銅管件精深加工自動化裝置的研發與應用
科技計畫專案實施工作總結和技術報告
一、 立項背景和意義
1、市場需求和行業背景
浙江精藝管件****是銅管件精深加工高新技術企業，公司一直專注於銅管接頭、銅管路件的高中端產品研發生產和銷售，產品主要出口到日本、美國和德國，目前是國際上最大的銅管件專業產品製造廠商之一。隨著先進技術不斷發展和廣泛使用，及人們對節能環保產品意識的不斷加強，銅管接頭、銅管路件在管路系統中被廣泛應用，主要起到連線、轉彎和分流技術作用。
目前，國際上工業施工管路系統及家用、**、汽車空調器管路系統等行業對銅管件的需求量相當的大，同時對銅管件產品的技術質量要求也越來越高。但是具有質量可靠、清潔衛生、安全環保、節能降耗等高技術質量要求的高中端銅管件產品製造廠商卻很少。雖然本公司開發、生產的銅管件產品具有較高的價效比，也已達到了當前國際市場的技術要求，可是生產成本、質量成本比較高。
當前本公司裝置效率低，能耗高，還處於勞動密集型狀態。究其原因主要是公司的生產工藝技術裝置能力還跟不上國際先進裝備技術水平。由於銅管件產品精深加工製造工藝獨特性，國際上沒有這樣的專業技術裝置，這些生產技術工藝的專用裝置只能依靠自主研發製造。
為解決現有技術中銅管件彎管一次成形加工方法的缺陷和不足之處，提供一種銅管件彎管一次成形方法及其自動化裝置。目的是解決傳統的彎管機人工操作勞動強度大，生產效率低、生產不安全、次品率高等問題。公司在2023年12月1日申請了該專案新裝置技術國家專利，申請號或專利號201120491054.
4。2、技術創新與轉型公升級意義
當前，由於國內外市場環境的深刻變化，我市工業正面臨著嚴峻的挑戰和壓力，長期積累的結構性、素質性、體制性矛盾進一步凸現，一些新情況、新問題又亟待解決。加快工業轉型公升級已刻不容緩，這是化解我市工業發展過程中各種困難和挑戰的有效手段，是實現工業節約發展、清潔發展、安全發展、可持續發展的治本之策，也是推動我市經濟發展方式轉變的關鍵之舉。
堅持把自主創新作為工業轉型公升級的中心環節，加快先進適用技術的研發和應用，推動產業結構調整和發展方式轉變。引導和扶持企業加大技術改造和技術引進力度，加快實施一批投資規模和產業關聯度大、技術水平高、市場前景好的重點技術改造專案，實現主要行業的技術裝備水平達到國內領先水平。積極運用先進適用技術改造提公升傳統產業，加大新產品開發力度。
3、企業自身發展需求
當前產品市場競爭激烈，物料不斷**，勞動力資源緊缺，又遇上國際金融危機，企業經營面臨重重困難壓力。由於公司裝置效率低，能耗高，難招人。公司必須進行技術改造創新，大力提倡節能降耗，提高生產效率，降低生產成本，才能實現企業的生存和可持續發展。
公司立足現有基礎，依靠技術進步，技術轉型公升級，加速淘汰和改造落後工藝裝備，以工藝現代化和更新裝置為手段，促進產品結構調整和工藝裝備結構優化；促進能源結構的合理與優化；注重節能降耗、提高勞動生產率、環境保護和資源**與綜合利用，進一步提高企業的整體素質和經濟效益。
二、 國內外研究現狀與發展趨勢
銅管接頭、銅管路件系列產品類似機電裝置零部件，形體都不大，大多是非標部件，通常以個來計量。別看它個小，乙個符合組裝技術的精成品需要20多道工序才能完成。最傳統第一代生產技術工藝裝置主要是切管機、儀表車、沖床、擠壓機、車床等機械加工裝置，那時我們公司年生產5000萬個產品，需要1500個工人。
經過了近8年的新裝置新技術開發和推廣應用，至今我們公司年生產10000萬個產品，僅需要500個工人，同時年耗電量降低50%，產品不良率降低60%,並取消了煤燃料、鉛介質、汽油洗劑等有汙染源輔料工序，基本達到了快速高效、清潔衛生、安全環保、節能降耗的精益生產效果。
