CN104551672B - 一种齿圈环坯件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿圈环坯件加工装置及其在PLC控制下的加工方法，属于坯件加工领域，装置主要为依次安装有用于加热的第一工位、用于镦粗的第二工位、用于预冲孔的第三工位、用于冲孔的第四工位和用于辗环的第五工位，第一工位和第二工位、第二工位和第三工位、第三工位和第四工位以及第四工位和第五工位之间分别安装有传送机构，传动机构包括具有直线导轨的X轴导向气缸，X轴导向气缸上方活动连接Y轴导向气缸，Y轴导向气缸上方活动连接Z轴导向气缸，Z轴导向气缸上固定有抓取部件。利用可编程逻辑控制器PLC控制本装置即可实现对齿圈环坯件的自动加工。

Description

一种齿圈环坯件加工方法

技术领域

本发明涉及齿圈环坯件加工生产领域，具体涉及一种齿圈环坯件加工装置及其在可编程逻辑控制器PLC的控制下进行自动加工的方法。

背景技术

目前，齿圈环坯件的加工流程主要是：1号棒料加热→2号镦粗→3号预冲孔→4号冲孔→5号辗环。具体来说，1号棒料加热：将剪好的坯料送入加热炉中加热至1060～1100℃；2号镦粗：根据冲孔模具要求，将加热至1060～1100℃的坯料送至相应吨位的锻压设备中墩成腰鼓形坯件；3号预冲孔：将镦粗后的腰鼓形坯件放入锻压设备的预成型模具中，冲压成带盲孔的预制坯料；4号冲孔：用锻压设备冲掉连皮的同时将坯料锻压成两端面平整的坯料；5号辗环：将1000℃左右的坯料套入辗扩成型模具中进行辗压，辗扩成型完成时坯件的终轧温度≥830℃。

目前常用的方法是：利用单台普通设备摆放在一起组成生产线，每台设备采用人工操作，工件传送也是人工操作。具体为，1号工位：操作人员负责送料并观察棒料加热情况，根据加热情况调节加热炉参数；2号工位：操作人员负责检查棒料温度，将不合格的剃出，合格的取到压力机工作台上，启动压力机对工件进行镦粗，然后将工件取下放入滑槽；3号工位：操作人员负责将工件从滑槽内取出平放到压力机工作台上预成型模具中，启动压力机对工件进行预冲孔，然后将工件取下放入滑槽；4号工位：操作人员负责将工件从滑槽内取出平放到压力机工作台上模具中，启动压力机对工件进行冲孔，然后将工件取下放入滑槽；5号工位：操作人员负责将工件从滑槽内取出，90度翻转后套入辗扩成型模具中，启动辗环机对工件进行辗扩成型，然后将工件取下放入转运框中。

由于产品零件的不同，生产工艺也不尽相同，目前还难以对齿圈环坯件的自动加工形成高效标准生产线。

目前的人工加工方式，存在以下不足：一是人工成本高（需要5个人），自动化程度低；二是由于节拍的不可控，在进行5号辗环时，工件温度过低（低于830℃），导致废品的产生；三是工作环境恶劣，操作员工有烫伤风险；四是在1号、2号工位人工判断工件温时，存在人为因素的误读、误判；五是3号、4号和5号工位会存在工位没放到位的情况，从而导致废品的产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种齿圈环坯件加工装置，使得加工能自动化进行，生产效率提高。以及采用可编程逻辑控制器PLC控制此加工装置进行坯件加工的方法。

为解决上述技术问题，本发明的具体方案如下：

一种齿圈环坯件加工装置，其依次安装有用于加热的第一工位、用于镦粗的第二工位、用于预冲孔的第三工位、用于冲孔的第四工位和用于辗环的第五工位，所述第一工位和第二工位、第二工位和第三工位、第三工位和第四工位以及第四工位和第五工位之间分别安装有第一传送机构、第二传送机构、第三传送机构和第四传送机构，第五工位还连接有第五传送机构，所述传送机构包括具有直线导轨的X轴导向气缸，所述X轴导向气缸上方活动连接Y轴导向气缸，所述Y轴导向气缸上方活动连接Z轴导向气缸，所述Z轴导向气缸上固定有抓取部件，所述抓取部件主要由夹紧气缸和抓手组成。

