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浅谈自动化设备设计

作者:点击:401 发布时间:2022-07-15

随着科学技术的发展和人们对产品质量的更高追求,越来越多的企业和工厂希望使用大量的自动化设备和设备来取代繁琐的重复劳动,实现全部或部分制造过程的自动化,消除人为因素造成的产品质量不稳定,这就是我们通常所说的“工厂自动化”(FactoryAutomation),为此,机械设计联盟小编专门开了一篇关于自动化设备设计的文章。

自动化设备主要是大量使用现代自动化元件和自动化控制系统的各种设备,不同于传统的纯机械机构。但不能盲目崇拜自动化元件和现代控制技术的能力,传统机械机构仍是机械的主要组成部分;与现代自动化设备结构模块相比,传统机械机构具有非常简单高效的优势;因此,在设备设计过程中,只有合理使用机构和自动化元件,现代控制技术才能设计出完美的自动化设备。

设备结构划分

在工厂自动化设备中,主要有物流、制造、检测三类。物流设备或设备主要用于解决原材料、半成品、工厂内成品的运输、包装等问题。例如:各种输送线路、转运车辆等。制造设备主要用于实现产品原材料与成品或半成品之间的加工制造过程。例如:各种特殊机床等。检测设备主要是为了控制产品质量而设计和制造的离线或在线质量监控装置。例如:各种尺寸、外观和内部质量检测设备或设备。

为了便于讲解,我们将自动化设备分为五个部分:上料、操作、卸料、控制系统、人机界面。

进料部分实际上包括三个功能模块:进料模块、排列模块和进料模块(或合流模块)。在工厂生产实践中,各种原材料加载衍生出各种进料机构或进料装置。工程实践中常用的进料方式主要有:振动板进料、漏斗式料仓进料、料盘进料和弹匣式料仓进料。在进料过程中,需要根据产品的形状和规格对产品进行整理,这就是排列模块的工作。从进料模块到排列模块的产品是一个接一个的,这就需要一个分料模块来将要拆除的工件从整个排队中分离出来,这是分料模块的工作。如果是装配设备,需要各种材料进料,那么我们需要按照装配顺序进料各种原材料,因此也需要有合理的合流装置。

操作我们称任何设备对产品进行任何加工、装配、检测等工作。

卸料卸料是将设备加工制造的产品按要求从设备中取出,放入设备中

指定位置。

控制系统控制系统包括硬件系统和软件系统。硬件系统是指处理器(PLC,工业控制计算机、单片机等中央处理单元)、继电器、传感器和各种管道组成的各种电路。软件系统是指为设备正常运行而设计的软件。

设备:按钮、触摸屏、显示器等计的人机界面:按钮、触摸屏、显示器等。

设备模块划分

通过上述划分,我们对设备有了一个大致的印象。接下来,我们应该探索设备的内部。

任何自动化设备都是由各种机构组成的,所以现在我们来谈谈我们在工厂自动化过程中经常使用的机构和驱动系统。在现代工业自动化设计理论和实践中,无论是机械设计还是控制设计,都前所未有地强调模块化设计。这也是由现代工厂产品的生产和自动化产品的发展决定的。模块化设计的优点是:提高设计效率(易于平行设计),灵活性好,易于生产(易于批量生产),降低成本,易于调试和维护。

机械功能模块通常有两个部分:驱动系统和执行机构。

在工厂自动化设备中,常用的驱动系统主要有:电机驱动系统(异步电机驱动系统、伺服电机驱动系统、步进电机驱动系统、直线电机驱动系统等)、液压驱动系统、气动驱动系统。

常用的执行机构有:齿轮机构(包括蜗轮机构、齿轮齿条机构)、连杆机构(包括曲柄滑块机构)、凸轮机构、带传动系统(包括:平带传动,V带传动、同步带传动)、链传动系统(包括滚子链、倍速链等)、丝杠导轨系统等。

此外,根据不同的设备需求和运动方式,还有一个非常重要的概念需要强调:间歇机构。间歇机构是指为实现间歇运动而设计和制造的机构。例如:分度盘(实际上是一种凸轮机构)、槽轮机构、棘轮机构、步进间歇系统、伺服间歇系统等。

设备元器件

我们称设备中采购的可直接组装的零件为标准件,采购原材料需要自己工厂加工的零件为加工件。

根据零部件的不同性质,将标准件分为电动零部件、气动零部件、液压零部件、机械零部件和控制零部件:

电动配件电动配件包括各种电机及其附件。三相异步电机、单相电机、DC电机、步进电机、伺服电机和驱动器、直线电机和驱动器等。

气动附件气动附件包括各种气缸及其附件。线性气缸、旋转气缸、爪、气囊、多行程气缸、真空吸盘、气动接头、换向阀、节流阀、磁开关、浮动接头、过滤器、油雾器、减压阀、气压表、负压表、单向阀、比例阀等。

液压附件包括各种液压缸及其附件。液压缸、换向阀、节流阀、浮动接头、过滤器、减压阀、压力表、单向阀、比例阀、溢流阀、伺服阀等。

机械配件主要包括各种执行部件。联轴器、减速器、缓冲器、稳速器、滚动轴承、直线轴承、滚珠丝杠、直线导轨、皮带和带轮、链条和链轮、齿轮齿条等。

控制配件控制配件包括控制系统的各种硬件。PLC,工业计算机、单片机、板卡、继电器、接触器、滤波器、开关电源、传感器、各种管道等。

此外,还有一个特殊的组件,现在也列出了:气液增压缸。气液增压缸是通过气动系统控制液压系统获得更大驱动力的一种方法,类似于通过弱电系统控制强电系统。它也广泛应用于工厂自动化设备中,如:在一些冲压设备和装配设备中。现在网站论坛上也有很多介绍,其应用选择非常简单。您可以找到相关的信息来了解它。

图纸

图纸是设计、加工、装配和沟通的语言,其重要性不言而喻。图纸包括机械图纸和电气图纸。机械图纸还包括装配图和零件图,电气图纸包括电气原理图和接线图。

软件

目前,自动化设备领域常用的设计软件有:CAXA,AutoCAD,Solidworks,Pro/Engineer,Unigraphics,CATIA,SolidEdge,Protel,VB,VC,LabView等等。机械设计领域的软件使用原理大致相似,所以你只需要选择其中一个来熟悉它的操作。软件只是一种工具,它的使用也是熟能生巧的事情,只要在实际工作中使用一段时间自然熟练,你不必花很多精力去研究,以免放弃。

以上内容列出了工厂自动化设备及其系统、模块、设备等。目的是让你对设备和设备的内容有一个初步的了解,明确你需要掌握的相关知识。只有通过对这一系列知识的深刻理解和对组件的理解,才能真正进入工业自动化设备设计的大门。

设备设计制造是一种综合性的设备设计制造→分析→综合流程:整体布局设计→


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