摘要 卸模機是陶瓷砂輪的(de)主要生(sheng)產(chan)設備(bei),涉及攤料(liao)、壓(ya)制及卸(xie)(xie)(xie)模等生(sheng)產(chan)環節(jie),生(sheng)產(chan)Φ600mm砂(sha)輪(lun),砂(sha)輪(lun)直徑和重量(liang)(liang)都較大(da)(da),生(sheng)產(chan)工人勞動(dong)強(qiang)度(du)大(da)(da),現有設備(bei)存(cun)在自動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)低、攤料(liao)的(de)均勻性(xing)差(cha)、壓(ya)力控制不穩及砂(sha)輪(lun)卸(xie)(xie)(xie)模的(de)穩定性(xing)差(cha)等問題(ti)。針對(dui)上述問題(ti),對(dui)Φ600mm砂(sha)輪(lun)卸(xie)(xie)(xie)模機(ji)的(de)攤料(liao)機(ji)構(gou)、小車輸(shu)送機(ji)構(gou)及卸(xie)(xie)(xie)模機(ji)構(gou)進行(xing)了(le)(le)改進,采(cai)用(yong)PLC技術對(dui)該卸(xie)(xie)(xie)模機(ji)的(de)整機(ji)控制系統進行(xing)了(le)(le)開(kai)發應(ying)用(yong),提高(gao)了(le)(le)設備(bei)的(de)自動(dong)化(hua)程(cheng)度(du),使設備(bei)的(de)生(sheng)產(chan)效率提高(gao)2倍(bei),成型砂(sha)輪(lun)質量(liang)(liang)得到較大(da)(da)提高(gao)。
關鍵詞 砂輪卸(xie)模機;結(jie)構設計;PLC控制技術
隨著我國數控機床、汽車、造船業及軸承等行業的發展,引進大量國外生產技術和工藝裝備,對磨具質量和磨削水平提出(chu)了更高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)要求。陶瓷砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)用途廣泛,主要在五金、模(mo)具(ju)(ju)、金屬(shu)加(jia)工、珠寶、鞋(xie)業(ye)(ye)、汽車(che)等行業(ye)(ye)應用,占所有(you)固結磨(mo)(mo)具(ju)(ju)70%以上(shang)。陶瓷砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)作為磨(mo)(mo)削(xue)加(jia)工的(de)(de)(de)(de)(de)重要組成部分(fen),砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)質(zhi)量將直接影(ying)響到磨(mo)(mo)削(xue)加(jia)工的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量和效(xiao)率。砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)卸(xie)(xie)模(mo)機作為陶瓷砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)主要生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)設(she)備,涉及(ji)攤料、壓制及(ji)卸(xie)(xie)模(mo)等生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)環節(jie),砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)過程中攤料的(de)(de)(de)(de)(de)均勻性、壓力的(de)(de)(de)(de)(de)控制及(ji)砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)卸(xie)(xie)模(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定性等因(yin)素對砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)質(zhi)量都有(you)很(hen)大道經,特別是生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)像直徑Φ600mm的(de)(de)(de)(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun),砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)直徑和重量都較大,生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)工人勞動強度(du)大,生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)出(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)質(zhi)量不易(yi)控制。我們重新改進設(she)計了Φ600mm砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)卸(xie)(xie)模(mo)機,用PLC控制技(ji)術實(shi)現卸(xie)(xie)模(mo)機的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)動控制,提高(gao)了砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)卸(xie)(xie)模(mo)機的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)動化生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)程度(du),還可(ke)縮(suo)短砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)周期,提高(gao)砂(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)質(zhi)量和生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)效(xiao)率。
1 陶瓷砂輪加工工藝流程
把陶瓷磨料和黏結劑按(an)照所(suo)需的(de)(de)(de)(de)要(yao)求進(jin)行(xing)(xing)配置混合,按(an)生產要(yao)求稱量(liang)(liang)一個砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)所(suo)需的(de)(de)(de)(de)配料,在模(mo)套(tao)內將(jiang)稱重(zhong)后(hou)的(de)(de)(de)(de)配料攤均勻(yun)(yun),采用等(deng)(deng)壓板在砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)上(shang)下兩端面同時施壓,以保證砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)組織均勻(yun)(yun),再將(jiang)成形的(de)(de)(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)從模(mo)套(tao)內頂出,把成形后(hou)的(de)(de)(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)先(xian)放在自然環(huan)境下干燥(zao),然后(hou)在隧道窯中燒結,對燒結好的(de)(de)(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)在重(zhong)量(liang)(liang)、外表尺寸、硬度(du)、動平(ping)衡等(deng)(deng)方面進(jin)行(xing)(xing)檢測,采用正常磨削(xue)速度(du)的(de)(de)(de)(de)1.6倍(bei)進(jin)行(xing)(xing)高(gao)速回(hui)轉,檢驗其安全性能,對已檢驗合格的(de)(de)(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)進(jin)行(xing)(xing)包裝出廠。砂(sha)(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)生產流程圖見(jian)圖1.
