气动自动打标机结构及控制研发设计

1、一、气动自动打标机的发展及其现状气动自动打标机简介气动自动打标机功能及特点气动自动打标机主要应用范围设备机械部分运动要求设备电气控制要求及技术要求二、气动系统设计及元器件选择2.1画X-D线路图2.2绘出利用行程开关控制的气动控制回路2.3选择执行元件2.4选择控制元件2.5选择辅助元件确定管道直径及压力损失2.7选择空气压缩机三、控制系统设计及元器件选择3.1绘出气动回路3.2电气控制原理图3.3选择电磁阀3.4选择可编程控制器3.5选择电源选择磁性行程开关3.7I/O地址分配3.8PLC程序设计四、电气接线图五、元件明细表六、参考资料七、总结沈阳航空航天大学课程设计说明书沈阳航空航天大学课

2、程设计说明书共15页第 页共15页第 页一、气动自动打标机的发展及其现状随着经济的发展，人们生活水平的提高，每一种流通的商品都需要注明生产日期保质期等相关信息，包装是信息的载体，对商品贴标是实现的途径。打标机就是在包装件或产品上加上标签的机器，不仅有美观的作用，更重要的是可以实现对产品销售的追踪与管理，特别在医药、食品等行业，如出现异常可准确及时的启动产品召回机制。打标机是现代包装不可缺少的组成部分。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。气动自动打标机简介气动打标机由PLC控制电磁阀的通断来控制各个气缸，使之完成相应的动作。打印头在气缸C作用下做冲压运动，从而在工件上印出有一定深度的标记。聞創沟燴鐺險爱氇谴净

3、。气动自动打标机功能及特点不用传送带靠重力作用使工件自动填装，通过气缸直接打标输出，标记工整清晰；标记速度快，对标记材料无特殊要求；抗干扰能力强，能够在较恶劣的环境下工作；采用气体作为动力源，生产成本低，无污染；适合速度要求较快的流水线场合。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。气动自动打标机主要应用范围1、汽车、摩托车等发动机、活塞、身、车架、底盘、连杆、发动机、汽缸等零部件进行编号、名称、商标、生产日期的打印；酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2、电动车、自行车、摩托车等加架号打印；3、各种商品、车辆、设备产品的标牌打印；4、各种机械零部件、机床工具、五金制品、金属管、齿轮、泵体、阀门紧固件、钢材、仪器仪表。机电设备

4、等金属打标；塑料制品。彈贸摄尔霁毙攬砖卤设备机械部分运动要求当工件落入V形槽内，气缸A伸出夹紧工件。气缸A压紧后，气缸B才能打印。(3)打印完毕气缸B立即缩回。气缸A迟于气缸B缩回，时间由工件材料特性决定。松开工件后即气缸A和气缸B完全缩回时，气缸C伸出，将工件推出V形槽。气缸C伸出后立即缩回，下一工件在重力作用下自动落入V形槽，如此完成一个工作循环。工件直径15cm，重量1.5kg，每分钟打印5个工件。设备电气控制要求及技术要求(1)采用可编程控制器取代中间气阀完成控制，(2)由于用二位五通双电控电磁阀控制气缸进气和排气，电磁阀线圈通电时间不能过长，以免烧毁线圈。为了提高生产率可在气缸B打印

5、完毕缩回的同时也让气缸A缩回，不能同时缩回，气缸A动作应延迟一段时间，以免同时动作时将工件粘起謀养抟气缸A和气缸B都缩回时才让气缸C伸出推走工件气缸C缩回时才能开始下一个循环(6)电路要有必要的保护二、气动控制系统设计及参数计算2.1画X-D线路图沈阳航空航天大学课程设计说明书沈阳航空航天大学课程设计说明书共15页第 页共15页第 页2.3选择执行元件根据参数要求：A缸行程125mm,夹紧力50N；B缸行程100mm,打标力100N；C缸行程125mm，推力20N；每个缸往复动作次数为300次/小时。厦礴恳蹒骈時盡选择三个活塞式双作用单活塞杆气缸作执行元件。计算气缸内径D=x10-3（m）兀p

