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定制钣金加工

来源:荣格-《国际金属加工商情》 发布时间:2021-06-17 683
工业金属加工金属加工金属切削机床金属成型机床模具及冲模焊接设备及工具其他金属材料表面处理测量及控制系统 技术前沿
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在Preziosa Francesca公司的一台发那科M710-iC机器人上,配有两个金属机械手,将金属板材运送到自动折弯机上,在折弯过程中保持板材的位置,之后将板材存储在适当的位置。

Preziosa Francesca公司是一家位于意大利贝加莫市的钣金橱柜制造商,现已转向金属增材制造技术,生产用于抓取钣金件的优化型机械手。该公司与位于意大利巴托洛米奥市的Additive Italia公司,以及位于美国纽约市的nTopology公司合作,使该公司能够针对每项工作优化其机器人系统。


在Preziosa Francesca公司的一台发那科M710-iC机器人上,配有两个金属机械手,将金属板材运送到自动折弯机上,在折弯过程中保持板材的位置,之后将板材存储在适当的位置。


在原作业流程中,出现了三个主要问题:
● 标准的扁平机械手太滑,抓取效率低下,进而影响最后结果的准确性。
● 标准的机械手不够灵活,这就意味着机械手的侧面有可能以一定的弯曲角度与机器碰撞,引发停机。
● 定制夹具的制造速度太慢,需要至少两周才能从CNC机床车间收到这些不一样的夹具。
为了克服这些技术挑战,Additive Italia公司使用Desktop Metal公司的Studio System重新设计了机械手。Additive Italia选用了17-4 PH不锈钢材料,最初公司考虑过聚合物材料,但很快就放弃了这个选项,因为在需要大量重复工作的应用中,这种材料磨损得太快。该项目的主要目标是创建端到端的数字制造工作流程。
Additive Italia公司增材制造及材料工程师兼该项目首席设计工程师Gianluigi Rossi表示:“我们立即决定与nTopology公司合作开始这个项目,因为我们要制造各式各样的机械手。”


为了增加抓取力,工程师们试验了两种最初的设计方案。首先,他们将机械手和停止参考点合并成一个组件,然后他们在机械手上应用两种不同的图案:栅格和蜂窝状孔眼。


通过试验,工程师们发现蜂窝状穿孔图案具有更好的牵引力,且更容易进行增材制造。此设计可被用作以后迭代的基础。


在此项目上,研发团队在迭代速度上表现最为突出——能够在不到四天的时间内实现从概念到应用。
这种快速响应能力很大程度上要归因于nTopology软件的设计能力。
Rossi补充说:“从经典的CAD软件转向nTopology软件是一次彻底飞跃,令我接触到了另一种工作和思考方式。该软件可以开辟新的路径,例如对其他几何图形重复使用相同的工作流,并与同事共享。它是工作环境中一种独特的省时方法。我们设法在一个下午的时间就做出了需要的组件。几分钟内就可以改变抓取类型,产出零件。”


机械手的位置越接近冲压制动器,过程就越需要安全和可重复。但是,板材厚度即使出现微小变化也会导致机械手与机床相撞,从而导致停机。用更小尺寸的设计取代标准尺寸的机械手,可以扩大机器人的安全区域,增加其灵活性。


这是第二次设计迭代的目标。Additive Italia公司的工程师们利用nTopology软件的内置拓扑优化功能,生成几何形状优化了的机械手——不是为了轻量化,而是为了创建一个在刚度、抓取力和重量方面具有类似性能、体积更小的设计。经过几何优化的机械手使系统能够执行更精细的机器人操作,处理更薄的金属板材。
“我们预估了在夹具体积上需要节省的空间,只是几毫米的事。但在这种应用中,即使几毫米也很重要。”Rossi说。


研发团队使用两种不同的密度阈值设计,制造了两种不同的新型机械手。应用nTopology软件,Rossi自动重建、顺畅了拓扑优化结果,绕过了耗时的手动步骤,从而可以快速变换多种抓取方案。
对于Preziosa Francesco公司来说,重新设计的机械手大大提高了工艺可靠性,消除了停机隐患,实现了熄灯生产,并充分利用了机器人制造系统。几天内就能生产出所需零件,也使得该公司能够短时间内调整系统,并在必要时重新审查流程。


Preziosa Francesco公司首席执行官Marco Preziosa说:“如果没有可重复性非常高的流程,你就只能在白天进行生产。但是只在白班时运行机器非常不经济。理论上,一个非常聪明的生产系统如果因为一个廉价零件而不能如预期那样工作,会严重影响整笔价值几十万美元的投资回报率。nTopology软件使我们能够使用Desktop Metal公司的Studio System解决方案进行机器人制造,充分发挥其潜力。”
Preziosca Francesco公司和Additive Italia公司也在寻找将增材制造用于其他应用上的契机,比如用于该公司冲孔机的钳子替换件和备件的设计。


至于对现有工作流程的改进,Additive Italia公司的工程师们正在研发新的拓扑优化版本机械手,它的长度是现有机械手的两倍,同样耐用、可靠。它将使定制夹紧工具的制造更加灵活。


来源:荣格-《国际金属加工商情》


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