0 引言

　　目前變速箱的軸承壓裝普遍采用的是手動敲打的方式，通過肉眼觀察和人工檢測安裝是否合格，由此造成軸承裝配質量參差不齊，工人勞動強度大，最后造成裝配廢品率較高的不良后果。本設計就是通過自動測量和控制系統和來完成壓裝過程的在線測量和監控，從而保證壓裝的質量。測控系統主要包括硬件系統、氣壓系統和軟件系統，通過三者的結合實現系統功能。

1 壓裝機的工作原理

　　整個系統主要由機身，送料小車，工作氣缸，控制系統和其它輔助系統構成，結構原理如圖1所示。系統工作時，在A工位(原位)將待壓裝零件安放在裝有定位裝置的滑動小車上，安放完畢后，由拼氣缸推動滑動小車向前運動，同時3#氣缸上升至和軌道水平，當滑動小車運行到升降臺上B工位(定位工位)，3孝氣缸帶動升降臺下降，同時，通過設置在滑動小車上的兩個定位孔和設置在機身上的錐形銷配合完成升降臺的定位；提前在壓頭上安裝待壓裝軸套，當定位完成后，1孝氣缸開始工作，推動壓頭對零件進行壓裝。壓裝完成后，壓頭縮回，升降臺上升至和軌道水平，此時貓氣缸拉動滑動小車運行之A工位(原位)。

圖1壓裝機結構原理圖

2 硬件設計

　　2.1 PLC硬件系統

　　該壓裝機控制系統采用三菱PLC，氣壓控制系統，傳感器檢測技術，通信技術，觸摸屏輸入輸出技術等組成。位移傳感器和壓力傳感器采集的實時位置和壓力信息，同時，通過I／O口，直接讀入相關開關量的實時狀態，通過觸摸屏讀入設置的相關參數，并對數據進行處理，同時輸出控制信號控制電磁閥和相關指示燈工作，并將數據送觸摸屏顯示，也可以通過通信模塊和外部通信，以適應流水線作業與集中監控。

　　設計過程中考慮到壓裝機的通用性，對于各種軸承都具有實用性，因此，自動壓裝前需要對壓裝位置等參數進行設定，對于不同型號軸承，壓裝過程中各參數都不相同，因此將設備設計成手動操作／自動操作相結合，通過手動控制壓頭和各工作臺的工作，以便確定壓裝過程中的各項參數，待自動運行的各項參數確定以后即可啟動自動運行。結合以上控制要求，PEC控制系統硬件組成及結構如圖2所示。

圖2 PLC控制系統硬件組成及結構

　　2.2 壓裝機氣壓系統設計

　　壓裝機是通過氣壓缸提供壓裝力工作的，通過PLC控制電磁閥的開閉，從而控制氣壓系統工作，氣壓系統原理圖如圖3所示。電磁悶動作順序如下所述：

圖3氣壓系統原理圈

　　1)系統原位，此時為卸荷狀態，所有電磁閥斷電。

　　2)3DT，5DT得電接通，此時甜氣壓缸工作，推動工作臺帶動帶壓裝殼體運動至定位工位。在錯氣壓缸工作時，5DT接通，推動升降臺上升至軌道所在平面。

　　3)5DT斷電，當滑動小車運動至升降臺上終位時．斟氣壓缸斷電，升降臺下降，通過設置在工作臺上的錐形銷定位。

　　4)壓頭工作，在壓裝工位安裝一個接近開關，當3#氣壓缸將裝有待壓裝零件的工作臺下降至壓裝工位，并且完成定位時，接觸開關發出信號。此時，1DT得電接通，推動壓頭下壓。

