仇文平

（江蘇省鹽南中等專業(yè)學校,江蘇鹽城224041）

腳輪支架沖壓自動化生產(chǎn)線的設計開發(fā)及其實現(xiàn)

仇文平

（江蘇省鹽南中等專業(yè)學校,江蘇鹽城224041）

為滿足腳輪支架沖壓加工生產(chǎn)需求，對腳輪支架沖壓自動生產(chǎn)線的設計開發(fā)問題展開了研究，利用機械手和PLC控制技術完成了一種自動線控系統(tǒng)的設計。經(jīng)過調(diào)試后，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)腳輪支架的自動化生產(chǎn)。

腳輪支架；沖壓加工；自動化生產(chǎn)線；設計開發(fā)；實現(xiàn)

引言

在腳輪支架沖壓生產(chǎn)方面，部分廠家使用了多工位級進模式進行加工生產(chǎn)，以便利用一副模具完成多道生產(chǎn)工序，從而提高腳輪支架的生產(chǎn)效率。但是，使用該種生產(chǎn)模式對沖床有著較高要求，所以未能得到廣泛應用。因此，相關人員還應該加強腳輪支架沖壓的自動化生產(chǎn)研究，以便更好地滿足行業(yè)的發(fā)展需求。

1 腳輪支架沖壓自動化生產(chǎn)線的設計開發(fā)思路

在腳輪支架加工生產(chǎn)的過程中，需要完成上料、拉深成形、整形與沖孔壓印等多道工序。采取人工操作方式進行腳輪支架生產(chǎn)，不僅生產(chǎn)效率低下，還容易出現(xiàn)生產(chǎn)事故。完成腳輪支架沖壓自動化生產(chǎn)線的設計開發(fā)，則能夠確保加工生產(chǎn)安全，并能夠提高生產(chǎn)效率，所以能夠使腳輪支架的產(chǎn)品競爭力得到提升。具體來講，在進行該種自動化生產(chǎn)線設計開發(fā)時，其將由6臺機械手、1臺上料機和4臺沖床構成。從整體布局上來看，將使用擁有兩工位的機械手進行沖孔壓印操作，然后使用兩個機械手進行拉深加工，同時用兩個機械手進行沖側(cè)孔加工、兩個機械手用于頂部沖孔和整形[1]。在生產(chǎn)線運行的過程中，機械手可以完成上一工位加工得到零件的自動抓取，然后將零件運動到下一工位，并將其準確放入制定模具位置。除了整形使用的機械手，其余機械手都要在Z軸上實現(xiàn)升降和旋轉(zhuǎn)運動，并利用機械手末端完成翻轉(zhuǎn)和抓取運動。而整形操作機械手只需要在Z軸升降和在X軸進行水平移動。

2 腳輪支架沖壓自動化生產(chǎn)線的設計開發(fā)及其實現(xiàn)

2.1 機械手設計及實現(xiàn)

在機械手設計上，考慮到機械手需要完成工件的準確抓取和翻轉(zhuǎn)，并且需要完成升降和旋轉(zhuǎn)運動，還要將其結構設計為由升降部分、旋轉(zhuǎn)部分和機械臂三部分構成。其中，升降部分由傳感器、支撐導柱、上下降臺、同步帶輪、升降伺服電機和升降臺導向軸等幾個主要部分構成，旋轉(zhuǎn)部門由同步帶輪、升降臺、旋轉(zhuǎn)伺服電機和轉(zhuǎn)軸等幾個主要部分構成，機械臂由伸縮氣缸、氣爪和旋轉(zhuǎn)氣缸等幾部分構成。在實際運行過程中，升降臺將在伺服電機驅(qū)動下上升或下降，并在同步帶輪的帶動下轉(zhuǎn)動[2]。達到指定高度后，旋轉(zhuǎn)臺將在旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動下與帶輪轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動，從而使機械手圍繞Z軸轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)到制定位置后，伸縮氣缸將進入沖床型腔內(nèi)，機械手則會在旋轉(zhuǎn)到一定角度后進行小范圍升降，然后在制定位置利用氣爪閉合完成工件抓取，并且通過旋轉(zhuǎn)和升降運動將工件送至下一工位。為確保工件能夠被順利抓取，需要利用旋轉(zhuǎn)氣缸、夾具和夾指完成氣爪夾持器的設計，以便利用旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動夾指帶動夾具完成腳輪支架抓取。

2.2 生產(chǎn)線控制設計及實現(xiàn)

