摘要：随着科学技术的发展，我国自动化折弯技术有了很大进展。将机器人应用在钣金折弯作业当中，涉及到了较多的程序算法及原理，对其进行分析，同时对钣金成形过程做几何分析，明确机器人和折弯机之间运行参数要求。进而探讨了当前常见的折弯机器人厂商，以及我国目前机器人自动化钣金折弯的应用现状及不足之处。
关键词：金属钣金；机器人；自动化；折弯技术
引言
与通用机器人相同，折弯机器人主要由机器人本体、控制系统两大部分组成。其中机器人控制系统被看作是除了减速机之外的最核心的部件，其性能对机器人的整体性能具有决定性影响。机器人控制系统的主要任务是控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹，动作时序等，其技术水平决定着机器人的技术水平。机器人控制系统的开发也被认为是机器人开发的最为基础的、底层的工作。
1钣金折弯加工工艺难点
在工业生产制造和零部件的加工行业中，钣金折弯加工工艺主要是指将特定的金属材质薄板，通过数控折弯机在冷态下利用所配备的通用模具（或专用模具）将金属材质折弯成各种所需要的几何截面形状的工件，不同的截面形状，可能配备不同的模具折弯，比如段差模用在Z型工件折弯上，鹅颈模用在折深度较深的工件折弯上等。折弯加工可以使金属薄板能够形成更加复杂多样的几何截面。常见于家庭中人们日常接触和使用的油箱、通风管道、铁壶、漏斗、弯头和各类电子设备的外壳等都属于钣金加工而获得的机械构件。钣金构件通常没有固定的结构形式，其种类和样式十分繁杂多样。因此，在对钣金产品进行设计和生产时，应优先考虑生产线的实际功能。以满足实际生产功能的需求为前提，使所设计出的钣金加工件，从结构到外形都符合制作成本低廉且美观，耐用等基本特点。钣金构件通常需要根据具体的用途和需求进行差异化的设计。根据不同的设计方案和设计结构要求可以获得不同形式的钣金零件。总体来说，钣金构件的设计并没有一成不变的固定方式和规律，而需要随着具体应用产品的功能需求而进行变化。这就是现阶段钣金机械加工工艺所要面临的主要和难点问题。
2金属钣金机器人自动化折弯技术应用
2.1电液伺服数控折弯机
电液伺服数控折弯机，能够对折弯工作速度和行程进行精确、稳定的调整，进而确保在金属钣金折弯过程中，保持稳定、匀速的作业，防止由于速度过快、行程控制不准或不同步而导致工件折弯精度达不到技术要求的目的。另外，由于对折弯机本身刀口行程信息，无法直接向机器人实时通信的问题，可通过折弯机控制系统根据折弯机工进速度、上模R弧大小、下模开口大小、可折板料厚度间接的计算出板料的翻转位置，再把此位置信号实时传输给机器人控制系统，由机器人控制系统根据此位置信号实时的调整抓手位置，达到机器人跟随折弯的目的，从而实现良好的自动化折弯过程。
2.2工业机器人
目前主流的工业机器人，除了四大家族以外，意大利柯玛、日本川崎重工等厂家也提供带有折弯跟随功能的机器人（机器人本体内需安装有与编码器通信协调数据的专用板卡或模块），配合真空吸盘式抓手，可在机器人的控制器内为不同规格的产品预先录入产品编号及相应的尺寸参数，机器人即可准确对应多种规格的产品折弯作业。
2.3应用中注意技术参数
在实际应用当中，对于一些重要的技术参数应加以注意。在折弯机工作当中，要充分注意工进速度，也就是金属钣金开始折弯变形时的折弯机工作速度。经实践测量认为，设定速度应不超过25mm/s，如果速度过快，机器人运动速度将比金属钣金移动速度更慢，其就可能从吸盘抓手上脱料。如果机器人6轴法兰中心，和折弯机刀口中心尺寸有较大的距离，超过了300mm时，应当将折弯机作业时工进速度降低，避免出现问题。
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3钣金折弯加工及其自动化的改进措施
3.1钣金折弯加工的选材
用于钣金折弯加工的材料和板材要在经过严格的筛选程序后才能投入实际的加工和生产。在保证金属材料强度的前提下压缩生产成本。使用同一结构的加工材料时，各类规格相同的板材应放置于一处。相同厚度的板材种类不能超过三种且加工过程中要注重高效率利用，避免浪费等现象。对于高强度的钣金加工操作可采用薄板压筋等方法满足加工需求。现在市面上所供应的钣金加工材料有一部分外形不符合用户的实际需求，在钣金折弯加工的零件尺寸和外形轮廓等方面要进行严格的检测和筛选。此外，部分材料在装饰面进行了特定材料的喷涂，这也会影响钣金材料的稳定性，并对其应用的范围产生了一定约束。对不用暴露在外表面的钣金材料不需要过分关注其美观问题。与此同时，对于要暴露在外面的钣金材料必须对其纹理和表面的光洁度进行严格把控，避免划伤等不必要的损伤降低材料的利用率。
3.2随动算法的开发
机器人进行自动化折弯时，最关键也是最难实现的动作就是折弯随动动作。机器人在进行折弯随动过程中，机器人末端的夹具需要跟折弯机滑块的动作做同步的协同的动作，如果机器人的跟随轨迹失真，轻则影响折弯加工精度，重则造成设备损坏引发安全事故。
3.3孔缺结构设计及加工
部分钣金折弯加工材料要进行指定位置的打孔。为方便操作，钣金加工的后期可对处于加工部位根部的方孔提前进行打孔操作，避免在钣金加工后打孔对板材产生整体拉伸导致孔位的变形。这种方式还能够避免折弯加工时手工打孔操作难度过大的问题。如果钣金件需要钻有螺纹孔，可采取不同规格的螺纹模具完成操作。焊接工艺在钣金折弯加工的整体流程中占有较大比例，除了保证产品的外形美观无损伤之外，还必须将钣金件的表面接缝处进行妥善处理。边角处的焊缝需经过加工和打磨，尽量避免因焊接产生的缝隙对钣金材料的使用造成影响。
4折弯机器人实际应用现状与不足之处
在我国，目前对于金属钣金折弯机器人的应用正逐渐广泛，例如东莞嘉利公司、厦门ABB开关有限公司等大型家电、电器柜生产制造企业，都在实际生产作业中应用了金属钣金机器人自动化折弯技术。但是也有很多金属钣金制造企业刚刚开始筹划自动化折弯技术，或是还没有开始应用这项技术。其中主要以中小型企业为主，由于生产产品不具有固定规格，产量相对较少，同时稳定性低，因此需要经常调整和更换折弯机上下模刀口，进而会改变基准位置。如果利用折弯机器人，还需要反复校准机器人参数，因而无法充分发挥出机器人作业优势。所以，在当前很多中小型企业当中，对于金属钣金机器人自动化折弯技术的推广应用，仍存在着一定的问题和不足，在未来的发展中，也应注意对这一方面的研究和改进。
结束语
综上所述，金属钣金机器人自动折弯技术，是机器人制造业高端智能化发展中的一个部分。随着全球工业化4.0进程的不断深入推行，对于机器人智能化的要求将不断提高。在不同的领域当中，也会有不同的技术要求，进而实现机器人对人工的替代。在金属钣金机器人自动化折弯技术的实际应用中，要充分考虑到实际需求，认识到应用中的问题，使其能够发挥更大的优势。
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论文作者:胡耀家
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：机器人论文; 钣金论文; 加工论文; 金属论文; 折弯机论文; 技术论文; 材料论文; 《基层建设》2019年第13期论文;