浅谈冲压自动化

毕业项目设计书项目名称：浅谈冲压自动化专业名称：机电一体化姓名：谢涛学号：201129056114班级：机电11-1指导教师：赵秋玲2014年4月青岛职业技术学院毕业论文毕业项目任务书毕业项目题目浅谈冲压自动化项目指导教师（校内专任教师）赵秋玲职称讲师项目指导教师（校外指导教师）李磊职务工段长一、项目主要内容与基本要求：冲压是汽车整车生产的四大工艺之一，在冲压工艺中最主要的设备是压力机。压力机有人工上下料和自动化上下料两种方式，自动化上下料设备专业性较强，生产效率高。随着现代工厂对电气控制技术的不断提高，冲压自动化技术也得到了飞速发展。现在的同步压机与快送料机构之间的主从控制，大幅度的提高了生产效率。冲压自动化技术在冲压自动化设备中，由于控制性能要求高，动态响应快，大都使用包含多轴运动控制的伺服技术。控制器大都包含逻辑控制和运动控制两部分功能，有些集成在一个控制器上，有些系统的逻辑控制和运动控制分属两个控制器。在传动结构上大都使用伺服电动机通过同步带或丝杠传动，往复定位精度在0.5mm以内。二、各阶段任务安排：第一阶段：冲压自动化机械构成冲压自动化输送线机械机构主要由线头上料小车，拆垛横梁、支架、拆垛机、磁性分张器、清洗机、扫描仪、对中台、五台机械手和线尾皮带机构成。第二阶段：冲压自动化电气构成电气控制采用PLC控制，GUDEL的PC控制器是以WINDOWS和PC软PLC为基础，控制器和各轴的运动控制是以完全数字化概念和矢量控制的交流伺服电机为基础的。第三阶段：机械手关键技术与压力机的双层网络相比，自动化集成的网络更加复杂，这不仅仅表现在网络节点的增加，另外以太网部分增加了“双道”传输的这样一种模式。三、参考资料：[1]薛胜智.机械手在冲压自动化生产中的研究与应用[M].芜湖:奇瑞汽车规划设计院，1999．[2]王鹏举.冲压生产线上下料机械手自动化设计[J].同济大学中德学院，2003.[3]张远波、陈传强.自动化网络布置，电气培训教材[C].上汽通用五菱青岛分公司，2008.[4]武刚.PLC配置培训教材[C].上汽通用五菱青岛分公司，2009青岛职业技术学院毕业论文摘要冲压是汽车整车生产的四大工艺之一，在冲压工艺中最主要的设备是压力机。压力机有人工上下料和自动化上下料两种方式，自动化上下料设备专业性较强，生产效率高。随着现代工厂对电气控制技术的不断提高，冲压自动化技术也得到了飞速发展。现在的同步压机与快送料机构之间的主从控制，大幅度的提高了生产效率。冲压自动化技术在冲压自动化设备中，由于控制性能要求高，动态响应快，大都使用包含多轴运动控制的伺服技术。控制器大都包含逻辑控制和运动控制两部分功能，有些集成在一个控制器上，有些系统的逻辑控制和运动控制分属两个控制器。在传动结构上大都使用伺服电动机通过同步带或丝杠传动，往复定位精度在0.5mm以内。经过多年不断的发展和完善，现在冲压自动化设备大致有以下几种：机械手上下料、机器人上下料和快速送料机构上下料，而机械手上下料设备由于成本低，速度快，易维护性较强从而得到最广泛的应用。关键词：冲压自动化；机械手；伺服控制青岛职业技术学院毕业论文ABSTRACTStampingprocessisoneofthefourautomobileproduction,themostimportantequipmentisthepress,ithastwoloadingandunloadingmode,byartificialorbyautomation.Thelattermodehashighlyspecializedandhighlyefficiency.Withmodernplantforthecontinuousimprovementoftheelectricalcontroltechnology,pressautomationtechnologyhasbeenrapiddevelopment.Nowpressandfastsynchronizationbetweentheprimaryfeedmechanismfromthecontrolgreatlyimprovetheproductionefficiency.Stampingautomationmostincludemulti-axismotioncontrolusingservotechnology.Mostofthecontrollercontainstwoparts,logiccontrolandmotioncontrolfunctions,someintegratedinacontrollerbutsomebelongtotwocontrollers.Thestructureofthedrivebyusingtheservomotordrivebeltorscrew,reciprocatingpositioningaccuracywithin0.5mm.Afteryearsofcontinuousdevelopmentandimprovement,nowpressautomationdevicesgenerallyhavethefollowing:loadingandunloadingbymechanicalhand;byrobot;byrapidfeedmechanism,andthemechanicalhandequipmentgetthemostwidelyusedduetolowcost,fastandeasytomaintain.Keywords：pressautomation;mechanicalhand;servecontrol青岛职业技术学院毕业设计1目录摘要.............................................................ABSTRACT.........................................................