集装箱底横梁全自动压型生产线设计

王世明　申玉　褚雷　汪净远

随着世界经济贸易的快速发展及人们生活水平的提高，集装箱的应用范围日益广泛：除了用作货运载体外，越来越多的集装箱应用于房车或移动性住宅。在传统集装箱生产工艺下，物料运输频繁且效率较低，所需工人数量较多且劳动强度较大，生产过程中存在一定危险性。在工业4.0背景下，将钢板上料、定尺剪切、去除毛刺、校平、压型及落料堆垛等工序整合到一条生产线上完成，不仅可节约人工成本，降低工人劳动强度，而且能减少物流环节，改善工作环境，大大提高生产效率。本文针对传统集装箱底横梁生产模式的弊端，设计集装箱底横梁全自动压型生产线，实现集装箱底横梁成型区域的流程关联化生产，并应用智能控制和故障监测技术，加强工序间的紧凑性和可控性，从而有效降低物料和用工成本及工人劳动强度，拓展集装箱制造的自动化、智能化发展空间。

1 集装箱底横梁全自动压型生产线架构

集装箱底横梁全自動压型生产线的组成部件包括自动上料装置、剪切前送料机构、液压板式剪板机、剪切出料输送皮带机、1号输送辊道、板料提取机构、七辊板料校平机、2号输送辊道、带动力去毛刺装置、3号输送辊道、折弯后送料机构、龙门式油压机、底横梁折弯模具、折弯定位机构、自动码垛机、校正装置、成型工件纵向输送辊道、气动系统、电气设备等，其中，纵向输送装置结构如图1所示。

2.1 自动上料装置

自动上料装置设计原理：备料台传送辊道由交流电动机驱动并经链条传动，将堆放整齐的板材输送到真空吊具单元正下方；板料提取机构采用气缸升降和四导柱导向，由真空吸盘提取板料；移动送料机构采用交流电动机并经链条传动驱动机架沿直线导轨将提取的板料送至剪切前送料机构的台架上。

2.2 板料提取机构

板料提取机构（见图2）用于上下条边料，主要由板料提取机构、横移送料机构、机架及轨道系统等组成。板料提取机构采用气缸升降和齿轮、齿条同步原理，由真空吸盘提取板料。横移送料机构采用气缸推动机架沿轨道将提取的板料送至输送链条上，或者将板料从输送链条上提取到1号输送辊道上。

2.3 夹送辊和七辊板料校平机

夹送辊和七辊板料校平机（见图3）主要由左右立柱、夹送辊、工作辊、压下装置、传动装置和机座等组成。左右立柱采用Q235优质碳素钢组焊而成，经过整体高温回火，消除应力。下夹送辊采用合金钢经调质和表面热处理研磨加工而成；上夹送辊采用45号钢外包聚氨酯橡胶研磨加工而成，通过手轮螺杆调节沿立柱滑道窗口升降。工作辊尺寸为100 mm？420 mm，材料为合金钢，淬火洛氏硬度58～63，碎层深度5～6 mm。4 支下工作辊安装于左右立柱上；3 支上工作辊通过活动轴承座安装于立柱滑道窗口内，通过手轮调节蜗轮丝杆升降机来进行上下和倾斜调整。减速箱将4 kW交流电动机动能传输到传动齿轮，以驱动下夹送辊的下工作辊。传动齿轮材质为20CrMnTi，齿面渗氮淬火处理洛氏硬度45～52，采用严格的加工工艺，保证剪切后对角线误差及折弯后纵向直线度和宽度误差较小。

2.4 带动力去毛刺装置

带动力去毛刺装置（见图4）主要由导向装置、固定去毛刺辊轮、活动去毛刺辊轮及滑座组成。固定去毛刺辊轮通过支座固定于滑座上；活动去毛刺辊轮可通过螺杆调节并沿滑座移动，调整宽度为30～ 130 mm，采用聚氨酯橡胶补偿，使去毛刺辊轮始终贴紧板边。去毛刺辊轮采用V形口，通过挤压板边修除毛刺。辊轮直径为135 mm，材质为Cr12Mo1V1，整体热处理洛氏硬度60～62。

2.5 龙门式油压机

采用400 t龙门式油压机（见图5）对底横梁折弯压型，其工作台上装有两组折弯下模，滑道两侧装有折弯刀，以便将板材准确定位后进行单边折弯压型。

2.6 折弯定位机构

折弯定位机构用于条料折弯时的送料及定位。送料机构采用气缸回转摆动送料；定位机构采用自动定位挡块和摆动气缸定位，并采用导轨及直线轴承导向。

2.7 自动码垛机

自动码垛机（见图6）由输送皮带、卸料机构、翻料机构、整料装置、液压升降台等组成。输送皮带将成型底横梁输送至卸料机构后，通过气缸摆动使底横梁直接滑落至整料台上。翻料机构通过气缸驱动定位挡块将从卸料机构滑下的底横梁托住，再通过气缸摆动将叉槽翻转180褐琳咸ㄉ希纱丝刂频缀崃翰劭谝徽环聪嗷サ耪搿U献爸镁浊菹虻舶褰缀崃憾逊耪耄⒁来瓮扑偷揭貉股堤ㄉ希ü德洳钍迪侄嗖愣训？

3 集装箱底横梁全自动压型生产线电气及液压系统设计

集装箱底横梁全自动压型生产线的电气及液压系统包括1个电控操作台（见图7）和2个电气控制柜（见图8）。电控操作台形状为钢琴式，斜面上布置各种显示仪表及操作面板；电气控制柜门采用翻边防尘设计。在控制方面采用各种形式的极限开关和光电管等，实现对生产操作的自动化程序控制。

自动上下料堆垛装置液压系统如图9所示。自动上下料堆垛装置液压系统的工作原理：在液压系统气缸推动机架的作用下，横移送料机构将提取的板料送至输送链条上。设备多处安装急停开关，保证工作人员作业安全。

4 集装箱底横梁全自动压型生产线主要

技术创新

（1）将钢板自动上料、定尺剪切、去毛刺、校平、自动压型以及落料堆垛等工序整合到一条生产线上，达到节约人工成本、降低工人劳动强度、减少物流环节、改善工作环境、提高生产效率的目的。

（2）采用自动识别装置校直折弯不达标的底横梁。

（3）由于折弯成型步骤耗时较长且控制复杂，通过一定技术手段实现底横梁在自动折弯成型过程中的快速、稳定送料，从而提高自动折弯成型的效率和质量，进而提高生产线效率。

（4）该生产线既可联机运行，也可单主机运行或分段运行，以便在单个主要设备出现故障时，其他主要设备能正常运转。

5 集装箱底横梁全自动压型生产线的市场优势

集装箱底横梁全自动压型生产线的市场优势如下：（1）生产效率达到10件/min以上，剪切后对角线误差控制在2 mm以内，折弯后宽度误差小于，纵向直线度误差小于2 mm；（2）在满足现有生产节拍的前提下，节约设备占地面积，比传统生产方式减少工人5～6名，降低工人劳动强度，减少中间物流环节；（3）通过连续自动上料、剪切、去毛刺、校平、压型、堆垛，使整条生产线保持较快生产速度并确保生产稳定性；（4）满足多种规格底横梁生产要求，保证折弯尺寸精度和成型稳定性。总之，集装箱底横梁全自动压型生产线有利于解决关键技术问题，形成集装箱生产企业的核心技术和相应产业链，推动我国集装箱装备的现代化发展。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2018-04-22）