變速箱體柔性加工線的開發(fā)

毛望軍，孟銀娜，夏 明

（1.河南機電職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 451191；2.中國汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113）

0 引言

變速箱體是汽車重要的零件，其功能是在不同工作情況下使用不一樣的速度比，以改變驅(qū)動輪扭轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速，使汽車前進或倒退[1-2]。變速箱體生產(chǎn)經(jīng)歷了手工、生產(chǎn)線、自動化柔性生產(chǎn)線的過程[3-5]。大慶鉆探公司制定了多功能整地作業(yè)機變速箱體制造工藝[6]。東風(fēng)汽車變速箱有限公司研制了多品種變速箱中間殼體柔性精加工生產(chǎn)線[7]。基于OPC（Object Linking and Embedding for Process Control，用于過程控制的工業(yè)對象連接與嵌入）技術(shù)的制造執(zhí)行系統(tǒng)可實現(xiàn)變速箱體的柔性化生產(chǎn)[8]。嘗試建立1套以PLC、變頻器、觸摸屏和工控上位機為主體的集中控制系統(tǒng)。

1 變速箱體生產(chǎn)線工藝方案

變速箱體工藝可簡單歸結(jié)為銑上下兩面、銑兩側(cè)面、粗鏜孔系、精鏜孔系、組合鉆上表面孔系、組合鉆兩側(cè)面孔系、攻絲等[9]。其生產(chǎn)線工藝流程如表1所示。

表1 變速箱體生產(chǎn)線的工藝流程

所探討的PLC控制系統(tǒng)主要任務(wù)是完成生產(chǎn)線流水化，每一道工序完成后就開始轉(zhuǎn)移到下一道工序。生產(chǎn)采用6臺機床，8條重力感應(yīng)器軌道，3個移動機器人及夾具工裝。其中，機床包括2臺立式銑床，1臺龍門銑床，1臺組鉆床和2臺專用機床。

2 控制系統(tǒng)方案

生產(chǎn)線采用重力傳感器分段模式化，以在不同的工位進行相應(yīng)的加工。控制系統(tǒng)方案：當(dāng)系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，自動機器人從倉庫取物料，沿著固定的路線行走，觸碰到立式銑床1的運行開關(guān)時，銑床和機器人按照固定的動作執(zhí)行，完成銑上表面，并取出的動作；觸碰到立式銑床1的待機開關(guān)時，立式銑床1待機，機器人繼續(xù)前行；當(dāng)感應(yīng)到立式銑床2的感應(yīng)器的時候，重復(fù)以上動作。

控制系統(tǒng)的軟件選用PLC三菱Q系列，CPU型號選用Q1HCPU，基板型號選用Q312B，電源模塊選用Q64B。PLC輸入/輸出點分配情況如表2所示。

采用主控指令實現(xiàn)急停功能，MC與MCR之間為工藝程序（圖1）。當(dāng)急停按鈕X25的輸入按下時，X25動作，M0得電自鎖，其動合觸點動作，不執(zhí)行MC和MCR之間的程序。所有的輸出復(fù)位。

3 人機界面的制作和觸摸屏的仿真

3.1 人機界面的制作

觸摸屏采用 GT1175型，編程軟件采用 GT Designer2，GOT類型采用GT11**—V—C(640×480)，顏色設(shè)置為256色，采用標(biāo)準(zhǔn)I/F，通信驅(qū)動程序AJ71QC24，MELDAS C6*，制作的人機界面（圖2）。

圖1 急停程序

圖2 觸摸屏仿真界面

3.2 觸摸屏的仿真

采用單擊軟元件測試按鈕，強制輸入和輸出，觀察觸摸屏仿真界面。以下是變速箱體工藝流程（以立式銑床1為例）語言描述：首先強制X05置位（切換手動到自動模式），自動模式打開，在觸摸屏上可看出自動模式指示燈亮，然后強制X02置位，全線聯(lián)動工作模式開啟，然后置位XE，全線聯(lián)動啟動，系統(tǒng)處于正在運行狀態(tài)，物料有可移動機器人按照固定軌道運到立式銑床1附近。當(dāng)立式銑床1的重力感應(yīng)器接受到有物料的信號后啟動，立式銑床1的懸鏈Y0C7就可開始運行，立式銑床1懸鏈?zhǔn)綆訖C器人運行，觸碰到立式銑床1的運行X10開關(guān)時，銑床和機器人按照固定的動作執(zhí)行，完成銑上表面，并取出的動作，碰到立式銑床1的待機X11開關(guān)時，立式銑床1待機，機器人繼續(xù)前行，當(dāng)感應(yīng)到立式銑床2的感應(yīng)器的時候，重復(fù)以上動作。值得注意的是，2個相鄰的機器人不能同時運行。

按照以上開關(guān)的描述，將在觸摸屏的面板上看到相應(yīng)的動作。經(jīng)加工后的變速箱體如圖3所示。

4 結(jié)論

制定了1套節(jié)約時間的生產(chǎn)流程方案并進行PLC編程。在三菱PLC的平臺上，完成了變速箱體柔性加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的控制程序以及主控室的觸摸屏。同時，實現(xiàn)了變速箱體柔性加工生產(chǎn)線的全過程自動控制、生產(chǎn)工藝參數(shù)及故障自診斷報警等功能，完成了變速箱體生產(chǎn)線的管理控制一體化。

圖3 加工后的變速箱體