一、 氣動自動打標(biāo)機(jī)的發(fā)展及其現(xiàn)狀1.1氣動自動打標(biāo)機(jī)簡介1.2氣動自動打標(biāo)機(jī)功能及特點(diǎn)1.3氣動自動打標(biāo)機(jī)主要應(yīng)用范圍1.4設(shè)備機(jī)械部分運(yùn)動要求1.5設(shè)備電氣控制要求及技術(shù)要求二、 氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元器件選擇2.1畫X-D線路圖2.2繪出利用行程開關(guān)控制的氣動控制回路2.3選擇執(zhí)行元件2.4選擇控制元件2.5選擇輔助元件2.6確定管道直徑及壓力損失2.7選擇空氣壓縮機(jī)三、 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元器件選擇3.1繪出氣動回路3.2電氣控制原理圖3.3選擇電磁閥3.4選擇可編程控制器3.5選擇電源3.6 選擇磁性行程開關(guān)3.7 I/O地址分配3.8 PLC程序設(shè)計(jì)四、 電氣接線圖五、 元件明細(xì)表六、 參考資料七、 總結(jié)一、氣動自動打標(biāo)機(jī)的發(fā)展及其現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，每一種流通的商品都需要注明生產(chǎn)日期保質(zhì)期等相關(guān)信息，包裝是信息的載體，對商品貼標(biāo)是實(shí)現(xiàn)的途徑。打標(biāo)機(jī)就是在包裝件或產(chǎn)品上加上標(biāo)簽的機(jī)器，不僅有美觀的作用，更重要的是可以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品銷售的追蹤與管理，特別在醫(yī)藥、食品等行業(yè)，如出現(xiàn)異常可準(zhǔn)確及時的啟動產(chǎn)品召回機(jī)制。 打標(biāo)機(jī)是現(xiàn)代包裝不可缺少的組成部分。1.1氣動自動打標(biāo)機(jī)簡介氣動打標(biāo)機(jī)由PLC控制電磁閥的通斷來控制各個氣缸，使之完成相應(yīng)的動作。打印頭在氣缸C作用下做沖壓運(yùn)動，從而在工件上印出有一定深度的標(biāo)記。1.2氣動自動打標(biāo)機(jī)功能及特點(diǎn)不用傳送帶靠重力作用使工件自動填裝，通過氣缸直接打標(biāo)輸出，標(biāo)記工整清晰；標(biāo)記速度快，對標(biāo)記材料無特殊要求；抗干擾能力強(qiáng)，能夠在較惡劣的環(huán)境下工作；采用氣體作為動力源，生產(chǎn)成本低，無污染；適合速度要求較快的流水線場合。 1.3氣動自動打標(biāo)機(jī)主要應(yīng)用范圍1、汽車、摩托車等發(fā)動機(jī)、活塞、身、車架、底盤、連桿、發(fā)動機(jī)、汽缸等零部件進(jìn)行編號、名稱、商標(biāo)、生產(chǎn)日期的打印； 2、電動車、自行車、摩托車等加架號打印； 3、各種商品、車輛、設(shè)備產(chǎn)品的標(biāo)牌打印； 4、各種機(jī)械零部件、機(jī)床工具、五金制品、金屬管、齒輪、泵體、閥門、緊固件、鋼材、儀器儀表。機(jī)電設(shè)備等金屬打標(biāo)；塑料制品。1.4設(shè)備機(jī)械部分運(yùn)動要求（1）當(dāng)工件落入V形槽內(nèi)，氣缸A伸出夾緊工件。（2）氣缸A壓緊后，氣缸B才能打印。（3）打印完畢氣缸B立即縮回。（4）氣缸A遲于氣缸B縮回，時間由工件材料特性決定。（5）松開工件后即氣缸A和氣缸B完全縮回時，氣缸C伸出，將工件推出V形槽。（6）氣缸C伸出后立即縮回，下一工件在重力作用下自動落入V形槽，如此完成一個工作循環(huán)。（7）工件直徑15cm，重量1.5kg，每分鐘打印5個工件。1.5設(shè)備電氣控制要求及技術(shù)要求 （1）采用可編程控制器取代中間氣閥完成控制， （2）由于用二位五通雙電控電磁閥控制氣缸進(jìn)氣和排氣，電磁閥線圈通電時間不能過長，以免燒毀線圈。 （3）為了提高生產(chǎn)率可在氣缸B打印完畢縮回的同時也讓氣缸A縮回，不能同時縮回，氣缸A動作應(yīng)延遲一段時間，以免同時動作時將工件粘起（4）氣缸A和氣缸B都縮回時才讓氣缸C伸出推走工件（5）氣缸C縮回時才能開始下一個循環(huán)（6）電路要有必要的保護(hù)二、 氣動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算2.1畫X-D線路圖2.2繪出利用行程開關(guān)控制的氣動控制回路2.3選擇執(zhí)行元件1.根據(jù)參數(shù)要求：A缸行程125mm，夾緊力50N；B缸行程100mm，打標(biāo)力100N；C缸行程125mm，推力20N；每個缸往復(fù)動作次數(shù)為300次/小時。