6、qm式中R工作负荷(N);p工作压力(MPa);q机械效率。m选定气缸工作压力为0.3MPa、机械效率为0.7,则气缸的内径分别为:夹紧缸A：R二50NADA16mm:4x50V3.14x0.3x0.7打标缸B：R二100NB退料缸c:R二20NCDBI4x1003.14x0.3x0.7二25mmDC二10mmi4x20；3.14x0.3x0.7选标准气缸根据缸径和行程查产品设计手册选0SMC|气缸理论输出压力表话合的标准型双作用nCJ2-CM2-CA2-CSlJll)-一T洲亠丄娜as(rnm)(mm)动偌方旬1)|血讯fefflli*K(L1UPa2945&7891063ttl-O.?53

7、0.570U651.131-760.21?0.42CLE40.E5171&40.7151.57235J45別鞭0.65：1.321廂2,64測询畑IS5ttl.2.013i.K6UK0.S41D-14J7MH1.B143.63726SXJ710.951?.702DaWl.乳M询彌12.5716712.025.12BJ31.4哺回7J210jB13.216.B伽2123u925ttill価14.?3假63Z4.52943435.34424Msu花：1頭沁&典:2胡3W37,141.23?12.7JJ7n212阴3642.44财56-563US7ft7館日5艄11J&917.01iajS9.7S6

8、1州出47.5sax的4D1412.5?55J37-75UE2.R咼4唧101H3.1I3&.711J?2?.i33.144.1曲W.277.?99L3Iu50201M339J7IJ5M2117.B137.4157.117W加IUD辿砒ELDB2.B*0)116.5血!9佩乙画勺2031如1K5J167.D2佃249261312馳5E,184.11/.11畑1S9.21K22242522B025wi.100-5i5Cua2tnS51擁352402腋報挪136.11制耳227訂2317363454Mm.78L5157.1彌314甜34严6287D7忙.711如2U2B6熾500S72*夹紧缸A:

9、,缸径16mm、活塞杆径5mm、理论输出压力60.3N、行程125mm；打标缸B:，缸径25mm、活塞杆径10mm、理论输出压力147.3N、行程100mm；退料缸C:,缸径10mm、活塞杆径4mm、理论输出压力23.6N、行程125mm；4.计算各气缸往复动作一次的耗气量：茕桢广鳓鯡选块网羈泪。兀(2D2d2)V=xSx10-9(m3)4式中D气缸内径(mm);d活塞杆径(mm);S气缸行程(mm)。送料缸A:=9.56x10-5m3A打印缸B:=18.06x10-5m3B推料缸C:V=3.62x10-5m3C上式各值是按压缩空气计算的耗气量，为选择空压机，需要按自由空气计算耗气量：沈阳航空

10、航天大学课程设计说明书沈阳航空航天大学课程设计说明书共15页第 页共15页第 页根据Q选定公称通径为6.5mm。2.5选择辅助元件1分水滤气器（图未画出）选用过滤精度为50卩m的QSL-L8x50-C型，其1公称通径与减压阀相一致。2油雾器（图未画出）选用油雾颗粒大小为50rm的QYW-L8-Wn型，其公称通径与减压阀相一致。3减压阀BR3000调压范围0.05MPa0.85MPa4总气源开关阀HVFF10消声器外牙口径：2分（13MM）（含滤芯）高度:53MM（不含螺丝的高度）外壳直径尺寸：53MM2.6确定管道直径及压力损失空气压缩机至设备的管道直径根据各气缸所需压缩空气量和推荐流速，按下