圖1 砂(sha)輪(lun)生產工藝流程(cheng)
2 砂輪卸模機整機結構布局設計
2.1 砂輪卸模機的生產流程
放入制作(zuo)砂輪(lun)的(de)(de)模(mo)套(tao)(tao)(tao)(tao)和墊板后開(kai)啟(qi)攤(tan)(tan)料機(ji)構(gou),使小車(che)上的(de)(de)砂輪(lun)模(mo)套(tao)(tao)(tao)(tao)按(an)一定(ding)(ding)的(de)(de)速(su)度旋轉;把(ba)(ba)稱重后的(de)(de)磨料按(an)一定(ding)(ding)的(de)(de)速(su)度投放到(dao)(dao)模(mo)套(tao)(tao)(tao)(tao)內,在投放過程中(zhong)邊(bian)投放邊(bian)攤(tan)(tan)平;攤(tan)(tan)料完(wan)成(cheng)后,關閉(bi)攤(tan)(tan)料機(ji)構(gou)并(bing)(bing)由小車(che)將模(mo)套(tao)(tao)(tao)(tao)運送到(dao)(dao)油壓(ya)(ya)(ya)機(ji)工(gong)作(zuo)臺上并(bing)(bing)定(ding)(ding)位;開(kai)啟(qi)油壓(ya)(ya)(ya)機(ji),主壓(ya)(ya)(ya)頭下(xia)降,到(dao)(dao)一定(ding)(ding)壓(ya)(ya)(ya)力并(bing)(bing)保(bao)壓(ya)(ya)(ya)15s;關閉(bi)油壓(ya)(ya)(ya)機(ji),主壓(ya)(ya)(ya)頭上升(sheng),由小車(che)將模(mo)套(tao)(tao)(tao)(tao)運送到(dao)(dao)卸(xie)(xie)模(mo)機(ji)工(gong)作(zuo)臺面上并(bing)(bing)定(ding)(ding)位;開(kai)啟(qi)卸(xie)(xie)模(mo)機(ji)頂升(sheng)機(ji)構(gou),把(ba)(ba)砂輪(lun)從模(mo)套(tao)(tao)(tao)(tao)中(zhong)頂出,并(bing)(bing)運走砂輪(lun);關閉(bi)頂升(sheng)機(ji)構(gou),頂桿下(xia)降,完(wan)成(cheng)卸(xie)(xie)模(mo)機(ji)循環(huan)往復工(gong)作(zuo)。
2.2 砂輪卸模機的主要機構及作用
在卸模機(ji)的(de)設計(ji)中,由于(yu)砂(sha)(sha)輪(lun)直(zhi)徑達到Φ600mm,采用在配套油壓(ya)機(ji)左(zuo)右兩邊布置工(gong)作(zuo)臺(tai)與小車,兩工(gong)位操作(zuo),而不是采用循環工(gong)作(zuo)臺(tai),便于(yu)砂(sha)(sha)輪(lun)成品的(de)搬移和工(gong)作(zuo)人員的(de)操作(zuo)。
砂輪(lun)卸模機(ji)(ji)的(de)主(zhu)要(yao)機(ji)(ji)構包括:攤料機(ji)(ji)構、小車(che)機(ji)(ji)構和頂升機(ji)(ji)構3大(da)部分,各部分的(de)主(zhu)要(yao)作(zuo)用及結構如下(xia):
(1) 攤料(liao)機構(gou):主要(yao)把混合后的磨料(liao)在(zai)模(mo)套中(zhong)攤平,使(shi)(shi)砂輪厚度均勻一致,保證砂輪質量。在(zai)設計(ji)中(zhong)采用電機-齒(chi)輪-齒(chi)輪減速方案,使(shi)(shi)小車(che)上(shang)的模(mo)套與墊(dian)板獲得穩定的旋轉速度。攤料(liao)機構(gou)結(jie)構(gou)圖(tu)見圖(tu)2.
