電機沖片自動生產(chǎn)線畢業(yè)設(shè)計文獻綜述(電機專業(yè))

1、 文 獻 綜 述 -電機沖片自動生產(chǎn)線的設(shè)計0前言隨著信息技術(shù)、材料技術(shù)、新能源技術(shù)等新技術(shù)與制造技術(shù)的相互交叉滲透,融合,使得傳統(tǒng)意義上的制造技術(shù)在原有基礎(chǔ)上得到了質(zhì)的飛躍,形成了當代的先進制造技術(shù),與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比,它既有繼承性,又有質(zhì)的區(qū)別;它既有特定的含義,又是動態(tài)發(fā)展的,想對而言的.如今,先進制造技術(shù)已成為各國經(jīng)濟發(fā)展和滿足人民日益增長的需要的主要技術(shù)支撐,成為加速高新技術(shù)發(fā)展和和實現(xiàn)國防現(xiàn)代化的主要技術(shù)支撐,成為企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地并求得迅速發(fā)展的關(guān)鍵因素.1制造業(yè)自動化的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢顧名思義,制造業(yè)自動化與制造業(yè)和自動化密切相關(guān).本課題的研究范圍側(cè)重于自動化領(lǐng)域

2、.自動化(Automation)是美國人D.S.Harder于1936年提出來的.他當時認為一個生產(chǎn)過程中,機器之間零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運就是自動化.應(yīng)該說,“自動化”核心概念是“自動地去完成特定的作業(yè)”.當時Harder所說的這個特定的作業(yè)是工序之間零件轉(zhuǎn)移自動搬運.這一階段自動化的期望或者說功能目標是代替人的體力勞動.隨著技術(shù)的進步,自動化的概念并沒有什么變化,但其功能目標在不斷地隨著自動化手段的提高和時代的進步而變化.由于發(fā)達國家制造技術(shù)的自動化已經(jīng)達到相當水平,已實現(xiàn)了制造技術(shù)的自動化.縱觀下本世紀初的制造業(yè)自動化發(fā)展趨勢,可用三化來概括,即全球化、虛擬化和綠色化.我國制造業(yè)自動化的水平

3、與發(fā)達國家相比還非常低.近10年來雖然有長足的發(fā)展,但因底層(車間層)基礎(chǔ)自動化還十分薄弱,數(shù)控機床由于編程復(fù)雜,還沒真正充分發(fā)揮作用.加工中心無論是保有量還是利用率,都還很低.可編程序控制器的使用并不普及,工業(yè)機器人的應(yīng)用還很有限.因此,做好基礎(chǔ)自動化的工作仍是我國制造企業(yè)一項十分緊迫而艱巨的任務(wù).我們在看到國際上制造業(yè)發(fā)展趨勢的同時,還要立足于我國的實際情況,扎扎實實地把基礎(chǔ)自動化的工作搞上去.2機電產(chǎn)品生產(chǎn)過程自動化的發(fā)展及趨勢 機電制造業(yè)的發(fā)展過程是一個不斷提高機電制造產(chǎn)品的加工精度和表面質(zhì)量，不斷提高和改善產(chǎn)品物理的、電氣的和力學(xué)的特性，以及不斷提高和完善制造過程的自動化水平和不斷降

4、低制造成本的過程。因此，推動制造技術(shù)發(fā)展的一個根本出發(fā)點就是在充分利用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)最新成果的基礎(chǔ)上，優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、快速和低消耗的生產(chǎn)出所需要的產(chǎn)品來。機電制造業(yè)發(fā)展到今天，按其生產(chǎn)方式的變化進行劃分，大致經(jīng)歷了以下幾個階段：（1）勞動密集型生產(chǎn)方式，（2）設(shè)備密集型生產(chǎn)方式，（3）信息密集型生產(chǎn)方式，（4）知識密集型生產(chǎn)方式，（5）智能密集型生產(chǎn)方式。上述前兩種生產(chǎn)方式是屬于所謂的傳統(tǒng)制造技術(shù)，而后三種則屬于現(xiàn)代制造技術(shù)。不難看出，以傳統(tǒng)制造技術(shù)進行生產(chǎn)時，產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率的提高依賴于大量人力和機械設(shè)備的投入，而現(xiàn)代制造技術(shù)則強調(diào)了生產(chǎn)的自動化程度和適應(yīng)性，強調(diào)了新工藝方法和新技術(shù)的投入

