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摘 要：本文介绍了冰箱生产线体上的一种零部件制造设备：内胆与蒸发器自动压合设备的设计与开发过程，并对其设计方案、工艺流程、系统控制及其在生产中实际使用效果等方面进行了详细说明。
关键词：内胆；蒸发器；工艺流程
中图分类号：TB65 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0221-01
1 前 言
内胆与蒸发器是构成冰箱的关键部件之一，内胆采用工程塑料ABS经热成型制作而成，其主要作用为存储及保温，蒸发器贴合于冰箱内胆背面是冰箱制冷系统的主要换热装置，内胆与蒸发器的贴合质量与冰箱的制冷效果关键。为此，需要研制一种将内胆和蒸发器贴合在一起的专用设备。
2 贴合工艺分析与设计方案
2.1 传统蒸发器贴合工艺弊端
据调查，在国内相关企业的实际生产中，冰箱内胆与蒸发器的贴合采用半自动化压合方式进行，存在以下几个方面问题：
（1）设备无防呆功能，在长时间的流水作业过程中可能对工人造成伤害；
（2）冰箱内胆与蒸发器的贴合压力及压合时间没有工业标准化，经测试内胆能承受的最大拉伸强度在0.8MPa左右，内胆的拉伸模拟量为0.7MPa，因此合理标准的压合时间及贴合压力是贴合工艺质量保障的关键；
（3）作为工业4.0时代发展进程中的流水线配套设备，无法对产品进行统计将直接响企业管理层、执行层进行信息的交流和协作。
2.2 工艺改进与设计方案
经过数次设计试验和多方论证，确定了以下工艺方案：
（1）添加设备防呆功能，启动设备压合流程时，需工人双手按下两个单独启动按键后，设备方可进行压合处理；
（2）经多次试验论证，蒸发器与内胆的最佳贴合压力为0.45MPa、压合时间为10s，将该值进行固化并采集入设备控制系统，当压力值不达标时设备发出报警信号自动拒绝执行压合动作，在规定时间内完成压合操作后，设备方可进行开模动作；
（3）针对传统设备缺乏数据采集功能的缺陷，采用在设备上设计安装带显示功能的计数器，将生产数据进行现场实时更新显示，同时上传至企业线体数据链；
综上所述，在传统压合工艺的基础上优化改进压合设备结构和操作流程，改进后的作业流程为：工人将内胆及蒸发器组合件放置在下模的定位装置上，双手按下启动按键，下模上升到位，锁模装置启动锁住下模，设备自动进入压合流程，上模下降进行压合处理，，完成10s压合处理后，设备自动开模，取出贴合的内胆和蒸发器组合件并计件一次，设备自动回位至初始状态。
3 设备结构、技术参数及电气控制
3.1 设备结构设计
该设备主要由气动装置、定位装置、上下模具装置、模拟信号采集传感器及PLC控制系统五个部分组成，设备机械结构设计如图1所示。
工装定位装置设计在设备下模上，根据内胆工艺尺寸定制加工，工人直接将内胆和蒸发器组合件放置到下模定位装置即可，无需进行手动定位，从而提高了生产节拍，气动装置配备有手/自动调节阀、气压实时检测传感器及压合计时器，可根据生产贴合工艺需要进行实时调整，并将调整后的压力值及压力时间进行固化，采集到PLC控制系统，以保证内胆和蒸发器的贴合质量。
3.2 主要参数
适用产品规格：400×600內胆贴合组件。
技术参数：生产节拍15s，压合时间，10s，贴合压力值：0.5MPa。
3.3 设备电气控制
该控制系统以先进、可靠的PLC为核心，集控制阀件、计数器、计时器及相关控制按键指示灯于一体，组装为一套嵌入式小型控制柜安装于设备右侧；对设备中各种检测信号进行收集和反馈，通过编程软件（GX Developer），对各输入输出信号进行逻辑控制。设备运行中，可使用该软件对设备程序的运行状态进行全面监视，也可用于设备异常的快速高效诊断和处理，综合工厂的实际情况及实际生产工艺需求，设备控制系统选用PLC型号为FX3U-32MR/ES-A，内置16入/16出（继电器）及时钟功能，可执行时间的控制。
4 设备的创新点、安全性、可靠性及环境风险
经过生产车间长时间使用，证实该自制专用工艺设备生产效率高，质量稳定，降低劳动强度，操作简单方便。
4.1 设备的创新点、安全性、可靠性
该设备整体结构简单，动作可靠，维修方便，设有安全保护装置进行防呆处理，采用PLC控制系统对影响贴合质量的两大关键工艺参数——贴合压力值及压合时间，进行了标准固化，提高了产品的良品率。
4.2 环境风险评估