(2) 小(xiao)車(che)(che)機構(gou):磨料在(zai)模(mo)套(tao)中攤平后,需用(yong)小(xiao)車(che)(che)將其(qi)運(yun)送到油壓(ya)(ya)(ya)機的工作(zuo)臺(tai)面上(shang)(shang),壓(ya)(ya)(ya)制(zhi)完(wan)成(cheng)后,再由小(xiao)車(che)(che)把(ba)壓(ya)(ya)(ya)制(zhi)成(cheng)型后的砂(sha)輪(lun)動(dong)到卸模(mo)機工作(zuo)臺(tai)上(shang)(shang)進行卸模(mo)。采(cai)用(yong)液壓(ya)(ya)(ya)來(lai)實現小(xiao)車(che)(che)的往復運(yun)動(dong),用(yong)雙作(zuo)用(yong)活塞缸來(lai)驅動(dong)左右(you)兩個小(xiao)車(che)(che),用(yong)行程開(kai)關來(lai)定位。小(xiao)車(che)(che)機構(gou)結構(gou)圖見(jian)圖3.
(3)頂(ding)升(sheng)機(ji)構:把砂輪(lun)從模套中頂(ding)出(chu)(chu),以利(li)于(yu)砂輪(lun)的搬(ban)動(dong)。在設計中采用柱塞式液(ye)壓缸上裝(zhuang)3根桿實現砂輪(lun)的頂(ding)出(chu)(chu)。柱塞上行時靠液(ye)壓油(you)驅動(dong),柱塞下行時靠自重下落。砂輪(lun)卸(xie)模機(ji)整機(ji)結構圖見圖4.
油壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)左(zuo)(zuo)右兩(liang)邊(bian)(bian)各(ge)有一個(ge)砂(sha)(sha)輪(lun)卸模(mo)機(ji)(ji)工(gong)作臺(tai),工(gong)作時(shi)配套油壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)左(zuo)(zuo)右兩(liang)個(ge)小(xiao)車(che)(che)同時(shi)運行(xing),當左(zuo)(zuo)邊(bian)(bian)小(xiao)車(che)(che)1被推送(song)到(dao)油壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)下(xia)壓(ya)(ya)(ya)制(zhi)時(shi),右邊(bian)(bian)小(xiao)車(che)(che)2攤(tan)料,當左(zuo)(zuo)邊(bian)(bian)小(xiao)車(che)(che)1回到(dao)卸模(mo)機(ji)(ji)工(gong)作臺(tai)時(shi),右邊(bian)(bian)小(xiao)車(che)(che)2被推送(song)到(dao)油壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)下(xia)壓(ya)(ya)(ya)制(zhi)。此時(shi)左(zuo)(zuo)邊(bian)(bian)小(xiao)車(che)(che)1的頂升(sheng)機(ji)(ji)構工(gong)作頂出砂(sha)(sha)輪(lun),這樣左(zuo)(zuo)右兩(liang)小(xiao)車(che)(che)不斷交替循環(huan)工(gong)作。
2.3 Φ
(1) PY5-630型配套(tao)油壓機公稱壓力(li):630t;
(2) 卸(xie)模機工(gong)作臺尺寸:2500mm×1180mm×1000mm(長×寬(kuan)×高);
(3) 小車整體(ti)尺寸:1270mm×1180mm×155mm(長(chang)×寬×高);
(4) 攤料(liao)機構工件(jian)轉速(su)為:20rad/min;
