非标自动化产线方案

非标自动化产线方案

非标自动化产线方案 篇1

一、确定开发项目、了解客户需求 1.产品品质要求

2.设备生产效率要求 3.设备工作环境

二、分析产品

1.了解产品生产工艺

2.了解产品各方面尺寸要求及来料情况 3.与技术员沟通产品生产过程中的注意事项 4.设备使用地点的技术参数

三、拟定方案

工程人员讨论、分析作出设备方案，方案包括： 1.设备示意图（整体示意图，局部示意图）2.各部分机构简介 3.动作说明 4.设备技术参数

四、方案审核评估

由工程人员组成审核组，对方案进行审核，审核内容包括： 1.设备可行性评估 2.设备成本评估

3.设备生产效率的评估 4.各部分结构可行性评估

五、方案整改对方案审核中讨论出的问题进行整改。

六、客户确定设计方案

设计方案交由客户，客户根据需求，对方案进行最后确定。

七、设计开发由工程部安排工程师进行机构设计，作出机器装配图、零件图（零件标注按国家标准）选出执行元器件、电控配件并列出加 工零件清单和标准件请购单，动作说明书。

八、机构审核由工程人员组成审核组，对所设计出的图纸进行审核，审核内容包括：（1）机器结构配合是否合理：功能性（能力和精度）、稳定性、安全性、人性化（操作的便利性）和外观性。

（2）所设计机器生产效率是否符合客户需求。（3）机器造价。

（4）各部分机构应简单易于调试、维修。（5）各部分零件应尽量简单易于加工。（6）各执行元件选用是否合理。

九、零件加工及标准件采购

1.零件加工部零件图进行机器零件加工（零件加工必须严格按照 零件图上所示，零件精度，加工工艺进行加工，保证零件精度及零件加工工艺）2.采购人员按照标准件清单，联系供应商进行标准件采购

检人员按照零件图及标准件清单，检验加工零件的尺寸精度，加工工艺，标准件的型号、安装尺寸进行检验，合格后交由仓管人员入库

十、机器组装

1.由装配部安排人员进行机器组装调试，装配人员按照加工零件清单及标准件清单，到仓库领取加工零件及标准件。

2.装配人员严格按照装配图，进行机器组装，各部分零件，执行元件组装是否正确，各活动部件活动顺畅，无干涉所有的紧固件和接头联结，确保紧固到位，联结可靠。3.工控部安排电气工程师按照动作说明书进行机器配电，机器程序编写及调试

十一、机器调试

装配人员按照客户提供的产品工程图进行机器调试，调试完成后打样，交生产部确定其产品品质

十二、生产使用

1.检查所有的紧固件和接头联结，确保紧固到位，联结可靠 2.清洁设备外表，粘贴必要的标牌和标示

3.标明拆分位置，理顺拆分管线路，合理拆分设备 4.必要的防护（防锈、防潮）措施。

非标自动化产线方案 篇2

当前,由于受金融风暴影响,气门生产厂家生产普遍不景气。权威人士表示,今年下半年有望能恢复元气。在这一段时间内,企业在内部挖潜、练内功,能多搞一点技术改造,缩短与外资企业在技术上差距。笔者多年从事气门生产和技术工作,根据在TRW,EATON工作的经验积累,结合国内气门生产厂家现状对某气门厂进行具体实施。这种全新的气门自动生产线的改造方案,着眼于对气门工艺工装、设备(新旧兼用)的改进方案。

2 改进目的

1 提高毛坯制造精度。

2 减轻锻压、校直劳动强度。

3 提高产品质量可信度。

4 建立机加工自动线。

5 提高生产效率(人均生产率)。

3 改进后毛坯达到的要求

1 无摩擦焊接的气门,毛坯其棒料直径余量不大于0.30mm;

2 毛坯盘部外圆对杆跳动控制在0.18mm以内。

3 气门毛坯,盘端面凹坑与盘外圆同轴度控制在0.30mm以内。

4 校直后气门毛坯杆部直线度控制在0.10mm以内。

4 毛坯的改进

4.1 毛坯的主要项目改进措施

4.2 进气门毛坯制造工艺流程

下料(序1)→倒角(序2)→电镦(序3)→锻压(序4)→热处理(序5)→抛丸(序6)→校直(序7)。

4.3 排气门毛坯制造工艺流程之一(杆对杆摩擦焊接+PTA)

4.4 排气门毛坯制造工艺过程之二(盘对杆摩擦焊接+PTA)

5 改进后机加工达到的要求

1 无摩擦焊接的气门,杆只分粗磨、半精磨、精磨3次完成;

