【文章內(nèi)容簡介】 模具選擇相對的注射量。 4. 發(fā)泡保壓 發(fā)泡過程中，兩種原料在模具內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反 應(yīng)，聚氨酯發(fā)泡機(jī)體系放出大量的反應(yīng)熱（ 1mol 活潑氫和 1mol 異氰酸酯根反應(yīng)可放熱約 109kJ），反應(yīng)熱使發(fā)泡劑汽化進(jìn)入泡沫體的每個(gè)泡孔，驅(qū)使泡孔體積不斷膨脹。反應(yīng)熱會使模具升溫，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，必須控制該階段的模具溫度，保證產(chǎn)品高質(zhì)量、高精度和良好的力學(xué)性能。 5. 取出成品，當(dāng)模具中的產(chǎn)品完全熟化后，模具打開到適合人工取件的位置，操作者從模具型腔內(nèi)取出產(chǎn)品。 6. 后續(xù)加工，人工脫模后對產(chǎn)品進(jìn)行加工處理，一般包含裁邊開孔、打磨、檢查產(chǎn)品的精度和質(zhì)量、成品包裝 。 生產(chǎn)線的組成 根據(jù)生產(chǎn)工藝 單個(gè)產(chǎn)品的的加工流程為圖 32： 圖 32 單個(gè)產(chǎn)品加工流程圖 開始 打料機(jī)器人打料 上下模合模 發(fā)泡保壓 計(jì)數(shù) 上下模分模 取出成品 清洗機(jī)器人清洗 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 7 為了滿足加工要求，生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)主要有高壓發(fā)泡機(jī)、模具小車系統(tǒng)和機(jī)器人系統(tǒng)。發(fā)泡機(jī)安裝在二層平臺有利于與打料機(jī)器人的連接。模具小車和機(jī)器人系統(tǒng)放置一層。生產(chǎn)線的整體布置圖如 33 所示，其中開模工位、取件工位、清理工位、鋪膜工位、噴脫模劑工位、曬干工位和打料合模工位都在一層平臺。 圖 33 生產(chǎn)線整體布置圖 高壓發(fā)泡機(jī) 高壓發(fā)泡機(jī)是發(fā)泡生產(chǎn)線的必用設(shè)備。只要將聚氨酯的組份原料即 A 料和 B料加入到料灌中， 通過高壓發(fā)泡機(jī)高壓、混合，計(jì)量注射到模具中，經(jīng)熟化后就能生產(chǎn)出高質(zhì)量的泡沫制品。本生產(chǎn)線高壓發(fā)泡機(jī)采用的是常州良騰聚氨酯有限公司的 LTG40 型高壓發(fā)泡機(jī) ,如圖 34 所示 圖 34 LTG40 型高壓發(fā)泡機(jī) 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 8 該發(fā)泡機(jī)采用模塊化整體結(jié)構(gòu) ,使安裝和運(yùn)輸更方便。此外還具有以下特點(diǎn)： （ 1）采用高規(guī)格自潔式 混合頭 ，重量 輕，結(jié)構(gòu)特殊 ，經(jīng)久 耐用 ，可定量注射，免清洗 。 每次完成混合與定量注射后，能自行清除混合腔內(nèi)殘余混合物，不須溶劑清洗，節(jié)省了大量的人力物力。 （ 2）選用 PLC 作為控制系統(tǒng) ， 程序設(shè)有 自動 清洗功能 和計(jì)時(shí)功能，使用更方便。 （ 3） 計(jì)量精度高 。高壓發(fā)泡機(jī)的 計(jì)量系統(tǒng)采用高精度計(jì)量泵，經(jīng)就耐用。 （ 4） 料罐 采用 三層式結(jié)構(gòu) ，更安全。 內(nèi)膽為不銹鋼材質(zhì)，料罐有效容積有 60L，100L， 250L， 350L， 600L 等規(guī)格。 （ 5） 可根據(jù) 發(fā)泡 產(chǎn)品的 需要 來選擇 具有 合適吐出量 的機(jī)型。 根據(jù)機(jī)型和規(guī)格不同 高壓發(fā)泡機(jī) 吐出量最小為 ，最大為 320L/min。 （ 6）產(chǎn)量多。相同等條件下，每噸原料經(jīng)高壓發(fā)泡所得的發(fā)泡制品比低壓發(fā)泡多得到 3－ 4? 。 發(fā)泡機(jī)的操作界面如圖 35 所示。 雙屏顯示，下屏安裝在一層平臺 的主控制柜上，便于操作員操作。下屏如圖 36所示。 圖 35 發(fā)泡機(jī)操作界面 圖 36 發(fā)泡機(jī)下屏 模具小車系統(tǒng) 模具小車系統(tǒng)由模具車模架和模具構(gòu)成。模具車模架作為支撐結(jié)構(gòu)，可以在上面放置一套大模具或兩套小模具，自己設(shè)計(jì)加工，保證模具車與模具可以很好地固定安裝。