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1. Principios de diseño

1.1 usuariorequisitos

Este proyecto está diseñado para satisfacer las necesidades de las pruebas de dureza de rockwell totalmente automáticas en línea de cilindros de gas de aluminio, enfocándose en sus pequeños tipos de productos de lotes y variedades múltiples, y resolver los problemas de medición de la dureza de los cilindros de aluminio con diámetros de Ø80 mm a Ø300 mm y diferentes longitudes. El diseño del sistema requiere economía, seguridad, confiabilidad, flexibilidad, aplicabilidad y una buena interacción de la interfaz humana-máquina como criterios de diseño para garantizar la entrega exitosa del proyecto y la gestión de calidad durante todo el ciclo de vida.

1.2 Ideas de diseño

Esta solución es principalmente adecuada para la dureza de rockwell en línea, pruebas totalmente automáticas de cilindros de gas. Esta solución cumple con GB/T230.1-2018 "Método de prueba de dureza Rockwell de materiales metálicos" y ASTM E18 American Standard.

La línea de prueba adopta un diseño modular. El sistema consiste en un marco de pórtico, un mecanismo de elevación hidráulica del haz cruzado (incluida una estación hidráulica), un mecanismo de carga y sujeción de dureza, una línea de transporte de botellas de aluminio en forma de V, un sistema de control PLC y un gran módulo de un sistema de medición de dureza de rocas. Alta eficiencia de instalación, mantenimiento conveniente e intercambiabilidad fuerte de repuestos.

Sistema de medición de dureza de Rockwell. El número de identificación de la pieza de trabajo está establecido por grupo, se establecen los límites superiores e inferiores, y la pieza de trabajo se juzga automáticamente si está calificada. Los calificados se muestran en verde, y los no calificados se muestran en rojo. También hay un dispositivo de alarma audible y visual. También puede lograr la comunicación en tiempo real con el equipo; Los resultados de la prueba se pueden establecer con funciones como entrada, exportación y compartir de acuerdo con diferentes permisos.

2. Design plan

2.1 Diseño del plan

Diseño del plan general:

Figura 1. Esquema del plan

2.2 Descripción del plan

Según los requisitos del proyecto, la línea de inspección consiste en un marco de pórtico, un mecanismo de elevación hidráulica del haz transversal (incluida una estación hidráulica), un mecanismo de carga y sujeción de dureza, una línea de transporte de botella de aluminio en forma de V y un sistema de control de PLC. El sistema se basa en el huso de carga y forma una línea de inspección completamente automática.

2.3 Especificaciones estándar

(1) GB/T230.1-2018 "Método de prueba de dureza de Rockwell de materiales metálicos"

(2) 4.1, 4.2, 4.3, 4.5 en el estándar GB/T230.2-2012; La repetibilidad y el error relativo del probador de dureza están de acuerdo con la Tabla 2.

(3) ISO6508-2015 Materiales metálicos-Rockwell HardnessTest-Parte 1: Tabla de método de prueba2

(4) ASTM E18-2017 Método de prueba estándar para la dureza de Rockwell de la tabla 3

(6) JJG Procedimiento de verificación de metrología nacional de China JJG112-2006.

2.4 Parámetros de la pieza de trabajo

Según la descripción del usuario, se planeó una línea de prueba, principalmente para probar botellas de aluminio.

2.4.1 Tipo de pieza de trabajo: botellas de aluminio

2.4.2 Funciones básicas

La carga automática en el proceso anterior, el sensor de posición determina la posición de la prueba, los aumentos de cabeceo hidráulico, la sujeción automática, la presión automática, la medición automática, las caídas del cilindro hidráulico y los datos se conectan automáticamente al sistema MES.

2.4.3 Diámetro del cilindro de gas

Rango de especificaciones: diámetro Ø80 ~ Ø300 mm, longitud del cuerpo recto 320 mm ~ 1500 mm;

2.4.5 Peso del cilindro de gas

¿Aproximadamente?.

2.4.6 Requisitos de inspección

La posición de inspección es de 1 a 3 puntos en la superficie superior de la barra colectiva de cilindros de aluminio. La inspección de más de 1 punto debe basarse en la longitud del cuerpo recto no menos de 600 mm.

2.5 Funciones principales

2.5.1 Proceso de prueba: Carga automática del proceso anterior, el sensor de posición determina la primera posición de detección, el levantamiento hidráulico, la presión automática, la presión automática, la medición automática, la grabación automática, la disminución automática del dispositivo de elevación hidráulica, el cuerpo de línea envía el cilindro de gas fuera del rodillo, y los datos están conectados automáticamente al sistema MES.

Nota: La definición de evaluación de datos debe ser negociada por ambas partes o entregada por escrito.