2 汽车进气门自动机加工线只用9道工序完成(不包括为质量而设置的在线检测)。汽车进气门特点:无堆焊、盘端面有大凹坑且不加工、颈部不加工;

3 汽车进气门自动机加工生产线只需4人,其中一人还负责外观检查和装箱;

4 汽车排气门自动机加工生产线要考虑到锥面堆焊、盘端面和颈部均要加工,约需7人。

6 机加工的改进

校直后的毛坯精度:盘对杆跳动控制在0.18mm,直线度控制在0.1mm。

6.1 盘端面和颈部都加工自动流水线主要项目的改进措施(摩擦焊接+PTA排气门)

6.2 盘端面和颈部都加工自动流水线制造工艺流程

6.3 盘端面和颈部都不加工自动流水线主要项目的改进(盘端面带凹坑的进气门)

6.4 盘端面和颈部都不加工自动流水线制造工艺流程

7 改造已具备的条件(见图1～14)

8 汇总建议

1 毛坯机群制生产,小范围内联线达自动化。

2机加工先完成单机自动化后,建立以下2条机加工自动线。

(1)单独建立一条盘端面和颈部全加工自动线。

(2)单独建立一条盘端面和颈部不加工自动线。

3关于价格估算,关键元器件必须用进口或合资产品。例如,气动元件建议用日本的SMC或德国的FESTO。虽然价格比国产贵许多,但故障频繁少,估算略高,是正常的。

自动化生产线安装与调试 篇3

1 对于自动化生产线安装与调试的简单介绍

自动化生产线是一种很典型机电一体化的装置, 它是关于机电一体化和自动化等相关专业的教学和培训。这种装置采用的是型材结构, 它的安装有井式供料、切削加工、多工位装配, 以及气动机械手工搬运等工作站和相应的电源模块、按钮模块, PLC模块等和各种不同的工业传感器等孔子检测单元。它采用的系统是PLC的工业网络通信技术, 并且通过这个来实现系统的联动。以此来真实再现工业自动生产线中的供料、检测、搬运、装配、输送, 以及分拣的过程。它接近工业的生产制造现场, 并且在这个的基础上针对教学和实训进行专门的设计。以此来强化自动化生产线的安装与调试功能, 从而可以很好的满足工学的完美结合。也可以更好地满足机电的一体化和自动化的学生的实训和模拟工业制造的现场条件。

通过自动化生产线的这种的模拟学习, 可以锻炼我们自身的团队协作能力和自动先拆装与调试能力。除此之外还可以提高我们的工程实施能力和安全意识, 以及慢速机电一体化合自动化技术专业的核心能力训练要求, 强调技术的综合运用。

自动化生产线装置与工业县城的要求最为贴近, 它是最典型的自动生产线。它从实际的工业现场出发, 考虑工学结合的要求, 有机融合机械、电气、气动、传感器等等诸如此类的技术, 展开任务驱动的项目教学法。

整体的结构采用的是开放式和拆装式, 它具有很明显的动手拆装的实训功能。它既可以拆装到各零部件以及每个细小的螺丝, 也能很好的锻炼我们的动手能力, 从而可以很快的适应工作。这种设备是具备很强的重组性能的。它可以根据不同的需要然后对各种不同的模块进行组合, 然后可以以此实现教学目的。

2 自动化生产线装置的组成以及功能

自动线装置总共有十三部分组成。其中不仅包括工料站、加工站、装配站, 还有成品分拣站、搬运站、电源模块、按钮模块, 以及PLC模块、变频器弄快、步进电机驱动器模块、各种传感器、近视等、电磁阀和进出口接口 (I/O) 。

这些组成部分不仅可以完成工件的上料、加工的功能, 还能装配、分拣, 输送等功能。

2.1 搬运站组成和功能

搬运站一般是由步进电机驱动器、直线导轨, 还有定位开关、形成开关, 以及支架、机械零部件, 四自由度搬运机械手这七部分组成。

搬运站的功能主要是工件的搬运。

2.2 工料站的组成以及功能

工料站主要是由井式工件库、推料气缸, 还有物料台、光电传感器, 以及电磁阀、支架、机械零部件这七部分组成。

工料站的主要功能包括提供生产所必要的原料。

2.3 加工站的组成以及功能

加工站由十一部分组成。其中包括, 物料台、物料夹紧装置、龙门式二维运动装置, 还有主轴电机、刀具、相应的传感器、磁性开关, 以及电磁阀、步进电机、驱动器、滚珠丝杆、支架、机械零部件。

加工站的主要功能就是完成工件模拟的钻孔和切屑加工。

2.4 装配站的组成以及功能

装配站共由十三部分组成。主要包括:井式供料单元、三工位旋转工作台、平面轴承, 还有冲压装配单元、光电传感器、电感传感器、磁性开关、电磁阀、交流伺服电机以及旭东器、警示灯、支架、机械零部件。

