電氣自動化生產線安裝與調試項目三 加工單元安裝與調試

自動化生產線安裝與調試項目三加工單元安裝與調試加工單元的結構與工作過程加工單元的結構加工單元的工作過程加工單元的結構與工作過程（一）加工單元的結構

加工單元裝置側主要結構包括加工臺及滑動機構、沖壓機構、電磁閥組、接線端口、底板等。其機械結構總成如圖3-1所示。圖3-1加工單元機械結構總成加工單元的結構與工作過程（一）加工單元的結構1、加工臺及滑動機構

加工臺及滑動機構如圖3-2所示。加工臺用于固定被加工件，并把工件移到沖壓機構正下方進行沖壓加工。它主要由氣動手爪、手指、加工臺伸縮氣缸、線性導軌及滑塊、磁感應接近開關、漫射式光電傳感器組成。圖3-2加工臺及滑動機構加工單元的結構與工作過程（一）加工單元的結構2、加工臺上的傳感器（1）在加工臺上安裝一個E3Z-L61型放大器內置型漫射式光電開關。若加工臺上沒有工件，則漫射式光電開關均處于常態(tài)；若加工臺上有工件，則光電接近開關動作，表明加工臺上已有工件。該光電傳感器的輸出信號送到加工單元PLC的輸入端，用以判別加工臺上是否有工件需進行加工；當加工過程結束，加工臺伸出到初始位置，PLC通過通信網絡，把加工完成信號回饋給系統(tǒng)，以協(xié)調控制。加工單元的結構與工作過程（一）加工單元的結構2、加工臺上的傳感器

（2）加工臺伸出和縮回到位的位置是通過調整伸縮氣缸上兩個磁性開關位置來定位的。要求縮回位置位于加工沖頭正下方，伸出位置應與輸送單元的抓取機械手裝置配合動作，確保輸送單元的抓取機械手能順利地把待加工工件放到料臺上。加工單元的結構與工作過程3、沖壓機構的結構

沖壓機構如圖3-3所示，用于對工件進行沖壓加工。它主要由沖壓氣缸、沖壓頭、安裝板等組成。沖壓頭根據(jù)工件的要求對工件進行沖壓加工，沖頭安裝在沖壓缸頭部。安裝板用于安裝沖壓缸，對沖壓缸進行固定。圖3-3加工（沖壓）機構（一）加工單元的結構加工單元的結構與工作過程4、沖壓機構的工作過程

當工件到達沖壓位置時，即加工臺伸縮氣缸活塞桿縮回到位，沖壓氣缸伸出對工件進行沖壓加工，完成加工動作后沖壓氣缸縮回，為下一次沖壓做準備。（一）加工單元的結構加工單元的結構與工作過程（二）加工單元的工作過程

加工臺在系統(tǒng)正常工作后的初始狀態(tài)為伸縮氣缸伸出，加工臺氣動手指張開的狀態(tài)。當輸送機構把物料送到加工臺上，物料檢測傳感器檢測到工件后，PLC控制程序驅動氣動手指將工件夾緊→加工臺縮回至加工區(qū)域沖壓氣缸下方→沖壓氣缸活塞桿向下伸出沖壓工件→完成沖壓動作后沖壓氣缸向上縮回→加工臺重新伸出→到位后氣動手指松開。按照此順序完成工件加工工序，并向系統(tǒng)發(fā)出加工完成信號。為下一次工件加工做準備。謝謝！項目三加工單元安裝與調試加工單元相關的知識點直線導軌加工單元的氣動元件加工單元相關的知識點（一）直線導軌1、直線導軌概念

直線導軌又稱線軌、滑軌、線性導軌、線性滑軌，用于直線往復運動場合，且可以承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運動。其作用是用來支撐和引導運動部件，按給定的方向做往復直線運動。依按摩擦性質而定，直線運動導軌可以分為滑動摩擦導軌、滾動摩擦導軌、彈性摩擦導軌、流體摩擦導軌等種類。加工單元相關的知識點（一）直線導軌2、直線導軌作用

