一種鎂棒自動加工裝置電氣控制系統的設計與實現

董佳輝 高少偉 張順星

（陜西工業職業技術學院，陜西咸陽712000）

0 引言

鎂是一種較活潑的金屬，在熱水器中使用鎂合金作為犧牲陽極陰極保護材料。目前儲水式熱水器水箱上全部都安裝了鎂棒，用來實現陰極保護，延長水箱壽命，降低水箱出現腐蝕泄漏的故障率。

鎂棒鑄造完成后，后續加工環節主要有取端面（定位）、沖剪、裁切、車外圓和套絲等五道工序。目前鎂棒生產企業主要的加工方式是應用分立加工設備進行手工加工，需要參與生產的人數較多，生產效率較低，加工精度較差。本項目旨在設計一種鎂棒加工設備，實現取端面（定位）、沖剪、裁切、車外圓、套絲等多個加工環節一次加工完成，從而達到節省勞動力成本，提高產量和加工精度的目的。

1 系統構成及工作流程

本設備的機械部分主要分為三個部分，分別為上料機構、物料夾持旋轉機構和加工機構。上料部分負責將鎂棒毛坯件通過電動機帶動鏈條輸送至指定位置，然后通過頂料氣缸將其送至待加工位置。物料夾持旋轉機構主要由兩個圓形的加工轉盤構成，轉盤上平均分布了八個物料夾持器，負責夾持待加工的鎂棒毛坯件，轉盤由伺服電動機通過減速機帶動。轉盤每轉動45°，則每組夾持器對應相應的加工位置。取端面（定位）、沖剪和裁切、車外圓、套絲四個加工位置對應設置在轉盤旋轉的停止位置，當轉盤轉動到加工位置時，由氣動裝置鎖緊，完成加工后，氣動鎖緊裝置解鎖，加工轉盤再次旋轉45°，進行下一次加工。在每次加工過程中，取端面（定位）、沖剪、裁切、車外圓、套絲五道工序加工同時進行，提高了生產效率。沖剪加工單元采用氣動控制，取端面、裁切、車外圓和套絲單元采用伺服電動機驅動，提高了加工精度。

2 系統硬件設計

2.1 氣動控制回路設計

鎂棒自動加工裝置的氣動控制回路主要由頂料氣缸、夾持氣缸、沖剪氣缸、磁性開關、電磁閥等組成。根據加工要求，由PLC控制電磁閥驅動氣缸工作，上料機構中頂料氣缸負責將鎂棒送至預定位置；轉盤每轉動45°后鎂棒進入待加工位置，夾持氣缸將轉盤鎖緊；沖剪氣缸負責沖剪加工。磁性開關1B、2B、3B等用于檢測氣缸的位置，當檢測到氣缸到位后將給PLC發出一個到位信號。系統氣動控制回路如圖1所示。

2.2 PLC控制系統設計

圖1 系統氣動控制回路

系統選用西門子CPU226型PLC作為控制器，該主機單元有24點數字輸入及16點數字輸出。擴展模塊選用EM223開關量擴展模塊一個、EM235運動控制模塊三個。系統I/O分配如表1所示。

表1 鎂棒自動加工系統PLC的I/O分配表

3 系統程序設計

本設備的程序分為主程序和初態檢查、自動運行、加工轉盤運動、取端操作、裁切沖剪操作、車外圓操作、套絲操作等七個子程序。子程序通過主程序的調用執行。

設備送電后，首先進行初態檢查，使設備處于待加工狀態。初態檢查程序執行完畢，等待啟動命令到來后，執行上料子程序。上料完成后，執行加工轉盤運動子程序，使待加工物料運動至待加工位置。當物料處于待加工位置后，同時執行取端操作、裁切沖剪操作、車外圓操作、套絲操作子程序，完成相應加工工序。待所有工序完成后，程序返回到上料程序執行循環。程序流程圖如圖2所示。

圖2 程序流程圖

4 結語

目前，此設備已在實際生產中應用，改變了傳統鎂棒加工主要以操作人員配合簡單加工設備手工加工的方式。此次研制的鎂棒自動加工設備，實現了取端面（定位）、沖剪、裁切、車外圓和套絲五道加工工序一次加工完成。與傳統加工方式相比，降低了勞動強度，提高了加工精度，極大地提高了生產效率，降低了企業的用工成本，使用效果良好。