選擇三個活塞式雙作用單活塞桿氣缸作執(zhí)行元件。2.計(jì)算氣缸內(nèi)徑式中 工作負(fù)荷;工作壓力;機(jī)械效率。選定氣缸工作壓力為0.3、機(jī)械效率為0.7，則氣缸的內(nèi)徑分別為：夾緊缸：打標(biāo)缸：退料缸：3.選標(biāo)準(zhǔn)氣缸根據(jù)缸徑和行程查產(chǎn)品設(shè)計(jì)手冊選：夾緊缸：，缸徑16mm、活塞桿徑5mm、理論輸出壓力60.3N、行程125mm；打標(biāo)缸：，缸徑25mm、活塞桿徑10mm、理論輸出壓力147.3N、行程100mm；退料缸：，缸徑10mm、活塞桿徑4mm、理論輸出壓力23.6N、行程125mm；4.計(jì)算各氣缸往復(fù)動作一次的耗氣量：式中氣缸內(nèi)徑（mm）;活塞桿徑（mm）;氣缸行程（mm）。送料缸：打印缸：推料缸：上式各值是按壓縮空氣計(jì)算的耗氣量，為選擇空壓機(jī)，需要按自由空氣計(jì)算耗氣量：式中按自由空氣計(jì)算的耗氣量;按壓縮空氣計(jì)算的耗氣量;氣缸的工作壓力。因此，夾緊缸：打印缸：推料缸：2.4選擇控制元件1.回路中的主控閥均為2位5通電磁閥（共3件），其公稱通徑根據(jù)所通過流量選定。該氣動系統(tǒng)對每個氣缸的動作時間無特殊要求。因此上述各閥流量等于該系統(tǒng)單位時間內(nèi)平均耗氣量（壓縮空氣），即式中、和缸在一個工作周期中往復(fù)動作次數(shù)，本例中均為1；、和缸往復(fù)動作一次的按壓縮空氣計(jì)算的耗氣量，其值分別為、和工作周期，由此得根據(jù)選定公稱通徑為6.5mm。2.5選擇輔助元件1.分水濾氣器（圖未畫出）選用過濾精度為50的型，其公稱通徑與減壓閥相一致。2.油霧器（圖未畫出）選用油霧顆粒大小為50的型，其公稱通徑與減壓閥相一致。3減壓閥 BR3000 調(diào)壓范圍0.05MPa0.85MPa4總氣源開關(guān)閥 HVFF105. 消聲器 外牙口徑：2分（13MM）（含濾芯）高度:53MM(不含螺絲的高度) 外殼直徑尺寸：53MM2.6確定管道直徑及壓力損失1.空氣壓縮機(jī)至設(shè)備的管道直徑根據(jù)各氣缸所需壓縮空氣量和推薦流速，按下式計(jì)算式中管道內(nèi)徑;各氣缸單位時間內(nèi)平均耗氣量的總和。本例中；推薦流速，選。代入上式得：2.設(shè)備內(nèi)部管道直徑根據(jù)與元件的公稱通經(jīng)相一致原則，又氣缸A和氣缸C的管道接口直徑為5mm，氣缸B管道接口直徑為10mm。故選定干路管道公稱直徑為10mm通徑6.5mm。3.計(jì)算管道中的壓力損失。由于本系統(tǒng)中管道中的流量小，管道不長，可不計(jì)壓力損失，而直接確定壓縮機(jī)至設(shè)備的管道中壓力損失不大于，設(shè)備內(nèi)部管道中壓力損失不大于。因此，管道中的總壓力損失：4.計(jì)算動力回路各元件中的壓力損失。本系統(tǒng)動力回路中裝有分水濾氣器、減壓閥、油霧器、總氣源開關(guān)閥、和消聲器。查手冊可得其壓力損失分別為、和。這樣，壓縮空氣流經(jīng)動力回路各元件時的總壓力損失：5.計(jì)算回路中的總壓力損失。總壓力損失等于管道中和元件中壓力損失的總和，即：2.7選擇空氣壓縮機(jī)1.計(jì)算空壓機(jī)的供氣量式中，（查手冊），；。VA、VB、VC是按自由空氣計(jì)算的耗氣量根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果，可得空壓機(jī)的供氣量：2.計(jì)算空壓機(jī)的供氣壓根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果，可得空壓機(jī)的供氣壓：3.根據(jù)計(jì)算出的供氣量和供氣壓,選取額定排氣量為，額定壓力為。型號FB20-7 功率500w 儲氣20L三、電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1繪出氣動回路3.2電氣控制原理圖3.3選擇電磁閥YV1、YV2、YV5、YV6： 二位五通4V120-05接管螺紋：G1/8 直徑5mm 壓力范圍：0.15MPa0.8MPa 運(yùn)動方式：內(nèi)部引導(dǎo)式 最大動作頻率5次/秒 AC220VYV3、YV4： 二位五通4V320-10 接管螺紋：G3/8 直徑10mm 壓力范圍：0.15MPa0.8MPa 運(yùn)動方式：內(nèi)部引導(dǎo)式 最大動作頻率5次/秒 AC220V3.4 選擇可編程控制器 由于有7個開關(guān)量6個輸出量，故選用西門子S7-200 CPU 222 AC/DC/繼電器 8輸入/6繼電器輸出訂貨號6ES 7212-1BB23-0XB0尺寸90 x 80 x 62 功耗7 W3.5 選擇電源開關(guān)電源24V 50W3.6 