汽车发动机缸盖装配检测生产线的总体流程设计与PLC控制系统设计教材.docx

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汽车发动机缸盖装配检测生产线的总体流程设计与PLC控制系统设计教材

汽车发动机缸盖装配检测生产线的总体流

程设计与PLC控制系统设计

学生姓名：

指导教师：

所在院系：

工程学院

所学专业：

机械设计制造及其自动化

研究方向：

生产线自动化

中国·哈尔滨

2016年5月

OVERALLPROCESSOFAUTOMOBILEENGINECYLINDERHEADASSEMBLYTESTINGLINEDESIGNANDDESIGNOFPLCCONTROLSYSTEM

StudentName:

Supervisor:

Departmentandfaculty:

EngineeringCollege

Major:

MechanicalDesignandManufactureand

Automation

Orientation:

Theproductionlineautomation

Harbin·China

May2016

摘要

随着科技的进步发展、生产力的不断提高，手工装配生产线已经满足不了市场的需求，PLC的出现使工业自动化成为了可能，自动化生产线提高了生产效率，减轻了人的工作负担。

自动化生产线支持技术的不断发展，使得自动化程度提高，能够满足生产装配中更高的工艺要求。

本文根据生产线的设计原则，设计了发动机缸盖组装检查生产线的总体工艺布置设计。

根据生产中的实际情况设计生产线，使得发动机缸盖装配生产线占用生产面积最小。

生产线的布置使装配、检测效率最高，成为经得住推敲的最优化方案设计。

生产线采用三菱PLC-机控制，同时根据发动机缸盖装配、检查生产线的各个工位的工艺要要求、按照生产节拍每件60秒设计PLC控制系统。

编程所用软件为GXDeveloper，编程方法为步进梯形图编写。

步进梯形图编写使程序逻辑控制简化、程序简单易懂、易于更改、程序设计简单、对于初学者更易上手。

本设计中涉及到的工艺要求较为复杂，所以采用步进梯形图。

在本文设计的PLC控制系统中的驱动功能是气缸、电动机、机械手执行机构，通过这些执行部件来实现各个工位的工艺要求。

关键词：

生产线；自动化；PLC；梯形图

OverallProcessOfAutomobileEngineCylinderHeadAssemblyTestingLineDesignAndDesignOfPLCControlSystem

Abstract

Withtheprogressofscienceandtechnologydevelopment,manualassemblylinehavealreadycan'tsatisfythedemandofthemarket,theappearanceofthePLCindustrialautomationpossible,automatedproductionlinetoimproveproductionefficiency,reducetheburdenonpeople.Automatedproductionlinedevelopmentofsupporttechnology,increasedautomation,tomeethighertechnologicalrequirementsintheproductionandAssembly.

Inthispaper,accordingtothedesignprincipleofproductionline,designoftheenginecylinderheadassemblychecktheoveralllayoutdesignofproductionline.Accordingtotheactualsituationofproductiondesignline,cylinderheadassemblylineoccupiesthesmallestareaProductionlinelayouttomaketheassembly,thedetectionefficiencyishighest,bewithstoodscrutinyofoptimizationdesign.

ProductionlineadoptsMitsubishiPLC--control,andaccordingtotheengine'scylinderheadAssembly,checkthelineofeachstationprocessestorequest,inaccordancewiththeproductioncycleevery60secondsdesignofPLCcontrolsystem.ProgrammingsoftwareusedforGXDeveloper,compiledforthestepladderdiagramprogrammingmethod.Stepladdertowriteprogramlogiccontrolsimplification,theprocedureissimpleandeasytounderstand,easytochange,simpleprogrammingandeasierforbeginners.InthedesignofthedrivingfunctionofPLCcontrolsystemiscylinder,motor,mechanicalactuators,throughtheseoperatingcomponentstoachievethetechnologicalrequirementofeachstation.

Keywords:

ProductionLine;Automation;PLC;LadderDiagram

1前言

可编程控制器（PLC）的产生，为生产线的自动化提供了强有力的技术支持。

PLC技术不断的发展创新，使得自动化生产线飞速发展，并且得到了广泛的应用，它提高了我们的生产过程中装配、检查、加工的质量，改善了人们的工作环境，节约了成本。

自动化生产线综合了多方面的技术如驱动技术、传感技术、计算机技术等。

自动化生产线不仅要求在生产线上能够准确的驱动机械装置自动的完成指定的加工工序，生产出合格的产品，达到相应的加工工艺，因此在加工中我们经常采用一些辅助加工装置，通过这些装置和其它电气制动系统相结合，使生产线能够自动的完成加工工序。

