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1、自动化生产线技术教案第 次课（ 年 月 日）教学时数：2 学时课 题：供料单元的控制教学目标：1、了解供料单元的结构和工作过程2、了解供料单元的气动控制过程教学重点：1、了解供料单元的气动控制。 2、供料单元的工作过程。教学难点：供料单元的气动控制教学方法：讲授法（PPT课件）、启发式教学法。教学内容：1、供料单元的结构和工作过程。2、供料单元的气动控制过程。教学过程: 供料单元的控制一、供料单元的结构及其工作过程 供料单元的主要结构组成为：工件装料管，工件推出装置，支撑架，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。其中，机械部分结构组成如图1所示。 图1供料单元的主
2、要结构组成其中，管形料仓和工件推出装置用于储存工件原料，并在需要时将料仓中 下层的工件推出到出料台上。它主要由管形料仓、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。工作原理：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与 下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把 下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下
3、移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。二、供料单元的气动控制过程气动控制元件1、标准双作用直线气缸 双作用气缸是指活塞的往复运动均由压缩空气来推动。图 2-3 是标准双作用直线气缸的半剖面图。图中，气缸的两个端盖上都设有进排气通口，从无杆侧端盖气口进气时，推动活塞向前运动；反之，从杆侧端盖气口进气时，推动活塞向后运动。 双作用气缸具有结构简单，输出力稳定，行程可根据需要选择的优点，但由于是利用压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动的，回缩时压缩空气的有效作用面积较小，所以产生的力要小于伸出时产生的推力。 图2 双作用气缸工作示意图2、单向节流阀 单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀
4、，常用于控制气缸的运动速度，所以也称为速度控制阀。 3、电磁换向阀电磁换向阀是利用其电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换，达到改变气流方向的目的。图3所示是一个单电控二位三通电磁换向阀的工作原理示意。 图3单电控电磁换向阀的工作原理所谓“位”指的是为了改变气体方向，阀芯相对于阀体所具有的不同的工作位置。“通”的含义则指换向阀与系统相连的通口，有几个通口即为几通。气动控制回路气动控制回路是本工作单元的执行机构，该执行机构的控制逻辑控制功能是由PLC 实现的。气动控制回路的工作原理如图4所示。图中1A和2A分别为推料气缸和顶料气缸。1B1和1B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁
5、感应接近开关，2B1和2B2 为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1和2Y1分别为控制推料缸和顶料缸的电磁阀的电磁控制端。通常，这两个气缸的初始位置均设定在缩回状态。 图4 供料单元气动控制回路工作原理图 供料单元的PLC控制具体的控制要求为： （1） 设备上电和气源接通后，若工作单元的两个气缸均处于缩回位置，且料仓内有足够的待加工工件，则“正常工作”指示灯 HL1 常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1Hz 频率闪烁。 （2） 若设备准备好，按下启动按钮，工作单元启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。启动后，若出料台上没有工件，则应把工件推到出料台上。出料台上的工件被人工取
6、出后，若没有停止信号，则进行下一次推出工件操作。 （3） 若在运行中按下停止按钮，则在完成本工作周期任务后，各工作单元停止工作，HL2指示灯熄灭。 若在运行中料仓内工件不足，则工作单元继续工作，但“正常工作”指示灯HL1 以1Hz的频率闪烁，“设备运行”指示灯HL2保持常亮。若料仓内没有工件，则HL1指示灯和HL2指示灯均以2Hz频率闪烁。工作站在完成本周期任务后停止。除非向料仓补充足够的工件，工作站不能再启动。自动化生产线技术教案第 次课（ 年 月 日）教学时数：2 学时课 题：加工单元的控制教学目标：1、了解加工单元的结构及工作过程2、了解加工单元的控制过程教学重点：1、了解加工单元的气动
7、控制。教学难点：加工单元的控制过程教学方法：讲授法（PPT课件）、启发式教学法。教学内容：1、加工单元的结构和工作过程。2、加工单元的控制过程。教学过程: 加工单元的控制一、加工单元的结构及其工作过程加工单元的功能是完成把待加工工件从物料台移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的冲压加工，然后把加工好的工件重新送回物料台的过程。 加工单元装置侧主要结构组成为：加工台及滑动机构，加工（冲压）机构，电磁阀组，接线端口，底板等。其中，该单元机械结构总成如图1所示。 图1 加工单元机械结构总成工作原理：滑动加工台在系统正常工作后的初始状态为伸缩气缸伸出，加工台气动手指张开的状态，当输送机构把物料送
