一種鎂棒自動(dòng)加工裝置電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

董佳輝 高少偉 張順星

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)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(hù)材料。目前儲(chǔ)水式熱水器水箱上全部都安裝了鎂棒，用來實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)，延長水箱壽命，降低水箱出現(xiàn)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(chǎn)企業(yè)主要的加工方式是應(yīng)用分立加工設(shè)備進(jìn)行手工加工，需要參與生產(chǎn)的人數(shù)較多，生產(chǎn)效率較低，加工精度較差。本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)一種鎂棒加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)取端面（定位）、沖剪、裁切、車外圓、套絲等多個(gè)加工環(huán)節(jié)一次加工完成，從而達(dá)到節(jié)省勞動(dòng)力成本，提高產(chǎn)量和加工精度的目的。

1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作流程

本設(shè)備的機(jī)械部分主要分為三個(gè)部分，分別為上料機(jī)構(gòu)、物料夾持旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加工機(jī)構(gòu)。上料部分負(fù)責(zé)將鎂棒毛坯件通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)圓形的加工轉(zhuǎn)盤構(gòu)成，轉(zhuǎn)盤上平均分布了八個(gè)物料夾持器，負(fù)責(zé)夾持待加工的鎂棒毛坯件，轉(zhuǎn)盤由伺服電動(dòng)機(jī)通過減速機(jī)帶動(dòng)。轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)動(dòng)45°，則每組夾持器對應(yīng)相應(yīng)的加工位置。取端面（定位）、沖剪和裁切、車外圓、套絲四個(gè)加工位置對應(yīng)設(shè)置在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的停止位置，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)到加工位置時(shí)，由氣動(dòng)裝置鎖緊，完成加工后，氣動(dòng)鎖緊裝置解鎖，加工轉(zhuǎn)盤再次旋轉(zhuǎn)45°，進(jìn)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(shí)進(jìn)行，提高了生產(chǎn)效率。沖剪加工單元采用氣動(dòng)控制，取端面、裁切、車外圓和套絲單元采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，提高了加工精度。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 氣動(dòng)控制回路設(shè)計(jì)

鎂棒自動(dòng)加工裝置的氣動(dòng)控制回路主要由頂料氣缸、夾持氣缸、沖剪氣缸、磁性開關(guān)、電磁閥等組成。根據(jù)加工要求，由PLC控制電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸工作，上料機(jī)構(gòu)中頂料氣缸負(fù)責(zé)將鎂棒送至預(yù)定位置；轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)動(dòng)45°后鎂棒進(jìn)入待加工位置，夾持氣缸將轉(zhuǎn)盤鎖緊；沖剪氣缸負(fù)責(zé)沖剪加工。磁性開關(guān)1B、2B、3B等用于檢測氣缸的位置，當(dāng)檢測到氣缸到位后將給PLC發(fā)出一個(gè)到位信號(hào)。系統(tǒng)氣動(dòng)控制回路如圖1所示。

2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)氣動(dòng)控制回路

系統(tǒng)選用西門子CPU226型PLC作為控制器，該主機(jī)單元有24點(diǎn)數(shù)字輸入及16點(diǎn)數(shù)字輸出。擴(kuò)展模塊選用EM223開關(guān)量擴(kuò)展模塊一個(gè)、EM235運(yùn)動(dòng)控制模塊三個(gè)。系統(tǒng)I/O分配如表1所示。

表1 鎂棒自動(dòng)加工系統(tǒng)PLC的I/O分配表

3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

本設(shè)備的程序分為主程序和初態(tài)檢查、自動(dòng)運(yùn)行、加工轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)、取端操作、裁切沖剪操作、車外圓操作、套絲操作等七個(gè)子程序。子程序通過主程序的調(diào)用執(zhí)行。

設(shè)備送電后，首先進(jìn)行初態(tài)檢查，使設(shè)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(dòng)命令到來后，執(zhí)行上料子程序。上料完成后，執(zhí)行加工轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)子程序，使待加工物料運(yùn)動(dòng)至待加工位置。當(dāng)物料處于待加工位置后，同時(shí)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(yīng)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(jié)語

目前，此設(shè)備已在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)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(shè)備手工加工的方式。此次研制的鎂棒自動(dòng)加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)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(dòng)強(qiáng)度，提高了加工精度，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了企業(yè)的用工成本，使用效果良好。