董佳輝 高少偉 張順星

（陜西工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西咸陽712000）

0 引言

鎂是一種較活潑的金屬，在熱水器中使用鎂合金作為犧牲陽極陰極保護材料。目前儲水式熱水器水箱上全部都安裝了鎂棒，用來實現陰極保護，延長水箱壽命，降低水箱出現腐蝕泄漏的故障率。

鎂棒鑄造完成后，后續(xù)加工環(huán)節(jié)主要有取端面（定位）、沖剪、裁切、車外圓和套絲等五道工序。目前鎂棒生產企業(yè)主要的加工方式是應用分立加工設備進行手工加工，需要參與生產的人數較多，生產效率較低，加工精度較差。本項目旨在設計一種鎂棒加工設備，實現取端面（定位）、沖剪、裁切、車外圓、套絲等多個加工環(huán)節(jié)一次加工完成，從而達到節(jié)省勞動力成本，提高產量和加工精度的目的。

1 系統(tǒng)構成及工作流程

本設備的機械部分主要分為三個部分，分別為上料機構、物料夾持旋轉機構和加工機構。上料部分負責將鎂棒毛坯件通過電動機帶動鏈條輸送至指定位置，然后通過頂料氣缸將其送至待加工位置。物料夾持旋轉機構主要由兩個圓形的加工轉盤構成，轉盤上平均分布了八個物料夾持器，負責夾持待加工的鎂棒毛坯件，轉盤由伺服電動機通過減速機帶動。轉盤每轉動45°，則每組夾持器對應相應的加工位置。取端面（定位）、沖剪和裁切、車外圓、套絲四個加工位置對應設置在轉盤旋轉的停止位置，當轉盤轉動到加工位置時，由氣動裝置鎖緊，完成加工后，氣動鎖緊裝置解鎖，加工轉盤再次旋轉45°，進行下一次加工。在每次加工過程中，取端面（定位）、沖剪、裁切、車外圓、套絲五道工序加工同時進行，提高了生產效率。沖剪加工單元采用氣動控制，取端面、裁切、車外圓和套絲單元采用伺服電動機驅動，提高了加工精度。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 氣動控制回路設計

鎂棒自動加工裝置的氣動控制回路主要由頂料氣缸、夾持氣缸、沖剪氣缸、磁性開關、電磁閥等組成。根據加工要求，由PLC控制電磁閥驅動氣缸工作，上料機構中頂料氣缸負責將鎂棒送至預定位置；轉盤每轉動45°后鎂棒進入待加工位置，夾持氣缸將轉盤鎖緊；沖剪氣缸負責沖剪加工。磁性開關1B、2B、3B等用于檢測氣缸的位置，當檢測到氣缸到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。系統(tǒng)氣動控制回路如圖1所示。

2.2 PLC控制系統(tǒng)設計

圖1 系統(tǒng)氣動控制回路

系統(tǒng)選用西門子CPU226型PLC作為控制器，該主機單元有24點數字輸入及16點數字輸出。擴展模塊選用EM223開關量擴展模塊一個、EM235運動控制模塊三個。系統(tǒng)I/O分配如表1所示。

表1 鎂棒自動加工系統(tǒng)PLC的I/O分配表

3 系統(tǒng)程序設計

本設備的程序分為主程序和初態(tài)檢查、自動運行、加工轉盤運動、取端操作、裁切沖剪操作、車外圓操作、套絲操作等七個子程序。子程序通過主程序的調用執(zhí)行。

設備送電后，首先進行初態(tài)檢查，使設備處于待加工狀態(tài)。初態(tài)檢查程序執(zhí)行完畢，等待啟動命令到來后，執(zhí)行上料子程序。上料完成后，執(zhí)行加工轉盤運動子程序，使待加工物料運動至待加工位置。當物料處于待加工位置后，同時執(zhí)行取端操作、裁切沖剪操作、車外圓操作、套絲操作子程序，完成相應加工工序。待所有工序完成后，程序返回到上料程序執(zhí)行循環(huán)。程序流程圖如圖2所示。

圖2 程序流程圖

4 結語

目前，此設備已在實際生產中應用，改變了傳統(tǒng)鎂棒加工主要以操作人員配合簡單加工設備手工加工的方式。此次研制的鎂棒自動加工設備，實現了取端面（定位）、沖剪、裁切、車外圓和套絲五道加工工序一次加工完成。與傳統(tǒng)加工方式相比，降低了勞動強度，提高了加工精度，極大地提高了生產效率，降低了企業(yè)的用工成本，使用效果良好。