基于PLC 控制的汽車發動機壓裝氣門鎖夾應用研究

王瑞云，彭方來

（1.鎮江市高等專科學校，江蘇 鎮江 212000；2.南京宇眾先科自動化裝備有限公司，江蘇 南京 210000）

氣門鎖夾是發動機配氣系統的重要部件，安裝于氣缸頭的進、排氣門桿上。將鎖夾壓裝到氣門桿上需要依靠專門的裝置進行。壓裝氣門鎖夾動作流程按表1 六步順序完成。可編程控制器PLC 是應用面廣，發展迅速的工業自動化裝置，在工廠自動化（FA）和計算機集成制造系統（CIMS）內占重要地位。它更加適合工業現場和市場的要求，來完成各種各樣的復雜程度不同的工業控制任務。邏輯順序控制是PLC 最基本的控制功能，所以壓裝氣門鎖夾過程由PLC 控制完成。

1 設備功能描述

氣門鎖夾壓裝機整體方案圖如圖1 所示，氣門鎖夾壓裝機系統圖如圖2 所示。

圖1 氣門鎖夾壓裝機整體方案圖

本設備用于發動機的缸蓋氣門鎖夾的壓裝，設備為全自動壓裝設備，分兩工位，兩臺分別壓裝進氣側和排氣側氣門鎖夾；設備設有4 個壓頭，分兩次壓裝發動機缸蓋的進氣側或者排氣側的8 氣門的夾鎖（為兼容三缸機，避免第四個缸的壓頭與三缸機機壁碰撞，其中一個缸的壓頭設有避開裝置，四缸機壓裝時，壓頭伸下，三缸機壓裝時，它讓開），設備壓裝采用鎖夾跟上座分開送料的方式，以實現三槽鎖夾的壓裝；設備的工件定位及伺服擺動機構通過伺服進行驅動可實現對工件的擺動，以適應設備對V 形氣門缸蓋的氣門鎖夾的壓裝；設備主要由機架、工件定位及伺服擺動機構、氣門鎖夾伺服壓裝機構、上座篩選及排送料機構、鎖夾篩選機構、鎖夾送料機構等組成。

圖2 氣門鎖夾壓裝機系統圖

設備的工作流程是：（1）工件進入工位，停止器擋住工件，讀取機型信息；（2）抬起定位，把工件托起定位、工件擺動機構把工件擺到位（同時上座送料機構把上座送到正下方，壓頭往下行走取上座）；（3）上座送料機構復位，壓裝機構把上座繼續帶上座下壓到位，鎖夾吹料機構把鎖夾吹送到壓頭里，壓頭夾臂把鎖夾夾抱到氣門導桿上；（4）壓裝機上提，鎖夾與上座安裝到位；（5）壓裝完畢，設備復位；（6）下一工位沒料時，工件放行到下一工位。

2 壓裝氣門鎖夾動作流程

動作流程如表1 所示。

表1 動作流程表

3 PLC 輸入輸出總攬

氣門鎖夾壓裝機動作及時序表如表2 所示。

GSE T4 發動機裝配線PLC 輸入輸出的部分接線圖見圖3。

4 程序的編寫與調試

西門子s7-1500 編程軟件用STEP 7 Professional V12軟件。打開STEP 7 Professional V12 軟件→在歡迎界面中，點擊“創建新項目”，填寫項目名稱并選擇存放路徑后，請點擊“創建”按鈕→項目成功創建后，點擊左下角的“項目視圖”轉到編輯界面→點擊項目名稱左邊的小箭頭展開項目樹，雙擊“添加新設備”（先插入一個PLC →配置具體的模塊）→設備組態完成后，為了提高程序的可讀性，編寫變量表，接下來編程（依次點擊軟件界面左側的項目樹中的“PLC”“程序塊”左側的小箭頭展開結構，再雙擊“Main[OB1]”打開主程序），再對S7-1500 進行項目下載與調試。

5 結語

汽車發動機氣門鎖夾的壓裝工藝過程，采用西門子S7-1500 控制。由于西門子S7-1500 集成了運動控制、工業信息安全和故障安全功能，CPU 模塊功能強大，可供用戶使用的資源充足，從硬件方面說，S7-1500PLC 的處理速度更快，聯網能力更強，診斷能力和安全性更高、其組態和編程效率高，信息采集和查看方便等優點，解決了氣門鎖夾壓裝過程中，存在壓裝不到位、漏壓裝或者鎖夾壓潰的問題，導致鎖夾不能合格裝配，影響裝機質量和生產節拍等問題，提高了配氣機構運行的穩定性。

圖3 GSE T4 發動機裝配線PLC 輸入輸出的部分接線圖

表2 氣門鎖夾壓裝機動作及時序表