依据所提供的齿圈环坯件加工装置，利用可编程逻辑控制器PLC控制此装置进行加工的方法，包括如下步骤：

步骤1，打开电源开关，对各设备上电；

步骤2，判断各设备是否正常，若正常，则通过PLC的控制，启动五个工位，即是第一工位、第二工位、第三工位、第四工位、第五工位和五个传送机构，即是第一传送机构、第二传送机构、第三传送机构、第四传送机构、第五传送机构开始工作，若不正常，则发出报警；

步骤3，判断加工过程是否需要停止，若需要停止，则由PLC控制第一工位至第五工位及相应传送机构依次停止；若不需要停止，则进行步骤2及其后续步骤。

更具体的，利用可编程逻辑控制器PLC控制此装置进行加工时各个工位之工作过程是：

在PLC的控制下，第一工位的工作过程为：第一步、给第一工位输入启动信号，启动第一工位，第二步、检测工件温度是否合格，若不合格，则控制第一传送机构将不合格工件传送至回收框，若合格，则控制第一传送机构将第一工位上的工件传送到第二工位，第三步、控制第一传送机构上的抓手回到安全位置，第四步、控制第一传送机构上的抓手回到等候位置，同时，给第二工位输入启动信号，第五步、检测第二工位是否完成工作，若没完成，继续检测，若完成，则检测第一工位是否有停止信号，若有停止信号，停止第一工位工作，若没有停止信号，则执行第一工位第二步及其后续步骤；

在PLC的控制下，第二工位的工作过程为：第一步、检测当前工位是否完成工作，第二步、当前工位与下一个工位之间的传送机构将工件从当前工位移动到下一个工位，第三步、控制此传送机构上的抓手回到安全位置，第四步、控制此传送机构上的抓手回到等候位置，同时，给下一个工位输入启动信号，第五步、检测下一个工位是否完成工作，若没完成，则继续检测，若已完成，则检测当前工位有无停止信号，若有停止信号，则停止当前工位工作，若没有停止信号，则执行本工位的第一步即其后续步骤；

在PLC的控制下，第三工位和第四工位的工作过程与第二工位的工作过程相同；

在PLC的控制下，第五工位的工作过程为：第一步、检测第五工位是否完成工作，第二步、控制第五传送机构上的抓手将工件从第五工位传送到运转框，第三步、控制第五传送机构上的抓手回到等候位置，第四步、检测第五工位有无停止信号，若有停止信号，则停止第五工位工作，若没有停止信号，则执行第五工位的第一步及其后续步骤。

本发明的有益效果是：

1、采用本发明可将生产线上的5人降到1个，大大节约人工成本。

2、本发明的生产节拍能控制在5秒内，较之前缩短40%，大大提高劳动生产率。

3、本发明生产节拍固定并且可控制，不会出现由于节拍不定导同一工位温度变化大，成型质量不稳定，大大提高了产品合格率。

4、本发明采用自动传送装置，大大减轻了工人劳动强度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明，其中：

图1为本发明齿圈环坯件加工装置的整体结构示意图。

图2为本发明中传送机构结构示意图。

图3为本发明中对齿圈环坯件加工的总体流程示意图。

图4为本发明中第一工位工作流程示意图。

图5为本发明中第二、第三、第四工位工作流程示意图。

图6为本发明中第五工位工作流程示意图。

图中：1-第一工位；2-第二工位；3-第三工位；4-第四工位；5-第五工位；6-第一传送机构；7-第二传送机构；8-第三传送机构；9-第四传送机构；10-第五传送机构；11-X轴导向气缸；12-Y轴导向气缸；13-Z轴导向气缸；14-夹紧气缸；15-抓手；16-工件。

