柔性制造實訓系統(tǒng)響應(yīng)高端智能再制造行動計劃(2018-2020年)》
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柔性制造實訓系統(tǒng)響應(yīng)高端智能再制造行動計劃(2018-2020年)》
為落實《中國制造2025》《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》和《綠色制造工程實施指南(2016-2020年)》,加快發(fā)展高端再制造、智能再制造(以下統(tǒng)稱高端智能再制造),進一步提升機電產(chǎn)品再制造技術(shù)管理水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量,推動形成綠色發(fā)展方式,實現(xiàn)綠色增長,制定本計劃。
推動深度無損拆解、柔性智能成形加工、智能無損檢測評估等高端智能再制造共性技術(shù)和專用裝備研發(fā)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化推廣。推進高端智能再制造,有利于帶動綠色制造技術(shù)不斷突破,有利于提升重大裝備運行保障能力,有利于推動實現(xiàn)綠色增長。
1、工作思路和主要目標
全面貫徹黨的十九大精神,以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo),貫徹落實新發(fā)展理念,深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,深入落實《中國制造2025》,加快實施綠色制造,推動工業(yè)綠色發(fā)展,聚焦盾構(gòu)機、航空發(fā)動機與燃氣輪機、醫(yī)療影像設(shè)備、重型機床及油氣田裝備等關(guān)鍵件再制造,以及增材制造、特種材料、智能加工、無損檢測等綠色基礎(chǔ)共性技術(shù)在再制造領(lǐng)域的應(yīng)用,推進高端智能再制造關(guān)鍵工藝技術(shù)裝備研發(fā)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化推廣,推動形成再制造生產(chǎn)與新品設(shè)計制造間的有效反哺互動機制,完善產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展體系,加強標準研制和評價機制建設(shè),探索高端智能再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式,促進再制造產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大。
2、必要性
我國作為制造大國,機電產(chǎn)品保有量巨大,再制造是機電產(chǎn)品資源化循環(huán)利用的最佳途徑之一。再制造產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模,初步形成了“以尺寸恢復(fù)和性能提升”為主要技術(shù)特征的中國特色再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。在再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中,高端化、智能化的生產(chǎn)實踐不斷涌現(xiàn),激光熔覆、等增材技術(shù)在再制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,如航空發(fā)動機領(lǐng)域已實現(xiàn)葉片規(guī)模化再制造,醫(yī)療影像設(shè)備關(guān)鍵件再制造技術(shù)取得積極進展,首臺再制造盾構(gòu)機完成首段掘進任務(wù)后已順利出洞。
3、柔性制造在教學中的應(yīng)用:柔性制造實訓系統(tǒng)
實訓系統(tǒng)由8個單元組成。分別為:上料檢測單元、搬運單元、加工與檢測單元、搬運分揀單元、變頻傳送單元、安裝單元、安裝搬運單元和分類單元,控制系統(tǒng)可以選用西門子,三菱或歐姆龍的PLC進行控制,具有較好的柔性,即每站各有一套PLC控制系統(tǒng)獨立控制,在基本單元模塊培訓完成以后,又可以將相鄰的兩站、三站…直至八站連在一起,學習復(fù)雜系統(tǒng)的控制、編程、裝配和調(diào)試技術(shù)。
(一)上料檢測單元