　　5)增壓，當壓頭下壓到一定位置(由光柵尺涓量位置)，眥發出控制信號，2DT接艘，此時增壓缸開始增壓，推動壓頭壓裝軸承。壓裝到位后保壓一段時間。

　　6)壓頭縮回，當壓裝到位時．PLC發出控制指令，此時1DT,2DT斷電，壓頭收回，回到系統原位，壓裝結束。

　　7)升降臺上升，壓裝結束后，5DT接通．斟氣壓缸工作，推動升降臺上升至軌道平面。

　　8)小車拉出，小車升至軌道平面，4DT接通，釬氣壓缸縮回，拉動滑動小車縮回至原位，至此壓裝結束。

3 系統軟件設計

　　3.1 PLC軟件設計

　　本體統采用三菱FX2NPLC作為控制核心，采用指令編制系統程序，按照動作執行的慝序，依次發出控翩信號，壓裝機執行控翎信號，發出相應動作。本設計中壓裝部分所需昀位置信息和壓力信息由設置在壓裝機上的光柵傳感器和壓力傳感器測得，PLC控制系統軟件工作流程圖4所示。傳感器不斷地測量相關量，將溯得量和系統設置的相關量進行比較，確定相關動作執行的位置。在開始自動運行前需要先設定好S1、S2的值，再啟動自動運行。

圖4 PLC控制系統軟件工作流程圖

　　3.2 顯示系統的設置

　　該設計采用臺達觸摸屏顯示壓力傳感器和位移傳感器的實時信號，系統工作的位移曲線，同時通過觸摸屏輸入系統需要設置的各個參量，通過設置主界面和子界面的形式來實現。主界面顯示傳感器的實時值，同時，設置工作曲線，參數設置，等入口。通過該系統，我們就可以實時監控系統的工作狀態，可以將生產現場的情況通過PLC的RS232口直接和生產現場計算機交換數據。本系統共設置兩級2個界面，分別為，壓裝機工作監控系統主界面，參敷設置界面，一號壓頭監控打印界面，二號壓頭監控打印界面，二級界面在壓裝機監控系統主界面中點擊對應按鈕進人。

4 報警部分設計

　　該壓裝機為自動化設備，壓裝時的各項控制系數都由傳感器獲得，各動作的發出均由軟件出發，因此，壓裝機工作時可以實時獲取壓裝過程中的各項參數，同時，對于系統出現的錯誤，也可以根據實時獲取的信號進行自動判斷，并給出報警信號，執行保護程序。本報警信號在系統獲得的位移壓力曲線的基礎上獲得，即通過實際的測量獲取一個最近似于最優的配合間隙，通過壓裝機的試壓，獲取相關位置點的壓力值，在這些基本數據的基礎上通過曲線擬合，獲取。標準”的壓裝曲線，在運行時通過不斷的比較特定位置點的壓力值，計算其相對于標準值的偏差率，判斷壓裝是否出現異常。倒如實時位移值為si(i=0，1，2，3，...，n)，實時壓力值為只(i=0，1，2，3，...，n)；標準的位移壓力曲線方程為Pi=f(Si)，壓裝機在工作過程中的任一位置S就有壓力偏差△：

　　如將系統壓力偏差設定為0.1，即△>0.1時，系統及發出報警信號。再次考慮到系統的運算量，我們根據標準曲線的曲率(曲率較小時取點密集，曲率大時去點稀疏)，選取曲線上相應點的坐標，使用時直接判斷該點是否出現異常來代替一個區間是否異常，編制程序時我們只需要編寫一組數據的判斷梯形圖，然后通過MX—SHEET軟件導人標準曲線上點的位移和壓力值的坐標，改變堆棧的數據，系統自動通過設置的掃描方式依次判別下一組數據，直到本次循環結束。位移點壓力偏差判斷程序段如圖6所示。

圖6位移點壓力偏差判斷

5 結論

　　本壓裝機是基于軸類零件的壓裝專用設備，以三菱PLC為核心，結合觸摸屏顯示技術和氣壓傳動技術。通過觸摸屏的設置，可以直觀的監控系統的工作狀態，同時參數的輸入也十分方便。通過應用現場的統計發現，該系統的應用顯著的提高了生產效率，產品的壓裝質量也得到明顯的提升。通過設置通信口，使得壓裝機可以很好的和車間流水線配合工作，極大的增強了系統的生產柔性。