具体实施方式

一种齿圈环坯件的加工装置，其依次安装有用于加热的第一工位1、用于镦粗的第二工位2、用于预冲孔的第三工位3、用于冲孔的第四工位4和用于辗环的第五工位5，第一工位1和第二工位2、第二工位2和第三工位3、第三工位3和第四工位4以及第四工位4和第五工位5之间分别安装有第一传送机构6、第二传送机构7、第三传送机构8和第四传送机构9，第五工位5还连接有第五传送机构10，传送机构包括具有直线导轨的X轴导向气缸11，X轴导向气缸11上活动连接Y轴导向气缸12，Y轴导向气缸12上活动连接Z轴导向气缸13，Z轴导向气缸13上固定有抓取部件。抓取部件由夹紧气缸14和抓手15组成。X轴导向气缸11采用带导轨的无杆气缸，同时气缸两端还有液压缓冲器及位置传感器，Y轴导向气缸12和Z轴导向气缸13的气缸两端也设置有液压缓冲器及位置传感器，抓取部件的抓手15由夹紧气缸14驱动，即是夹紧气缸14为平行气爪的驱动部分，在PLC的控制下，抓取部件实现对工件的自动抓取和放开。

利用可编程逻辑控制器PLC控制此齿圈环坯件加工装置进行加工的方法，包括如下步骤：

步骤1，打开电源开关，对各设备上电；

步骤2，判断各设备是否正常，若正常，则通过PLC的控制，启动五个工位，即是第一工位1、第二工位2、第三工位3、第四工位4、第五工位5和五个传送机构，即是第一传送机构6、第二传送机构7、第三传送机构8、第四传送机构9、第五传送机构10开始工作，若不正常，则发出报警；

步骤3，判断加工过程是否需要停止，若需要停止，则由PLC控制第一工位1至第五工位5及相应传送机构依次停止，若不需要停止，则进行步骤2及其后续步骤。

每个工位和传送机构具体的工作过程如下：

在PLC的控制下，第一工位1的工作过程为：第一步、给第一工位1输入启动信号，启动第一工位1，第二步、检测工件温度是否合格，若不合格，则控制第一传送机构6将不合格工件传送至回收框，若合格，则控制第一传送机构6将第一工位1上的工件传送到第二工位2，第三步、控制第一传送机构6上的抓手15回到安全位置，第四步、控制第一传送机构6上的抓手15回到等候位置，同时，给第二工位2输入启动信号，第五步、检测第二工位2是否完成工作，若没完成，继续检测，若完成，则检测第一工位1是否有停止信号，若有停止信号，停止第一工位1工作，若没有停止信号，则执行第一工位1第二步及其后续步骤；

在PLC的控制下，第二工位2的工作过程为：第一步、检测当前工位是否完成工作，第二步、当前工位与下一个工位之间的传送机构将工件从当前工位移动到下一个工位，第三步、控制此传送机构上的抓手15回到安全位置，第四步、控制此传送机构上的抓手15回到等候位置，同时，给下一个工位输入启动信号，第五步、检测下一个工位是否完成工作，若没完成，则继续检测，若已完成，则检测当前工位有无停止信号，若有停止信号，则停止当前工位工作，若没有停止信号，则执行本工位的第一步即其后续步骤；

在PLC的控制下，第三工位3和第四工位4的工作过程与第二工位2的工作过程相同；

在PLC的控制下，第五工位5的工作过程为：第一步、检测第五工位5是否完成工作，第二步、控制第五传送机构10上的抓手15将工件从第五工位5传送到运转框，第三步、控制第五传送机构10上的抓手15回到等候位置，第四步、检测第五工位5有无停止信号，若有停止信号，则停止第五工位5工作，若没有停止信号，则执行第五工位5的第一步及其后续步骤。

本发明中为控制齿圈环坯件的自动加工，采用的控制系统为PLC，PLC(可编程控制器）是整个控制的核心部件，具有输入、输出及编程功能。PLC控制器的输入信号有设备启动、停止信号，每个工位的X、Y、Z方向上的位置各2个信号（用于判断是否到位或回到初始位置），转动时是否到位的2个信号，还有温度传感器来的2个信号（高于或低于设定温度时会发出相应信号），以上信号都是开关信号针对每一个工位PLC输出信号4个信号，控制4个继电器，这4个继电器再控制4个2位5通的电磁阀，电磁阀的通断将控制对应X轴、Y轴、Z轴导向气缸前进和后退及抓手15张开合拢。

