氣動自動打標(biāo)機結(jié)構(gòu)及控制研發(fā)設(shè)計

1、一、氣動自動打標(biāo)機的發(fā)展及其現(xiàn)狀氣動自動打標(biāo)機簡介氣動自動打標(biāo)機功能及特點氣動自動打標(biāo)機主要應(yīng)用范圍設(shè)備機械部分運動要求設(shè)備電氣控制要求及技術(shù)要求二、氣動系統(tǒng)設(shè)計及元器件選擇2.1畫X-D線路圖2.2繪出利用行程開關(guān)控制的氣動控制回路2.3選擇執(zhí)行元件2.4選擇控制元件2.5選擇輔助元件確定管道直徑及壓力損失2.7選擇空氣壓縮機三、控制系統(tǒng)設(shè)計及元器件選擇3.1繪出氣動回路3.2電氣控制原理圖3.3選擇電磁閥3.4選擇可編程控制器3.5選擇電源選擇磁性行程開關(guān)3.7I/O地址分配3.8PLC程序設(shè)計四、電氣接線圖五、元件明細(xì)表六、參考資料七、總結(jié)沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書沈陽航空航天大學(xué)課

2、程設(shè)計說明書共15頁第 頁共15頁第 頁一、氣動自動打標(biāo)機的發(fā)展及其現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，每一種流通的商品都需要注明生產(chǎn)日期保質(zhì)期等相關(guān)信息，包裝是信息的載體，對商品貼標(biāo)是實現(xiàn)的途徑。打標(biāo)機就是在包裝件或產(chǎn)品上加上標(biāo)簽的機器，不僅有美觀的作用，更重要的是可以實現(xiàn)對產(chǎn)品銷售的追蹤與管理，特別在醫(yī)藥、食品等行業(yè)，如出現(xiàn)異?？蓽?zhǔn)確及時的啟動產(chǎn)品召回機制。打標(biāo)機是現(xiàn)代包裝不可缺少的組成部分。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。氣動自動打標(biāo)機簡介氣動打標(biāo)機由PLC控制電磁閥的通斷來控制各個氣缸，使之完成相應(yīng)的動作。打印頭在氣缸C作用下做沖壓運動，從而在工件上印出有一定深度的標(biāo)記。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈

3、。氣動自動打標(biāo)機功能及特點不用傳送帶靠重力作用使工件自動填裝，通過氣缸直接打標(biāo)輸出，標(biāo)記工整清晰；標(biāo)記速度快，對標(biāo)記材料無特殊要求；抗干擾能力強，能夠在較惡劣的環(huán)境下工作；采用氣體作為動力源，生產(chǎn)成本低，無污染；適合速度要求較快的流水線場合。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。氣動自動打標(biāo)機主要應(yīng)用范圍1、汽車、摩托車等發(fā)動機、活塞、身、車架、底盤、連桿、發(fā)動機、汽缸等零部件進行編號、名稱、商標(biāo)、生產(chǎn)日期的打印；釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。2、電動車、自行車、摩托車等加架號打印；3、各種商品、車輛、設(shè)備產(chǎn)品的標(biāo)牌打?。?、各種機械零部件、機床工具、五金制品、金屬管、齒輪、泵體、閥門緊固件、鋼材、儀器儀表。機電設(shè)備

4、等金屬打標(biāo)；塑料制品。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵設(shè)備機械部分運動要求當(dāng)工件落入V形槽內(nèi)，氣缸A伸出夾緊工件。氣缸A壓緊后，氣缸B才能打印。(3)打印完畢氣缸B立即縮回。氣缸A遲于氣缸B縮回，時間由工件材料特性決定。松開工件后即氣缸A和氣缸B完全縮回時，氣缸C伸出，將工件推出V形槽。氣缸C伸出后立即縮回，下一工件在重力作用下自動落入V形槽，如此完成一個工作循環(huán)。工件直徑15cm，重量1.5kg，每分鐘打印5個工件。設(shè)備電氣控制要求及技術(shù)要求(1)采用可編程控制器取代中間氣閥完成控制，(2)由于用二位五通雙電控電磁閥控制氣缸進氣和排氣，電磁閥線圈通電時間不能過長，以免燒毀線圈。為了提高生產(chǎn)率可在氣缸B打印