11、式计算d1=浮（m）1兀U式中d管道内径（m）；1Q各气缸单位时间内平均耗气量的总和（m3/s）。本例中Q二2.604x10-5m3/s；U推荐流速(m/s)，选2m/so代入上式得：d1;4x2.604x10-53.14x2=4.1x10-3m2设备内部管道直径根据与元件的公称通经相一致原则，又气缸A和气缸C的管道接口直径为5mm，气缸B管道接口直径为10mm。故选定干路管道公称直径为10mm通径6.5mm。3.计算管道中的压力损失。由于本系统中管道中的流量小，管道不长，可不计压力损失，而直接确定压缩机至设备的管道中压力损失不大于005MPa，设备内部管道中压力损失不大于O.OIMPa。因此

12、，管道中的总压力损失：ApO.O5+0.01=0.06MPa管计算动力回路各元件中的压力损失。本系统动力回路中装有分水滤气器、减压阀、油雾器、总气源开关阀、和消声器。查手册可得其压力损失分别为0.01MPa、0.02MPa、0.015MPa、0.022MPa、和0.012MPa。这样，压缩空气流经动力回路各元件时的总压力损失：铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。AP一二0.01+0.02+0.015+0.022+0.012二0.078(MPa)元计算回路中的总压力损失。总压力损失等于管道中和元件中压力损失的总和，即：Ap=Ap+Ap=0.06+0.078=0.138MPa管元2.7选择空气压缩机1.计算空压

13、机的供气量Q=K(bV)/T12jjj=1=KK(bV+bV+bV)/T(m3/s)12AABBCC式中，p=3(查手册)，K=1.2；K=1.4；T=12s。VA、VB、VC是按12自由空气计算的耗气量根据前面计算结果，可得空压机的供气量：=3x1.2x1.4x=5.20 x10-4m3/s(3.78+7.16+1.44)x10-41=3.12x10-2m3/min计算空压机的供气压p=p工+Ap(MPa)根据前面计算结果，可得空压机的供气压：p=0.3+0.138=0.438MPa根据计算出的供气量和供气压，选取额定排气量为35L/min，额定压力为0.7MPa。型号FB20-7功率500

14、w储气20L沈阳航空航天大学课程设计说明书沈阳航空航天大学课程设计说明书三、电控系统设计3.2电气控制原理图共15页第10页沈阳航空航天大学课程设计说明书沈阳航空航天大学课程设计说明书沈阳航空航天大学课程设计说明书共15页第 页共15页第 页共15页第11页3.3选择电磁阀YV1、YV2、YV5、YV6：二位五通4V120-05接管螺纹：G1/8直径5mm压力范围：0.15MPa0.8MPa运动方式：内部引导式最大动作频率5次/秒AC220VYV3、YV4：二位五通4V320-10接管螺纹：G3/8直径10mm压力范围：0.15MPa0.8MPa运动方式：内部引导式最大动作频率5次/秒AC22

15、0V3.4选择可编程控制器由于有7个开关量6个输出量，故选用西门子S7-200CPU222AC/DC/继电器8输入/6继电器输出贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。订货号6ES72121BB230XB0尺寸90 x80 x62功耗7W3.5选择电源开关电源24V50W3.6选择磁性行程开关D-A93常开型电压5120VDC3.7I/O地址分配输入输出其他符号地址符号地址符号地址BG10.0YV1Q0.0KM1M0.0a010.1YV2Q0.1KM2M0.1al10.2YV3Q0.2KF1T37bOI0.3YV4Q0.3KF2T38b110.4YV5Q0.4KF3T39c010.5YV6Q0.5KF4T40c