2.5.2 Transmisión automática del cuerpo de línea y juicio automático de posición.

2.5.3 Levantamiento automático hidráulico de botellas de aluminio.

2.5.4 Método de carga: Servo Motor carga, contiene y descarga automáticamente.

2.5.5 Cabezal de presión: φ1.5875 se instala por separado.

2.5.6 Funciones de software:

Interfaz principal: Configuración del sistema, resultados de pruebas, salida de informe.

Función de medición: puede realizar una medición única, medir por lotes, continuar con una medición por lotes, ver una medición por lotes, guardar automáticamente datos únicos y guardar automáticamente los datos de medición por lotes.

Método de prueba: se puede establecer, con las funciones de almacenamiento, configuración y carga de parámetros de prueba.

Funciones auxiliares: configuración de límite superior e inferior, sonido de exceso y alarma de color de interfaz.

Función de protección: protección contra sobrecarga de fuerza, protección del proceso de prueba.

Gestión de la autoridad dividida: los operadores de diferentes niveles tienen diferentes permisos operativos, y los menús operables y otros contenidos también son diferentes. La operación de los operadores ordinarios es simple, conveniente y rápido; La operación de los gerentes agrega contenido de operación profesional, lo que protege efectivamente el sistema.

Estadísticas de datos: valor promedio, valor máximo, valor mínimo, repetibilidad y error cuadrado medio; Rango de sangría, estadísticas de datos OK/NG.

Almacenamiento de parámetros de prueba: almacenamiento automático y ruta de guardado.

★ Dirección TCP/IP y puerto: ingrese la dirección TCP/IP y el número de puerto del servidor de datos receptores.

Entorno de prueba: puede funcionar de manera estable a una temperatura de funcionamiento de 10 ℃ ~ 35 ℃, y el entorno circundante debe estar limpio, libre de vibraciones y libres de gases corrosivos.

2.6 Indicadores principales

(1) Carga de prueba (KGF): 98.07n/10kgf, 588.4n/60 kgf, 980.7n/100 kgf, 1471n/150 kgf

(2) Precisión de la fuerza: ± 1%

(3) Rango de medición: HRBW de acuerdo con el estándar

(4) Tiempos de carga F1: ≤5

(5) La repetibilidad del valor de la dureza y el error de indicación: de acuerdo con el estándar.

(6) Diámetro de muestra máximo permitido (mm): ≤300

(7) Longitud del transportador de botella de aluminio del eje Y (M): 3.2

(8) Velocidad del transportador de botella de aluminio del eje Y (mm/min): hasta 2000

(9) Carga del huso Servo Motor Power (KW): 0.75

(10) Fuerza de sujeción de elevación hidráulica (t): ≤2

(11) El sistema hidráulico está equipado con un conjunto de válvulas solenoides de 380 V de 2.2kW más válvulas de retención de presión, válvulas de acelerador, sensores de presión, sensores de temperatura, 80 litros de tanque de aceite y enfriamiento

(12) Potencia de motor del servomotor de la línea de botella de aluminio del eje Y (KW): 0.75

(13) Dimensiones generales (L × W × H) aproximadamente m: 2.65 × 3.16 × 2.35

(14) Peso básico de la máquina principal sobre (t): 5

(15) Voltaje de la fuente de alimentación: CA 380V; Potencia total: 3.7kw

2.7FEspacio de Loor (L × W × H) M

Este proyecto es un sistema de operación independiente, con un área total de piso de aproximadamente 2.65 (l) x 3.16 (w) x 2.35 (h) metros. El área de piso real está sujeta al diseño final. El área de piso de fuente de aceite es de aproximadamente: 0.63 × 0.5 × 0.7; El área de piso del gabinete de control eléctrico (listo para usar) es aproximadamente: 0.75 × 0.75 × 1.4. El área de piso real está sujeta al diseño final.

2.8 Análisis de ritmo

2.8.1 Proceso de inspección

Tome la inspección de φ300 × 10.6 × 1500 como ejemplo. Todo el flujo de trabajo es el siguiente:

(1) El sistema PLC recibe automáticamente el número de lotes del sistema MES (o escanea el código QR para obtenerlo).

(2) Ingrese manualmente el diámetro del cilindro, la longitud, el número de puntos de medición y el número de inspecciones (3 inspecciones en 1 o 5 inspecciones en 1) en la pantalla táctil. El sistema calcula automáticamente los parámetros de operación de planificación de ruta.

(3) La botella de aluminio ingresa a la línea de inspección y alcanza la posición especificada para activar el sensor de posición, y la línea se detiene.

(4) El mecanismo de elevación hidráulico eleva automáticamente la pieza de trabajo a la posición de sujeción.