由料斗、回轉(zhuǎn)臺、導(dǎo)料機構(gòu)、平面推力軸承、工件滑道、提升裝置、檢測工件和顏色識別光電開關(guān)、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、直流減速電機、電磁閥及氣缸組成,主要完成將工件從回傳上料臺依次送到檢測工位,提升裝置將工件提升并檢測工件顏色。
(1)料斗:用于存放物料。
(2)回轉(zhuǎn)臺:帶動物料轉(zhuǎn)動
(3)導(dǎo)料機構(gòu):使物料在回轉(zhuǎn)臺上能按照設(shè)定好的方向旋轉(zhuǎn),輸送工件。
(4)工件滑道:使物料下滑到物料臺上。
(5)直流減速電機:用于驅(qū)動回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動,通過導(dǎo)料機構(gòu)輸送工件。
(6)光電傳感器1:輸送臺上工件的顏色檢測、物料檢測為光電漫反射型傳感器,工件庫中有物料時為PLC提供一個輸入信號。
(7)光電傳感器2:檢測物料到達等待抓取位。
(8)磁性傳感器:用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。(磁性傳感器接線時注意藍色接“-”,棕色接“PLC輸入端”)。
(9)單桿氣缸:由單向氣動電控閥控制。當氣動電磁閥得電,氣缸伸出,同時將物料送至直線移動裝置上。
(10)警示燈:系統(tǒng)上電、運行、停止信號指示。
(11)安裝支架:用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
(12)控制按鈕板:用于系統(tǒng)的基本操作、單機控制、聯(lián)機控制。
(13)電氣網(wǎng)孔板:主要安裝PLC主機模塊、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、I/O接口板、各種接線端子等。
(二)搬運單元
由氣動機械手、氣動手指、雙導(dǎo)桿氣缸、回轉(zhuǎn)臺、單桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、磁性傳感器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥組成。主要完成將工件從上料單元搬運到加工單元待料區(qū)工位。
(1)氣動機械手:完成工件的抓取動作,由雙向電控閥控制,手爪放松時磁性傳感器有信號輸出,磁性開關(guān)指示燈亮。
(2)雙導(dǎo)桿氣缸(雙聯(lián)氣缸):控制機械手臂伸出、縮回,由雙向電控氣閥控制。
(3)回轉(zhuǎn)臺:采用旋轉(zhuǎn)氣缸設(shè)計,由雙向電控氣閥控制機械的左、右擺動。
(4)單桿氣缸:由單向氣動電控閥控制。當氣動電磁閥得電,氣缸伸出,同時將物料送至等待位。
(5)磁性傳感器:用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。(磁性傳感器接線時注意藍色接“-”,棕色接“PLC輸入端”)。
(6)開關(guān)電源:完成整個系統(tǒng)的供電任務(wù)。
(7)I/O接口板:完成PLC信號與傳感器、電磁信號、按鈕之間的轉(zhuǎn)接。
(8)控制按鈕板:用于系統(tǒng)的基本操作、單機控制、聯(lián)機控制。
(9)安裝支架:用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
(10)電氣網(wǎng)孔板:主要安裝PLC主機模塊、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、I/O接口板、各種接線端子等。
(三)加工與檢測單元
由6工位回轉(zhuǎn)工作臺、刀具庫(3種刀具)、升降式加工系統(tǒng)、加工組件、檢測組件、步進驅(qū)動器、三相步進電機、光電傳感器、接近開關(guān)、開關(guān)電源、平面推力軸承、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、通訊接口板、直流減速電機、多種類型電磁閥及氣缸組成,回轉(zhuǎn)工作臺有六個旋轉(zhuǎn)工位,加工站主要完成工件的加工(鉆孔、銑孔),并進行工件檢測。
(1)單桿氣缸:檢測單桿氣缸進行深度測量,單向電控氣閥控制。當電控氣閥得電,氣缸升出,檢測打孔深度。
(2)薄型雙導(dǎo)桿氣缸:刀具主軸電機的上升與下降由薄型雙導(dǎo)桿氣缸控制,氣缸動作由單向電控氣閥控制。
(3)輔助加工裝置:由單桿氣缸推動頂桿機構(gòu),實現(xiàn)對工件的夾緊。
(4)電感傳感器:轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)到位檢測,在工位到位后傳感器信號輸出。(接線注意棕色接“+”、藍色接“-”、黑色接輸出)