5、。從20世紀初建立汽車的自動生產(chǎn)系統(tǒng)開始，自動機床、組合機床和自動生產(chǎn)線等就不斷發(fā)展起來。到了50年代，由于電子計算機的問世和發(fā)展，發(fā)明了數(shù)控機床。由于小型計算機和微型機算計的廣泛應(yīng)用，因此數(shù)控技術(shù)得到了進一步的發(fā)展，并從計算機數(shù)字控制（CNC）發(fā)展為柔性制造（FMS）。計算機輔助制造（CAM）技術(shù)向更深層次發(fā)展，進一步產(chǎn)生了CAD/DAM一體化集成系統(tǒng)。在70年代又將計算機輔助技術(shù)推廣應(yīng)用于工藝設(shè)計領(lǐng)域，形成了計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計（CAPP: Computer Aided Process Planning）, 隨后又形成了CAD/CAPP/CAM的一體化集成系統(tǒng)，這樣才能實現(xiàn)設(shè)計與生產(chǎn)的自

6、動化， CAD/CAPP/CAM一體化集成系統(tǒng)的進一步發(fā)展的趨勢是計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），用以實現(xiàn)真正的加工工廠（或車間）自動化，即所謂無人制造系統(tǒng)(UMS: Unmanned Manufacturing System)。這樣實現(xiàn)了制造工廠的全盤自動化。成組技術(shù)是一體化集成系統(tǒng)的有效手段，它是一門設(shè)計多種學(xué)科的綜合性生產(chǎn)技術(shù)，為有效地利用計算機輔助技術(shù)創(chuàng)造了條件?，F(xiàn)在，進行生產(chǎn)的機器可以直接接受來自計算機網(wǎng)絡(luò)的信息，人機是分離的，機器是在無人直接干預(yù)下自動運行，計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）或稱計算機綜合制造系統(tǒng)是制造技術(shù)第二次飛躍的重要成果。計算機輔助工程技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用如下圖所示。

7、在工業(yè)發(fā)達國家都爭取在下世紀實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)作為奮斗的目標。我國正在積極開發(fā)CIMS技術(shù)在制造領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，并取得了成果。CIMS是制造業(yè)綜合自動化系統(tǒng)。它是一項面向企業(yè)生產(chǎn)全過程，將現(xiàn)代信息技術(shù)與生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合的一項先進的制造技術(shù)，其功能可以覆蓋企業(yè)的市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、信息與資源管理、直接銷售和售后服務(wù)等各項活動。該項技術(shù)主要涉及離散型機電產(chǎn)品制造業(yè)的綜合自動化問題。此外，這項技術(shù)還包括制造業(yè)自動化所不可缺少的重要設(shè)備和工具，如數(shù)控機床與機器人。CIMS的主要特征是將計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)、新材料技術(shù)、管理技術(shù)等引入并與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合，使制造技術(shù)成為一個能駕馭

8、生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能量流的系統(tǒng)工程。因此，我國為推廣應(yīng)用這項技術(shù)，制訂了2010年前研究規(guī)劃，主要內(nèi)容有：1計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）1）CIMS集成框架結(jié)構(gòu)2）企業(yè)管理信息系統(tǒng)3）CAD/CAPP/CAM技術(shù)4）車間柔性自動化系統(tǒng)5）面向中小型企業(yè)的經(jīng)濟型計算機集成制造系統(tǒng)（Micro CIMS）6）質(zhì)量保證體系和方法2數(shù)控技術(shù)研制開發(fā)新一代高速、高精度、智能化的數(shù)控技術(shù)，數(shù)控技術(shù)系統(tǒng)化與工程化，通用化數(shù)控系統(tǒng)等。3工業(yè)機器人研制開發(fā)工業(yè)機器人機器產(chǎn)業(yè)化以及特種場合下應(yīng)用的智能機器人等。國外電工產(chǎn)品制造企業(yè)，為了提高零件機械加工精度、保證質(zhì)量、提高效率，已廣泛采用數(shù)控、數(shù)顯機床和數(shù)控加工