第二代生產技術工藝裝置主要是引進開發了鋸管機、數控車床、工位機、彎管機、擠壓機等較先進生產裝置，雖然生產技術裝置改進提高了，但是有些獨特技術工藝還是依賴於傳統加工技術。這第二代生產技術工藝裝置是目前國內外大多同行企業的生產裝備，每個產品需要工人乙個個從待加工心得工位箱裡取出來放到裝置上，加工後又乙個個取出來放置空箱裡，這樣依舊簡單機械工作動作，還是既費時又耗力。由於產品每個工序工種都不一樣，其生產技術工藝也比較獨特性，不可能進行生產線自動化操作現代化生產模式，這個難題一直是我們「精藝銅管件精深加工高新技術企業研究開發中心」新裝置新技術研發專案組自主創新和努力攻克的乙個重大目標，在5年前就列入了企業發展戰略重要議程。
為解決現有技術中銅管件精深加工方法和自動化生產系統的缺陷和不足之處，提供一種快速成型方法及其自動化系統裝置。本公司高新技術研發中心的技術工藝小組和裝置製造小組共同進行3年多的技術攻關，經過不斷的研發和試製，終於研發出了自動鋸管機、自動專用數控車床、自動專用數控彎管機、自動快速成型擠壓機、自動工位機、自動切口光頭機等先進自動化專用裝置。
銅管接頭、銅管路件系列產品的生產過程中最關鍵最重要的工序是擠壓成型和彎管成形兩大技術。在2023年本公司自主成功研發的銅質三通快速成型自動化先進加工裝置，在常溫下，將一根直銅管放置在精密模具上一次性塑性液壓成t型，再經過公司機械技術工藝和精密模具加工成各類形狀的三通銅管材，為管路系統的連線簡便、結構合理、節能降耗、不洩漏，承受強度大、牢固可靠，高壽命週期等效能方面的技術發展提供了有力的保障。
本專案研發課題就是破解關鍵工序彎管一次成形的精深加工技術，並實現一機多頭的自動化生產裝置。為解決傳統彎管機人工操作勞動強度大，生產效率低、生產不安全、次品率高等問題。本專案研發成功寓意著公司生產裝備已步入了第三代先進生產技術工藝裝置的自動化現代化生產規模歷程。
不但在國內處於領先水平，即使在國際同行中也處於先進水平。本專案成功研發和推廣應用，將為企業產生很大的經濟效益，同時也將大大增強企業的市場競爭力，今後為企業持續發展打下了堅實的基礎。
三、 技術研發內容和技術關鍵
1、研發內容
為解決現有技術中銅管件彎管一次成形加工方法的缺陷和不足之處，提供一種銅管件彎管一次成形方法及其自動化裝置。目的是解決傳統彎管機人工操作勞動強度大，生產效率低、生產不安全、次品率高等問題。
為解決上述問題，本研發的銅管件彎管一次成形方法及其自動化裝置，其特徵在於：一種自動彎管裝置，包括設定在工作平台上的下模和在下模的上方與下模配合夾緊管件的可公升降的上模，下模的上表面設定有貫通側壁的管件定位導槽，下模模組側壁的管件定位導槽的外側設定有導杆元件，導桿元件的前部設定有可插入被折彎管件內的導桿，導桿元件通過動力及傳動裝置帶動其可沿管件定位導槽的軸線方向移動及轉動，所述的上模的下表面設定有與下模的管件定位導槽配合夾緊管件的貫通上模側壁的凹槽，上模的側壁上設定有與上模下表面上的凹槽聯通的半圓形凹槽。
所述導桿元件的移動及轉動的具體結構是：固定座的上部橫向設定有滑槽，滑槽上設定有氣缸帶動其橫向移動的滑塊，滑塊的前側橫向設定可插入被折彎導管內的導桿，固定座的上部通過轉軸鉸接在工作台上，後下部鉸接在氣缸外露的活塞桿的端部，氣缸的缸體下部鉸接在工作台上，氣缸帶動固定座可作一點角度的轉動。
自動上下料系統主要是按照裝置操作規律編制的相關程式和軟體通過plc來完成對電機、液動系統和氣動系統的指令控制，以實現產品生產自動化。
與現有技術相比，本發明的一種銅管件彎管一次成形方法及其自動化裝置技術突出優點：整個彎管過程自動化，降低了工人勞動強度，提高了生產的安全性；用力均勻，彎管動作更加精確，避免了死彎或裂痕等缺陷，成品率大幅度提高；一機多頭，機械手上下料，生產效率高，能夠進行大規模生產。
