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空调装配生产线推动装置结构及PLC控制系统设计

摘要： 在劳动力成本提高的这个时代，工业自动化领域越来越受到重视，特别是非标自动化，非标自动化装配线的设计属于其中重要的一环。不同企业的不同产品的装配流程是不同的，所以符合客户实际需要而设计的非标自动化装配线才是重点。

本设计定位于空调外机自动化生产线的装配，针对格力大1.5匹空调外机，该装置用于实际工业生产。方案进行对比后采用滚筒为输送载体进行左右运动，能够自动输送安装单元；设计的核心是自动推动装置，它采用螺旋丝杆带动推杆实现对工装板的前后推动。该装置能在指定位置按节拍要求自动推动空调外机，配合完成自动打标工作。

设计运用软件对系统外观进行了三维建模；按照企业实际要求进行工序和节拍设计；查阅相关资料进行滚筒线和推动结构设计；选用S7-1200 PLC控制装置按节拍要求进行工作；结合HMI控制实现系统的可视化远程操作和控制，保证了该装配站运行的平稳性、准确性和高效性。

关键词： 非标自动化  空调外机  滚筒线  自动推动

 

目录

第一章  绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.2 课题研究内容及结构安排 2

第二章  总体方案设计 3

2.1总功能设计 3

2.2总结构设计 4

2.2.1输送线结构设计 5

2.2.2推动结构设计 5

2.3总控制系统设计 6

2.4本章小结 6

第三章  工序设计与节拍分析 7

3.1工序设计 7

3.2自动机械节拍设计 8

3.3本章小结 9

第四章 滚筒线结构设计 10

4.1滚筒线结构设计方案 10

4.2滚筒设计 10

4.3电机选型 13

4.4零部件结构设计 14

4.4.1特征零部件结构与设计要点 14

4.4.2装配结构与配合要点 15

4.5本章小结 16

第五章 推动结构设计 17

5.1推动结构设计方案 17

5.2前后推动结构设计 17

5.2.1运行方案 17

5.2.2直线滑轨选型 18

5.2.3滚珠丝杠选型 20

5.2.4电机选型 20

5.2.5其他零件选型 21

5.3升降装置结构设计 22

5.3.1运行方案 22

5.3.2升降结构 22

5.4零部件结构 23

5.4.1特征零部件结构与设计要点 23

5.4.2装配结构与配合要点 24

5.5液压升降结构设计 25

5.5.1回路设计 25

5.5.2液压缸选型设计 25

5.5.3电磁换向阀、节流阀及其他选择 26

5.6本章小结 26

第六章 电气控制系统设计 27

6.1 设计流程 27

6.2 I/O地址分配 28

6.3 PLC选型 29

6.4 电路设计 29

6.5 梯形图编写 30

6.4.1中间继电器的编写 30

6.4.2各电机工作的时间的编写 32

6.4.3 装置具体动作的编写 33

6.4.4 其他 35

6.6 HMI触摸屏 35

6.6.1 添加按钮 36

6.6.2 添加指示灯 36

6.6.3 触摸屏完成后画面 36

6.7 本章小结 38

结论 39

致谢 40

参考文献 41

附录部分 42

 

结论

本设计完成了格力大1.5匹空调外机装配线自动推动装置的设计，设计的自动推动装置能够在指定位置按节拍要求自动推动工作板，在指定位置完成打标工作，满足实际工业生产。设计的结构符合刚度、强度等属性要求，确保产品工作的稳定性。PLC梯形图程序设计精简并提供HMI触摸屏给操作人员，使之更加直观了解装置的运行情况。最终提供符合标准的技术方案和完善的设计资料。

本设计取得的成绩如下：

1.按照空调外机装配线的基本要求，进行输送线的自动推动装置的总体方案设计包括其功能设计、结构设计和控制系统设计。

2.对自动推动装置进行了合理的工序设计，并根据实际生产装配，对各工序分配了合理的时间和节拍。

3.对自动推动装置进行了结构设计，对相关机构的选型，列出有相同功能的机构的优缺点并与之比较，得出最佳选择。运用NX软件完成滚筒线和推动装置的外观结构设计，并对其重要零件结构进行了具体设计，例如长驱动滚筒线的设计、相关的校核计算、标准件的选型，另外对重点零部件的设计要点、加工要点和装配要点做出分析。

4.对液压控制系统进行回路的设计，以及根据实际应用对液压缸进行选型和对其他标准件进行选型。

5.电气控制系统设计采用PLC控制，PLC选用S7-1200型号。设计出精简的LAD梯形图程序，并通过HMI触摸屏设计出人机交互界面，为操作者提供方便。

当然，由于本身的经验不足，在设计当中也存在一下不足之处：

1.外观设计建模过程中，零件装配出现误差，因为零件之间的尺寸设计出错，最终在查阅相关手册后并和指导老师讨论后完成了整体的建模。

2.一开始PLC设计的梯形图程序不够精简，比较杂乱，而且没有解决循环的问题，之后通过对各动作时间和操作动作进行分开编写达到最终效果。

 

参考文献：

[1]  陈永方, 陈明. 浅谈自动化生产线的发展[J]. 广西轻工业, 2011(01): 57-61.

[2]  甄石磊. 空调装配自动化生产线控制系统设计[D].哈尔滨工业大学,2017.

[3] 方敏. 柔性软件自动化生产线研究[D]. 浙江: 浙江大学硕士学位论文,2006.

[4]  秦勇坚. 现代化机械装配自动化的应用与发展[J]. 科技信息, 2013(05): 137.

[5]N.Barathwaj,P.Raja,S.Gokulraj.Optimization of assembly line balancing using genetic algorithm[J].Journal of Central South University,2015,22(10):3957-3969.

[6]王义行.输送链与特种链工程应用手册[M].北京：机械工业出版社，2000.