9、中心；計算機工藝管理；CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)，大批量生產(chǎn)的電工產(chǎn)品趨向于裝配自動化方向發(fā)展。3電機沖片自動化生產(chǎn)的現(xiàn)狀及趨勢電機沖片加工工作量一般占電機制造總工時的16%25%，若用單式?jīng)_槽法則所占總工時的百分比將更多。目前，國外電機沖片生產(chǎn)已廣泛采用單片機、PLC等控制的自動化沖制方式，但國內(nèi)電機生產(chǎn)行業(yè)，特別是內(nèi)地廠家，沖片沖制過程仍以單機沖制和人工進出料為主，這種沖制過程人的工作量大，生產(chǎn)率不變，容易發(fā)生事故。盡管可在單臺沖床上加以技術(shù)改造，可提高沖制精度和沖片質(zhì)量，但整個沖制過程仍繁瑣，生產(chǎn)率提高不大。采用自動化沖制，既能大幅度提高生產(chǎn)率，又可促進安全生產(chǎn)。4設(shè)計電機沖片自動生產(chǎn)

10、線的意義及實現(xiàn)方式的分析設(shè)計電機沖片自動生產(chǎn)線的意義在于：1）提高產(chǎn)品質(zhì)量。2）減輕工人勞動強度，適當降低操作技術(shù)水平。3）提高勞動生產(chǎn)率，減少在制品數(shù)量，加速資金周轉(zhuǎn)。4）縮減生產(chǎn)面積，節(jié)約能源消耗，降低產(chǎn)品成本。 根據(jù)生產(chǎn)批量、工作結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求的不同，自動化生產(chǎn)可以分為大批量生產(chǎn)的自動化和多品種小批量生產(chǎn)的自動化兩大類，其采用的控制和自動化手段也不盡相同。本課題設(shè)計的自動生產(chǎn)線適用于大批量中小型電機硅鋼片的沖制，屬于剛性自動生產(chǎn)線。 （1）工藝流程分析 硅鋼片沖制的第一道工序為剪料，在剪板機上進行。當送料電機帶動導(dǎo)輪使硅鋼片卷料向前移動，至接近開關(guān)（接近開關(guān)用于設(shè)定條料尺寸）。此時送

11、料電機停，壓緊電機動作，壓力上升至限位開關(guān)發(fā)出信號使剪切電機動作，同時壓緊電機保持至剪切完，各電機停止動作。剪下的條料被機械裝置自動滑向沖機床下的上料處。上料處的硅鋼片使接近開關(guān)發(fā)出信號，進而使沖床真空泵動作，吸盤動作上料。該沖床為“三聯(lián)沖”沖床，沖制動作分初沖和復(fù)沖，初沖將條料沖成定子和轉(zhuǎn)子毛坯，復(fù)沖剛分別將毛坯沖成定子和轉(zhuǎn)子成品。 沖片成品從機床上落自入運輸小車中，小車中的沖片積累到一定數(shù)量時停止沖制生產(chǎn)，小車將沖片運往壓裝線或倉庫，小車清空后返回待命。目前內(nèi)地電機生產(chǎn)行業(yè)中的硅鋼片沖制工藝基本上沒有全自動，大多數(shù)是單機自動化，或半自動。但如對現(xiàn)有的設(shè)備進行適當?shù)母难b及組裝加上引進穩(wěn)定可靠