装配站的主要功能就是:完成工件的紧合装配。

2.5 分拣站的组成以及功能

分拣站由十二部分组成。其中包括:传送带、变频器、三相交流减速电机、旋转气缸, 还有磁性开关、电磁阀、调压过滤器、光电传感器、光纤广安器, 以及对射传感器、支架、机械零部件。

分拣站的功能主要是:完成来料检测、分类和入库。

3 安装与调试

3.1 供料单元的安装与调试

供料单元是自动化生产线中的最开始的单元。它主要给系统中的其它单元提供原料。供料单元结构简单、原理易懂和代表性强。通过对供料单元的安装与调试, 可以让学生学会使用电工工具和仪表, 熟练地掌握电气原理图和气路控制图的识读原则。并且在控制要求、结合本单元工作流程, 对供料单元进行安装与调试。

3.2 加工单元的安装与调试

加工单元主要由手爪、气动手指、伸缩气缸和磁感接近开关, 以及漫反射式光电传感器五个部分组成。其主要作用是把有待加工的工件从物料台移传送到加工区域冲压气缸的正下方, 从而对工件的冲压加工后把加工完成的工件重新送回物料台。通过对加工单元的安装与调试这个环节, 可以使学生了解自动化生产线中常用的冲压操作过程。从而学会气动手指的基本动作和工作原理以及安装调试方法。

4 总结

采用自动化生产线进行生产的产品应有足够大的产量;对于产品设计和工艺, 也保持先进、稳定、可靠的状态, 并能够在较长时间内维持基本不变。在大批量的生产中采用自动化生产线可以提高产品的质量, 以及改善工作者劳动的条件。除此之外, 还可以减少生产占地的面积, 减少生产的成本。虽然生产周期短, 但是, 保证生产的均衡性, 可以有效地提高经济效益。

摘要：20世纪20年代以来, 机械制造业中开始慢慢的出现了自动线。在最早的组合机床自动线出现之前, 在汽车工业中就出现了流水生产线还有半自动类型的出产线。随后不久, 半自动生产线就慢慢发展成为了全自动线。二战以后, 在一些工业比较发达的国家中, 在机械制造业中出现了数量巨大的自动线。采用自动线生产, 不仅可以提高工作人员的劳动生产率, 还可以提高产品的质量以及优化劳动的条件等等。笔者本文将谈谈自动化生产线的安装与调试的基本内容、组成与功能。

关键词：自动化生产线,自动控制,安装与调试

参考文献

[1]李虹.如何利用项目教学法开展“自动化生产线的调试与维护”教学[J].科技信息, 2010 (29) .

[2]汤德荣.浅析“自动线安装与调试”模块化教学课程改革[J].长春理工大学学报, 2009 (3) .

[3]李鹏辉.高职院校开展机电类专业顶岗实习的现状与对策研究[J].教育长廊, 2009 (8) .

钢铁自动化生产线信息集成研究 篇4

钢铁自动化生产线具有连续化、高速化、大型化和智能化等特点，生产线的上各工序联系紧密，所以实际生产过程中的某些不可预测性因素。有效解决这一问题的方法就是对生产过程产生的信息进行系统共享、跟踪与监控[1,2]。在高速、连续的钢铁自动化生产线上，只有各种功能有机地集成在一起才可能共享信息，才能在较短的时间里根据实时生产情况完成生产调度，能够在正确的时间将正确的信息传递给正确的人或应用系统[3]。本文根据钢铁自动化生产线的特点，建立自动化生产线的三层信息管理的结构模型。通过三层结构模型，分析了自动化生产线的信息流，建立基于专用监控管理装置的自动化生产线信息集成模型，为自动化生产线的动态调度的提供依据，增加经济效益。

1 自动化生产线信息管理的结构模型

针对钢铁自动化生产线的特点，参照美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)于1993年提出的制造企业三层集成模型，笔者提出基于机械制造企业生产特点的信息管理结构的纵向三层模型，如图1所示。

1.1 管理层：

主要是ERP、PDM、供应链管理(SCM)等系统。它的主要功能有：向下层发送工厂的生产任务（包括任务要求、物料需求、工艺规程等）；整理下层传送过来的生产线上的实时信息（包括设备状态信息、设备故障信息、生产状态信息、各工序质量信息、任务完成状态信息等），并做出有效、迅速的响应，根据实时信息对生产进行准确的调整，保证生产活动的高效、安全、稳定进行。