模具小車下半部分貼著地面做圓周運(yùn)動，上半部分向外伸出的支撐軸部分隨著導(dǎo)向部分的軌道運(yùn)動，逐漸升起，與模具小車的下半部分形成一定的角度。每個(gè)模具車上都裝有兩個(gè)行程開關(guān)、兩個(gè)大氣缸和兩個(gè)小氣缸。大氣缸安裝在 模具車的上方如圖 311 已標(biāo)出，小氣缸安裝在模具小車 的底部。模具車行走到轉(zhuǎn)盤線的取件工位時(shí)，行程開關(guān)閉合，大氣缸向前頂起，使上模處在一個(gè)便于人工取件的位 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 9 置；當(dāng)模具車行走至保壓工位時(shí)，保壓行程開關(guān)閉合，小氣缸下模頂起，對模具進(jìn)行加固。模具車模架結(jié)構(gòu)如圖 37 所示。 圖 37 模具車模架 此外模具小車系統(tǒng)還包括空氣壓縮機(jī)和模溫機(jī)。其作用分別如下： 空氣壓縮機(jī)：儲存通過打氣裝置壓入的氣，為氣缸提供氣壓，排氣氣壓 。 模溫機(jī)：加熱水，然后通過水循環(huán)裝置，為原料在模具內(nèi)發(fā)泡提供熱量 ，使模具穩(wěn)定在一個(gè)溫度范圍。 機(jī)器人系統(tǒng) 機(jī)器人系統(tǒng)需要完成打料和清洗模具的動作，共由三個(gè)機(jī)器人組成，分別為打料機(jī)器人、清洗 1 號機(jī)器人和清洗 2 號機(jī)器人。 根據(jù)環(huán)形發(fā)泡生產(chǎn)線的工作要求，機(jī)器人選用現(xiàn)代重工工業(yè)機(jī)器人 HS165。HS165 為現(xiàn)代重工開發(fā)的 165kg 級多用途工業(yè)機(jī)器人，目前已經(jīng)發(fā)展到第五代，主要應(yīng)用于點(diǎn)焊和搬運(yùn)、機(jī)床上下料和過程自動化，它在韓國的工業(yè)機(jī)器人市場上占有絕對領(lǐng)先的市場份額。 其主要特點(diǎn)如表 31 所示： 表 31 HS165 機(jī)器人主要特點(diǎn) 有效載荷 體重 自由度 達(dá)到 重復(fù)性 環(huán)境溫度 功能特色 165 公斤 1250 公斤 6 2666mm 177。 0~45℃ 高速度、高精度、大 的 工 作 包 絡(luò)高、可靠性靈活性 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 機(jī)械結(jié)構(gòu)介紹 在轉(zhuǎn)盤電機(jī)的牽引下，搭載模具的模具小車做順時(shí)針動作。當(dāng)運(yùn)動到開模工位時(shí)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向部分的導(dǎo)向下模具小車上下兩部分分開，模具小車上下兩部分成 60 度夾角，便于人工取件。取件完成后在導(dǎo)向部分的導(dǎo)向下，模具小車?yán)^續(xù)張開，當(dāng)?shù)竭_(dá)清洗工位時(shí)，模具小車停止張開，此時(shí)模具小車上下兩部分約成 90度角，便于機(jī)器人工作。 機(jī)械結(jié)構(gòu)是整個(gè)生產(chǎn)線的基礎(chǔ)，有兩層 平臺，一層為產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)域，二層為產(chǎn)品質(zhì)量檢測區(qū)域。下面主要介紹一層產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)域。 一層平臺的機(jī)械部分主要包括：漲緊電機(jī)部分、轉(zhuǎn)盤電機(jī)部分、模具小車的軌道部分、導(dǎo)向部分。 一層平臺整體布置如圖 38 所示，在圖右側(cè)半圓的中間小圓為轉(zhuǎn)盤電機(jī)，左側(cè)半圓的中間小圓為漲緊電機(jī)，圖中紅色部分為導(dǎo)向部分，對應(yīng)的導(dǎo)向部分的工位從左向右依次為開模工位、取件工位、清洗工位、打料工位和合模工位。 圖 38 一層平臺整體布置圖 （ 1）轉(zhuǎn)盤電機(jī)系統(tǒng)：通過鏈條和齒輪傳 動，為整個(gè)轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動提供動力，如圖 39 所示；為鏈條上的儲氣罐提供打氣， 打氣裝置的安裝如圖 310 所示。 圖 39 打 氣 裝 置 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 圖 310 轉(zhuǎn)盤電機(jī)系統(tǒng)圖 （ 2）漲緊電機(jī)系統(tǒng)：通過漲緊電機(jī)和漲緊電磁閥，使整個(gè)轉(zhuǎn)盤線的漲緊度保持在一個(gè)合理的水平。