单位文秘网 2021-07-05 08:15:14 点击: 次
摘 要:本文介绍了模拟机械加工自动生产线的综合实验平台的工作原理、结构和控制方式;该实验平台的研究和开发是一项综合了机电气等各项技术的设计,可为学生增强实际动手能力、全面提高工程素质和综合素质提供基础条件。
关键词:自动生产线 气压传动 电气控制 实验平台
本文介绍的模拟机械加工自动生产线的综合实验平台,充分利用了机械、电气控制、气动、传感器等多学科领域的基础知识和技术,综合性和应用性较强,又以开发性和设计性实验为主,改变了原有的单一实验单一设备或单一课程单一实验装置的模式,适应以机械、电气控制与PLC为主的多门课程教学和实验的需要。
该实验装置能直观地模拟机械加工自动生产线的生产过程,用组合机床的动力头对工件的两侧面进行铣削加工、采用电机驱动的皮带和气动传动进行自动传输,电气系统由PLC进行控制,实验平台底板的结构采用铝合金型材,所加工零件材料选用的是PVC板材、尺寸为100mm×100mm×15mm。该实验装置能够让学生熟悉气动技术的基本工作,包括空气压缩机、空气滤清器、减压阀、气压表、电磁阀以及气缸、气缸上的位置传感器等所有器件的作用和应用技术,也就能了解工厂中最常用的单片机、PLC与计算机对气动器件的控制技术。
1.机械加工自动生产线综合实验平台的工作原理
图1为自动线加工流程示意图。生产线的结构采用铝合金型材,工件的输送分别采用气缸推动、皮带传送和真空吸盘等方式,气缸气源由空压机另行供给,加工零件的动力头采用电动机拖动,自动控制部分则选用三菱PLC,设计结果具有结构紧凑、外形美观、经济实用的优点。
1.1自动生产线的工作过程
按下启动开关q后,升降气缸A活塞杆伸出,到达行程位置真空吸盘C接触到工件的时候吸盘吸附工件,等真空元件达到一定吸力值的时候,升降缸A活塞杆缩回、带动工件上升,到达行程位置后升降缸停止动作。此时水平移动缸收到信号,B缸缸体带动升降缸A及工件一起在活塞杆上滑动,到达行程位置处传感器进行检测并发出信号,接着就由收到信号的升降缸将工件放到暂放台上。等工件到达暂放台的时候真空元件解除吸附压力、释放工件。
传感器检测到工件已准确到位并发出信号,水平移动缸退回,回到初始位置等待下一个工作的循环。同时推件缸D将工件推到工作台上紧接着夹紧气缸E将工件夹紧,准备进行加工。
工件夹紧后进给气缸F慢慢将工作台拉动,边运行动力头边对工件进行铣削加工的模拟。模拟加工完毕后,传送带开始运行、进给气缸快进将工作台推到传送带处,等传感器发出到达信号后推件缸G将工件推到传送带上。工件跟随传送带一起运动,等传感器检测到工件到达预定位置后,推件缸H将工件推到平台上,完成一个加工过程,按下按钮然后再重复循环。
1.2气动控制回路设计
根据设计要求确定了执行元件的数量为:升降气缸1个,水平无活塞杆移动气缸1个,推件气缸3个,进给气缸1个,夹紧气缸1个。
依据输出力不大、速度调整范围较宽、位置控制精度要求较低及负载较小等特点,采用换向回路、速度控制回路,其中在真空控制回路中为了保证吸盘有足够的吸附时间,在控制回路中增加了延时回路。
进给加工系统工作时,夹紧气缸活塞杆伸出将工件夹紧,夹紧完毕后原本处于中位的三位五通换向阀换到右位,进给气缸活塞杆缩回,带动工件随着工作台沿着导轨一起缓慢退回。在移动的过程当中,动力盘铣头边对工件进行加工。等伸出杆缩回工件加工完毕后,三位五通换向阀换到左位,进给气缸快速推动工作台到达行程位置后换向阀换至中位。工作台停止移动,夹紧气缸此时将活塞杆缩回放开工件,之后就由推件缸将工件推至传送带上进行输送。
在该气动系统的设计中,进给气缸的动作是关键,因为进给加工要求慢回快进,且慢回和快进要求的行程不一样。所以该系统中采用了三位五通换向阀,使得进给气缸可以在任何位置停下以满足系统要求,而对于快进慢回则采用单向节流阀控制进给气缸的运动速度。
由PLC控制的气动系统,以单向节流阀调节气缸活塞杆的运动速度,其气动原理图见图3,气动控制线路见图4。
2.机械加工自动生产线综合实验开发
我们利用本机械加工自动生产线将开发相关课程实验和专业综合性实训教学项目,促进学生对所学知识的理解和综合运用,培养学生的感性认识和实际运用能力,增强学生动手能力和分析、解决实际问题的能力。
2.1机械设计实训
2.1.1结构件设计、带传动、连接等方面的实践训练。
2.1.2通过对自动生产线的操作,使学生进一步了解整个机械加工自动生产线的设计和工作原理。
2.2机电一体化系统实训
2.2.1PLC程序编程和上机调试、运行。
2.2.2机电一体化生产系统实训,使学生加深对机电一体化生产系统的物系统、信息流系统、能量流系统、设备选择、节拍平衡的理解掌握
2.3气动系统实训
2.3.1气压系统工作原理实训。
2.3.2气压系统压力、动作循环、执行元件运行速度、故障分析实训。
3.结束语
本机械加工自动生产线(模拟)综合实验平台的最大特点是利用气动自动化控制技术,是一种低成本自动化技术。可以通过此自动生产线逐步开发相关实验、实训教学项目,逐步形成以学生为主体、理论与实践相结合的教学模式,激发了学生的创造性和动手能力,为提高学生的工程素质、全面提高学生的综合素质创造了基础条件。
参考文献:
[1]天津电仪职大.自动生产线技术[M].北京:电子工业出版社,1995.
[2]朱春波,王大明.PLC在气动模拟生产线中的应用[J].液压气动与密封.1999(6).
作者单位:厦门集美大学工程技术学院
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