不仅PLC的设计能够提高生产中装配、检查、加工效率，而且生产线的布置方式也能够实现同样的效果。

生产线的布置方式需要根据生产中的实际情况和生产线的布置原则来设计，尽量的满足加工工序中的加工工艺，提高生产效率。

1.1自动化生产线发展现状

自动化生产线是能够实现产品的生产、加工、组装、检查、运输、拆卸等过程的自动化机械系统，这个自动化机械系统能够完全实现自动化即不需人的参与。

实现自动化可以提高生产加工效率、降低成本、提高加工质量、最大程度的减轻人类工作负担同时自动化生产线生产量大可以提高使用者行业的竞争力和发展基础。

自动化生产线是综合了多种技术和学科发展起来的，这是一个独立而完整的自动化机械系统。

自动化生产线是在生产线的基础上发展而来的，它要求能在各个工序上完成指定的动作并达到一定的质量标准，为了实现这个目的，生产线常采用自动化运输装置和辅助加工装置，根据工艺要求和顺序把机械加工装置组成一个完整的机械加工体系，各个装置之间通过机械连接和电气制动系统相互配合起来，使它能够按规定的顺序和程序自动工作，这种自动的按照人的意愿进行工作的机械加工系统我们称为自动化生产线。

技术的发展和科学的进步在一定程度上为自动化生产线提供了技术的支持，使生产线的自动化飞速发展进步。

生产线的飞速发展可以使生产线实现更加复杂的生产操作和装配工艺同时也使自动化程度提高生产效率降低成本。

目前国内的自动化生产线技术在近几年内虽有大幅度提升，但相对于日本和欧美国家仍然落后上世纪70年代日本和欧美国家就开始采用柔性工作系统。

柔性生产线是与多台能够调整机床，并配合自动化组装生产线，这种生产线有着很高的信息化和自动化水平，能通过计算机进行操作管理，还能配合其他的生产模式同时进行工作，大大的节约生产成本提高生产效率。

但是我国国内对于汽车装配制造的生产线仍然多数为刚性生产线，柔性装配制造生产线较少。

对于我国来说柔性自动化生产线仍处于起步阶段，对于我国未来生产线应该趋向于发展柔性化生产线。

1.2研究本课题的目的和意义

可编程控制器以其抗干扰能力强、可靠性高、性能强、价格低、编程简单、易与计算机接口而在自动化生产线中普遍使用，并且充当生产线的大脑微处理单元。

现在的大多数装配生产流水线的PLC控制系统当中，依然存在一些不完善的地方。

换个说法就是可编程控制器功能没有完全的开发利用。

因此，只有更好的应用和改进装配流水线的工艺流程，充分挥其自动、连续、高效率等优势，我们企业的生产效率才能提升，才能增强我们企业的产品竞争力，才能更好的造福社会。

本课题将对发动机缸盖装配检测生产线的自动化进行设计，从而设计出通用于其它生产线的通用设计方案。

2生产线的总体方案设计

2.1设计原则

流水线的设计应该保证零件在运输线路上运输尽量的短，同时还要考虑其它流水生产线的安放位置。

如果不是全自动生产线有人参与的生产线，应当使技术人员操作方便，当有多个工位不仅有工艺顺序关系而且有一定反馈关系时，我们应该还考虑到工作区间是否合理。

除了考虑人的因素，我们还应该考虑生产效率的问题，并且最有效的利用生产面积使流水线更加的紧凑、简单、零件输送顺畅、维修设备更加方便等。

因此我们应该充分的考虑流水线的输送形式，布置方式及辅助设备的安装位置。

2.2生产线可选方案

（1）直通式

生产流水线布置成为直线形式即直通式，按照生产工艺依次将设备安装在流水线上。

（2）封闭式

生产流水线为环形并且封闭，加工设备按照一定的安全距离和工艺安装在生产线上，工作人员位于生产线外侧。

（3）半封闭式

主要生产线为直通式辅助工序采取封闭式，加工设备按照一定工艺和安全距离安装在生产线上，工作人员位于生产线外侧。

2.3确定生产线方案

经过我们对上述三种方案的分析论证，我们认为方案一：

直通式方案省去了工件托盘换向的困扰，但是根据工作环节中第二工位为第一工位的检查环节，如果第二工位不合格将会把工件运送回第一工位重新进行操作，因此采取直通式方案并不能够充分考虑到工作中的实际情况。

方案二：

如果采用封闭式流水线可以解决方案一中的不足，使第一工位和第二工位之间的关系顺畅，但是采取封闭流水线致使流水线占地面积过大不符合最有效利用生产面积的原则同时采用全封闭式流水线安装和维修都比较困难。

方案三：

流水线按照工艺顺序安排成直线形式优点是减少了托盘换向的困扰并且节约了换向的时间，设备占用面积小，零件运送较为顺畅，在处理第一工位和第二工位之间的关系时采用封闭式流水线即封闭式流水和直通式流水线部分相结合解决了全封闭式流水线占地面积过大的问题，所以我们选择了第三个方案。

2.4总体方案设计

图1工序操作程序框图

输送滚筒输送生产线共有4个工位，工件从一号位进入依次进入