目录.............................................................1绪论.............................................................21、冲压自动化简介...............................................32、冲压自动化结构...............................................42.1冲压自动化机械构成.......................................42.2冲压自动化电气构成.......................................52.2.1电气硬件组成........................................52.2.2电气软件控制........................................63、机械手关键技术...............................................83.1控制器通讯网络...........................................83.2闭环伺服控制.............................................104、致谢..........................................................13青岛职业技术学院毕业设计2绪论冲压机械手是在自动化设备的基础上，根据冲压生产特点，专门为实现冲压自动化无人生产而研发的设备，能取代人工在各个冲压工位上进行物料搬运和上下料等工作。其对于冲压等重复性、危险性、节拍高的加工行业，在节约人力劳动成本，提高人工及设备安全性，保持产品产能、质量、工艺稳定性等方面是现代化工业化“开拓创新”的重要精神体现。目前很多冲压机械手供应商都开发出了同步运动控制功能，应用较多的是西门子的SIMOTION运动控制系统和力士乐的INDRAWORKS运动控制系统。前者在食品加工、印刷、等领域有较多应用，后者在汽车制造和轮胎方面有广泛应用。在冲压自动化行业，能够提供同步控制解决方案的有德国西门子、力士乐和日本的瑞恩。目前在国际上能够使用同步控制集成技术在告诉冲压生产线上的厂家有瑞士的古德、日本的小松等。从电气控制上讲，古德和小松都是使用带有同步控制功能的工控机作为控制核心，使用力士乐的伺服驱动器作为驱动元件，使用力士乐的伺服电动机作为执行元件实现运动控制的。而压机是如何作为主轴的呢？其信号来源于安装在压机凸轮上的编码器，在整个同步控制中这个编码器就作为主轴，其他从轴随这个主轴按照编辑的同步曲线运动。青岛职业技术学院毕业设计31、冲压自动化简介运动控制系统是以机械运动的驱动设备—电动机作为控制对象，以控制器为核心，以电力电子、功率变换装置为执行机构，在自动控制理论指导下组成的电气传动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，对被控机械实现精确的位置、速度、加速度、转矩或力控制，以及这些被控量的综合控制。运动控制作为自动化技术的一个重要分支，在20世纪末进入快速发展阶段。在现代工业自动化技术中，运动控制技术代表着最广泛的用途，并承担着最复杂的任务。虽然运动控制作为一个独立产业的发展历史并不悠久，但随着制造业对产品加工速度和精度要求的不断提高，运动控制产品的市场需求增长很快，运动控制技术也随之得到了极为迅速的发展，产品种类和应用范围在不断扩大，尤其是电子信息等高科技技术的发展，为运动控制提供了更大的发展空间和更加广阔的市场。冲压自动化系统是一套完整的闭环运动控制系统，是由一套板料拆垛系统；一套清洗涂油系统；一套板料对中系统；一套压机间快速送料传送系统（五个用于4台压机）和线尾皮带系统组成，从毛坯的上料到冲压件下线全部自动完成。生产节拍最高为6～9次/min，整条冲压线约需6～7名操作工人。采用国际先进的高速紧凑型冲压线，能快速提高冲压机的生产效率。板料对中采用当今先进的光学摄像系统进行定位。每个自动化单元配一个机械手臂，末端端拾器利用真空发生器原理吸住板料进行传送，省去了穿梭装置，缩短了输送距离，减少了压力机的间距。为适应柔性化的生产要求，压力机的所有控制功能做到集成化，从而实现全套模具的菜单化管理，主要包括滑块行程调整、平衡器气压的调整、气垫行程调整以及自动化控制系统等各个环节的参数设定。具有现场通信网络、现场设备互联、互动操作性、分散功能模块、开放式功能的现场总线技术是压力机控制技术的发展方向，对实现自动化具有明显推动作用。压力机控制系统的集成化可通过单一操作接口实现所有压机和模具的各项控制功能，包括故障诊断、模具菜单配置、可编程限位开关和模具监控及调整等，并使设备的维修保养更加方便，而且明显增加压力机的有效工作时间。冲压机械手伺服驱动系统最突出的特点就是：电动机直接与齿轮相互连接，由于电动机的转速可以任意调节，从而可以任意地调节曲柄机构的运动速度，任意加快或减慢传送速度。青岛职业技术学院毕业设计42、冲压自动化结构2.1冲压自动化机械构成冲压自动化输送线机械机构主要由线头上料小车，拆垛横梁、支架、拆垛机、磁性分张器、清洗机、扫描仪、对中台、五台机械手和线尾皮带机构成。线头上料下车，可以实现裸料及带料架板料的安放，由激光束确定板料的左右位置，不同的板料，有不同的尺寸，所以需要在激光头滑动板上相应位置，刻上相应板料的位置，以便在以后的工作中好操作。由机械部件做前后的限位装置，它可以旋转90度，然后用一塞棒固定好位置。同时，它可以沿其支架左右移动，动力靠手动摇其上的转轮，机械限位及其支架亦可以实现上下运动。磁性分离器安装在固定的钢结构支架上，小车四周没有任何可能同上料发生干涉的装置。磁性分离器在换模时只需调整一次，即换模后是