硬質合金模修模機電氣設計研究

郝振華，張俊力

（寧夏東方鉭業股份有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

拉絲模修制設備經歷了二代，第一代為美國進口臥式修模機它采用了開關延時控制方式，全部人工操作，效率低；第二代是我公司2005 年從德國斯考伯公司進口的ZPM 定徑修模機，采用了繼電器電路板控制方式，實現自動上模修模下模，生產效率大幅提高，是我公司拉絲模具的主要修制設備。由于長期使用電子元器件老化，電氣故障率高，常出現控制失靈，損壞設備，模具修制精度差問題，因控制板無圖紙和廠家設備更新無備件，長期停用。考慮到這臺設備的機械運轉部件狀況良好，研究模具自動修制原理和工作步驟，重新對修模機自控電氣線路設計和PLC 編程，實現全自動修模功能[1]。

1 技術改造設計方案

圖1 合金模具修制實物圖和結構圖

1.1 定徑區修模機自動修制原理和工作步驟分析

拉絲模由兩個部分組成：模芯和模套。模芯由碳化鎢硬質合金制成，模套由工具鋼制成。模芯分為5 個區間：入口錐、潤滑錐、變形錐、定徑帶和出口錐。修模機機頭夾持角度鋼針或塞規配金剛石研磨膏，在可調微壓力下對拉絲毛坯變形區錐和定徑區研磨修制，達到模具設計尺寸精度。

圖2 ZPM 修模機結構圖

1.2 設備主要結構和狀況分析

結構主要由送模機構、模座升降旋轉機構、機頭主軸旋轉及振動電機，下模、夾模電磁鐵等部件組成。

電氣控制主要：送模電機、模座升降旋轉電機、主軸電機、振動電機各功能的模座上下行程限位開關、接近開關、電源開關（帶欠壓脫扣）、按鈕等組成。對設備的工作原理深入分析，設計控制系統進行以下改造[2,3]。

1.3 原設備問題分析及對策

表1 問題分析及對策

（1）改造方案。①用可編程序控制器（PLC）代替原電路板繼電器順序控制。②使用原機的多個微動限位開關和無觸點接近開關檢測。③原多抽頭鐵芯變壓器改為直流開關電源。④升降電機采用脈寬直流調速器，研磨電機采用數顯直流調壓板。

（2）器件選擇。目前市場上PLC 有多種品牌，選擇滿足設備改造的需求，編程方便，價格便宜，選用三菱FX2N-36MR 型PLC 為控制核心，對整個電氣系統作控制；輸入、輸出點留有擴展余量，便于以后改進。

①整機功率約250W，選用的開關電源為S-350W-24V，350W，24VDC。②模座升降電機為直流電機，工作狀態：高速，低速，點動及正反轉；驅動器選擇國產脈寬直流驅動器DC 24DP 10BL，用于直流電機的無極調速及正反轉控制；價格便宜，該調速器還具有a.電流限制調整（IR COMP）b.轉矩補償調整（TORQUE）c.加速時間調整（ACCEL）。③研磨電機電源采用0-24V 調壓板XH-M403 數字電壓電流調壓模塊。

（3）根據設備布局和原理功能，設計出PLC 接線圖和電氣原理圖。

（4）根據修制模具的工藝要求程序流程圖。

（5）自動修制工作原理說明。

圖3 ZPM 修模機電氣原理圖

圖4 ZPM 修模機自動修模原理流程圖

①改造后PLC 接線如圖3 所示所示。面板設急停按鈕控制，緊急故障時，按下電源開關欠壓脫扣動作，整機斷電。當按下自動運行按鈕時，按程序對模具進行修制 ，完成后自動開始一個模具自動修制，不停循環修制；當按下自動停止按鈕時，完成以后回到起始位；當按下停止按鈕時，設備立即停止在當前位置，按下降按鈕到起始位才能啟動自動運行。②上升按鈕和下降按鈕一般情況下是在自動故障或調試時使用，尤其是在模座壓力調整時需要使用上下按鈕操作，模座工作時是旋轉狀態，同時模座帶有彈性，行程約5mm，當工作時模座上升，模具與針接觸時，針會將模座向下壓，當接近開關檢測的模座時就停止上升，這時就是修制狀態，模座壓力是否調整合適是能否修好模具的主要因素之一。③自動修制模具過程：a、當按下自動運行按鈕SB2，下模電磁鐵吸合，滑道放下一個模具；b、擺臂電機把模具推到模座上方，并返回起始位停止；c、碰半圈限位使夾模電磁鐵得電，模具落入模座，延時0.5s 進入下一步，模座夾緊模具快速上升，d、碰上升慢速限位X007 時，變為慢速上升，同時夾模電磁鐵釋放；e、主電機、研磨電機得電運轉，當模具上升到與針接觸時，接近開關X014 檢測到模座，這時就停止上升，對模具進行研磨，f、當檢測到X014 下降沿時，模座慢速下降，延時1s 慢速上升，重復模具研磨過程，當再次檢測到X014 下降沿時，模座慢速下降，延時慢速上升超過2s 時就認為模具已經修好，就進入下一步；g、模具修制完成，模座快速下降，碰到下限位后模座停在原點；h、延時2s 后自動開始修制第二個模具。當模座無模具時，模座上升觸發最高限位后，模座返回原點，自動修模過程結束。根據以上原理編制PLC 順序控制程序，實現上述功能。

2 結語

通過修模機電氣升級改造，修制動作動態響應快，精度高。經過使用證明，故障率大為降低，滿足工藝要求，達到預期效果，提高了生產效率，也為公司節約了購買新設備二十萬元，創造了效益。