5、完畢縮回的同時也讓氣缸A縮回，不能同時縮回，氣缸A動作應(yīng)延遲一段時間，以免同時動作時將工件粘起謀養(yǎng)摶氣缸A和氣缸B都縮回時才讓氣缸C伸出推走工件氣缸C縮回時才能開始下一個循環(huán)(6)電路要有必要的保護二、氣動控制系統(tǒng)設(shè)計及參數(shù)計算2.1畫X-D線路圖沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書共15頁第 頁共15頁第 頁2.3選擇執(zhí)行元件根據(jù)參數(shù)要求：A缸行程125mm,夾緊力50N；B缸行程100mm,打標(biāo)力100N；C缸行程125mm，推力20N；每個缸往復(fù)動作次數(shù)為300次/小時。廈礴懇蹣駢時盡選擇三個活塞式雙作用單活塞桿氣缸作執(zhí)行元件。計算氣缸內(nèi)徑D=x10-3（m）兀p

6、qm式中R工作負(fù)荷(N);p工作壓力(MPa);q機械效率。m選定氣缸工作壓力為0.3MPa、機械效率為0.7,則氣缸的內(nèi)徑分別為:夾緊缸A：R二50NADA16mm:4x50V3.14x0.3x0.7打標(biāo)缸B：R二100NB退料缸c:R二20NCDBI4x1003.14x0.3x0.7二25mmDC二10mmi4x20；3.14x0.3x0.7選標(biāo)準(zhǔn)氣缸根據(jù)缸徑和行程查產(chǎn)品設(shè)計手冊選0SMC|氣缸理論輸出壓力表話合的標(biāo)準(zhǔn)型雙作用nCJ2-CM2-CA2-CSlJll)-一T洲亠丄娜as(rnm)(mm)動偌方旬1)|血訊fefflli*K(L1UPa2945&7891063ttl-O.?53

7、0.570U651.131-760.21?0.42CLE40.E5171&40.7151.57235J45別鞭0.65：1.321廂2,64測詢畑IS5ttl.2.013i.K6UK0.S41D-14J7MH1.B143.63726SXJ710.951?.702DaWl.乳M詢彌12.5716712.025.12BJ31.4哺回7J210jB13.216.B伽2123u925ttill価14.?3假63Z4.52943435.34424Msu花：1頭沁&典:2胡3W37,141.23?12.7JJ7n212陰3642.44財56-563US7ft7館日5艄11J&917.01iajS9.7S6

8、1州出47.5sax的4D1412.5?55J37-75UE2.R咼4唧101H3.1I3&.711J?2?.i33.144.1曲W.277.?99L3Iu50201M339J7IJ5M2117.B137.4157.117W加IUD辿砒ELDB2.B*0)116.5血!9佩乙畫勺2031如1K5J167.D2佃249261312馳5E,184.11/.11畑1S9.21K22242522B025wi.100-5i5Cua2tnS51擁352402腋報挪136.11制耳227訂2317363454Mm.78L5157.1彌314甜34嚴(yán)6287D7忙.711如2U2B6熾500S72*夾緊缸A:

9、,缸徑16mm、活塞桿徑5mm、理論輸出壓力60.3N、行程125mm；打標(biāo)缸B:，缸徑25mm、活塞桿徑10mm、理論輸出壓力147.3N、行程100mm；退料缸C:,缸徑10mm、活塞桿徑4mm、理論輸出壓力23.6N、行程125mm；4.計算各氣缸往復(fù)動作一次的耗氣量：煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。兀(2D2d2)V=xSx10-9(m3)4式中D氣缸內(nèi)徑(mm);d活塞桿徑(mm);S氣缸行程(mm)。送料缸A:=9.56x10-5m3A打印缸B:=18.06x10-5m3B推料缸C:V=3.62x10-5m3C上式各值是按壓縮空氣計算的耗氣量，為選擇空壓機，需要按自由空氣計算耗氣量：沈陽航空

10、航天大學(xué)課程設(shè)計說明書沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書共15頁第 頁共15頁第 頁根據(jù)Q選定公稱通徑為6.5mm。2.5選擇輔助元件1分水濾氣器（圖未畫出）選用過濾精度為50卩m的QSL-L8x50-C型，其1公稱通徑與減壓閥相一致。2油霧器（圖未畫出）選用油霧顆粒大小為50rm的QYW-L8-Wn型，其公稱通徑與減壓閥相一致。3減壓閥BR3000調(diào)壓范圍0.05MPa0.85MPa4總氣源開關(guān)閥HVFF10消聲器外牙口徑：2分（13MM）（含濾芯）高度:53MM（不含螺絲的高度）外殼直徑尺寸：53MM2.6確定管道直徑及壓力損失空氣壓縮機至設(shè)備的管道直徑根據(jù)各氣缸所需壓縮空氣量和推薦流速，按下