選擇磁性行程開關(guān)D-A93 常開型 電壓5120V DC37 I/O地址分配輸入輸出其他符號地址符號地址符號地址BGI0.0YV1Q0.0KM1M0.0a0I0.1YV2Q0.1KM2M0.1a1I0.2YV3Q0.2KF1T37b0I0.3YV4Q0.3KF2T38b1I0.4YV5Q0.4KF3T39c0I0.5YV6Q0.5KF4T40c1I0.63.8 PLC程序設(shè)計(jì)四、電氣接線圖五、元件明細(xì)表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量空氣壓縮機(jī)氣缸A氣缸B氣缸C電磁閥A電磁閥B電磁閥Ca0、a1、b0、b1、c0、c1行程開關(guān)BG接近開關(guān)分水濾氣器油霧器減壓閥總氣源開關(guān)閥消聲器PLC開關(guān)電源管道PU0530PU1065外徑5內(nèi)徑3外徑10內(nèi)徑6.52m8m轉(zhuǎn)接頭PG10-512-52接頭PZA十字四通PZA101六、參考資料1.吳振順.氣壓傳動與控制.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2010. 2. 3. 4.七、總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)了很多在畫原理圖過程中的疏漏，導(dǎo)致整個回路不能實(shí)現(xiàn)其功能。在實(shí)驗(yàn)室呆的兩天多時間里通過不斷地探索研究終于將兩種方法都在實(shí)驗(yàn)臺上成功完成。很多錯誤都是沒有用到互鎖功能導(dǎo)致很多不應(yīng)該同時得電的線圈同時得電，在逐步排除故障后，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動、手動控制。在這三天的課程設(shè)計(jì)過程中，我們收集資料、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制原理圖、搭接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等，由淺到深的理解了氣動和電氣控制的原理。把書本上的理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中。通過氣動打標(biāo)機(jī)的純氣動和電控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭接得出結(jié)論，純氣動回路使用快速接頭可以非常簡單的進(jìn)行配管，采用純氣動系統(tǒng)較繼電控制回路較為復(fù)雜。氣動回路中做完功的空氣可以直接排放到大氣中，不需要設(shè)置回程管道，即使系統(tǒng)中有泄漏也不至于造成環(huán)境污染，但是也有一些缺點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，速度控制精度較差，氣動系統(tǒng)本身缺少潤滑等。作為一名大四學(xué)生，即將步入工作崗位。我覺得這樣的課程設(shè)計(jì)是十分必要的，在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱的大量設(shè)計(jì)資料。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時也是必不可少的。在搭接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)時，我們發(fā)現(xiàn)自己在繪制原理圖過程中的一些疏忽，導(dǎo)致系統(tǒng)無法按照預(yù)計(jì)的工作。結(jié)果我們一次又一次的重新搭建系統(tǒng)，在失敗中摸索經(jīng)驗(yàn)，最后終于一步一步的解決問題。在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解的不夠深刻，掌握的不夠牢固。我們通過查閱大量的有關(guān)資料，并在小組中討論，交流經(jīng)驗(yàn)，若遇到搞不明白的問題就會及時請教老師，是自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。最后感謝指導(dǎo)我們的吳老師和實(shí)驗(yàn)室的各位老師們！在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，我主要工作是搭建系統(tǒng)回路，還參與了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我發(fā)現(xiàn)在沒有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上想要設(shè)計(jì)一個復(fù)雜的系統(tǒng)是不容易的，在參考類似的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再設(shè)計(jì)會得心應(yīng)手一些。