16、110.63.8PLC程序设计沈阳航空航天大学课程设计说明书沈阳航空航天大学课程设计说明书共15页第 页共15页第 页四、电气接线图CPU222AC/DC,ft电器(6ES7212*1120/240VACffcLW|L(t)1L_0.00.10.22L020405|NL1AC1M0.00J0.2432M0.40.5O.OJ沈阳航空航天大学课程设计说明书沈阳航空航天大学课程设计说明书共15页第 页共15页第 页五、元件明细表符号名称型号规格数量空气压缩机气缸A气缸B气缸C电磁阀A电磁阀B电磁阀CaO、al、bO、bl、c0、c1行程开关BG接近开关分水滤气器油雾器减压阀总气源开关阀消声器PLC开

17、关电源管道PU0530PU1065外径5内径3外径10内径6.52m8m转接头PG10-512-52接头PZA十字四通PZA101六、参考资料吴振顺.气压传动与控制.哈尔滨工业大学出版社.2010.2.3.4.七、总结通过这次课程设计，在实践中我们发现了很多在画原理图过程中的疏漏，导致整个回路不能实现其功能。在实验室呆的两天多时间里通过不断地探索研究终于将两种方法都在实验台上成功完成。很多错误都是没有用到互锁功能导致很多不应该同时得电的线圈同时得电，在逐步排除故障后，实现了系统的自动、手动控制。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。在这三天的课程设计过程中，我们收集资料、设计计算、绘制原理图、搭接实验系统等，

18、由浅到深的理解了气动和电气控制的原理。把书本上的理论知识应用到实践中。通过气动打标机的纯气动和电控实验系统的搭接得出结论，纯气动回路使用快速接头可以非常简单的进行配管，采用纯气动系统较继电控制回路较为复杂。气动回路中做完功的空气可以直接排放到大气中，不需要设置回程管道，即使系统中有泄漏也不至于造成环境污染，但是也有一些缺点，系统稳定性较差，速度控制精度较差，气动系统本身缺少润滑等。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。作为一名大四学生，即将步入工作岗位。我觉得这样的课程设计是十分必要的，在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅的大量设计资料。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同

19、时也是必不可少的。買鲷鴯譖昙膚遙闫在搭接实验系统时，我们发现自己在绘制原理图过程中的一些疏忽，导致系统无法按照预计的工作。结果我们一次又一次的重新搭建系统，在失败中摸索经验，最后终于一步一步的解决问题。在设计过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固。我们通过查阅大量的有关资料，并在小组中讨论，交流经验，若遇到搞不明白的问题就会及时请教老师，是自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。最后感谢指导我们的吴老师和实验室的各位老师们！綾镝鯛駕在这次课程设计的过程中，我主要工作是搭建系统回路，还参与了系统设计。在系统设计中我发现在没有经验的基础上想要设计

20、一个复杂的系统是不容易的，在参考类似的系统的基础上再设计会得心应手一些。而且，我们发现一个系统会有多种方案，要学会从中选择最优的！驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。在搭建系统时最大的感受是要细心、认真，中间出一步错最终就可能需要全部拆除重新接线，而且还发现了理论与实践的区别，在搭建过程中我们在认为非常好的系统图中发现了不少错误！猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。在整个过程中我深刻感受到了团队合作的重要性，沟通使我们的思维更加宽阔，集思广益使我们在遇到问题时更快的得到解决。这次课程设计我从中学到了很多东西！锹籁饗迳经过几天的项目整理，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗

21、水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。首先感谢老师对我们的指导和支持，在做设计的过程中，我们遇到很多困难。比如设计电控回路与搭建回路，我们遇到很多问题，搭建了很多次，失败了很多次，最后在我们总结了失败的经验后，成功完成。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。这次气动打标机课程设计我们历时3天完成，对我来说学到的不仅仅是专业知识，更多的是团队和合作。现在想来，也许老师安排的课程设计以小组为单位有着它更深的意义吧，它不仅仅让我们能综合那些理论知识运用到实际中，还让我们知道了凝聚在一起时所发挥的巨大潜能！凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。我们做的是气动钻床的系统设计，要求要用电控和气控两种方式来实现该电路。对于这个题目，我们先是收集资料，分析理解，然后小组进