漲緊電機(jī)轉(zhuǎn)動提供油壓，漲緊電磁閥漲緊，如圖 311 所示。 圖 311 漲緊電 機(jī)圖 （ 3）軌道部分：固定小車的運(yùn)動軌跡，使小車在轉(zhuǎn)盤電機(jī)的牽引下順時(shí)針運(yùn)動，如圖 312 為 軌道部分。 圖 312 軌道部分 （ 4）導(dǎo)向部分：使小車上的上下模在做圓周運(yùn)動時(shí)自行完成開模合模的動作，如圖 313 紅色部分所示。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 12 圖 313 導(dǎo)向部分 生產(chǎn)線的控制要求 設(shè)備的工作方式 根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，生產(chǎn)線需要有兩種工作方式，自動工作方式和手動工作方式。要求分別如下， 自動狀態(tài)：系統(tǒng)正常工作時(shí)，將工作方式選擇為自動狀態(tài)；若生產(chǎn)線某一部分有故障， 則不能切換到自動狀態(tài)。此狀態(tài)用于正常生產(chǎn)。 手動狀態(tài)：此狀態(tài)下，生產(chǎn)線的某一部分可以單獨(dú)進(jìn)行工作和停止，用于系統(tǒng)的調(diào)試和維修。 手動工作方式下的操作 只有所有的運(yùn)行部件都處于不動狀態(tài)下，當(dāng)能將工作方式選擇為手動狀態(tài)。設(shè)備的所有運(yùn)行部件都處于停止?fàn)顟B(tài)，在確定人員和設(shè)備安全的情況后，只能通過各個(gè)手動操作臺上的按鈕和觸摸屏手動調(diào)試。 自動工作方式下的操作 只有所有的運(yùn)行部件都處于不動狀態(tài)下，才能將工作方式選擇為自動工作狀態(tài)，設(shè)備的所有運(yùn)行部件都處于自動工作狀態(tài)。 設(shè)備的啟動 啟 動的條件：必須滿足以下條件，才能啟動設(shè)備。 在系統(tǒng)沒有發(fā)出故障報(bào)警，或者發(fā)生故障后確認(rèn)故障復(fù)位解除的情況下，并且本系統(tǒng)中有信號交互的其他設(shè)備都處于自動工作方式下；同時(shí)本系統(tǒng)內(nèi)的各設(shè)備狀 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 態(tài)都處于初始位置，即以下幾點(diǎn)： (1)主操作面板上急停按鈕處于拔起狀態(tài)，方式選擇開關(guān)處于“自動”檔位。伺服控制方式選擇處于“自動”檔位，參數(shù)寫入按鈕按下。 (2)打料機(jī)器人處于自動工作狀態(tài)。 (3)清洗 1 號機(jī)器人處于自動工作狀態(tài)。 (4)清洗 2 號機(jī)器人處于自動工作狀態(tài)。 (5)高壓發(fā)泡機(jī)處于自動工作狀態(tài)。 (6)各按鈕盒上的急 停按鈕都處于拔起狀態(tài)。 (7)觸摸屏上的小車和模具信息都設(shè)置正確。 這時(shí)按下主操作面板上的“啟動”按鈕，設(shè)備進(jìn)入到自動連續(xù)運(yùn)行的工作狀態(tài)。 設(shè)備的停止 在設(shè)備自動連續(xù)運(yùn)行時(shí) ，通過按下主操作面板上的“停止”按鈕，設(shè)備進(jìn)入到自動停止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)設(shè)備各個(gè)設(shè)備逐步的到達(dá)初始狀態(tài)后，設(shè)備自動停止運(yùn)行。 如果要手動操作或者進(jìn)行設(shè)備維修，在所以設(shè)備都停止運(yùn)行后，可以將運(yùn)行方式選擇開關(guān)打到“手動”方式。進(jìn)行其他操作。 設(shè)備的緊急停止 在自動連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下 ，按下主操作面板上的“緊急停止”、人工取料操作 盒面板上的“緊急停止”。所有的設(shè)備都將立刻停止運(yùn)行，完成修復(fù)或者在確認(rèn)安全的情況下，按照箭頭旋轉(zhuǎn)“緊急停止”按鈕，解除緊急停止?fàn)顟B(tài)。 設(shè)備的故障復(fù)位 設(shè)備處于自動連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下 ，設(shè)備發(fā)生故障，并且手動解除了故障；或是在按下了主操作臺上的“緊急停止”按鈕以后，又拔起“緊急停止”按鈕。在以上的兩種情況下，對出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行故障復(fù)位。 （噴脫模劑機(jī)器人、發(fā)泡機(jī)、發(fā)泡機(jī)器人都處于正常狀態(tài)時(shí)，才能進(jìn)入自動程序。） 主操作面板上指示燈顯示 主操作面板上必須有三個(gè)運(yùn)行方式的指示燈，分別是“自動” 狀態(tài)指示燈和各個(gè)故障的報(bào)警指示，以及系統(tǒng)上電指示燈。 總體方案 在該系統(tǒng)中通過變頻器控制轉(zhuǎn)盤電機(jī)轉(zhuǎn)動，為保證轉(zhuǎn)盤的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)線設(shè)有自動漲緊裝置。自動漲緊裝置由壓力表檢測漲緊度傳輸給 PLC， PLC 處理后控制 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 漲緊電機(jī)漲緊電磁閥執(zhí)行相應(yīng)的動作。 為了使整個(gè)生產(chǎn)線多工位同時(shí)工作，在轉(zhuǎn)盤的各個(gè)工位上按有行程開關(guān)，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到行程開關(guān)的信號時(shí)，發(fā)泡機(jī)或機(jī)器人信號的輸入時(shí)，控制系統(tǒng)會完成相應(yīng)的動作。 操作者通過對觸摸屏設(shè)置更改小車上的模具型號數(shù)據(jù)的儲存可以實(shí)現(xiàn)對確定編號的模具進(jìn)行選擇加工以生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品 。 軟件共分為兩大部分 PLC 控制部分和觸摸屏部分。 PLC 控制部分主要包括：主程序、打料機(jī)器人部分、清洗機(jī)器人 1 號部分、清洗機(jī)器人 2 號部分、發(fā)泡機(jī)部分、計(jì)數(shù)部分、自動漲緊鏈條部分。觸摸屏部分主要包括監(jiān)控畫面、參數(shù)畫面、輸入畫面、輸出畫面、報(bào)警畫面、調(diào)試畫面。 控制系統(tǒng)硬件組成 環(huán)形發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)包含以下幾部分： （ 1）漲緊電機(jī)系統(tǒng)：漲緊電磁閥、漲緊電機(jī)、壓力表； （ 2）系統(tǒng)指示燈：包括三色指示燈和前后運(yùn)行警示燈； （ 3）機(jī)器人系統(tǒng)：打料機(jī)器人、清洗 1 號機(jī)器人和清洗 2 號機(jī)器； （ 4）轉(zhuǎn)盤電機(jī)系統(tǒng)：開 模檢測到位開關(guān)、收回氣缸檢測到位開關(guān)、計(jì)數(shù)開關(guān)； （ 5）模溫機(jī)部分：浮球式液位開關(guān)的信號自動檢測加水； （ 6）急停按鈕：生產(chǎn)操作者生產(chǎn)過程中緊急停止； （ 7）外部按鈕盒：電源啟動、自動狀態(tài)、手動狀態(tài)、手動 /自動切換按鈕和運(yùn)行停止； （ 8）高壓發(fā)泡機(jī)系統(tǒng)：高壓發(fā)泡機(jī)。 根據(jù) 環(huán)形轉(zhuǎn)盤發(fā)泡生產(chǎn)線 控制系統(tǒng)的要求，該生產(chǎn)線需要可編程控制器做為控制系統(tǒng)，確定系統(tǒng)所需的輸入 /輸出設(shè)備有打料機(jī)器人、發(fā)泡機(jī)、清洗機(jī)器人１號、清洗機(jī)器人２號、漲緊勁電機(jī)、轉(zhuǎn)盤電機(jī)，所以選用西門子 S7200CPU226（繼電器輸出 ,24 輸入 /16 輸出），模塊擴(kuò)展選用 3 個(gè) EM223(32 入 24VDC/32 出 繼電器 )，多余的點(diǎn)留出以做備用。變頻器為轉(zhuǎn)盤電機(jī)提供電流和實(shí)現(xiàn)調(diào)速的功能，根據(jù)轉(zhuǎn)盤需要的最大功率，變頻器采用臺達(dá) C200 系列 VFD185C43A?？刂葡到y(tǒng)的控制框圖如圖 314 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 圖 314 控制系統(tǒng)控制框圖 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析 軟件設(shè)計(jì)部分主要包括 的梯形圖 和 觸摸屏的編程 控制部分軟件各模塊的功能： （ 1）主程序：初始化一些數(shù)據(jù)，主要的控制功能；識別小車編號，對小車進(jìn)行選擇加工；糾正小車和模具類型的組 合； （ 2）打料機(jī)器人子