11、式計算d1=?。╩）1兀U式中d管道內(nèi)徑（m）；1Q各氣缸單位時間內(nèi)平均耗氣量的總和（m3/s）。本例中Q二2.604x10-5m3/s；U推薦流速(m/s)，選2m/so代入上式得：d1;4x2.604x10-53.14x2=4.1x10-3m2設(shè)備內(nèi)部管道直徑根據(jù)與元件的公稱通經(jīng)相一致原則，又氣缸A和氣缸C的管道接口直徑為5mm，氣缸B管道接口直徑為10mm。故選定干路管道公稱直徑為10mm通徑6.5mm。3.計算管道中的壓力損失。由于本系統(tǒng)中管道中的流量小，管道不長，可不計壓力損失，而直接確定壓縮機至設(shè)備的管道中壓力損失不大于005MPa，設(shè)備內(nèi)部管道中壓力損失不大于O.OIMPa。因此

12、，管道中的總壓力損失：ApO.O5+0.01=0.06MPa管計算動力回路各元件中的壓力損失。本系統(tǒng)動力回路中裝有分水濾氣器、減壓閥、油霧器、總氣源開關(guān)閥、和消聲器。查手冊可得其壓力損失分別為0.01MPa、0.02MPa、0.015MPa、0.022MPa、和0.012MPa。這樣，壓縮空氣流經(jīng)動力回路各元件時的總壓力損失：鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。AP一二0.01+0.02+0.015+0.022+0.012二0.078(MPa)元計算回路中的總壓力損失?？倝毫p失等于管道中和元件中壓力損失的總和，即：Ap=Ap+Ap=0.06+0.078=0.138MPa管元2.7選擇空氣壓縮機1.計算空壓

13、機的供氣量Q=K(bV)/T12jjj=1=KK(bV+bV+bV)/T(m3/s)12AABBCC式中，p=3(查手冊)，K=1.2；K=1.4；T=12s。VA、VB、VC是按12自由空氣計算的耗氣量根據(jù)前面計算結(jié)果，可得空壓機的供氣量：=3x1.2x1.4x=5.20 x10-4m3/s(3.78+7.16+1.44)x10-41=3.12x10-2m3/min計算空壓機的供氣壓p=p工+Ap(MPa)根據(jù)前面計算結(jié)果，可得空壓機的供氣壓：p=0.3+0.138=0.438MPa根據(jù)計算出的供氣量和供氣壓，選取額定排氣量為35L/min，額定壓力為0.7MPa。型號FB20-7功率500

14、w儲氣20L沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書三、電控系統(tǒng)設(shè)計3.2電氣控制原理圖共15頁第10頁沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書共15頁第 頁共15頁第 頁共15頁第11頁3.3選擇電磁閥YV1、YV2、YV5、YV6：二位五通4V120-05接管螺紋：G1/8直徑5mm壓力范圍：0.15MPa0.8MPa運動方式：內(nèi)部引導(dǎo)式最大動作頻率5次/秒AC220VYV3、YV4：二位五通4V320-10接管螺紋：G3/8直徑10mm壓力范圍：0.15MPa0.8MPa運動方式：內(nèi)部引導(dǎo)式最大動作頻率5次/秒AC22

15、0V3.4選擇可編程控制器由于有7個開關(guān)量6個輸出量，故選用西門子S7-200CPU222AC/DC/繼電器8輸入/6繼電器輸出贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。訂貨號6ES72121BB230XB0尺寸90 x80 x62功耗7W3.5選擇電源開關(guān)電源24V50W3.6選擇磁性行程開關(guān)D-A93常開型電壓5120VDC3.7I/O地址分配輸入輸出其他符號地址符號地址符號地址BG10.0YV1Q0.0KM1M0.0a010.1YV2Q0.1KM2M0.1al10.2YV3Q0.2KF1T37bOI0.3YV4Q0.3KF2T38b110.4YV5Q0.4KF3T39c010.5YV6Q0.5KF4T40c

16、110.63.8PLC程序設(shè)計沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書共15頁第 頁共15頁第 頁四、電氣接線圖CPU222AC/DC,ft電器(6ES7212*1120/240VACffcLW|L(t)1L_0.00.10.22L020405|NL1AC1M0.00J0.2432M0.40.5O.OJ沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計說明書共15頁第 頁共15頁第 頁五、元件明細(xì)表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量空氣壓縮機氣缸A氣缸B氣缸C電磁閥A電磁閥B電磁閥CaO、al、bO、bl、c0、c1行程開關(guān)BG接近開關(guān)分水濾氣器油霧器減壓閥總氣源開關(guān)閥消聲器PLC開

