汽车定转子冲片冲压用机械手控制系统构建
汽车定转子冲片冲压用机械手控制系统构建
摘 要： 为提高新能源汽车电机定转子冲片的冲压生产安全系数和工作效率, 减轻劳动
强度, 降低危险性, 对传统的由多台冲压机床组成的定转子冲片冲压生产线进行规划改造技术提
升, 运用机械手进行自动送料, 使用真空发生器控制真空吸盘吸放定转子冲片, 研究采用 PLC 控
制整个系统的自动化协调运转, 设计快速连续作业的工艺流程和智能准确控制的 PLC 系统控制,
改进生产流程中的相关动作程序;运用触摸屏进行人机对话控制, 并对生产流程进行实时监控,
使整条生产线更加高效整洁。通过实践探索出各环节的最优工艺参数, 实现定转子冲片的高效
率、自动化生产的目的, 提高并稳定冲片生产质量。
关键词： 定转子冲片; 机械手; 自动送料; 触摸屏; PLC 控制;
Abstract： In order to improve the safety factor and working efficiency of stamping production of
the stator and rotor punching parts for the motor of the new energy vehicle and reduce the labor
intensity and risk, the traditional stamping production lines of stator and rotor punching parts
consisting of several stamping machines were planned, reformed and technically upgraded. Then, the
automatic feeding was conducted by robot, and the vacuum sucker was controlled by vacuum
generator to suck and discharge the stator and rotor punching parts.Furthermore, the automatic and
coordinated operation of the whole system controlled by PLC was studied, a fast continuous operation
process and intelligent and accurate control of PLC system were designed, and the production process
of the relevant action procedures was improved. Finally, the human-computer dialogue control was
realized by the touch screen, and the production process was monitored in real time so as to make the
whole production line more efficient and tidy. Through practice, the optimum technological
parameters of each link were explored to realize the aim of high efficiency automatic production of
stator and rotor punching parts, and the production quality of punching parts was improved and
stabilized.
Keyword： stator and rotor punching parts; manipulator; automatic feeding; touch screen; PLC
control;
新能源汽车定转子冲片的冲压生产过程是一项重复、枯燥并伴有一定危险性的工作[1]。工人需
要在冲片机开始工作前放进材料, 并在冲压后取出冲片零件。在这放料与取料过程中, 工人需谨
慎小心, 否则容易发生安全事故[2]。因此, 需要研究设计出代替工人进行放料、取料[3]等工作
的真空吸盘机械手控制系统。冲压机械手是一种根据冲压生产流水线的特点[4], 能够让冲压生
产流水线实现自动化生产的专用机器[5]。冲压机械手能够让操作人员解放自己的双手, 不用亲
自进行搬运工件、上下料等枯燥且带有危险性的工作, 能够有效地提高整条加工生产流水线的
生产效率。新能源汽车定转子冲片生产是大批量的叠片生产, 冲压机械手的应用使得这种具有