(5)光電傳感器:用于檢測工件的正常與否,當工件為正常時,傳感器有信號輸出;反之,無輸出。(接線注意棕色接“+”、藍色接“-”、黑色接輸出)
(6)步進電機:采用步進電機旋轉(zhuǎn),進行刀具庫的選擇。
(7)加工電機:采用直流電機旋轉(zhuǎn),模擬鉆頭軸轉(zhuǎn)動,模擬絞刀擴孔等完成工件的三刀具加工。
(8)搬運裝置:裝置上設(shè)有六個工位,分別為:待料工位、加工工位、檢測工位、中轉(zhuǎn)工位,工件的工位轉(zhuǎn)換,由電感傳感器定位,直流減速電機控制。
(四)搬運分揀單元
由擺臺、無桿氣缸、薄型氣缸、氣動手指、推料氣缸、磁性傳感器、廢料存儲器、工業(yè)導(dǎo)軌、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥組成,主要完成根據(jù)上一站的加工完成信號和廢料信號,完成廢料分揀、搬運任務(wù)。工件搬運到成品輸送線上或搬運到廢料盒處,擺臺返回原位等待下一個工件。
(1)擺臺:由薄型氣缸控制,實現(xiàn)三個位置向左、中間、向右的擺動。
(2)前臂單桿氣缸:控制擺臺前臂上下動作,由單向電控閥控制,電磁閥得電,前臂底下。
(3)電磁閥:用于控制各個氣缸的升出、縮回動作。
(4)推料氣缸:完成廢料的分揀任務(wù)。
(5)廢料存儲器:系統(tǒng)檢測為廢料的工件,分揀出來,由推料氣缸將工件推入廢料存儲器內(nèi)。
(6)氣動手指:完成工件的夾取任務(wù)。
(五)傳送分揀單元
由直線皮帶輸送線、分揀料槽、旋轉(zhuǎn)氣缸、變頻器、三相交流減速電機、光電傳感器、光纖傳感器、顏色傳感器、電磁閥、開關(guān)電源、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板等組成,主要完成將材料顏色不合格的工件分揀出來,同時將合格產(chǎn)品傳送至下一站。
(1)直線皮帶輸送線:主要完成將物料輸送到相應(yīng)的位置
(2)分揀料槽:完成將材料顏色不合格的工件分揀出來
(3)旋轉(zhuǎn)氣缸:將物料導(dǎo)入料槽,由單向電控氣閥控制。
(4)變頻器:控制交流電機,實現(xiàn)變頻調(diào)速。
(5)三相交流減速電機:驅(qū)動傳送帶轉(zhuǎn)動,由變頻器控制。
(6)光電傳感器:當有物料到放入時,給PLC一個輸入信號。(接線注意棕色接“+”、藍色接“-”、黑色接輸出)。
(7)光電傳感器:檢測上一單元的物料。
(8)光纖傳感器:物料經(jīng)過時檢測物料的顏色。
(9)顏色傳感器:物料經(jīng)過時檢測物料的顏色。
(六)搬運安裝單元
由平移工作臺、塔吊臂、機械手、齒輪齒條傳動、工業(yè)導(dǎo)軌、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成,主要完成將上站工件拿起放入安裝平臺,等待安裝站將小工件安裝到位后,將裝好工件拿起放下站。
(1)機械手:與塔吊臂結(jié)合一起,用于夾取工件。
(2)齒輪齒條傳動:完成平移工作臺左右移動
(3)工業(yè)導(dǎo)軌:輔助平移工作臺左右移動
(4)電磁閥組:用于控制各個氣缸的升出、縮回動作。
(5)磁性傳感器:用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。(磁性傳感器接線時注意藍色接“-”,棕色接“PLC輸入端”)。
(6)單桿氣缸:由單向氣動電控閥控制。當氣動電控閥得電,氣缸縮回,同時塔吊臂下降與機械手爪組合完成工件的夾取。
(7)警示燈:系統(tǒng)上電、運行、停止信號指示。
(8)安裝支架:用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
(9)控制按鈕板:用于系統(tǒng)的基本操作、單機控制、聯(lián)機控制。
(10)電氣網(wǎng)孔板:主要安裝PLC主機模塊、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、I/O接口板、各種接線端子等。
(七)安裝單元
由吸盤機械手、搖臂部件、旋轉(zhuǎn)氣缸、料倉換位部件、工件推出部件、真空發(fā)生器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成,主要完成選擇要安裝工件的料倉,將工件從料倉中推出,將工件安裝到位。
(1)吸盤機械手:用于真空原理吸取物料。
(2)搖臂部件:帶動吸盤機械手前后擺動。
(3)旋轉(zhuǎn)氣缸:搖臂部件的執(zhí)行機構(gòu)。
(4)料倉換位部件:用于黑白工件的選擇。