為實現(xiàn)腳輪支架沖壓的自動化生產(chǎn)控制，還要使用PLC控制技術進行生產(chǎn)線控制設計。在控制系統(tǒng)中，整個自動化生產(chǎn)線的控制過程將由PLC內(nèi)部的CPU控制，其將通過RS232串口進行觸摸屏的數(shù)據(jù)信息接收，從而根據(jù)用戶指令完成生產(chǎn)線控制。在實際生產(chǎn)中，系統(tǒng)輸出模塊將輸出控制信號，伺服驅(qū)動器則能夠完成信號接收，并且促使伺服電機運動，從而完成機械手的運動控制。與此同時，系統(tǒng)輸入模塊將完成由位置傳感器和伺服電機內(nèi)部編碼器傳來的位置信號的接收，從而獲知機械手的具體位置[3]。而系統(tǒng)CPU通過讀取輸入數(shù)據(jù)，則能夠通過改變伺服電機運動狀態(tài)實現(xiàn)機械手位置的調(diào)整。在實際進行該系統(tǒng)實現(xiàn)時，結合生產(chǎn)線需要的I/O點數(shù)量，可以選擇三菱公司研發(fā)的FX3u-80M型PLC控制器進行自動化生產(chǎn)線控制。

完成控制系統(tǒng)的硬件設計后，需要完成系統(tǒng)軟件的設計開發(fā)。具體來講，就是利用三菱GX Developer編程軟件進行PLC控制軟件設計。而該軟件擁有編譯鏈接、程序調(diào)試、項目管理和模擬仿真等多項功能，可以使用其SFC順序功能圖完成程序的編寫。從軟件程序組成上來看，主要包含初始化模塊和生產(chǎn)運行模塊。在系統(tǒng)上電后，會先自行初始化程序，然后進入運行模塊。在該模塊中，系統(tǒng)需要先進行初始定位。此時，機械手將完成定位指令的接收，并執(zhí)行預設位置控制指令回到初始位置。接收到反饋信號后，系統(tǒng)將發(fā)出自動上料指令，機械手則會按照指令完成循環(huán)順序運動，從而依次完成各項生產(chǎn)工序。一旦有工序出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會進入報警中斷模式[4]。故障排除后，需要按下復位按鈕，系統(tǒng)則可以繼續(xù)生產(chǎn)運行。完成工件生產(chǎn)后，系統(tǒng)將向機械手發(fā)送復位指令，并等待關機。

2.3 生產(chǎn)線調(diào)試及運行

完成系統(tǒng)設計后，需要使用GXDeveloper編程軟件進行PLC程序仿真，以確定程序編寫是否存在邏輯錯誤。通過點擊“梯形圖邏輯測試啟動”按鈕，就能夠進入邏輯測試界面，然后利用繼電內(nèi)存監(jiān)視實現(xiàn)程序仿真調(diào)試。完成程序調(diào)試后，可以使用編程軟件將程序下載至PLC中，然后完成電控柜中各種電器元件安裝和布線，然后將機械手安裝在生產(chǎn)車間現(xiàn)場的預定位置。在企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場進行聯(lián)機運行調(diào)試的過程中，共設定了6、8、10、12個/min的生產(chǎn)速率設定，然后使自動化生產(chǎn)線在四種速率下進行連續(xù)一小時不間斷運行。觀察測試結果可以發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)速率提高的情況下，產(chǎn)品的合格率由99.03%下降到了95.61%，報錯次數(shù)由3次提高到了12次[5]。綜合考慮生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率，可以將生產(chǎn)線的生產(chǎn)速率設為8個/min。而經(jīng)過調(diào)試后，該系統(tǒng)功能基本能夠滿足企業(yè)實際生產(chǎn)要求。

3 結論

使用機械手和PLC控制技術完成自動化生產(chǎn)線的設計開發(fā)，將能有效提高腳輪支架沖壓生產(chǎn)效率，同時也能夠為操作人員提供更多的安全保障。而經(jīng)過測試可以發(fā)現(xiàn)，使用該種方法進行腳輪支架加工可以達到98.48%的產(chǎn)品合格率，因此能夠滿足企業(yè)各方面的生產(chǎn)需求。

[1]劉其洪,郭建.基于觸摸屏與PLC的腳輪支架沖壓自動線控制系統(tǒng)設計[J].儀表技術與傳感器,2014(11):82-84.

[2]羅龍飛,張?zhí)鹛?馬國禮，等.高速沖壓自動化線生產(chǎn)切換研究[J].鍛壓技術,2014(2):102-108.

[3]楊德君.工業(yè)機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用,2014(19):59.

[4]劉其洪,郭建.腳輪支架沖壓自動化生產(chǎn)線設計[J].機械制造,2014 (7):87-90.

[5]和瑞林,劉吉輝,苗金鐘.機器人沖壓自動化生產(chǎn)線的構成及技術特點[J].金屬加工(熱加工),2012(5):10-13.

（編輯：劉楠）

Design Development and Realization of Automatic Production Line for Casting Support of Casters

Qiu Wenping
(Jiangsu Yannan Specialized Secondary School,Yancheng Jiangsu 224041)

In order tomeet the production requirements of stamping bracket casters,this paper design a truckle bracket of automatic stamping line is studied,byusing themanipulator and PLC control technology to complete the design of an automatic control system. After debugging,the system can realize the automatic production of caster bracket.

trundle bracket;stamping;automatic production line;design;implementation

TH241.2

A

2095-0748(2016)20-0084-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.20.37

2016-10-10

仇文平（1975—），男，江蘇鹽城人，本科，研究方向：機械制造與控制。