(5) 可(ke)制作砂(sha)輪直(zhi)徑:Φ300~Φ600mm。
3 砂輪卸模機整機PLC控制設計
3.1 順序功能圖的設計
Φ600mm砂輪卸模機(ji)的整機(ji)循環(huan)工(gong)作順序:
(1) 小車(che)(che)1和(he)小車(che)(che)2位于油壓機的左右兩個(ge)卸模工(gong)作臺上(shang),小車(che)(che)1和(he)小車(che)(che)2同時(shi)進行攤料,攤料時(shi)間為(wei)60s;
(2) 小車1右行到油壓機(ji)工作臺上;
(3) 油壓機(ji)壓頭下壓并(bing)保壓15s;
(4) 油壓機(ji)壓頭上升;
(5) 小車1左行回到卸模工作(zuo)臺上(shang);
(6) 頂(ding)升機構把砂(sha)輪頂(ding)出(chu)模(mo)套,時間為25s,工(gong)人把砂(sha)輪移走。
(7) 頂升機構回程;
(8) 小車2左(zuo)行(xing)到油(you)壓機工作臺上(shang);
(9) 油壓機壓頭下壓并保壓15S;
(10) 油壓機壓頭上升;
(11) 小(xiao)車2右行回到卸模工作臺上(shang);
(12) 頂升(sheng)機構把砂輪頂出模套,時(shi)間為25s,工(gong)人把砂輪移走;
(13) 頂升機構(gou)回程。
根(gen)據(ju)卸模機的工(gong)作順(shun)序(xu),列出該卸模機 PLC 控制(zhi)的I/O分配表如表1所示。
根據(ju)卸模機的(de)工作順(shun)序和I/O分配表,可列出該卸模機PLC控制的(de)順(shun)序功能圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)5所示。
3.2 梯形圖的設計
根據卸模機的順序功能圖,編制(zhi)該(gai)卸模機自動控制(zhi)的PLC梯形圖如圖6所示(shi)。
4 結束語
卸模(mo)機(ji)生(sheng)產(chan)(chan)過程(cheng)中存在工人勞動強(qiang)度(du)(du)大,設備(bei)(bei)自動化程(cheng)度(du)(du)低,攤料的(de)(de)均勻性差(cha)、壓制(zhi)力(li)控制(zhi)不(bu)準確及(ji)砂(sha)輪卸模(mo)的(de)(de)穩定差(cha)等(deng)問題(ti),對Φ600mm砂(sha)輪卸模(mo)機(ji)的(de)(de)攤料機(ji)構、小車(che)輸送機(ji)構及(ji)卸模(mo)機(ji)構進(jin)(jin)行(xing)改進(jin)(jin)設計,并應用(yong)PLC技術(shu)對該卸模(mo)機(ji)的(de)(de)整機(ji)控制(zhi)系統(tong)進(jin)(jin)行(xing)了開發,提(ti)(ti)高了設備(bei)(bei)的(de)(de)自動化程(cheng)度(du)(du),使設備(bei)(bei)運行(xing)可靠,維(wei)修檢測方便,生(sheng)產(chan)(chan)效率提(ti)(ti)高2倍,成(cheng)型(xing)陶(tao)瓷砂(sha)輪存在的(de)(de)動、靜(jing)平衡(heng)性差(cha)和砂(sha)輪硬度(du)(du)不(bu)均勻等(deng)質量問題(ti)得(de)到改善,砂(sha)輪質量得(de)到較(jiao)大提(ti)(ti)高。
參考文獻:
[1] 華勇,李亞萍.磨料磨具導論[M].北(bei)京(jing):中國標(biao)準(zhun)出版社,2004.
[2] 廖(liao)常(chang)初.PLC編程及應用[M].北京:機械工業出版社(she),2005.
作者簡介
梅怡(1970-),女,漢(han)族,副教(jiao)授,碩士(shi)。主要從事機械設計、液壓(ya)與(yu)氣動方面(mian)的研究與(yu)開(kai)發。