(5)工件推出部件:將黑白工件推出。
(6)磁性傳感器:用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。(磁性傳感器接線時注意藍色接“-”,棕色接“PLC輸入端”)。
(7)單桿氣缸1:由單向氣動電控閥控制。當氣動電控閥得電,氣缸伸出,進行料倉換位。
(8)單桿氣缸2:由單向氣動電控閥控制。當氣動電控閥得電,氣缸伸出,將黑白小工件推出。
(9)安裝支架:用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
(10)控制按鈕板:用于系統(tǒng)的基本操作、單機控制、聯(lián)機控制。
(11)電氣網(wǎng)孔板:主要安裝PLC主機模塊、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、I/O接口板、各種接線端子等。
(八)分類單元
由滾珠絲杠、滑桿推出部件、分類料倉、步進電機、步進驅(qū)動器、電感傳感器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成,主要完成按工件類型分類,將工件推入料倉。
(1)滑桿推出部件:用于將上站搬運過的物料推入相應(yīng)的倉位里。
(2)分類料倉:存儲機構(gòu)。
(3)步進電機:分別控制X、Y兩軸滾珠絲桿完成倉儲位置選擇。
(4)步進驅(qū)動器:步進電機的執(zhí)行機構(gòu)。
(5)電感傳感器:用于X軸左限位。
(6)磁性傳感器:用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。(磁性傳感器接線時注意藍色接“-”,棕色接“PLC輸入端”)。
(7)單桿氣缸:由單向氣動電控閥控制。當氣動電控閥得電,氣缸伸出,同時將物料推出送至相應(yīng)的倉儲位。
(8)安裝支架:用于安裝拖鏈及各個限位開關(guān)。
(9)控制按鈕板:用于系統(tǒng)的基本操作、單機控制、聯(lián)機控制。
(10)電氣網(wǎng)孔板:主要安裝PLC主機模塊、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、I/O接口板、各種接線端子等。
(九)主控單元
采用了先進的總線控制方式,增配有主控PLC、工業(yè)觸摸屏、MCGS工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件、MES生產(chǎn)制造管理軟件等,系統(tǒng)更加完整性,更能展現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的工作狀態(tài)及現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展方向。
MCGS工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件:當八個站全部進入聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)時,管理員能夠通過組態(tài)監(jiān)控機中各種組態(tài)按鈕方便的控制整個系統(tǒng)的運行、暫停、繼續(xù)、停止等等;另外也可以控制單個站的運行、暫停、繼續(xù)、停止等等。每個站的工作狀態(tài)以及工件的材質(zhì)、顏色等在監(jiān)控畫面上也能夠清楚的看到。
MES生產(chǎn)制造管理軟件:在整個系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中,由MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)制定下達各項生產(chǎn)計劃任務(wù),并實時地反映在MES上位機的監(jiān)控畫面上。下層制造系統(tǒng)將整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)及當前工件加工狀態(tài)作自動統(tǒng)計,并實時傳輸?shù)缴a(chǎn)管理系統(tǒng)MES。具有計劃、調(diào)度和實時監(jiān)控等功能。能夠?qū)崿F(xiàn)和系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控軟件的集成,實時監(jiān)視生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況。
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