evifitting焊接設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 控制是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的保證，也是機(jī)電一體化系統(tǒng)安全，準(zhǔn)確，可靠運(yùn)行的前提條件。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須以滿足生產(chǎn)工藝要求，保證系統(tǒng)安全，準(zhǔn)確，可靠運(yùn)行為準(zhǔn)則，并通過(guò)科學(xué)的方法與現(xiàn)代化的手段進(jìn)行合理的規(guī)劃與認(rèn)真的設(shè)計(jì)。PLC控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)一般可以分為系統(tǒng)規(guī)劃(總體設(shè)計(jì))，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)等。在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循如下基本設(shè)計(jì)原則：1) 實(shí)現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)工藝的全部動(dòng)作2) 滿足設(shè)備對(duì)產(chǎn)品加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率的要求3) 盡可能簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)根據(jù)控制要求與功能，確定系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)措施，由此確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與組成。包括：選擇PLC的型號(hào)，規(guī)格；確定I/O模塊的數(shù)量與規(guī)格。根據(jù)本設(shè)備的焊接工藝和流程，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，需檢測(cè)的開(kāi)關(guān)輸入量有18個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸出12個(gè)，考慮到選用的PLC點(diǎn)數(shù)應(yīng)有10%的冗余[16]，所以在本系統(tǒng)中選用三菱公司生產(chǎn)的FX1N40MT的PLC，其部分性能指標(biāo)如表 。表 FX1N PLC 部分性能參數(shù)項(xiàng)目性能指令處理速度~輸入輸出點(diǎn)數(shù)最大輸入/輸出點(diǎn)數(shù)：128點(diǎn)編程語(yǔ)言指令表，梯形圖，步進(jìn)梯形圖輔助繼電器一般用M0M383，共384點(diǎn)保持型M384M1535，共1152點(diǎn)特殊型M8000M8255，共256點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器16位通用D0D127，共128點(diǎn)16位保持D128D7999，共7872點(diǎn)文件寄存器D1000D7999區(qū)域參數(shù)設(shè)定，最大7000點(diǎn)FX1N系列PLC在FX系列中屬于性能中等，可以適用于大多數(shù)簡(jiǎn)單機(jī)械控制的小型PLC系列產(chǎn)品。用戶程序的最大存儲(chǔ)容量為2000步，可以在輸出端Y0/Y1上輸出100KHz的定位脈沖信號(hào)與方向信號(hào)，通過(guò)帶位置控制功能的伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行定位控制。通過(guò)選用FX1N5DM或FX1N10DM顯示擴(kuò)展模塊，可增加PLC顯示和外部顯示，同時(shí)FX1N還可以使用FX2N系列的I/O擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊。綜上所述，F(xiàn)X1N系列PLC從輸入輸出點(diǎn)數(shù)，程序的容量，數(shù)據(jù)的后備能力等都很實(shí)用，以其緊湊的結(jié)構(gòu)及其適用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安裝使用，完全能滿足焊接流程的要求。I./O點(diǎn)數(shù)分配如表 。表 I/O點(diǎn)數(shù)分配24+FX1N40MTLCOMNCOM系統(tǒng)啟動(dòng)X0COM手動(dòng)正傳X1Y0脈沖信號(hào)緊急停止X2Y3氣源開(kāi)啟壓緊原位X21Y7脈沖清除壓緊到位X22Y11伺服開(kāi)啟焊槍到位X23Y12異常復(fù)位焊接起點(diǎn)X6Y13正/反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)到位X7Y14引弧指示焊槍進(jìn)/退X10Y15系統(tǒng)報(bào)警自動(dòng)/手動(dòng)X11Y16原點(diǎn)指示手動(dòng)起弧X12Y17旋入定位上下X13Y04壓緊工件原點(diǎn)回歸X14Y05左右移動(dòng)旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)X15Y06焊槍進(jìn)退壓緊/松開(kāi)X16手動(dòng)反轉(zhuǎn)X17氣動(dòng)開(kāi)關(guān)X20伺服報(bào)警X24X25圖 電氣原理圖從圖 ，焊機(jī)焊接電源以及送絲機(jī)構(gòu)采用三相380V交流電，通過(guò)交流變壓器將三相380V電壓變?yōu)槿?00V，供給電機(jī)，PLC電源則是24V直流電。控制系統(tǒng)采用三菱FX1N40MT系列PLC配合安川伺服系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，整體的電氣布局如圖 ，PLC輸出端信號(hào)輸入伺服放大器CN1端，伺服放大器CN2端連接伺服電機(jī)編碼器，控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)。光電編碼器，是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成[17]。光柵盤(pán)是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)還可提供相位相差90186。