1.2 执行层：

位于执行层的信息系统强调计划的执行和设备之间的信息交互。依据管理层下达的生产计划和指令，专用监控管理装置根据设备实时性能设定生产参数，控制产品的生产过程及其相关的操作。

1.3 控制层：

位于信息结构模型的底层，主要负责信息的采集和设备的控制。通过现场总线直接与现场监控设备（如传感器、变频器等）相连，对生产过程和设备进行实时监控，并对实时生产数据进行采集，由执行层传递给管理层。该层各种控制系统如可编程控制(PLC)、数据采集监视控制系统(SCADA)等实现设备的自动控制，以保证生产出合格产品并采集实时生产数据。

2 自动化生产线信息流

由自动化生产线信息管理的结构树可知，执行层是连接生产任务和底层设备的枢纽，通过执行层可以将管理层的生产任务和工艺规程等生产信息下发到设备层进行生产，同时可以将底下控制层的生产状态信息实时反馈到生产管理层面，使得相应的信息传递到需要的人。所以，在信息处理方面，要求实时在线采集大量的生产过程数据、工艺质量数据、设备状态数据等，要及时处理大量的动态数据，保存许多历史数据，分析过程变量的趋势，并以图表、图形的形式予以显示[3]。因此，清晰的自动化生产线信息组成结构对其信息的集成具有重要作用。根据自动化生产线信息管理的结构树，自动化生产线上的信息主要可以分为三类：生产任务信息、设备状态信息和生产工艺信息，其信息结构树如图2所示。

生产任务信息的监控主要作用是生产管理层对给生产线执行层下发工作任务要求，在生产过程过中的实时完成情况，及资源使用情况和生产过程管理情况等的了解，以便对在突发事件后的后续计划的正确调整提供依据。设备状态信息的监控主要功能是对设备的在线监测，主要应用在生产过程，通过实时、准确、全面地对设备工作状态进行监测、分析和诊断，保障生产活动的正常运行，有助于实现设备的预知维修，从而能够科学、有效地制定维修计划，避免重大事故的发生，节约生产成本，提高生产效率。

生产工艺信息的监控主要作用是对在生产过程中，由于生产线运行产生的二次效应参数和产品质量状态信息进行监控和管理，对生产过程产生的产品缺陷进行及时纠正，以保证产品质量。

由以上信息结构树可知，工程数据库主要是体现生产过程状态的一些实时数据。根据自动化生产线信息结构树和生产过程中的信息交换的需要，设计自动化生产线信息集成流程图，如图3所示。

由图3可知，在自动化生产线执行层中，专用监控管理装置起着连接上层信息和下层信息的纽带作用。一方面，接收来自MRPⅡ/ERP系统的生产计划、库存信息，以及工艺技术资料等，根据生产线的能力状态制定生产作业计划，并把生产指令、控制参数下达给底层控制系统；另一方面，系统接收底层传递来的任务完成状态、设备状态和在制品状态等实时信息，经过一定的汇总处理后，把生产任务完成情况、在制品(WIP)信息和质量成本信息等传递给MRPⅡ/ERP系统。例如在热轧生产线的信息交互过程中，专用监控管理装置[4]的功能主要包括：(1)生产线监视功能；(2)工艺信息查询管理；(3)故障提示及故障查询功能；(4)现场显示功能；(5)生产线自动控制。采用PLC分布控制方式，将系统划分为多个控制区，通过通讯而完成集中控制、智能编组和同步控制功能。

3 自动化生产线信息集成方案研究

自动化生产线上由各种不同的设备组成，不同的设备使用不同的操作系统，这就造成了信息的异构性。要实现图3的信息交互就需要生产线上的信息集成。所谓集成就是通过接口实现不同功能系统之间的数据交换和功能互连，形成一个协同的整体，从而实现更强的功能；从应用系统的角度看，信息集成的本质是如何在异构的信息系统间传输信息和转化信息[3,5]。如图1自动化生产线信息管理纵向结构模型所示，专用监控管理装置与生产线中的基于网络的企业监控管理平台相连，通过嵌入式的专有应用软件实现企业内生产计划下发、工作数据上传、音视频和文字信息传递，以及对生产现场中各输送、存储设备和升降机、切割机等设备的状态实时状态监控。各种设备异构信息系统之间的信息传输和转化，也是通过专用监控管理装置来实现，该设备的自动化生产线上的信息都将通过其对应的信息终端进行该设备的信息集成，并且该装置会存储相邻的专用监控管理装置的信息目录[6]。当需要信息交互时，根据信息目录通过以太网，利用对等网络技术，定时或者触发式的发送或接收相关的信息到达对应需求的专用监控管理装置。上层管理系统通过对等网络[6]直接向各个专用监控管理装置下发生产任务、技术要求、工艺要求等。对于客户要求的工艺变更或再生产加工要求的工艺变更，管理层可以直接根据工艺要求向相应的专用监控管理装置发送变更工艺要求信息，由专用监控管理装置自主制定工艺规程、工艺参数等信息的变更。监控管理装置也可以把自己的工作数据和监视数据通过专有应用软件传到指定的企业监控管理平台数据库中；并且利用专有应用软件还可以实现监控管理装置之间进行音频、视频、文字或者三者之间组合的信息交互和传递[4]。