直線導軌主要是用在精度要求比較高的機械結構上，直線導軌的移動元件和固定元件之間不用中間介質，而用滾動鋼球。它由鋼珠在滑塊與導軌之間作無限滾動循環(huán)，使得負載平臺能沿著導軌以高精度作線性運動，其摩擦系數(shù)可降至傳統(tǒng)滑動導引的1/50，使之能達到很高的定位精度。加工單元相關的知識點（一）直線導軌3、直線導軌結構

直線導軌系統(tǒng)包括兩部分：導軌與滑塊。導軌是固定元件，其基本功能如同軸承環(huán)，安裝鋼球的支架，形狀為“v”字形。支架包裹著導軌的頂部和兩側面。為了支撐機床的工作部件，一套直線導軌至少有四個支架。用于支撐大型的工作部件，支架的數(shù)量可以多于四個。加工單元相關的知識點（一）直線導軌3、直線導軌結構

滑塊是工作部件，使運動由曲線轉變?yōu)橹本€。機床的工作部件移動時，鋼球就在支架溝槽中循環(huán)流動，把支架的磨損量分攤到各個鋼球上，從而延長直線導軌的使用壽命。為了消除支架與導軌之間的間隙，預加負載能提高導軌系統(tǒng)的穩(wěn)定性，預加負荷的獲得．是在導軌和支架之間安裝超尺寸的鋼球。工作時間過長，鋼球開始磨損，作用在鋼球上的預加負載開始減弱，導致機床工作部件運動精度的降低。如果要保持初始精度，必須更換導軌支架，甚至更換導軌。如果導軌系統(tǒng)已有預加負載作用。系統(tǒng)精度已喪失，唯一的方法是更換滾動元件。加工單元相關的知識點（一）直線導軌4、直線導軌分類

直線導軌副通常按照滾珠在導軌和滑塊之間的接觸牙型進行分類，主要有兩列式和四列式兩種。YL-335A上均選用普通級精度的兩列式直線導軌副，其接觸角在運動中能保持不變，剛性也比較穩(wěn)定。圖3-4（a）給出導軌副的截面示意圖，圖（b）裝配好的直線導軌副。圖3-4兩列式直線導軌副加工單元相關的知識點（一）直線導軌5、安裝直線導軌副注意事項（1）要小心輕拿輕放，避免磕碰以影響導軌副的直線精度；（2）不要將滑塊拆離導軌或超過行程又推回去；（3）加工單元移動料臺滑動機構由兩個直線導軌副和導軌安裝構成，安裝滑動機構時要注意調整兩直線導軌的平行。加工單元相關的知識點（二）加工單元的氣動元件1、薄型氣缸

加工單元所使用氣動執(zhí)行元件包括標準直線氣缸、薄型氣缸和氣動手指，下面只介紹前面尚未提及的薄型氣缸和氣動手指。

薄型氣缸屬于省空間氣缸類，即氣缸的軸向或徑向尺寸比標準氣缸有較大減小的氣缸。具有結構緊湊、重量輕、占用空間小等優(yōu)點。圖3-5是薄型氣缸的一些實例圖，圖3-6是薄型氣缸內部結構圖。加工單元相關的知識點（二）加工單元的氣動元件1、薄型氣缸圖3-5薄型氣缸的實例圖加工單元相關的知識點（二）加工單元的氣動元件1、薄型氣缸圖3-6薄型氣缸內部結構圖1活塞桿2前蓋3C形孔用扣環(huán)4軸心密封圈5DU干軸承6O型圈7活塞8磁鐵9活塞密封圈10耐磨環(huán)11磁鐵座12防撞墊13后蓋14缸體加工單元相關的知識點（二）加工單元的氣動元件1、薄型氣缸