8、到料台上，物料检测传感器检测到工件后，PLC控制程序驱动气动手指将工件夹紧加工台回到加工区域冲压气缸下方冲压气缸活塞杆向下伸出冲压工件完成冲压动作后向上缩回加工台重新伸出 到位后气动手指松开的顺序完成工件加工工序，并向系统发出加工完成信号。为下一次工件到来加工做准备。冲压台的工作原理是：当工件到达冲压位置既伸缩气缸活塞杆缩回到位，冲压缸伸出对工件进行加工，完成加工动作后冲压缸缩回，为下一次冲压做准备。二、加工单元的控制过程1 加工单元的元器件（1）薄型气缸 薄型气缸属于省空间气缸类，即气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸有较大减小的气缸。具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点。图2是薄型气缸的一些实
9、例图。 图2 薄型气缸的实例图（2）气动手指（气爪） 气爪用于抓取、夹紧工件。气爪通常有滑动导轨型、支点开闭型和回转驱动型等工作方式。YL-335B 的加工单元所使用的是滑动导轨型气动手指，如图 3 (a)所示。其工作原理可从其中剖面图(b)和(c)看出。 图 3 气动手指实物和工作原理2 加工单元的气动控制回路加工单元的气动控制元件均采用二位五通单电控电磁换向阀，各电磁阀均带有手动换向和加锁钮。它们集中安装成阀组固定在冲压支撑架后面。气动控制回路的工作原理如图4所示。1B1和1B2为安装在冲压气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2为安装在加工台伸缩气缸的两个极限工作位置的磁感
10、应接近开关，3B1 为安装在手爪气缸工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1 和3Y1分别为控制冲压气缸、加工台伸缩气缸和手爪气缸的电磁阀的电磁控制端。 图4 加工单元气动控制回路工作原理图3 加工单元PLC控制只考虑加工单元作为独立设备运行时的情况，本单元的按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关应置于“单站方式”位置。具体的控制要求为：（1）初始状态：设备上电和气源接通后，滑动加工台伸缩气缸处于伸出位置，加工台气动手爪松开的状态，冲压气缸处于缩回位置，急停按钮没有按下。 若设备在上述初始状态，则 “正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1Hz 频率闪烁。 （2）若设备准备
11、好，按下启动按钮，设备启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。当待加工工件送到加工台上并被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作。 在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。HL2指示灯熄灭。 （3）在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。HL2指示灯熄灭。 加工过程的PLC控制流程图如图5所示图5 加工过程的流程图 自动化生产线技术教案第 次课（ 年 月 日）教学时数：2 学时课 题：装配单元的控制教学目标：1、了
12、解装配单元的结构及工作过程2、了解装配单元的控制过程教学重点：1、了解装配单元的气动控制。教学难点：装配单元的控制过程教学方法：讲授法（PPT课件）、启发式教学法。教学内容：1、装配单元的结构和工作过程。2、装配单元的控制过程。教学过程: 装配单元的控制一、装配单元的结构及其工作过程装配单元的功能是完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到放置在装配料斗的待装配工件中的装配过程。 装配单元的结构组成包括：管形料仓，供料机构，廻转物料台，机械手，待装配工件的定位机构，气动系统及其阀组，信号采集及其自动控制系统，以及用于电器连接的端子排组件，整条生产线状态指示的信号灯和用于其他机构安装的铝型材
13、支架及底板，传感器安装支架等其它附件。其中，机械装配图如图1所示：图1 装配单元机械装配图（1）管形料仓管形料仓用来存储装配用的金属、黑色和白色小园柱零件。它由塑料圆管和中空底座构成。塑料圆管顶端放置加强金属环，以防止破损。工件竖直放入料仓的空心圆管内，由于二者之间有一定的间隙，使其能在重力作用下自由下落。 为了能对料仓供料不足和缺料时报警，在塑料圆管底部和底座处分别安装了 2 个漫反射光电传感器（E3Z-L型），并在料仓塑料圆柱上纵向铣槽，以使光电传感器的红外光斑能可靠照射到被检测的物料上。（2）落料机构系统气源接通后，顶料气缸的初始位置在缩回状态，挡料气缸的初始位置在伸出状态。这样，当从料
14、仓上面放下工件时，工件将被挡料气缸活塞杆终端的挡块阻挡而不能落下。 需要进行落料操作时，首先使顶料气缸伸出，把次下层的工件夹紧，然后挡料气缸缩回，工件掉入廻转物料台的料盘中。之后挡料气缸复位伸出，顶料气缸缩回，次下层工件跌落到挡料气缸终端挡块上，为再一次供料作准备。（3）廻转物料台该机构由气动摆台和两个料盘组成，气动摆台能驱动料盘旋转 180 度，从而实现把从供料机构落下到料盘的工件移动到装配机械手正下方的功能。（4）装配机械手装配机械手是整个装配单元的核心。当装配机械手正下方的廻转物料台料盘上有小园柱零件，且装配台侧面的光纤传感器检测到装配台上有待装配工件的情况下，机械手从初始状态开始执行装
15、配操作过程。装配机械手的运行过程如下： PLC 驱动与竖直移动气缸相连的电磁换向阀动作，由竖直移动带导杆气缸驱动气动手指向下移动，到位后，气动手指驱动手爪夹紧物料，并将夹紧信号通过磁性开关传送给 PLC，在 PLC 控制下，竖直移动气缸复位，被夹紧的物料随气动手指一并提起，离开当廻转物料台的料盘，提升到 高位后，水平移动气缸在与之对应的换向阀的驱动下，活塞杆伸出，移动到气缸前端位置后，竖直移动气缸再次被驱动下移，移动到下端位置，气动手指松开，经短暂延时，竖直移动气缸和水平移动气缸缩回，机械手恢复初始状态。（5）装配台料斗输送单元运送来的待装配工件直接放置在该机构的料斗定位孔中，由定位孔与工件之间的较小的间隙配合实现定位，从而完成准确的装配动作和定位精度。（6）警示灯本工作单元上安装有红、橙、绿三色警示灯，它是作为整个系统警示用的。警示灯有五根引出线，其中黄绿交叉线为“地线”；红色线：红色灯控制线；黄色线：橙色灯控制线、绿色线：绿色