在同一自动化生产线上，当其中一个监控管理装置监测到生产状态的异常信息时，该装置会根据预先嵌入的相关软件的设定，将最佳的修正信息发送到设定的各个相关的监控管理装置。

4 应用案例

在自动化生产线上，监控中心的监控管理平台数据库中保存有每个监控管理装置在某段时间内的工作任务。当联网后，监控管理平台可以通过局域网来实现工作任务或管理数据自动下发到指定的信息终端，而监控管理装置也可以把自己的工作数据或管理数据通过以上途径上传到指定的监控管理平台数据库中。监控管理装置可以对生产过程中的任务信息、生产信息和设备信息等进行较为全面的监控，在此本文仅重点列出了热轧粗轧机传动轴的在线实时监控。

轧机传动轴作为轧机的重要关键部件，其断裂或破坏等故障直接影响了生产的进行，造成的损失巨大。轧机传动轴发生破坏的原因较多，用一般的负荷和强度设计计算往往难以解释；研究表明，这类破坏大多与传动轴扭振有关[7]。图5为系统对某热轧厂生产线粗轧R1、R2机组传动轴扭矩的监测。监控管理装置通过信号采集与控制模块（SCADA）对R1、R2主传动系统扭矩和R1、R2主电机转速及电流、轧制力P，这四个对象进行实时信号同步监测。扭矩测点布置在上、下万向接轴上，如图5所示。

执行层的信号采集与控制模块（SCADA）对扭矩、电机转速、电流、轧制力这四个实时信号进入采集，经过处理后通过网线传输到管理层的远程监测与诊断服务器上。远程监测与诊断服务器则可放置到粗轧机的控制室内。将得出的实时监测到的轧机扭矩波形，与传统的轧机扭矩测量系统相比，对异常状况进行报警和预设提示处理。管理层对异常状况的动态处理方案下达到执行层对应的监控管理装置，由监控管理装置通过现场总线向控制层传达操作指令，进行工艺量调整等操作。

5 结语

自动化生产线的信息集成是实现生产动态调度的关键之一。本文通过自动化生产线的三层信息管理的结构模型，分析了自动化生产线的信息流，建立基于专用装置的自动化生产线信息集成模型，将自动化生产线的信息有机集成起来，实现自动化生产线上信息流和控制流的传递，有助于对生产状态和设备工作状态进行实时、准确地监测、分析和控制，避免生产事故，提高生产效益。

参考文献

[1]Ulrich R.Computer-integrated manufacturing technology and system[M].New York:Marcel Dekker Inc,1985.1-18.

[2]隋天中,崔虹雯,赵宏宇.ClMS环境下车间级生产过程的信息跟踪监控系统[J].东北大学学报(自然科学版),2005,26(12).1988-1991.

[3]赵小惠,孙林岩,张涛.网络化制造资源集成研究[J].中国机械工程学报,2002,13(14):1206-1208.

[4]鄢萍,刘飞,贺德强,何勇,易润忠.网络化制造中的一种多功能信息终端[J].机械与电子,2004(5),3-6.

[5]BUTTSI,Sun Houfang,Gao Zhenqing.An improved production activity control architecture for shop floor information system in digital manufacturing[J].Computer Aided Drafting Design and Manufacturing,2005,15(2):33236.

[6]朱云鹏,陆余良.P2P对等网络分布式服务应用研究[M].计算机工程与设计,2007,28(12)2858-2863.

非标自动化产线方案 篇5

目前,国内自动冲压生产线的生产节拍基本上处于5~8min-1左右,已经不能够满足越来越高的生产效率的要求。而充分利用自动冲压线的灵活性并发挥其生产能力和效率、提高冲压车间的的生产能力、改善和优化冲压线的自动化输送系统,是提高整线生产节拍的最关键因素之一。根据冲压工件的不同分类及其冲压工艺,用于冲压设备上的自动化输送系统的选型也各不相同。国内常见的输送系统一般是有多工位压力机上的三轴或二轴电子夹爪式输送系统或步进、摆动式横杆输送系统和串列式自动冲压线的机器人或机械手输送系统。

