摘要　　卸模機是陶瓷砂輪的主要生產(chǎn)設(shè)備，涉及攤料、壓制及卸模等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)Φ600mm砂輪，砂輪直徑和重量都較大，生產(chǎn)工人勞動強度大，現(xiàn)有設(shè)備存在自動化程度低、攤料的均勻性差、壓力控制不穩(wěn)及砂輪卸模的穩(wěn)定性差等問題。針對上述問題，對Φ600mm砂輪卸模機的攤料機構(gòu)、小車輸送機構(gòu)及卸模機構(gòu)進行了改進，采用PLC技術(shù)對該卸模機的整機控制系統(tǒng)進行了開發(fā)應(yīng)用，提高了設(shè)備的自動化程度，使設(shè)備的生產(chǎn)效率提高2倍，成型砂輪質(zhì)量得到較大提高。 

關(guān)鍵詞　砂輪卸模機；結(jié)構(gòu)設(shè)計；PLC控制技術(shù) 

　　隨著我國數(shù)控機床、汽車、造船業(yè)及軸承等行業(yè)的發(fā)展，引進大量國外生產(chǎn)技術(shù)和工藝裝備，對磨具質(zhì)量和磨削水平提出了更高的要求。陶瓷砂輪用途廣泛，主要在五金、模具、金屬加工、珠寶、鞋業(yè)、汽車等行業(yè)應(yīng)用，占所有固結(jié)磨具70%以上。陶瓷砂輪作為磨削加工的重要組成部分，砂輪的生產(chǎn)質(zhì)量將直接影響到磨削加工的質(zhì)量和效率。砂輪卸模機作為陶瓷砂輪的主要生產(chǎn)設(shè)備，涉及攤料、壓制及卸模等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，砂輪生產(chǎn)過程中攤料的均勻性、壓力的控制及砂輪卸模的穩(wěn)定性等因素對砂輪的生產(chǎn)質(zhì)量都有很大道經(jīng)，特別是生產(chǎn)像直徑Φ600mm的砂輪，砂輪直徑和重量都較大，生產(chǎn)工人勞動強度大，生產(chǎn)出來的砂輪質(zhì)量不易控制。我們重新改進設(shè)計了Φ600mm砂輪卸模機，用PLC控制技術(shù)實現(xiàn)卸模機的自動控制，提高了砂輪卸模機的自動化生產(chǎn)程度，還可縮短砂輪的生產(chǎn)周期，提高砂輪的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

1  陶瓷砂輪加工工藝流程

　　把陶瓷磨料和黏結(jié)劑按照所需的要求進行配置混合，按生產(chǎn)要求稱量一個砂輪所需的配料，在模套內(nèi)將稱重后的配料攤均勻，采用等壓板在砂輪上下兩端面同時施壓，以保證砂輪的組織均勻，再將成形的砂輪從模套內(nèi)頂出，把成形后的砂輪先放在自然環(huán)境下干燥，然后在隧道窯中燒結(jié)，對燒結(jié)好的砂輪在重量、外表尺寸、硬度、動平衡等方面進行檢測，采用正常磨削速度的1.6倍進行高速回轉(zhuǎn)，檢驗其安全性能，對已檢驗合格的砂輪進行包裝出廠。砂輪生產(chǎn)流程圖見圖1.

圖1　砂輪生產(chǎn)工藝流程

2         砂輪卸模機整機結(jié)構(gòu)布局設(shè)計

2.1       砂輪卸模機的生產(chǎn)流程

　　放入制作砂輪的模套和墊板后開啟攤料機構(gòu)，使小車上的砂輪模套按一定的速度旋轉(zhuǎn)；把稱重后的磨料按一定的速度投放到模套內(nèi)，在投放過程中邊投放邊攤平；攤料完成后，關(guān)閉攤料機構(gòu)并由小車將模套運送到油壓機工作臺上并定位；開啟油壓機，主壓頭下降，到一定壓力并保壓15s；關(guān)閉油壓機，主壓頭上升，由小車將模套運送到卸模機工作臺面上并定位；開啟卸模機頂升機構(gòu)，把砂輪從模套中頂出，并運走砂輪；關(guān)閉頂升機構(gòu)，頂桿下降，完成卸模機循環(huán)往復(fù)工作。

2.2       砂輪卸模機的主要機構(gòu)及作用

　　在卸模機的設(shè)計中，由于砂輪直徑達到Φ600mm，采用在配套油壓機左右兩邊布置工作臺與小車，兩工位操作，而不是采用循環(huán)工作臺，便于砂輪成品的搬移和工作人員的操作。

　　砂輪卸模機的主要機構(gòu)包括：攤料機構(gòu)、小車機構(gòu)和頂升機構(gòu)3大部分，各部分的主要作用及結(jié)構(gòu)如下：

（1） 攤料機構(gòu)：主要把混合后的磨料在模套中攤平，使砂輪厚度均勻一致，保證砂輪質(zhì)量。在設(shè)計中采用電機－齒輪－齒輪減速方案，使小車上的模套與墊板獲得穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度。攤料機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖見圖2.

