工程机械行业自动化智能车间典型案例

文/江苏恒佳自动化设备有限公司

钣金制作是制造业中常见的一项加工工艺，用于对金属材料进行切割、成形、折弯等操作，以制成各种钣金产品。过去，钣金制作一直采用传统的手工加工方式，但这种方式存在许多问题，如人工操作繁琐、效率低下、产品质量不稳定等。钣金自动化设备的出现解决了这些问题，为制造企业提供了更加高效、精确、经济的生产方式，从而提高了企业的竞争力。

随着数字化技术和自动化技术的不断发展和进步，钣金自动化设备已经广泛应用于工程机械、电梯、汽车、电器柜生产等行业。智能化、自动化生产线不仅可以提高生产效率和质量，而且可以降低生产成本，为实现更高水平的生产模式注入新的动力，如图1 所示。钣金自动化设备的必要性也日益凸显，尤其是在工程机械行业，这个领域的钣金加工和自动化设备已经成为生产的必要手段。

图1 电器柜生产车间下料-成形生产线示意图

钣金自动化设备在工程机械行业的突出优势

工程机械的生产基本上是大规模、大批量生产，传统的人工加工方式难以满足生产效率和质量的要求，而钣金自动化设备可以大幅提高生产效率和生产质量，降低劳动力成本。同时，工程机械的钣金加工多为厚板加工，而且板材尺寸较大。传统方式是人工操作行车转运物料，效率低且过程中易出现安全事故，而钣金自动化设备可以精准、快速、安全地将物料转运到各个工位。此外，工程机械行业对生产管理要求高，需要对生产过程进行全面的信息化管理。自动化钣金加工设备可以与生产管理系统相结合，实现生产计划、工艺管理、生产过程监控、质量检测等一系列管理功能，提高生产效率和产品质量。工程机械车间原料库如图2 所示。

图2 工程机械车间原料库

钣金自动化设备在工程机械行业的应用

江苏恒佳自动化设备有限公司（以下简称“江苏恒佳”）作为国内钣金自动化的先驱者，拥有十多年的钣金自动化装备制造经验和技术积累，参与了国内诸多行业龙头钣金智能车间的整体设计，并交付使用。本文将结合江苏恒佳的设备在某工程机械企业的案例，详细介绍自动化设备在现代化钣金车间的应用。

工程机械车间平面库如图3 所示，该智能车间为后续工序提供切割完毕的平板部件，年钢材用量5000t。车间智能下料线如图4 所示，这套自动化生产线由四大部分组成，包括原料存储及物流转运系统、自动上下料及分拣系统、车间中控系统及主机加工系统（激光切割机），整个板材下料生产线实现了物料的精准定位管理，自动转运，自动上下料、自动切割和自动分拣。整个系统数据交互、节拍统一、控制一体化，是现代化智能车间的典型案例。

图3 工程机械车间平面库

图4 工程机械车间智能下料线

原料存储及物流转运

这条下料生产线主要处理的是大小不一、板厚不同的物料，其中最大幅面的材料为10000mm×2000mm 的平板，最重达3t。因此，考虑到板材本身的物理特性，为了提高物料调取效率，设计并采取了平面库的形式存储物料，并配合江苏恒佳自主设计制造的HR3000L 智能行车系统及2台10t 负重的AGV 进行物料的周转。

该智能车间的原料存储区域采用18个存储库位，每个工位板材存储量可达20t，物料满储量为360t，可供该车间生产15 天。智能行车系统可以根据车间中控管理系统派发的生产订单，自动匹配并寻找需要的物料，并将此物料搬运到为这条生产线配套的大负载AGV 上，再由自动导引AGV 转运到下一个工位。

自动上下料及分拣

根据客户实际生产需求及产能，此条生产线配备了4 台高功率激光切割机，2套自动上下料机械手，6 套自动分拣机械手。当前道工序的AGV将生产需求的板料转运到指定工位后，由自动上下料机械手将每台激光切割机需要的板料从AGV 上抓取至对应激光切割机的工作平台上，其间物料的生产调度及激光切割机的工作分配，均由中控系统根据生产订单自动完成。待激光切割机加工完成后，分拣机械手将不同的部件自动分拣并码垛至指定区域，为后续工序做好准备。

自动分拣是钣金自动化设备中的一个难点，在实际生产过程中，会出现很多应用问题。江苏恒佳针对此条生产线的实际工况，进行了大量的自适应学习和优化，最终实现了切割的成品工件全自动分拣并分类码垛。

HSCMS 中控系统

此系统由江苏恒佳自主开发，实现了原料存储及上下料系统与激光切割机的联动作业，并实现了整条生产线的生产调度。该系统负责整个智能生产线的运行管理，所有相关参数可在电脑屏幕上显示，如机床设备编号、机床型号、机床类型、运行时间、运行速度、运行状态、能耗等，如图5 所示。

图5 中控系统界面

此外，该系统能够接收并读取MES系统下发的零件生产订单，可显示订单内容，能根据加工情况更新并识别套料软件生成的切割零件信息清单。根据生产订单和程序清单，系统可以自动或人工进行排产，同时还可以在界面上显示订单生产状况，以保证设备的利用率合理。

HSCMS 中控系统通过MES 系统数据接口接收生产订单并将生产订单文件存储在指定路径下，以便套料软件调用。

另外，系统还负责板材库的数据管理，板材入库信息扫码录入后，能够实时上传板材仓库的数据信息，包括库中板材的材质、长度、宽度、厚度、数量、重量、物料编码及库位等。系统还能实时监控每台设备的状态，收集加工参数，及时报警并上传至客户MES 或其他上位系统；收集各设备的报警信息，并分类显示全局报警、自动循环报警等；重点采集激光切割机的加工数据，包括设备状态、切割参数（输出功率、切割板厚、速度、气压等）、耗气量、切割速度、切割时间、待料时间、故障信息以及能耗检测等，通过OPC-UA 上传至中控系统。

结束语

近几年来，自动化技术的更新迭代使得自动化设备已经成为现代制造业中不可或缺的重要手段，为各行业的发展注入了新的动力。随着大数据、人工智能等技术的持续发展，未来的数控钣金加工设备将会更加智能化，这些设备将能够更好地满足客户的需求，进一步提高生产效率和质量。可以预见，随着自动化技术的不断创新和应用，钣金自动化设备将迎来更加广阔的发展前景，为制造业带来更多的机遇和挑战。