12、的控制技術(shù)，進行沖片自動化生產(chǎn)是完全可能和可行的。（2）生產(chǎn)線控制方式的實現(xiàn)實現(xiàn)該生產(chǎn)線的方式有很多種。自動生產(chǎn)線的實現(xiàn)關(guān)鍵在于對生產(chǎn)工藝過程的控制，目前主要的控制方式有：硬件直接實現(xiàn)方式、軟件編程實現(xiàn)方式兩大類。一.硬件直接實現(xiàn)方式該種方式直接通過硬件電路實現(xiàn)系統(tǒng)控制器的作用。如繼電器控制系統(tǒng)，晶體管或集成電路的無觸點邏輯控制系統(tǒng)，矩陣式順序控制器等。二.軟件編程實現(xiàn)方式該種方式通過編制程序來實現(xiàn)系統(tǒng)控制器的作用。(1)微型機順序控制系統(tǒng)該系統(tǒng)是在單片機或單板機的基礎(chǔ)上適當擴展一些外存，并行接口或定時/計數(shù)器構(gòu)成的?，F(xiàn)場輸入信號通過并行輸入接口給到CPU，CPU按照生產(chǎn)工藝要求對輸入信號(開

13、關(guān)狀態(tài))進行邏輯運算或判斷，然后將結(jié)果通過并行輸出接口向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出開關(guān)控制信號，實現(xiàn)順序控制。對于按照時序信號工作的順序控制，可由CPU，定時/計數(shù)器產(chǎn)生必要的時間信號，由CPU判斷規(guī)定的時間間隔是否已到，判斷結(jié)果經(jīng)并行I/O口送執(zhí)行機構(gòu)，這些功能由軟件實現(xiàn)。(2)可編程序控制器可編程序控制器(PLC)是一種在工業(yè)環(huán)境下使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)。它綜合 了繼電器-接觸器控制技術(shù)和計算機技術(shù)，采用以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言，簡單易學(xué)。PLC控制的實質(zhì)是按一定的算法(邏輯運算)進行輸入輸出變換，并通過程序完成確定的邏輯，順序定時，計數(shù)和運算等功能。各種各類生產(chǎn)機械及過程開關(guān)量的邏輯控制則

14、是它最基本的應(yīng)用。用PLC實現(xiàn)順序控制具有可靠性高，程序可變以適應(yīng)生產(chǎn)變更的需要(控制具有柔性)，設(shè)計施工周期短，維護簡單等優(yōu)點，相對比較，投資較大是它的不足。是否選用PLC控制可著重從以下幾點考慮：1.輸入，輸出以開關(guān)量為主，也可有少量的模擬量。2.I/O點數(shù)較多。3.控制對象，工藝流程較復(fù)雜。4.有可能更改工藝或進行系統(tǒng)擴展。5.系統(tǒng)要求有較高的工作可靠性。本課題的研究和設(shè)計選用后一種方式實現(xiàn)，即采用軟件編程實現(xiàn)方式?？紤]到該生產(chǎn)線的工藝要求以及該行業(yè)在內(nèi)地的實際生產(chǎn)情況，本設(shè)計采用可編程序控制器（PLC）作為控制核心，無任從設(shè)計到施工，從投資到運行等方面都有優(yōu)勢。5結(jié)束語利用PLC控制進

15、行生產(chǎn)線的改裝與革新，已成為當今制造業(yè)領(lǐng)域進行設(shè)備革命、提高生產(chǎn)力和市場競爭力的重要手段。特別是生產(chǎn)線的自動化改造，PLC控制已成為一種技術(shù)潮流之一。盡管內(nèi)地某些電機廠家仍熱衷于沿用傳統(tǒng)的手動操作半自動機床、單機自動化以及以及生產(chǎn)設(shè)備的自動化改造受到諸多方面的影響，但本課題的研究仍有著它極大的現(xiàn)實意義。參考文獻1 羅振壁,朱耀祥. 現(xiàn)代制造系統(tǒng). 北京:機械業(yè)出版社, 1995 2 鄧則名,鄺穗芳. 電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù). 北京:機械業(yè)出版社, 20003 周文俊主編. 電氣設(shè)備實用手冊. 北京:中國水利水電出版社, 1999 4 孟慶龍主編. 電器制造技術(shù)手冊. 北京:機械工業(yè)出版社, 20005 廖常初主編. 可編程序控制