目前,国内自动冲压生产线由于还未有大型多工位压力机的加入,自动化生产主要还是以配以常规的机械手加穿梭小车或机器人输送系统的串列式冲压线为主,生产效率和生产能力的发挥皆不理想。

因此,为了提高冲压线生产柔性和生产效率,并能尽量降低设备的投入和生产成本,专门用于自动冲压线的快速横杆式输送系统已被成功研制开发,并开始投入市场。

2 传统自动输送系统的现状及不足

2.1 传统自动冲压线的模块组合

传统的自动化冲压生产线布局形式及其作用依次为:上料拆垛装置,将剪切堆垛好的板料进行自动拆垛并单片依次送入打头压力机;主机压力机,按照产品的冲压工艺由4~6台单体压力机排列成线,并将钢板通过模具冲压成形;机器人或机械手加穿梭小车式输送系统,在拆垛装置—压力机—输送皮带之间自动传送冲压工件;末端工艺设备,由人工或自动化装置将成品工件从最后一个工位取出并放置在输出皮带上。

2.2 机械手加穿梭小车式自动化输送系统

机械手和穿梭小车式自动化输送系统是自动冲压生产线中最常见的结构形式。目前国内的自动冲压生产线,无论是国产还是进口,其自动化输送系统都是基于此种形式,其布局组合主要包括计算机数字控制上料、取料机械手和穿梭小车等部件。另外还有一些自动冲压生产线在其中又根据冲压工艺的要求在穿梭小车的环节中设置了板料翻转机构,这样在采用双动模具工艺时,双动打头压力机后面的穿梭小车即可以将拉深后的工件在进入下一个压力机的工位前进行翻转。此种输送系统可将工件通过机械手的“拾取”和“放入”两个简单动作由前一台压力机的工位输送到后一台压力机的工位中去。

图1所示的传统自动化冲压生产线中,相邻两个压力机之间的自动化输送系统结构形式便是机械手加穿梭小车式。其布局及作用依次为:取料机械手,其上设置有按工件尺寸形状布置的真空吸盘式端拾器将工件从上一压力机工位取出并放于穿梭小车上面的料架上;穿梭小车,沿压力机之间的固定轨道移动并将工件由取料机械手的放料位置移送到上料机械手的取料位置,整条冲压生产线通过它的穿梭运动缩短取料和上料机械手之间的输送行程进而提高整线的生产节拍;上料机械手,其上设置有与取料机械手相同的端拾器,将工件由穿梭小车上的料架中取出并送入下一压力机的工位中。另外,部分自动冲压生产线在此处上料机械手上又根据冲压工艺的要求设置了板料变位功能。

出于运动惯量的考虑,机械手和端拾器的结构都设计的比较简单轻巧,在工件具有一定质量的情况下,居中布置的端拾器又需带着工件高速运动,因此,整个机械手及端拾器在快速运动过程中会产生颤动。虽然采用伺服控制技术能够降低颤动的程度,但是这种颤动仍然会对整条自动冲压线生产节拍的提高形成很明显的限制。

3 快速横杆式输送系统

为了提高冲压线生产柔性和生产效率,并能尽量降低设备的投入和生产成本,米勒万家顿公司研制开发了专门用于自动冲压线的快速横杆式输送系统。新的系统是米勒万家顿公司在其最新一代用于摆杆式多工位压力机上的摆动横杆式输送机构的基础上开发出来的,并适用于串列式冲压线的快速自动化输送系统。带有电子输送技术的摆杆式多工位压力机作为当今最先进的大型钢板和铝板汽车覆盖件冲压设备,以其高生产率已经在欧美国家的现代化冲压工厂得以广泛使用。开发这套系统的出发点是如何能够在柔性较好的冲压线和高效的摆杆式多工位压力机之间找到一个既兼顾有两者优点,又可以在常规的串列式冲压线上实施的自动化方案,从而获得一条既有较好的产品柔性又有较高生产效率的自动冲压生产线。米勒万家顿公司将这样一套新型系统命名为“快速横杆式输送系统”。

图2和图3展示了一条采用了快速横杆式输送系统的自动化冲压生产线(未包括拆垛和尾端工艺部分),其相对于常规的机械手加穿梭小车式自动冲压线的不同之处在于:两台压力机之间由一套单体的直线式输送机构连接;压力机之间的地面上没有穿梭小车;端拾器按照工件的形状安装在一根由两侧导轨导向的横杆上,其有效作用区域可以覆盖前后两台压力机的整个工作台面;设置在横杆上的调节装置可以通过多达5个自由度的调节,实现工件在两个工位之间的任意“变位”,如图4所示;压力机中心距的缩短使冲压线整线长度明显缩短。该快速横杆式输送系统所有模块的运动轴均采用数字调节伺服电机驱动。沿运动方向安装有两个可伸缩的导轨,并通过安装在伸缩式导轨上的端拾器横杆将一个工位上的工件运送到下一个工位,其他轴将完成端拾器横杆上的升降和工件位置变化的移动。该快速系统为冲压生产提供了一种柔性和变量的工作方式。