第一工位1上，由于从第一工位1到第二工位2时，当零件不合格时，X轴方向上抓手15要中停分捡，则会2位5通电磁阀换成3位5通电磁阀，并增加一个继电器。输入、输出之间的逻辑关系通过编程实现。

Claims (2)

1.一种齿圈环坯件加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，安装好齿圈环坯件加工装置，所述齿圈环坯件加工装置的结构及安装具体为：依次安装用于加热的第一工位(1)、用于镦粗的第二工位(2)、用于预冲孔的第三工位(3)、用于冲孔的第四工位(4)和用于辗环的第五工位(5)，所述第一工位(1)和第二工位(2)、第二工位(2)和第三工位(3)、第三工位(3)和第四工位(4)以及第四工位(4)和第五工位(5)之间分别连接第一传送机构(6)、第二传送机构(7)、第三传送机构(8)和第四传送机构(9)，第五工位(5)还连接第五传送机构(10)，所述五个传送机构的结构为：具有直线导轨的X轴导向气缸(11)，所述X轴导向气缸(11)上活动连接Y轴导向气缸(12)，所述Y轴导向气缸(12)上活动连接Z轴导向气缸(13)，所述Z轴导向气缸(13)上固定有抓取部件，所述抓取部件包括抓手(15)；

步骤2，打开电源开关，对各设备上电；

步骤3，判断各设备是否正常，若正常，则通过PLC的控制，启动五个工位，即是第一工位(1)、第二工位(2)、第三工位(3)、第四工位(4)、第五工位(5)和五个传送机构，即是第一传送机构(6)、第二传送机构(7)、第三传送机构(8)、第四传送机构(9)、第五传送机构(10)开始工作，若不正常，则发出报警；

步骤4，判断加工过程是否需要停止，若需要停止，则由PLC控制第一工位(1)至第五工位(5)及相应传送机构依次停止，若不需要停止，则进行步骤3及其后续步骤。

2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，

在PLC的控制下，第一工位(1)的工作过程为：第一步、给第一工位(1)输入启动信号，启动第一工位(1)，第二步、检测工件温度是否合格，若不合格，则控制第一传送机构(6)将不合格工件传送至回收框，若合格，则控制第一传送机构(6)将第一工位(1)上的工件传送到第二工位(2)，第三步、控制第一传送机构(6)上的抓手(15)回到安全位置，第四步、控制第一传送机构(6)上的抓手(15)回到等候位置，同时，给第二工位(2)输入启动信号，第五步、检测第二工位(2)是否完成工作，若没完成，继续检测，若完成，则检测第一工位(1)是否有停止信号，若有停止信号，停止第一工位(1)工作，若没有停止信号，则执行第一工位(1)第二步及其后续步骤；

在PLC的控制下，第二工位(2)的工作过程为：第一步、检测当前工位是否完成工作，第二步、当前工位与下一个工位之间的传送机构将工件从当前工位移动到下一个工位，第三步、控制此传送机构上的抓手(15)回到安全位置，第四步、控制此传送机构上的抓手(15)回到等候位置，同时，给下一个工位输入启动信号，第五步、检测下一个工位是否完 成工作，若没完成，则继续检测，若已完成，则检测当前工位有无停止信号，若有停止信号，则停止当前工位工作，若没有停止信号，则执行本工位的第一步即其后续步骤；

在PLC的控制下，第三工位(3)和第四工位(4)的工作过程与第二工位(2)的工作过程相同；

在PLC的控制下，第五工位(5)的工作过程为：第一步、检测第五工位(5)是否完成工作，第二步、控制第五传送机构(10)上的抓手(15)将工件从第五工位(5)传送到转运框，第三步、控制第五传送机构(10)上的抓手(15)回到等候位置，第四步、检测第五工位(5)有无停止信号，若有停止信号，则停止第五工位(5)工作，若没有停止信号，则执行第五工位(5)的第一步及其后续步骤。