浅谈集装箱的自动化加工

摘 要：随着经济的发展，国际贸易不断深入，集装箱作为物流运输的重要载体，需求量也日益增加。集装箱的自动化加工已成为现代发展的主流趋势。为此，笔者结合自身参与项目经历，就集装箱的自动化加工进行分析。

关键词：集装箱;自动化加工;必要性;工艺

前言

经济全球化的今天，集装箱作为海上运输的重要载体，需求量日益提升。同时，集装箱作为金属加工中的子产业，在国民经济中扮演的地位也日益凸显，因此如何利用先进制造技术，推动集装箱自动化升级改造，是当前需要解决的重要问题。

1 集装箱自动化加工的必要性分析

集装箱自动化加工是当前发展的主流趋势，主要体现在三个方面。

首先，随着全球贸易的不断开展，尤其是国际航运业的飞速发展，目前取代集装箱的产品并未凸显，集装箱包装容易迎来了新的历史发展。预计未来几年，集装箱产销量将持续上升，前途光明，在这种大需求量的前提下，如何实现高效生产，其中自动化加工必不可少。

其次，集装箱制造是一种材料密集型和劳动密集型产业。在当前我国生产劳动用工紧张，劳动成本增加的情况下，集装箱制造领域的用工将不断趋向于紧张状态，因此如何在智能制造时代下，来实现集装箱的自动化、信息化生产，也是决定集装箱产业持续发展的重要因素。

最后，节能环保已成为我国发展制造业的一面镜子。对于集装箱制造产业来讲，依托于传统的手工生产，在钢板热处理、焊接、喷漆等环节存在空气、噪音及水污染等问题，因此如何在现象条件下合规合法的进行生产，减少环节污染，则需要实现“机器换人”，引用自动化设备进行升级改造，提升环保等级，因此集装箱的自动化加工、生产也是时代发展所趋。

2 工艺视角下集装箱的自动化加工技术分析

基于制造工艺视角，结合自身认知，从冲裁、折弯、下料成型、焊接及钻孔等五个方面简要阐述集装箱的自动化加工技术。

2.1 冲裁

根据图1可知，集装箱门角柱重量及体积较大，在进行折弯成型前需要冲裁下料，需要对6个缺口的冲裁加工，为提升加工效率，保持生产的正产运转，可由智能搬运机器人将板材送入冲裁机床的模具，每冲裁一个缺口，由机器人移动机器至一下缺口位轩后继续冲裁，连续自动工作，直至冲裁完所有缺口，或者由整体冲缺模具一次性冲裁成型，实现冲裁环节的自动化生产。

2.2 折弯

考虑到集装箱门角柱的折弯成型由于折弯设备及折弯模具的空间限制等问题，可考虑应用搬运智能机器人配套专用夹具代替人工进行工件的定位各工序间的工件变位，以PLC连接机器人系统及折弯机进行联动，自动完成角柱的折弯工作。集装箱门角柱的冲裁和折弯可将冲裁机与折弯机按需布局在相邻位置，由单台智能机器人完成冲裁后继续完成折弯工作，该应用的基础工业条件具备，机器人产业发展迅速，相关的PLC控制等工业应用普遍，该应用在技术及设备上可行。这样，可有效节省人工，提升运转效率，提升集装箱的产量及折弯质量，保证货物加工的标准，实现模块化生产。

2.3 成型

一方面，当前集装箱顶板的压制成型需由2人搬抬板材在油压机上进行定位，油压前后各2名工人，而采用伺服自动输送系统，可以实现顶板的自动上料、下料及智能定位，通过PLC来实现动作的自动控制，有效节省人工成本。

另一方面，传统加工模式下，集装箱鹅颈槽的成型需要由3名工人搬抬及旋转变位压制，集装箱鹅颈槽的折弯成型可设计专用的三弯成型模具，一次加工三道折弯，利用专用变位装置，将工件在XY平面旋转180度后进行另外三道折弯的成型。而引入自动化平板上料装置，配置相应的变位机构及下料模块，通过PLC来实现人机控制，改变工艺参数即可实现自动化生产，不仅节省了时间，同时也节省了人工。

2.4 焊接

众所周知，集装箱是由不用厚度的板材进行拼焊而成，其中焊接质量在一定程度上决定集装箱的整体加工质量。在集装箱的生产工艺流程中，焊接是将材料永久链接，焊接工艺直接影响到集装箱产品的质量。集装箱的装配全部由焊接完成，焊接作业量非常大，采用传统人工焊接，由于不同焊工之间的技术存在差异性，难以保证不存在焊接缺陷。而通过运用机器人来代替人工焊接，配置激光检测系统，将集装箱焊接中特有的焊缝类型进行编程，通过机器人行走来检测信号，进而控制焊接轨迹，对完成集装箱自动化焊接，保证焊接质量具有重要的导向作用。同时，在集装箱焊接环节，可以通过引入自动检测焊接质量传感器，来辅助进行焊接生产，保障焊接过程中无焊接缺陷等现象。所以，对于集装箱焊接环节而言，引用自动化，不仅节省了人力，提升了生产效率，同时保证了产品的质量。

2.5 钻孔

当前而言，集装箱的木地板采取螺钉固定的安装方式，一个40英尺集装箱木地板螺钉多达420个之多，不同的箱型及客户要求，具体数量还有相应增加。而依靠传统的手持工具进行钻孔，不仅定位精度差，而且劳动强度十分高。而采用木地板自动钻孔装置，它以智能自行小车为装载体，从集装箱门端进入集装箱后，以感应器件寻找木地板下底横梁进行定位，两侧撑出定位部件以集装箱侧板做定位点，实现小车在集装箱内的横向稳定，定位底横梁中心后，小车上控制器启动钻孔装置驱动钻孔进给，钻孔完成后，钻孔装置回原位，小车收回侧面定位装置，启动前进，行进中检测下一底横梁位置，至下一钻孔位后定位停下，重复钻孔动作，直至木地板钻孔全部完成。这种自动化装置可以大大提升钻孔效率，保证钻孔质量，节约生产成本。

结束语

装备制造业是为国民经济发展的基础性产业。集装箱作为海上对外贸易的重要运输载体，其数量的多少也决定运输的吞吐量，是彰显我国经济发展的一张铭牌。因此如何通过先进制造技术，来改变集装箱的传统人工或者半自动化加工模式，打造集下料、冲裁、折弯、成型、焊接、钻孔、喷漆等全过程的自动化加工体系，通过精细化的管理系统，来保障集装箱自动化加工水平，是未来发展的主趋势，是确保集装箱产业可以持久发展的重要保障。

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作者简介：梁校，男，1986.12.17，广西贵港市，本科，中级机械工程师，研究方向：集装箱设计。