　　（2） 小車機構(gòu)：磨料在模套中攤平后，需用小車將其運送到油壓機的工作臺面上，壓制完成后，再由小車把壓制成型后的砂輪動到卸模機工作臺上進行卸模。采用液壓來實現(xiàn)小車的往復(fù)運動，用雙作用活塞缸來驅(qū)動左右兩個小車，用行程開關(guān)來定位。小車機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖見圖3. 

　　（3）頂升機構(gòu)：把砂輪從模套中頂出，以利于砂輪的搬動。在設(shè)計中采用柱塞式液壓缸上裝3根桿實現(xiàn)砂輪的頂出。柱塞上行時靠液壓油驅(qū)動，柱塞下行時靠自重下落。砂輪卸模機整機結(jié)構(gòu)圖見圖4. 

　　油壓機左右兩邊各有一個砂輪卸模機工作臺，工作時配套油壓機左右兩個小車同時運行，當(dāng)左邊小車1被推送到油壓機下壓制時，右邊小車2攤料，當(dāng)左邊小車1回到卸模機工作臺時，右邊小車2被推送到油壓機下壓制。此時左邊小車1的頂升機構(gòu)工作頂出砂輪，這樣左右兩小車不斷交替循環(huán)工作。

2.3       Φ600mm型砂輪卸模機整機結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)

（1）  PY5-630型配套油壓機公稱壓力：630t；

（2） 卸模機工作臺尺寸：2500mm×1180mm×1000mm（長×寬×高）；

（3） 小車整體尺寸：1270mm×1180mm×155mm（長×寬×高）；

（4） 攤料機構(gòu)工件轉(zhuǎn)速為：20rad/min；

（5） 可制作砂輪直徑：Φ300~Φ600mm。

3      砂輪卸模機整機PLC控制設(shè)計

3.1    順序功能圖的設(shè)計

Φ600mm砂輪卸模機的整機循環(huán)工作順序：

（1）       小車1和小車2位于油壓機的左右兩個卸模工作臺上，小車1和小車2同時進行攤料，攤料時間為60s；

（2）       小車1右行到油壓機工作臺上；

（3）       油壓機壓頭下壓并保壓15s；

（4）       油壓機壓頭上升；

（5）       小車1左行回到卸模工作臺上；

（6）       頂升機構(gòu)把砂輪頂出模套，時間為25s，工人把砂輪移走。

（7）       頂升機構(gòu)回程；

（8）       小車2左行到油壓機工作臺上；

（9）       油壓機壓頭下壓并保壓15S；

（10）   油壓機壓頭上升；

（11）   小車2右行回到卸模工作臺上；

（12）   頂升機構(gòu)把砂輪頂出模套，時間為25s，工人把砂輪移走；

（13）   頂升機構(gòu)回程。

　　根據(jù)卸模機的工作順序，列出該卸模機　ＰＬＣ　控制的I/O分配表如表1所示。

　　根據(jù)卸模機的工作順序和I/O分配表，可列出該卸模機PLC控制的順序功能圖如圖5所示。

3.2       梯形圖的設(shè)計

　　根據(jù)卸模機的順序功能圖，編制該卸模機自動控制的PLC梯形圖如圖6所示。

 4　結(jié)束語

　　卸模機生產(chǎn)過程中存在工人勞動強度大，設(shè)備自動化程度低，攤料的均勻性差、壓制力控制不準(zhǔn)確及砂輪卸模的穩(wěn)定差等問題，對Φ600mm砂輪卸模機的攤料機構(gòu)、小車輸送機構(gòu)及卸模機構(gòu)進行改進設(shè)計，并應(yīng)用PLC技術(shù)對該卸模機的整機控制系統(tǒng)進行了開發(fā)，提高了設(shè)備的自動化程度，使設(shè)備運行可靠，維修檢測方便，生產(chǎn)效率提高2倍，成型陶瓷砂輪存在的動、靜平衡性差和砂輪硬度不均勻等質(zhì)量問題得到改善，砂輪質(zhì)量得到較大提高。

參考文獻：

[1]　華勇，李亞萍.磨料磨具導(dǎo)論[Ｍ].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[2]　廖常初.PLC編程及應(yīng)用[Ｍ].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

作者簡介

梅怡（1970－），女，漢族，副教授，碩士。主要從事機械設(shè)計、液壓與氣動方面的研究與開發(fā)。