(5) El mecanismo de carga de dureza detecta automáticamente el primer punto.

(6) Repita los pasos (3) a (5) para completar la inspección de 3 puntos.

(7) El mecanismo de levantamiento hidráulico se restablece automáticamente, la botella de aluminio cae a la línea del transportador y la línea envía automáticamente la muestra.

(8) El sistema realiza un juicio numérico de OK/NG basado en las condiciones del juicio, y la luz de la señal parpadea.

2.8.2 Análisis de capacidad

De acuerdo con el proceso de inspección en 2.8.1, cada botella de aluminio se inspecciona en un punto en la superficie superior de la barra colectiva, y la simulación de latido es la siguiente:

(1) El cuerpo transportador transporta la botella de aluminio a la posición designada durante aproximadamente: 8s (ciclo auxiliar T);

(2) El viaje hidráulico se trata de: 3s (ciclo de inspección t);

(5) El tiempo de movimiento de la cabeza de carga se trata de: 5s (ciclo de inspección t);

(6) Esquema 1 Carga y medición: 20s (ciclo de inspección T, calculado como 1 punto).

Nota: El esquema 2 utiliza un cabezal de presión de resorte, carga y medición para 10s (ciclo de inspección T, calculado como 1 punto)

(7) El reinicio de Jacking Hidráulico se trata de: 3s (ciclo de inspección t);

Esquema 1: Cálculo del tiempo total de la prueba de estructura de carga del servomotor:

Suponiendo que un cilindro inspecciona un punto como un ciclo, toma alrededor de los 40. El tiempo de trabajo de un dispositivo en un turno se calcula como 8 horas, y la salida es de aproximadamente 720 piezas.

Esquema 2: Cálculo del tiempo total para la prueba del mecanismo de carga de resorte:

Suponga que un círculo de cilindro detecta un punto como un ciclo, que toma unos 30 segundos. El tiempo de trabajo de un dispositivo en un turno se calcula como 8 horas, y la salida es de aproximadamente 960 piezas.

Nota: La estimación de tiempo anterior es solo como referencia, y la implementación específica está sujeta a condiciones reales.

El cálculo del tiempo anterior es el 100% de detección.

2.8.3 Diario de flujo de información

Nota: El flujo de información debe confirmarse con el cliente en detalle sobre la entrada de datos y el contenido de salida.

(1) Parte de entrada:

a. Ingrese manualmente los parámetros de prueba o el sistema proporciona los parámetros de prueba;

b. U obtener el número de serie del producto de prueba a través de un escáner de código de barras.

(2) Parte de salida:

a. Si se utilizan las funciones existentes, el software puede proporcionar un enlace al archivo de datos guardado, que el departamento de gestión de datos de la compañía puede recuperar.

2.9 Aviso de usuario

2.9.1 Reserve suficiente espacio para instalar la línea de prueba de dureza de Rockwell en línea en función del área general del piso y el diseño.

2.9.2 Cumplir con la potencia, la fuente de aire, la iluminación, la temperatura, la humedad y otras condiciones requeridas por la línea de prueba.

3.Descripción de la función clave

3.1 Marco de pórtico

El sistema de marco está compuesto principalmente de una base, un pórtico y accesorios, que están soldados y ensamblados a partir de acero estructural de alta resistencia. Después de la soldadura, ha sufrido un tratamiento de envejecimiento por calor para eliminar el estrés de soldadura y garantizar la estabilidad estructural. Las superficies de ensamblaje clave del pórtico están mecanizadas con precisión por las máquinas herramientas para garantizar la precisión del ensamblaje.

3.2 Mecanismo de elevación hidráulica

El sistema de elevación se compone principalmente de un cilindro, un rodamiento lineal, una estructura de sujeción, un riel de guía lineal, etc. Después de que el cilindro de gas alcanza la posición especificada, el cilindro aumenta y levanta el cilindro de gas a la superficie de la pórtica de la pórtica para lograr una posición de tres lados del gaseoso del gasolíneo, que se asegura que el cilindro de gas se acuñe con precisión y firmemente.

3.3 Mecanismo de carga de dureza

La unidad de medición de dureza incluye un sistema de medición de desplazamiento digital con una resolución de hasta 0.1 μm; Un sensor de fuerza, el sensor de fuerza y la cabeza de presión son coaxiales, y la carga actúa directamente sobre el eje principal de la cabeza de presión, sin causar desviación, fricción o sobrecarga.

La tecnología de medición lineal de rejilla se utiliza para obtener la mayor precisión y resolución actualmente disponibles. El asiento de contacto flotante puede eliminar la influencia de la propia deformación del probador de dureza en los resultados de la medición en mayor medida. Los resultados de la medición son altamente precisos y repetibles. El cabezal de presión se puede reemplazar convenientemente y rápidamente, y el método de prueba de dureza se puede cambiar. Todo el proceso de prueba adopta el control de circuito cerrado para realizar automáticamente las funciones de carga y descarga y mantenimiento de la fuerza de prueba.