17、關(guān)電源管道PU0530PU1065外徑5內(nèi)徑3外徑10內(nèi)徑6.52m8m轉(zhuǎn)接頭PG10-512-52接頭PZA十字四通PZA101六、參考資料吳振順.氣壓傳動與控制.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2010.2.3.4.七、總結(jié)通過這次課程設(shè)計，在實踐中我們發(fā)現(xiàn)了很多在畫原理圖過程中的疏漏，導(dǎo)致整個回路不能實現(xiàn)其功能。在實驗室呆的兩天多時間里通過不斷地探索研究終于將兩種方法都在實驗臺上成功完成。很多錯誤都是沒有用到互鎖功能導(dǎo)致很多不應(yīng)該同時得電的線圈同時得電，在逐步排除故障后，實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動、手動控制。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。在這三天的課程設(shè)計過程中，我們收集資料、設(shè)計計算、繪制原理圖、搭接實驗系統(tǒng)等，

18、由淺到深的理解了氣動和電氣控制的原理。把書本上的理論知識應(yīng)用到實踐中。通過氣動打標(biāo)機的純氣動和電控實驗系統(tǒng)的搭接得出結(jié)論，純氣動回路使用快速接頭可以非常簡單的進行配管，采用純氣動系統(tǒng)較繼電控制回路較為復(fù)雜。氣動回路中做完功的空氣可以直接排放到大氣中，不需要設(shè)置回程管道，即使系統(tǒng)中有泄漏也不至于造成環(huán)境污染，但是也有一些缺點，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，速度控制精度較差，氣動系統(tǒng)本身缺少潤滑等。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。作為一名大四學(xué)生，即將步入工作崗位。我覺得這樣的課程設(shè)計是十分必要的，在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱的大量設(shè)計資料。為了讓自己的設(shè)計更加完善，查閱這方面的設(shè)計資料是十分必要的，同

19、時也是必不可少的。買鯛鴯譖曇膚遙閆在搭接實驗系統(tǒng)時，我們發(fā)現(xiàn)自己在繪制原理圖過程中的一些疏忽，導(dǎo)致系統(tǒng)無法按照預(yù)計的工作。結(jié)果我們一次又一次的重新搭建系統(tǒng)，在失敗中摸索經(jīng)驗，最后終于一步一步的解決問題。在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解的不夠深刻，掌握的不夠牢固。我們通過查閱大量的有關(guān)資料，并在小組中討論，交流經(jīng)驗，若遇到搞不明白的問題就會及時請教老師，是自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。最后感謝指導(dǎo)我們的吳老師和實驗室的各位老師們！綾鏑鯛駕在這次課程設(shè)計的過程中，我主要工作是搭建系統(tǒng)回路，還參與了系統(tǒng)設(shè)計。在系統(tǒng)設(shè)計中我發(fā)現(xiàn)在沒有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上想要設(shè)計

20、一個復(fù)雜的系統(tǒng)是不容易的，在參考類似的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再設(shè)計會得心應(yīng)手一些。而且，我們發(fā)現(xiàn)一個系統(tǒng)會有多種方案，要學(xué)會從中選擇最優(yōu)的！驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。在搭建系統(tǒng)時最大的感受是要細(xì)心、認(rèn)真，中間出一步錯最終就可能需要全部拆除重新接線，而且還發(fā)現(xiàn)了理論與實踐的區(qū)別，在搭建過程中我們在認(rèn)為非常好的系統(tǒng)圖中發(fā)現(xiàn)了不少錯誤！貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。在整個過程中我深刻感受到了團隊合作的重要性，溝通使我們的思維更加寬闊，集思廣益使我們在遇到問題時更快的得到解決。這次課程設(shè)計我從中學(xué)到了很多東西！鍬籟饗逕經(jīng)過幾天的項目整理，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗

21、水背后的復(fù)雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。首先感謝老師對我們的指導(dǎo)和支持，在做設(shè)計的過程中，我們遇到很多困難。比如設(shè)計電控回路與搭建回路，我們遇到很多問題，搭建了很多次，失敗了很多次，最后在我們總結(jié)了失敗的經(jīng)驗后，成功完成。輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。同時我認(rèn)為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項工作的失敗。實習(xí)中只有一個人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導(dǎo)致整個工作失敗。團結(jié)協(xié)作是我們實習(xí)成功的一項非常重要的保證。而這次實習(xí)也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實習(xí)必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。這次氣動打標(biāo)機課程設(shè)計我們歷時3天完成，對我來說學(xué)到的不僅僅是專業(yè)知識，更多的是團隊和合作?，F(xiàn)在想來，也許老師安排的課程設(shè)計以小組為單位有著它更深的意義吧，它不僅僅讓我們能綜合那些理論知識運用到實際中，還讓我們知道了凝聚在一起時所發(fā)揮的巨大潛能！凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。我們做的是氣動鉆床的系統(tǒng)設(shè)計，要求要用電控和氣控兩種方式來實現(xiàn)該電路。對于這個題目，我們先是收集資料，分析理解，然后小組進