薄型氣缸的特點是：缸筒與無桿側端蓋壓鑄成一體，桿蓋用彈性擋圈固定，缸體為方形。這種氣缸通常用于固定夾具和搬運中固定工件等。在YL-335B的加工單元中，薄型氣缸用于沖壓，這主要是考慮該氣缸行程短的特點。加工單元相關的知識點（二）加工單元的氣動元件2、氣動手指（氣爪）

氣爪用于抓取、夾緊工件。氣爪通常有滑動導軌型、支點開閉型和回轉驅動型等工作方式。YL-335B的加工單元所使用的是滑動導軌型氣動手指，如圖3-7(a)所示。其工作原理可從其中剖面圖(b)和(c)看出。加工單元相關的知識點（二）加工單元的氣動元件2、氣動手指（氣爪）圖3-7氣動手指實物和工作原理加工單元相關的知識點（二）加工單元的氣動元件3、氣動控制回路

加工單元的氣動控制元件均采用二位五通單電控電磁換向閥，各電磁閥均帶有手動換向和加鎖鈕。它們集中安裝成閥組固定在沖壓支撐架后面。氣動控制回路的工作原理如圖3-8所示。1B1和1B2為安裝在沖壓氣缸的兩個極限工作位置的磁感應接近開關，2B1和2B2為安裝在加工臺伸縮氣缸的兩個極限工作位置的磁感應接近開關，3B1為安裝在手爪氣缸工作位置的磁感應接近開關。1Y1、2Y1和3Y1分別為控制沖壓氣缸、加工臺伸縮氣缸和手爪氣缸的電磁閥的電磁控制端。加工單元相關的知識點（二）加工單元的氣動元件3、氣動控制回路圖3-8加工單元氣動控制回路工作原理圖單元三加工單元安裝與調試項目實施加工單元的拆裝PLC控制系統(tǒng)設計系統(tǒng)運行與調試加工單元的拆裝（一）安裝步驟和方法

加工單元的裝配過程包括兩部分，一是加工機構組件裝配，二是滑動加工臺組件裝配，然后進行總裝。圖3-9是加工機構組件裝配圖，圖3-10是滑動加工臺組件裝配圖，最后圖3-11是整個加工單元的組裝。加工單元的拆裝（一）安裝步驟和方法圖3-9加工機構組件裝配圖加工單元的拆裝（一）安裝步驟和方法圖3-10加工臺機械裝配過程加工單元的拆裝（一）安裝步驟和方法圖3-11加工單元組裝圖

在完成以上各組件的裝配后，首先將物料夾緊及運動送料部分和整個安裝底板連接固定，再將鋁合金支撐架安裝在大底板上，最后將加工組件部分固定在鋁合金支撐架上，完成該單元的裝配。加工單元的拆裝（二）安裝時的注意事項（1）調整兩直線導軌的平行時，要一邊移動安裝在兩導軌上的安裝板，一邊擰緊固定導軌的螺栓。

（2）如果加工組件部分的沖壓頭和加工臺上的工件的的中心沒有對正，可以通過調整推料氣缸旋入兩導軌連接板的深度來進行校正。加工單元的拆裝（三）問題與思考

（1）按上述方法裝配完成后，直線導軌的運動依舊不是特別順暢，應該對物料夾緊及運動送料部分做何調整？（2）安裝完成后，但運行時間不長便造成物料夾緊及運動送料部分的直線氣缸密封損傷或損壞，試想由哪些原因造成？加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（一）工作任務描述1、具體的控制要求

只考慮作為獨立設備運行時的情況，加工單元的按鈕/指示燈模塊上的工作方式選擇開關應置于“單站方式”位置。

（1）初始狀態(tài)設備上電和氣源接通后，滑動加工臺伸縮氣缸處于伸出位置，加工臺氣動手爪松開的狀態(tài)，沖壓氣缸處于縮回位置，急停按鈕沒有按下。若設備在上述初始狀態(tài)，則“正常工作”指示燈HL1常亮，表示設備已準備好。否則，該指示燈以1Hz頻率閃爍。加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（一）工作任務描述1、具體的控制要求

