1、宁波金田阀体红冲自动化改造方案技术文件技术文件目 录1 系统概要21.1 项目描述21.2 设计依据22 系统设计32.1 阀体红冲流程设计32.2 设备详细设计62.3 生产节拍估算143 设备清单154 使用方支持内容165 国自机器人公司概述171 系统概要1.1 项目描述本方案意在解决贵公司阀体生产线自动化红冲的过程：在阀体冲压上料的过程中，将毛坯从供料区搬至冲压平台，给冲压设备上料，在冲压设备上完成相关冲压工序，最后将成型阀体放至指定区域的自动化过程。协助贵公司降低工人劳动强度、改善工作环境、避免工人生产事故的同时，提高生产效率、降低运营成本、保证产品质量。针对贵公司提出的需求，项目
2、基本信息如下表1：表1 项目信息表序号项目信息1项目名称阀体红冲自动化方案2系统属性红冲工序自动化改造3供货地点宁波金田铜业集团4供货范围红冲自动化系统5人员效益降低工人劳动强度、改善工作环境、避免工人生产事故6生产效益提高生产效率、降低生产成本、保证产品质量1.2 设计依据最大毛坯尺寸：39mm ；毛坯材料：铜；毛坯温度：800 ；毛坯供货节拍：3.6 S 。 2 系统设计2.1 阀体红冲流程设计2.1.1当前工位操作内容如下：当前阀体红冲流程如图1所示： 毛坯加热切断 滑送至缓存区 油布擦拭模具 冲压完成取走成型阀体 油布擦试冲压头 夹取毛坯至模具中 图1. 当前阀体红冲流程示意图毛坯通过
3、加热切断后，圆形实心毛坯自动掉入滑道，毛坯顺着滑道移动到红冲工位附近的毛坯缓存区。首先，工人左手夹取油布擦拭模具，然后右手夹取毛坯放入工位的模具中，再用油布擦拭冲压头，后控制压机冲压。冲压成型后，压头和模具升起，同时模具张开，工人夹取成型阀体放至指定位置。最后，工人控制模具返回初始位置，重复以上动作，进行下一毛坯的红冲。2.1.2自动化改造后工作流程如下：改造后自动化红冲系统整体示意图如图所示：传送带中转箱上油机构下料机械手抬升气缸上料机械手滑轨图2 自动化红冲系统整体示意图毛坯加热切断后，经过滑轨将毛坯以竖直姿态堆积至导轨末端（抬升汽缸正上方），传感设备检测到毛坯至预定位置时，发出信号至PL
4、C。PLC判断上料机械手是否复位到初始位，如果已恢复至初始位，则抬升气缸将毛坯抬升。当气缸配套磁性开关检测到抬升气缸已升至顶端时，上料机械手夹紧毛坯外壁并将其平移至模具孔上方放开然后退回。同时冲压传感设备检测到毛坯到位后，开始冲压成型。冲压完成后，下料机械手运动至阀体正上方下降，使用气动夹爪固定阀体孔内壁，将其抬升一定位置后，平移至初始位并将阀体丢至滑道。同时上油机构通过油嘴向冲压头及模具喷油。阀体通过滑道滑至传送帯，传送带将其传送至中转箱动作流程图如图所示：图3 动作流程示意图2.2 设备详细设计2.2.1 加热切断机构为了确保锻造时毛坯能满足锻造的温度要求，因此将加热切断的开关机构接入控制
5、系统，以便于同步控制。2.2.2 滑轨+抬升汽缸滑轨作用:将横着的毛坯变成竖着的并规则的排列在导轨末端（抬升汽缸上方）图4 滑轨示意图抬升汽缸作用:将毛坯抬升至顶端好让机械手抓取2.2.3 上料机械手上料机械手负责夹取毛坯至红冲设备。机械手夹爪设计选择耐高温材料，满足高温夹取环境。上料机械手示意图如图所示：图5 双臂机器人示意图上料机械手采用的是1轴结构，只需进行水平方向平动，水平方向有两个工位，分别对应零件的夹取和放置工序；所有运动均采用气缸驱动，以保证整体动作的快速性。上料机械手末端配有气动夹爪，用于夹取毛坯外壁。上料机械手工作时，末端夹爪夹取毛坯，在水平运动下，毛坯被运送到模具的正上方，
6、然后气爪松开，让毛坯掉入模具内，然后退回初始位，完成上料操作。图6 双臂机器人侧视图图7 上料机械手夹爪下料机械手 上料机械手示意图如图所示：图8 下料机械手下料机械手采用的是2轴机器人，比上料机械手多了一个上升下降的自由度。下料机械手末端配有气动夹爪，用于固定成型阀体内壁。所有运动均采用气缸驱动，以保证整体动作的快速性，其中水平方向有两个工位，分别对应零件的夹取和放置工序；竖直方向也有两个工位，用于将加工后的工件从模具内的取出。下料机械手工作时，通过无杆气缸的水平运动，将夹爪运动到模具的正上方，然后升降气缸的垂直向下运动，将夹爪伸入工件内夹取工件。夹取工件后，升降气缸向上抬升，使工件脱离模具