而且，我們發(fā)現(xiàn)一個系統(tǒng)會有多種方案，要學(xué)會從中選擇最優(yōu)的！在搭建系統(tǒng)時最大的感受是要細(xì)心、認(rèn)真，中間出一步錯最終就可能需要全部拆除重新接線，而且還發(fā)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的區(qū)別，在搭建過程中我們在認(rèn)為非常好的系統(tǒng)圖中發(fā)現(xiàn)了不少錯誤！ 在整個過程中我深刻感受到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，溝通使我們的思維更加寬闊，集思廣益使我們在遇到問題時更快的得到解決。這次課程設(shè)計(jì)我從中學(xué)到了很多東西！經(jīng)過幾天的項(xiàng)目整理，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長。 首先感謝老師對我們的指導(dǎo)和支持，在做設(shè)計(jì)的過程中，我們遇到很多困難。比如設(shè)計(jì)電控回路與搭建回路，我們遇到很多問題，搭建了很多次，失敗了很多次，最后在我們總結(jié)了失敗的經(jīng)驗(yàn)后，成功完成。 同時我認(rèn)為我們的工作是一個團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個人，個人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。實(shí)習(xí)中只有一個人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導(dǎo)致整個工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。 對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！ 這次氣動打標(biāo)機(jī)課程設(shè)計(jì)我們歷時3天完成， 對我來說學(xué)到的不僅僅是專業(yè)知識，更多的是團(tuán)隊(duì)和合作。現(xiàn)在想來，也許老師安排的課程設(shè)計(jì)以小組為單位有著它更深的意義吧，它不僅僅讓我們能綜合那些理論知識運(yùn)用到實(shí)際中，還讓我們知道了凝聚在一起時所發(fā)揮的巨大潛能！我們做的是氣動鉆床的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求要用電控和氣控兩種方式來實(shí)現(xiàn)該電路。對于這個題目，我們先是收集資料，分析理解，然后小組進(jìn)行討論，很快就拿出了項(xiàng)目的解決方案。當(dāng)然，在這個過程中會遇到一些比較復(fù)雜的問題，在老師的指導(dǎo)下都被我們一一化解。接著我們就按照我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)圖在在實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，將理論知識與實(shí)踐結(jié)合起來，在搭建模擬回路時發(fā)現(xiàn)了很多實(shí)際性的問題，比如：電路短路，信號干擾等等。但是通過對系統(tǒng)圖的分析和集體的討論把問題全部解決。當(dāng)我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)臺上正確的運(yùn)行時，那種心情真是無與倫比。通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我深深的認(rèn)識到一下幾點(diǎn)：1：團(tuán)隊(duì)的力量永遠(yuǎn)大于個人的力量2：理論與實(shí)踐應(yīng)該緊密結(jié)合，不斷完善和提高自己的專業(yè)能力。3：通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我認(rèn)識到自己的不足，尤其是自己的薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)該努力的去提高。這次課程設(shè)計(jì)，我們要感謝我們的指導(dǎo)老師和實(shí)驗(yàn)室的老師們，沒有他們我們也不可能進(jìn)行的如此順利，每次遇到問題求助老師時，他們總是不厭其煩的給我們講解，直到我們?nèi)坷斫鉃橹梗诶蠋煹挠绊懴拢覀兪斋@的不僅是知識還有對科學(xué)的嚴(yán)