3.4 Sistema de servo movimiento

El sistema de movimiento de servomotion está compuesto principalmente de servomotor, tornillo de bola, riel de deslizamiento, etc. El servomotor está controlado por PLC para conducir el tornillo para girar, y el tornillo impulsa el portaobjetos para moverse horizontalmente, lo que puede realizar un control de movimiento de alta precisión y el posicionamiento del sistema.

3.5 Línea de transportador de botella de aluminio

La línea del transportador de la botella de aluminio se compone principalmente del marco de la línea del transportador, el motor, la botella de aluminio de doble sótbelo en forma de V, la cadena de transmisión, etc. El motor impulsa la botella de aluminio para girar para realizar la transmisión del cilindro de gas. La línea del transportador está equipada con múltiples conjuntos de interruptores de detección fotoeléctrica para detectar cilindros de gas de diferentes especificaciones para garantizar que los cilindros de gas de diferentes especificaciones puedan detener con precisión en la estación de medición.

3.6 Sistema de control general

PLC es la plataforma de control de la línea de inspección automática. A través del control de varios módulos, completa la colección, la medición, la retroalimentación y el control de varios parámetros del índice de prueba, como el control de la carga del huso de la dureza del mecanismo de pórtico, el levantamiento y el reinicio del cilindro hidráulico, el control de la velocidad de la línea, la planificación de la ruta, etc., y se realiza la inspección automática de las partes de anillo de múltiples puntos. La interfaz de operación adopta la administración de autoridad, y la interfaz de usuario está orientada al usuario. Sobre la base de cumplir con los requisitos funcionales, se llevan a cabo varios diseños personalizados de acuerdo con las necesidades reales de los usuarios.

3.6.1 Introducción al sistema de control del PLC

(1) Ingrese manualmente el diámetro del cilindro, la longitud y el número de puntos de medición en la pantalla táctil. En el modo de inspección (3 inspecciones en 1 o 5 inspecciones en 1), el sistema calcula automáticamente los parámetros de operación de planificación de ruta.

(2) Después de establecer los parámetros del sistema, el sistema planificará automáticamente la ruta del punto de medición y se cargará automáticamente de acuerdo con el método de prueba y de prueba especificado. Durante la prueba, la velocidad de carga se calculará automáticamente de acuerdo con el rango de valor de fuerza, para realizar la carga de circuito cerrado a la fuerza establecida para el mantenimiento de la carga;

(3) Configuración de tiempo de retención de carga de valor de fuerza. Cuando el valor de fuerza alcanza el valor de indicación establecido, comienza la cuenta regresiva. Cuando el recuento de tiempo alcanza cero, el sistema de carga de dureza volverá automáticamente al punto cero inicial;

(4) Configuración de velocidad de cada plataforma de medición. La velocidad del movimiento del haz de cada plataforma se puede establecer de manera flexible de acuerdo con la situación;

(5) Calibración de parámetros de cantidad analógica. Esta interfaz puede calibrar el desplazamiento, el valor de fuerza y otras cantidades analógicas de acuerdo con la relación correspondiente del valor estándar;

(6) Cada luz indicadora de límite y falla muestra claramente el estado de cada estado, como la luz verde cuando no hay límite y luz roja cuando hay un límite, y hay indicaciones de texto correspondientes.

Los programas anteriores están interconectados. Después de completar la información, haga clic para iniciar la prueba, e ingresará automáticamente el estado de control del programa, la rectificación automática, la presión automática, el retorno automático, la medición automática, el almacenamiento de datos, la transmisión de datos, etc.

3.6.2 PLC Interfaz de máquina humana

Figura 4.1METROainoperacióninterfaz, como referencia

Figura 4.2 Interfaz de control de movimiento, como referencia

Figura 4.3 Interfaz de alarma

3.6.3 MODULO DE MONITORE DE FALLA Y CONTROL DE PROTECCIÓN ANORMALES

Este módulo de control está integrado en el sistema de control. Consiste en un sensor de proximidad externo, una tarjeta de comunicación de E/S y un módulo de juicio interno. Principalmente tiene funciones como la auto-verificación del sistema, el monitoreo de posición y la alarma de falla. Si se produce una anormalidad, el sistema de control emite un comando de control de E/S, cierra o detiene la unidad de ejecución correspondiente y emite un mensaje de falla. Después de eliminar la falla, continuará el ritmo de producción original o reiniciará un nuevo flujo de trabajo de acuerdo con los requisitos del usuario.