小型机械零件装配生产线结构设计和控制研究+PLC梯形图(3)

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1）按照对装配生产线的指定动作要求，完成总体方案的设计，并绘制气动系统的回路。系统需要完成工件 1、2 的自动上、下料和压力装配，主要动作大致为抓取、旋转、搬运和冲压。

2）熟悉 SMC 公司各种气动元件的性能，根据执行元件所要完成的动作对装配生产线中的气动元件进行选型。

3）设计装配生产线的机械结构，使执行元件间能相互配合完成工件的装配，完成装配图和零件的二维工程图。

4）选择 PLC 型号，分配 I/O 地址，对装配生产线进行顺序动作控制，编写 PLC 程序。

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2 装配生产线气动系统设计

气动系统是以压缩空气为工作介质，通过各元件组成不同功能的基本回路，再由若干基本回路组合而成的整体。它能有效地进行动力或信号的传递与控制[12]。气动系统主要由气源设备、气源处理元件、气动控制元件、气动执行元件、气动辅助元件等部分组成。本课题的气动系统设计以装配小型机械零件为主要目标，需要能完成抓取、旋转、搬运工件等上、下料和压力装配等动作，主要涉及气动系统总体方案的设计和气动执行元件的选型。

2.1 气动系统总体方案

如图 2.1 所示，其中工件 1 为外径 Φ40mm，内径 Φ35mm，高 15mm 的小型套类零件，工件 2 为外径 Ф35mm，高度 15mm 的小型盘类零件。工件材料都为 45 钢。摆动转轴 1 的轴臂原始位置在Ⅰ位置，摆动转轴 2 的轴臂原始位置在Ⅱ位置。装配冲压头底面距离工件的装配工作台面 250mm。

设计的气动系统需要将运输带 1 送来的工件 1 和运输带 2 送来的工件 2 抓取到装配工作

台，然后由装配冲压头完成压力装配，最后将装配好的装配体运到运输带 3 送走。根据工作

要求可以将整体动作进行分解。工件 1 部分：负责将工件 1 从初始位置抓取，回转并释放在

装配工作台上。工件 2 部分：负责将工件 2 从初始位置抓取，回转并释放在装配工作台上，

并且在装配完成后将装配体从装配工位送至运输带 3。装配工作台部分：进行工件 1 与工件 2

的定位，并完成压力装配任务。

整体气动回路图如图 2.2 所示，气压源、气罐、过滤器、减压阀和压力表组成了总体气

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源部分。执行元件各部分都有所不同，工件 1 部分：选用了伸摆气缸和气动手指，伸摆气缸可以完成提升、下降、回转和回位动作，气动手指可以完成夹紧和松开动作，两者配合起来可以将工件 1 成功地动运输带 1 送至装配工位。工件 2 部分：选用了真空吸盘、摆动气缸和回转夹紧气缸，真空吸盘完成真空吸取和释放动作，摆动气缸可以完成转位和复位，回转夹紧气缸则完成工件的转升和转降，三者配合使用既可以将工件 2 从初始位置送至装配工位，又可以将装配体从装配工位送至运输带 3。装配工作台部分：此处选用薄型气缸和标准气缸。薄型气缸利用伸出、缩回动作对工件进行简单的定位，标准气缸与装配冲压头结合可以完成压力装配动作。图中，除了吸盘部分，其余部分的方向控制阀都采用的是电磁双控式二位五

图 2.2 气动回路图

通阀,它拥有一个进口，两个出口和两个排气口。每个阀有两个控制信号，两个阀位分别由一个控制信号获得。当一个控制信号消失，另一个控制信号未加入时，能保持原有的阀位不变。二位五通阀在这里能很好地控制执行元件的动作。真空吸盘的真空吸取和释放动作由两个单控式二位二通阀控制，当接收到 8Yva 信号时，触发真空发生器，吸盘可进行真空吸取，当信号为 9Yva 时，不能提供真空条件，释放工件。气动回路中添加了单向节流阀，可以用来控制气缸的运动速度。图中使用的都为排气节流的方式，这可以使活塞运行稳定，提高装配动作质量[11]。