2、核心技術
1）彎管機轉動裝置、傳動裝置、移動裝置、電氣裝置的合理結構設計，以及控制系統的程式軟體設計；
2）根據產品不同規格型號需設定相應的技術引數，確保上下模的合模開模時間，產品傳送速度，管體轉彎力度，角度方位調整；
3）引進伺服電機控制程式，採用上下料系統，進行技術公升級轉化，實現裝置自動化，達到了行業技術領先水平。
3、創新點：
1）新型裝置彎管過程自動化替代了人工操作，大大降低工人勞動強度，提高生產安全性；
2）銅管件受力均勻、彎管角度精確，達到一次彎管成形，避免了死彎、拉絲、裂痕等毛病，成品率大幅度提高；
3）採用上下料系統，伺服電機控制程式，生產快速高效，節省能耗和人力，生產成本低，適合大規模生產。
四、專案主要技術經濟指標，應用或產業化前景
1、主要技術指標
1）電機功率2.2kw，工件長度25-300mm,加工直徑10-32mm,彎轉角度0-180，扭專力矩5-40n.m。
2)產品結構尺寸和技術要求達到gb/t11618-1999《銅管接頭》規定的技術引數要求。
3）產品內外表清潔光滑、不得出現死彎、拉絲、裂痕等毛病。
2、主要經濟指標
1）採用新型自動化彎管裝置，1個工人同時操作4--6臺裝置，每天可以節省人工30--50個，按每個工人年薪30000元計算，每年可節省人工成本120萬元。
2)成品不良率可降低1.5%，公司年計畫生產8000萬個產品，按每個產品均價2.5元計算，這樣年可節省質量成本大約150萬元；
3）產品生產過程週期縮短了30%，大大提高生產效率，這樣大大提高滿足客戶滿意度，提高了產品市場競爭力。
4）新型自動化彎管裝置研發和製造成本每台13萬元，配套精密模具和工裝開發每台2萬元，公司裝置設施製造計畫30臺，裝置製造需投入450萬元，其他研發費用預計150萬元，本專案計畫投入600萬元。
5）本計畫專案實施，年可節省生產成本和質量成本大約270萬元，預計3年後可收回本專案計畫投入600萬元。
3、推廣應用前景
隨著先進技術不斷發展和廣泛使用，及人們對節能降耗意識的不斷加強，銅管路件、銅管接頭在管路系統中被廣泛應用，主要起到連線、轉彎和分流技術作用。傳統加工工藝是將銅管套裝在專用棒芯夾具上、或放置在模具槽內人工彎管。一些特殊銅管件產品需採用橡膠或鉛作為介質填料，先將填料熔化後灌進銅管內，再進行擠壓加工成型，然後進行人工彎管，最後熔化銅管內的填料，最後還需將殘餘在銅管壁的熔渣用強酸去除掉，這樣的工藝複雜難度大。
現在，採用公司自主研發的銅質三通快速成型和本專案自動一次彎管成形先進加工裝置，在常溫下，將一根直銅管放置在精密模具上一次性塑性液壓成t型，再經過本專案自動一次彎管成形各類形狀的三通銅管材，為管路系統的連線簡便、結構合理、節能降耗、不洩漏，承受強度大、牢固可靠，高壽命週期等效能方面的技術發展提供了有力的保障。
專案研發的裝置投入使用後，大大提高了公司的生產效率，又提高了產品技術質量可靠性和穩定性。為公司節省了一定的人力、能耗和材料，降低了生產成本和質量成本，同時達到安全環保、節能降耗減排的目標，經濟效益和社會效益十分顯著。
專案實施技術報告和工作總結
1 專案概述 簡要介紹專案的目標及總體完成情況。不超過 2 專案技術實施情況 詳細介紹專案關鍵技術的研究過程，解決的關鍵技術難點及有關試驗和檢測情況。3 專案經費到位及使用情況 1 專案總體經費到位情況 2 科技經費使用情況 3 自籌經費到位及使用情況 注 科技專項經費的支出應符合 長沙市科技發展專...
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