通过对制作内胆材料及力学分析，在设计制造设备时根据组件测试数据，采用冷压制作工艺，规避了传统贴合工艺中的热压、涂胶等制造环节，在实际生产过程中无废弃物和有毒有害排放物；噪声小，约85dB。
收稿日期：2018-3-26
关键词：内胆；蒸发器；工艺流程
中图分类号：TB65 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0221-01
1 前 言
内胆与蒸发器是构成冰箱的关键部件之一，内胆采用工程塑料ABS经热成型制作而成，其主要作用为存储及保温，蒸发器贴合于冰箱内胆背面是冰箱制冷系统的主要换热装置，内胆与蒸发器的贴合质量与冰箱的制冷效果关键。为此，需要研制一种将内胆和蒸发器贴合在一起的专用设备。
2 贴合工艺分析与设计方案
2.1 传统蒸发器贴合工艺弊端
据调查，在国内相关企业的实际生产中，冰箱内胆与蒸发器的贴合采用半自动化压合方式进行，存在以下几个方面问题：
（1）设备无防呆功能，在长时间的流水作业过程中可能对工人造成伤害；
（2）冰箱内胆与蒸发器的贴合压力及压合时间没有工业标准化，经测试内胆能承受的最大拉伸强度在0.8MPa左右，内胆的拉伸模拟量为0.7MPa，因此合理标准的压合时间及贴合压力是贴合工艺质量保障的关键；
（3）作为工业4.0时代发展进程中的流水线配套设备，无法对产品进行统计将直接响企业管理层、执行层进行信息的交流和协作。
2.2 工艺改进与设计方案
经过数次设计试验和多方论证，确定了以下工艺方案：
（1）添加设备防呆功能，启动设备压合流程时，需工人双手按下两个单独启动按键后，设备方可进行压合处理；
（2）经多次试验论证，蒸发器与内胆的最佳贴合压力为0.45MPa、压合时间为10s，将该值进行固化并采集入设备控制系统，当压力值不达标时设备发出报警信号自动拒绝执行压合动作，在规定时间内完成压合操作后，设备方可进行开模动作；
（3）针对传统设备缺乏数据采集功能的缺陷，采用在设备上设计安装带显示功能的计数器，将生产数据进行现场实时更新显示，同时上传至企业线体数据链；
综上所述，在传统压合工艺的基础上优化改进压合设备结构和操作流程，改进后的作业流程为：工人将内胆及蒸发器组合件放置在下模的定位装置上，双手按下启动按键，下模上升到位，锁模装置启动锁住下模，设备自动进入压合流程，上模下降进行压合处理，，完成10s压合处理后，设备自动开模，取出贴合的内胆和蒸发器组合件并计件一次，设备自动回位至初始状态。
3 设备结构、技术参数及电气控制
3.1 设备结构设计
该设备主要由气动装置、定位装置、上下模具装置、模拟信号采集传感器及PLC控制系统五个部分组成，设备机械结构设计如图1所示。
工装定位装置设计在设备下模上，根据内胆工艺尺寸定制加工，工人直接将内胆和蒸发器组合件放置到下模定位装置即可，无需进行手动定位，从而提高了生产节拍，气动装置配备有手/自动调节阀、气压实时检测传感器及压合计时器，可根据生产贴合工艺需要进行实时调整，并将调整后的压力值及压力时间进行固化，采集到PLC控制系统，以保证内胆和蒸发器的贴合质量。
3.2 主要参数
适用产品规格：400×600內胆贴合组件。
技术参数：生产节拍15s，压合时间，10s，贴合压力值：0.5MPa。
3.3 设备电气控制
该控制系统以先进、可靠的PLC为核心，集控制阀件、计数器、计时器及相关控制按键指示灯于一体，组装为一套嵌入式小型控制柜安装于设备右侧；对设备中各种检测信号进行收集和反馈，通过编程软件（GX Developer），对各输入输出信号进行逻辑控制。设备运行中，可使用该软件对设备程序的运行状态进行全面监视，也可用于设备异常的快速高效诊断和处理，综合工厂的实际情况及实际生产工艺需求，设备控制系统选用PLC型号为FX3U-32MR/ES-A，内置16入/16出（继电器）及时钟功能，可执行时间的控制。
4 设备的创新点、安全性、可靠性及环境风险
经过生产车间长时间使用，证实该自制专用工艺设备生产效率高，质量稳定，降低劳动强度，操作简单方便。
4.1 设备的创新点、安全性、可靠性
该设备整体结构简单，动作可靠，维修方便，设有安全保护装置进行防呆处理，采用PLC控制系统对影响贴合质量的两大关键工艺参数——贴合压力值及压合时间，进行了标准固化，提高了产品的良品率。
4.2 环境风险评估
通过对制作内胆材料及力学分析，在设计制造设备时根据组件测试数据，采用冷压制作工艺，规避了传统贴合工艺中的热压、涂胶等制造环节，在实际生产过程中无废弃物和有毒有害排放物；噪声小，约85dB。
收稿日期：2018-3-26