系统与常规的机械手式输送系统相比较的优点是:稳固的横杆式机械结构使得输送机构的运动更加平稳可靠,从而输送速度得以加快,冲压线整线生产效率有了很大的提高;可以实现工件在两台压力机之间无中间停放的输送,不仅节省了空间,同时也大大减少了端拾器的费用成本;在横杆上采用内置式多自由度调节装置,提高了工件在传送过程中的“变位”灵活性,减少了工件的传送工序,从而提高了工件的表面质量;减少了整线设备的占地面积并缩短了压力机地基的长度,从而降低了整个工厂的土建投资;由于每一输送单元由两个机械手上的两套端拾器加上一台穿梭小车减少为一套横杆机构上只需一套端拾器,工件所需的生产辅具成本大幅度降低,同时也减少了用于堆放大量端拾器的场地要求;机械结构的简化使得维护保养和备品备件相应简化;提高了与欧美国家的多工位压力机生产模具的匹配能力,从而实现了模具和端拾器在多工位压力机和串列式冲压线两种设备之间的互换,为国内的冲压生产与欧美工业接轨奠定了基础。

上述优点足以证明,采用快速横杆式输送系统不仅使得冲压线保留了机械手加穿梭小车系统的生产柔性,其产品单件生产成本也因生产效率的提高和投入的降低而下降,市场前景好。

4 曲张式横杆输送系统

尽管快速横杆式自动化输送系统具备了很多的优点,但该系统也还存在着一些不足之处,有待于进一步改进和完善。比如:该系统对使用现有常规生产线上的模具的外形结构有一定的要求;仅适用于在新设计制造的冲压线上使用,在已有的生产线上由于其压力机间距的限制尚无法直接使用。对此,米勒万家顿公司还同步开发了一种曲张式横杆自动化输送系统(图5),专门用于现有冲压线的自动化改造。

5 结束语

生产柔性好和生产效率高是冲压技术发展和提高的主要方向,而快速横杆式输送系统朝此方向迈出了坚实的第一步。同时,作为冲压技术由机械手式自动化冲压线向摆杆式多工位压力机发展的过渡产品———快速横杆式输送系统的出现,为高速发展的中国冲压工业提供了一条与世界先进工业接轨,使用摆动横杆式多工位压力机实现冲压现代化和规模化生产的捷径。

参考文献

[1]李文彬,等.多工序冲压生产的自动化.锻压装备与制造技术,2006,41(4):26-28.

[2]米勒万家顿公司产品说明书.

非标自动化产线方案 篇6

广东技术师范学院从天津龙洲教仪购入了一套“ME093399型机电一体化实训装置”,学生可通过电气实训或生产实习逐步建立起以工业现场控制为对象的实物模型仿真系统。下面介绍检测单元监控系统设计。

1 ME093399型机电一体化实训装置概述[1]

1.1 工艺流程简介

ME093399型机电一体化实训装置是一条自动化模拟生产线,其示意图如图1所示,由图可知,每一道工艺均由置放工件托盘的传送带连接。工艺过程如下:

送料单元(站点1)完成装配主体准确下落到工件托盘;加盖单元(站点2)完成将上盖装在主体上;穿销单元(站点3)完成将销钉准确装配到上盖与工作主体中,使三者成为整体,成为工件;模拟单元(站点4)完成对工件的加热、涂色和温度控制;检测单元(站点5)完成工件的检测,分别进行销钉材质的检测(金属、塑料)和工件颜色检测(深色、浅色)以确定工件是否合格;分检单元(站点6)完成合格工件与废品工件的分类;叠层立体仓库(站点7)可根据检测单元检测结果(金属、塑料、深色、浅色),完成按类将工件传送到立体叠层仓库中。

1.2 检测单元的任务分析与要求

检测单元的任务是待自动化模拟生产线上的托盘将装配好的成品(经过组装与温度处理的工件)

送入检测单元后,进行完工后测试。确定工件是否齐全,并对销钉的材质(金属、塑料)和工件的颜色(深色、浅色)进行测试。合格者输出合格信号,合格品就发出存贮仓库的原号将同样销钉的工件存放在一起;不合格者输出废品信号,废品就放入废品框。