7、，并在无杆气缸的运动下移动到滑道的上方，松开夹爪，让工件掉入滑道，完成工件的下料操作。图8 图9下料机械手夹爪示意图缸抬升检测到毛坯到位下料机械手初始位整体动作流程上料机械手初始位无杆气缸与抬升汽缸同时动作气爪夹紧 气爪松开上料机械手退回当冲压传感设备检测到毛坯到位并且上料机械手也已退回后，启动红冲红冲完毕，下料机械手平移至模具上方升降气缸下降气爪夹紧下料机械手退回初始位同时喷油系统对模具与冲头进行喷油（此喷头只是是一个简略的示意图，真实的喷油系统要复杂得多就不详细画出来了）气爪松开，阀体掉落至滑道阀体滑至传送带后被传送至中转箱图10.1-13体动作流程示意图2.2.4 上油系统上油机构用于传
8、感器检测到成型阀体离开模具后，通过油嘴对冲压头及模具进行喷油动作，以避免下一次冲压时工件无法取出。上油机构示意图如图所示：图11上油机构示意图2.2.6 控制驱动控制和驱动是控制系统的组成，该控制系统主要是工控机、PLC、机柜等。驱动系统驱动毛坯加热切断设备、红冲设备、上料机械手、B和上油机构运动，控制系统接收传感信号，控制毛坯加热切断设备、红冲设备、上料机械手、B和上油机构何时开始动作以及如何进行动作；同时每个机械手都必须有零位检测装置。红冲设备需进行适当改造，可使控制系统对红冲设备动作进行控制。系统整体控制如图所示：图10 系统整体控制示意图2.3 生产节拍估算本方案阀体的生产节拍如下表所
9、示，预估每个阀体的生产节拍为4.41秒3 设备清单序号设备单位数量备注1上料滑轨套12抬升机构套13上料机械手套14下料机械手套15控制系统低压电器，传感器套26上料机械手用夹杆个27下机械手用夹杆(左右对称)对18自动冲床喷油系统套19下料滑道套110传送带套111控制柜套112支架型材米13控制系统软硬件米14气管米15电缆米16气管及电缆护套17设备安装及调试注：1.空压机、储气罐需由用户提供压力大小0.6MPa2.在机器人使用现场提供NPT1/4的气源接口，220V20A的交流电插座。4 使用方支持内容由于是系统项目，为了保证项目能顺利实施。希望使用方能积极与以支持。帮助相关资料的提供
10、和确认： 项目开始后，使用方必须指定一个该项目的技术负责人， 及时协调该项目实施过程中出现的各种技术问题。 项目开始后，使用方须及时提供与改造设备相关技术资料，以利设计人员有时间消化、吸收和理解。由于提供资料的不及时，将会导致系统的交货后延。 在进行项目实际设计时，使用方的该项目技术负责人要将可能想到的或可能出现的问题尽可能的与设计人员进行交流和解释，使设计人员能充分认识到这些问题的重要性。以减少项目安装调试时的修改和返工现象。协调相关的技术要求和实际可行性。保证项目能按时完成。 当上述相关的交流完成后，实际的设计确认图纸出来后，必须有相关方的技术人员及使用方的技术人员进行方案图纸确认才能进行
11、下一步的设计工作。 当设计完成后，相关的设计总图必须在使用方的技术人员签字后，才能投入制造。由于签字时间的不及时将会导致系统的交货后延。 为保证该项目最终使用的可靠性，在工厂的预调试期间必须有贵公司的相关技术人员配合和参加，以期达到最理想的结果。 当该系统在使用工厂安装调试时，该项目的技术负责人能及时协调安装中出现的各种问题。保证该系统能保质、保量、按时完成任务。5 国自机器人公司概述 浙江国自机器人技术有限公司依托中控科技集团及浙江大学工业控制技术国家重点实验室雄厚技术力量，专注于提供工厂生产自动化解决方案，将工业机器人技术与生产流水线完美结合，帮助客户提高生产效率、降低运营成本、保证产品质量。国自机器人公司作为国内领先的工业机器人系统行业解决方案供应商，已成功的将产品应用于机械制造、家电、饮料、制药、电力、电池、汽配、物流、电子电器、烟草等行业。国自机器人致力于为客户提供放心的产品、优质的服务、高性价比的工业机器人及其应用。
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