的兩路脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)與反饋信號(hào)比較就可以反映當(dāng)前的位置。本設(shè)備伺服放大器參數(shù)設(shè)定如表 。表 伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定參數(shù)對(duì)應(yīng)號(hào)出廠設(shè)定設(shè)定數(shù)值對(duì)應(yīng)功能00000010放大器處于位置模式Pn10240120位置回路增益Pn2040()3570位置指令加減速參數(shù)Pn202420480電子齒輪分子Pn20313750電子齒輪分母Pn20000000001位置控制指令選擇開(kāi)關(guān)Pn401100300扭矩指令濾波器Pn408N0000N0001絲桿共振消除用 梯形圖編程語(yǔ)言是從繼電器接點(diǎn)控制線路圖上發(fā)展起來(lái)的一種編程語(yǔ)言，是PLC設(shè)計(jì)最常用的設(shè)計(jì)方法。本設(shè)備的工作流程為：在手動(dòng)裝夾好以后，首先由機(jī)器上的裝料完成按鈕(系統(tǒng)啟動(dòng))，向控制器發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，大轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)入到位的同時(shí)依次輸出定位，壓緊，焊槍氣閥動(dòng)作信號(hào)以及工件原點(diǎn)信號(hào)，當(dāng)其不在原點(diǎn)時(shí)快速反轉(zhuǎn)到焊接原點(diǎn)，焊接時(shí)，機(jī)器會(huì)自動(dòng)引弧，按照設(shè)定的長(zhǎng)度完成一次焊接循環(huán)。焊接完成后機(jī)器會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到原點(diǎn)位置，為下次焊接做好準(zhǔn)備。焊機(jī)動(dòng)作流程如 圖 。 圖 焊機(jī)動(dòng)作流程圖 結(jié)論本文針對(duì)EVI fitting焊接設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)中存在的焊接效率和焊接質(zhì)量方面的不足進(jìn)行分析，主要研究工作如下：(1)根據(jù)生產(chǎn)要求對(duì)EVI fitting焊接設(shè)備進(jìn)行總體規(guī)劃與分析，使其在保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)上滿足生產(chǎn)率的要求，提出雙工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的概念。(2)分別從焊接工藝，機(jī)械結(jié)構(gòu)，電氣控制方面詳細(xì)介紹設(shè)計(jì)方案。在焊接工藝上，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的最新研究成果，分析雙絲焊接的可行性，同時(shí)對(duì)產(chǎn)生飛濺的主要原因進(jìn)行分析，使用逆變焊接電源控制瞬時(shí)電流波形，對(duì)引弧過(guò)程的熔滴過(guò)渡進(jìn)行控制，優(yōu)化引弧過(guò)程。在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，針對(duì)雙工位工作臺(tái)的概念，設(shè)計(jì)出回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的形式，重點(diǎn)是伺服電機(jī)的選取，轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度的校核以及上定位件的設(shè)計(jì)。電氣控制方面，主要對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，按照工藝生產(chǎn)流程對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行分配，選擇PLC的型號(hào)，并熟悉梯形圖的編程。在某些方面的設(shè)計(jì)上還需要進(jìn)一步研究，具體如下：(1)小工作臺(tái)安置在大工作臺(tái)之上，同時(shí)大小工作臺(tái)都需要回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，必然會(huì)導(dǎo)致小工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)跟隨大工作臺(tái)整體進(jìn)行回轉(zhuǎn)，造成晃動(dòng)，對(duì)伺服電機(jī)的精度以及穩(wěn)定性造成影響，在整體的布局和結(jié)構(gòu)方面顯然存在不足，由于時(shí)間的倉(cāng)促加上能力有限，暫時(shí)未找到更好的解決方法，有待進(jìn)一步的研究。(2)上下料的機(jī)械夾具采用手控氣動(dòng)夾鉗，操作員勞動(dòng)強(qiáng)度較大，最優(yōu)的結(jié)果是能設(shè)計(jì)成自動(dòng)上下料機(jī)械手，并配合整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備，用PLC控制實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。對(duì)焊接參數(shù)可以進(jìn)行閉環(huán)反饋，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的焊接生產(chǎn)。(3)在焊接參數(shù)的設(shè)計(jì)方面，由于缺乏實(shí)驗(yàn)的佐證，只能進(jìn)行理論上的優(yōu)化，真正的參數(shù)配合需要在實(shí)際的生產(chǎn)中不斷的修改，不斷的完善。(4)整體的設(shè)計(jì)采用由頂及下的設(shè)計(jì)方法，針對(duì)設(shè)備的需求粗略的設(shè)計(jì)出旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，定位機(jī)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)的原理圖，對(duì)于細(xì)節(jié)部分強(qiáng)度的校核，尤其是尺寸的合理性方面還有待優(yōu)化。參考文獻(xiàn)[1] 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