若干批次年轻技术人员的消化、吸收、再创新后逐步形成了全套电冰箱生产装备的设计和制作能力。

随着以扬子设备模具为母体培养出来的一批又一批电冰箱生产装备及模具方面人才的创业，目前滁州已经发展成为了我国乃至世界范围内很有影响力的电冰箱生产装备及模具的生产基地。

3 电冰箱生产装备技术发展现状

电冰箱厂必备的四大类生产装备是钣金成型类（生产箱体外壳及门板）、真空成型类设备（生产箱体及门体内胆）、发泡类设备（生产冰箱箱体及门体）和生产线。其余的零部件（如各类塑料件、小钣金件、玻璃等等），由于各个厂家的产能不同，因此大部分厂家都采取标准设备制作或配套厂家供货的方式。

鉴于上述情况，下文就电冰箱厂必备的四大类主要生产装备的发展现状进行简要的说明。

3.1 钣金成型类装备

此类装备主要用于电冰箱的外壳、门板、背板等大钣金件的成型生产。早期主要采用的是如：冲床、压机、折弯机等常规设备加工配合模具成型等来实现，但这种方法存在工序多、用人多、质量一致性差等缺陷。如果采用全自动生产线来制作就可以很好地避免这些问题。

如冰箱的外壳（U型壳体或侧板）通常包含有U型成型迷宫形状，最简洁的办法是采用辊轧成型的方式来替代5～6次的人工转运、人工折弯等工序。

该类产品的全自动成型线通常包含了自动上料、冲切、辊轧、各种类型的折弯成型等工序。

随着环保要求的提升，预涂板得到了广泛的应用，考虑到生产过程中要尽量避免划伤板料的彩面等问题，增设了180°翻转以及后续的U型壳体顶部角部的“打Z”等工序。早期的设备为了降低造价成本，在产品换型时采用的是人工调整的方式，带来了换型时间长、换型后需重新调试产品，效率低、损耗大等问题。为改善这些缺陷，冰箱生产厂商在生产线上增加了快速定位功能，继而发展成采用伺服电机驱动、按设定好的数据自动调取调整的全自动生产线。

3.2 真空成型类装备

此类装备主要用来生产电冰箱的箱体及门体内胆。通过加热将待成型的板材软化，达到可以实现真空吸附成型的温度，再配合成型模具，实现箱体及门体内胆的成型，最后通过冷却定型获得制品。

由于成型工艺复杂，该类装备需要实现的各类功能的结构、控制等要求较高。在最初阶段，国内只能生产简易控制的单工位成型设备，成型过程中，由人工根据自身的经验掌控并调整各类参数（如温度、时间、吹泡及抽真空速度、脱模气量等），制品的合格率相当低，生产效率低下、浪费严重、成本过高。

后期，通过不断的吃透工艺、对设备的相关结构优化以及自动控制方面的长足进步，真空成型装备目前已经发展成了集机械、电气、液压、伺服、光控以及比例控制为一体的高度智能化的全自动真空成型生产线，极大地提升了生产效率、降低了能耗和不良品率。

3.3 发泡类装备

此类装备主要用于完成电冰箱箱体及门体的发泡、定型生产。将预装好的箱体或门体部件，放入到相应的夹具及模具中，注入充分混合的预混白料（多元醇+环戊烷等）、黑料（异氰酸酯），让它们之间充分发生化学反应，进而使箱体或门体内腔充满致密的多孔发泡组织，达到使箱体或门体定型并具备足够的强度、绝热性能的目的。

在起步阶段，受制于当时的经济及工艺条件，某些厂家使用简易夹具甚至木模来生产。随着对此类装备的不断消化、吸收、再改进，目前箱体发泡实现了全自动化生产的模式，即从预装箱体自动输送进发泡夹具→发泡模具自动合模→自动注料→自动堵泡→固化成型→自动脱模→箱体自动输送出，进入总装线体，实现了全自动、不需人工干预的全自动化生产。

3.4 生产线主要是指装配流水线部分

这部分主要负责将数以千计的零部件，按照确定的工艺、一步一步将它们组装完成，通过发泡定型、后续总装，成为完整的电冰箱产品，并通过抽真空、冷媒灌注、封口以及各类检测、包装成为最终成品所需使用的各类线体、专机等。

图1 旋转式门体发泡线

图2 直线式箱体发泡线

在上世纪80年代，受制于当时的中国基础工业水平，我国的电冰箱生产厂家只能制作一些简易线，大部分采用手动线体再加上人工转运的方式。

随着国内近30年的经济领域的腾飞，特别是中国制造的崛起，从使用结构的优化、到材料的丰富，该类生产线所需的各类线体及专机技术得到了长足的发展。作为电冰箱行业也不例外，目前基本可以实现产品从预装、与发泡装备的自动衔接、发泡后进入总装线、自动抽真空线、后续的性能测试线，直到最终的自动包装线，通过电气控制，基本实现了全自动的运行，不再需要人工的搬运。

4 电冰箱生产装备技术发展展望

随着中国装备制造业的强劲发展、大工业生产对于装备制造业的需求的提升，以及电冰箱产品个性化需求的不断延伸，电冰箱生产装备不断地发展，作为中国制造2025的一类装备制造，电冰箱生产装备的发展将会呈现有机器人大量取代传统人工作业等几大特点。

图3 生产线抽真空部分

4.1 机器人大量取代传统的人工作业

目前，机器人已经在冰箱装备的钣金成型生产线、装配生产线等类别的线体工位中，一些繁重的、对精度要求较高的工序中取得了应用。未来，随着中国老龄化的临近，人力资源的短缺以及机器人工业技术的发展，机器人将会在电冰箱生产装备领域得到更为广泛的应用。

4.2 柔性化发展方向

目前，伺服控制技术、比例控制技术、光电控制技术、温度控制技术等柔性控制技术的不断涌现并在各类生产装备中得到应用，一些个性化需求方面在生产中的难题已经得到了很好的处理。相信伴随着这些柔性控制技术方面的发展和升华，它们势必也将融入到未来的电冰箱生产装备中。

4.3 高度智能化方面得到体现

未来的电冰箱生产装备中，受到各类自然因素而产生的设备停机等因素，将会因为装备智能化方面的发展得以解决。比如真空成型设备在成型生产过程中，比较容易受到外界温度、风力等变化的影响，在实现了控制智能化以后，就可以通过自身的控制系统自我调节，从而很好的解决该方面的问题。

4.4 与其他行业生产装备的融合

在电冰箱生产的主要四大类装备中，与其他行业的相同类别的设备在生产制品时的工艺过程基本一致，相应引入其他行业的一些设备的长处以及一些特定功能，将会给未来的新型电冰箱提供工艺方面的支撑。例如，一旦我们把在汽车行业中的真空覆膜成型技术引入，就可以改变电冰箱内胆目前一贯使用的ABS或HIPS板材真空吸塑成型的样式，给电冰箱产品的设计提供一些新思路。