循环性、危险系数高、节奏快的加工的效率得到明显提高, 同时有效节约人力劳动成本, 提高操
作人员自身安全以及设备的安全性, 保持较高的产品产能、质量和工艺稳定性。
冲压机械手可以是一台对应一个工作岗位, 也可以一台机械手进行多道工序的生产。一台机械
手对应一个工位一般适用于冲片较大的冲压生产场合。在冲片的加工生产流水线上一般都配备
着自动上料机进行自动送料。而一台多用的冲压机械手则更适合用于小型工件的快速冲压场合
或者需要多个冲压工序的加工生产场合, 一般在加工生产流水线上是配合自动送料机以及自动
收料机进行自动生产[6]。
冲片 (图1) 是一种叠置起来放在电机内部当做转子的硅钢片, 电机定转子由多个冲压好的冲片
叠压在电机机座内腔而成。冲片在冲压机床上进行加工, 通过机床的冲压和冲剪而成, 将冲片毛
胚材料放在冲压机床的冲压模具上, 在冲床的冲臂作用力下冲剪出所需要的形状规格。
图1 转子及冲片 Fig.1 Rotor and punching sheet
(a) 电动机转子 (b) 冲片二维图(a) Motor rotor (b) Two-dimensional graph of punching sheet
转子冲片规格为直径 Φ292.6 mm、厚度0.35 mm、重量 0.8 kg, 材料为硅合金钢, 其形状如图1b
所示, 根据形状尺寸, 选取合适尺寸的带料。因为在冲压零件中, 材料成本比较高, 因此, 提高材
料利用率对于降低生产成本具有重要意义。冲裁的搭边虽然是废料, 但它对于冲片质量有很大
影响, 根据冲片尺寸, 通过查表明确搭边取值, 其侧搭边值最小为 1.5 mm, 所以带料宽度选为300
mm。并根据其材料特性和质量, 查找吸盘的型号, 根据结构布局, 选用3个吸盘呈圆周形均匀分
布。
1 系统的组成及工艺流程
根据定转子冲片的结构形状, 确定流水线冲压工艺, 结合企业具体的场地设备条件, 设计了如图2
所示的真空吸盘机械手与冲压机设备图, 通过规划自动化生产流程, 实现提高冲片生产效率的目
的。
1.1 系统结构组成
本次研究的内容涉及冲压机、真空吸盘机械手等设备及动作控制程序, 具体工作范围是两台冲
压机床和一台机械手。一般电机的定转子都是分几步冲压而成的, 本次流水线拟定需要分两步
进行冲压, 先由自动送料机送料到 1号冲床, 把1号机械手放在两台冲床之间, 当第1台冲压机上
的冲片在初次加工完成之后, 冲压机械手就需要将加工好的工件取出并传递到第2台冲压机的
工作台上进行二次加工, 而这种在两台冲压机之间传递工件的机械手被称为中转机械手, 在此定
义为1号机械手。当 2号冲压机冲压完成后, 第2台机械手要将已经加工完成的冲片工件取出,
并放到收集箱内, 这台机械手被称为收集机械手, 在此定义为2号机械手。
本系统采用硅钢带料进行连续冲压, 系统启动工作时, 钢板由自动送料系统送到 1号冲床加工位,
当检测到原料放置妥当, 1 号冲床开始冲压, 当1号冲床冲压完成时发出冲压完成信号, 中转机械
手从原点移到1号冲床工作台上的预定位置, 打开控制阀, 真空发生器开始工作, 产生真空, 吸取
冲片, 确认吸稳信号发出后, 在确定 2号冲床是处于闲置状态下时, 将冲片移动到 2号冲床的工
作台预定位置, 关闭控制阀, 打开真空破坏阀, 破坏真空, 放下冲片, 然后回到原点。当 2号冲床
检测工件放置准确后, 启动2号冲床冲压, 冲压完成时, 发出完成信号, 收集机械手移动至2号冲
床工作台上, 将已经二次加工完成的冲片吸取, 然后移动到后面的收集箱上, 放下冲片并回到原
点。冲压生产线系统流程图见图3。
图2 机械手与冲压机设备 Fig.2 Manipulator and stamping machine equipment
摘要：
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汽车定转子冲片冲压用机械手控制系统构建 摘 要：为提高新能源汽车电机定转子冲片的冲压生产安全系数和工作效率,减轻劳动强度,降低危险性,对传统的由多台冲压机床组成的定转子冲片冲压生产线进行规划改造技术提升,运用机械手进行自动送料,使用真空发生器控制真空吸盘吸放定转子冲片,研究采用PLC控制整个系统的自动化协调运转,设计快速连续作业的工艺流程和智能准确控制的PLC系统控制,改进生产流程中的相关动作程序;运用触摸屏进行人机对话控制,并对生产流程进行实时监控,使整条生产线更加高效整洁。通过实践探索出各环节的最优工艺参数,实现定转子冲片的高效率、自动化生产的目的,提高并稳定冲片生产质量。 关键...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
价格：免费
属性：9 页
大小：1.34MB
格式：DOCX
时间：2023-03-16