（2）若設備已準備好，按下啟動按鈕，設備啟動，“設備運行”指示燈HL2常亮。當待加工工件送到加工臺上并被檢出后，設備執(zhí)行將工件夾緊，送往加工區(qū)域沖壓，完成沖壓動作后返回待料位置的工件加工工序。（3）如果沒有停止信號輸入，當再有待加工工件送到加工臺上時，加工單元又開始下一周期工作。（4）在工作過程中，若按下停止按鈕，加工單元在完成本周期的動作后停止工作。HL2指示燈熄滅。加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（一）工作任務描述2、工作任務

（1）規(guī)劃PLC的I/O分配及接線端子分配；（2）進行系統(tǒng)安裝接線和氣路連接；（3）編制PLC程序；（4）進行調試與運行。加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（二）PLC的I/O接線1、裝置側接線端口分配表3-1加工單元裝置側的接線端口信號端子的分配輸入端口中間層輸出端口中間層端子號設備符號信號線端子號設備符號信號線2SC1加工臺物料檢測23Y夾緊電磁閥31B工件夾緊檢測3

42B1加工臺伸出到位42Y伸縮電磁閥52B2加工臺縮回到位51Y沖壓電磁閥63B1加工壓頭上限

73B2加工壓頭下限

8#~17#端子沒有連接6#~14#端子沒有連接加工單元裝置側接線端口信號分配如表3-1所示。加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（二）PLC的I/O接線2、加工單元I/O分配加工單元選用S7-224AC/DC/RLY主單元，共14點輸入和10點繼電器輸出。PLC的I/O信號表如表3-2所示，接線原理圖如圖3-12所示。表3-2加工單元PLC的I/O分配表輸入信號輸出信號序號輸入端子信號名稱序號輸出端子信號名稱1I0.0加工臺物料檢測1Q0.0夾緊電磁閥2I0.1工件夾緊檢測2Q0.2料臺伸縮電磁閥3I0.2加工臺伸出到位3Q0.3加工沖壓電磁閥4I0.3加工臺縮回到位4Q0.7正常工作指示燈5I0.4加工壓頭上限5Q1.0運行指示燈6I0.5加工壓頭下限

7I1.2停止按鈕

8I1.3啟動按鈕

9I1.4急停按鈕

10I1.5單站/全線

加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（二）PLC的I/O接線圖3-12加工單元PLC的I/O接線原理圖加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（三）加工單元單站控制程序設計1、編程思路

加工單元主程序流程與供料單元類似，也是PLC上電后應首先進入初始狀態(tài)自檢階段，確認系統(tǒng)已經準備就緒后，才允許接收啟動信號投入運行。但加工單元工作任務中增加了急停功能。為此，調用加工控制子程序的條件應該是“單元在運行狀態(tài)”和“急停按鈕未按”兩者同時成立。如圖3-13所示。圖3-13加工控制子程序調用加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（三）加工單元單站控制程序設計1、編程思路圖3-14加工單元加工過程順序功能圖

這樣，當在運行過程中按下急停按鈕時，立即停止調用加工控制子程序，但急停前當前步的狀態(tài)位仍在置位狀態(tài)，急停復位后，就能從斷點開始繼續(xù)運行。加工過程也是一個順序控制，其順序功能圖如圖3-14所示。加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（三）加工單元單站控制程序設計2、控制程序(主程序)加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（三）加工單元單站控制程序設計2、控制程序(主程序)加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（三）加工單元單站控制程序設計2、控制程序(主程序)加工單元PLC控制系統(tǒng)設計（三）加工單元單站控制程序設計2、控制程序(主程序)加工單元PLC控