2 检测单元设计与组态

自动化模拟生产线的每一道工艺均由置放工件托盘的传送带连接,由装于底层的传送电机拖动。该电机为单向运转,由接触器控制,FU1做短路保护,FR1做长期过载保护。止动气缸控制检测单元工作的起停,断电时,止动气缸阻止放行,开始检测工件的各项指标,检测完毕时通电,止动气缸放行。止动气缸由电磁阀控制。

2.1 PLC的外部电路设计[1,2]

(1)自动化模拟生产线有手动/自动2种工作方式,由转换开关S A进行选择。系统正常工作时,

将S A置于“自动”模式,此时按下总起动按钮,起动底层传送电机,生产线从送料单元开始工作,按顺序步进直至将工件传送到立体叠层仓库中,一个工作周期结束。停止工作时,按下总停止按钮,传送电机立即停止;系统检修调试时,将S A置于“手动”模式,此时按下本站点起、停按钮,可起、停底层传送电机,进行调试。为防止检测单元的紧急故障,还增加了急停按钮。

(2)检测单元装有止动气缸限位开关,用于检测气缸的到位/复位;装有电容式、电感式、激光式、色差式等各种传感器,用于进行托盘到位检测、工件检测、上盖检测、材质检测、色差检测、销子检测。

2.2 PLC选型与I/O资源分配

根据以上设计可知,该系统有1 1个输入点,2个输出点,且接触器与电磁阀线圈所加电压一致,均为220V。因此,本设计选择西门子的S7-200系列CPU224型PLC。该型号PLC的主机箱体外部设有RS-485通信接口,可以连接编程器、P L C网络等外围设备,它有14个输入点数,10个输出点数,且最多可以扩展7个模块,完全满足本设计的基本要求。

检测单元的I/O地址如表1所示,PLC的外部接线图如图2所示。

2.3 检测单元控制系统的软件设计

检测单元的工作过程如下:

(1)当托盘带工件进入本站后,进行2 s延时。

(2)延时过程中检测托盘上的工件情况,检测工件的主体,工件是否有上盖,是否贴标签,(贴标签为合格产品,无标签则为废品,将进入废品回收单元);检测是否穿销钉,若穿销钉,分析销钉的材质为金属还是非金属,置相应的标志位,以便在分检和料仓中做判断标志使用。

(3)2s后,检测完毕止动气缸放行,进入下一站,同时进行2s延时。

(4)2 s后止动气缸复位,该站恢复预备工作状态。

根据上述工作过程,设计软件流程如图3所示。

2.4 检测单元的组态设计[3]

组态软件可以从PLC等设备中实时采集数据,发出控制命令并监控系统运行是否正常,它充分利用W i nd o w s强大的图形编辑功能,以动画方式显示设备的运行状态,构成监控画面,并可以生成报表、历史数据库等。为了便于对检测单元工作的监控,本设计采用组态王6.53软件建立的监控界面,其组态过程简述如下:

(1)在组态王工程浏览器树形目录中选择设备子项COM1,设置通信参数如下:波特率为9600,数据位为8,停止位为1,偶校验,串口选择RS-485。

(2)利用组态王“数据库”中的“数据字典”并根据前面确定的I/O地址设置相关变量。

(3)利用“工具箱”内的组件建立组态画面,并通过“动画连接”在画面的图形对象与数据库的数据变量之间建立联系,当变量的值改变时,在画面上以图形对象的动画效果表示出来。

(4)通过“运行系统设置”将运行系统的基准频率设置为100ms。

(5)通过应用程序命令语言,在打开对话框的“运行时”选项卡中输入检测单元的软件设计程序。

监控界面中,由相关按钮执行启动、停止、急停、手动/自动转换等功能。检测分类框中的每一个工件都设置了隐含功能。

3 结论

本设计以PLC和组态软件为平台,利用PLC来完成检测控制系统的控制任务;利用组态软件提供的P L C的I/O驱动程序、开放式的数据库和画面制作工具完成了一个具有动画效果、实时数据处理显示功能的组态界面;由于采用了面向对象的编程方法,控制过程直观易懂,便于学生观察学习。目前,该设计程序和监控画面均可在生产线应用。

摘要：以“ME093399型机电一体化实训装置”为研究对象,通过对生产线工艺流程的了解和对检测控制单元的任务分析与探究,找出了输入输出量并分配了I/O地址,进行了软硬件设计;以PLC和组态软件为平台,完成了一个具有动画效果、实时数据处理显示功能的组态界面;设计程序和监控画面均可在生产线应用。

关键词：自动装配线,检测单元,PLC,MCGS组态软件

参考文献

[1]龙洲教仪.ME093399机电一体化实训系统[Z].天津:龙洲教仪公司,2003

[2]袁任光.可编程序控制器选用手册[M].北京:机械工业出版社,2003