不锈钢餐厨具柔性自动抛光生产线关键技术研究

摘要

不锈钢制品的加工属于劳动密集型产业，国内对不锈钢制品的抛光加工，从控制成本的角度一般采用半自动的生产线，不锈钢餐厨具表面的研磨抛光工序严重依赖人工操作，在不锈钢制品加工中，有四分之一多工人在从事手工抛光工序，但手动抛光存在工人劳动强度大、粉尘污染严重、劳动力短缺、抛光效率低及表面质量不稳定等问题。随着用工成本增大、人工抛光效率不高，对企业营利造成很大压力，成为制约不锈钢制品加工产业发展的重要因素，根据企业发展转型升级的需求迫切需要研究一种高效、环保的自动化抛光工艺方法。
　　根据国内不锈钢制品抛光产业和抛光技术的现状，提出了基于现有半自动抛光设备、增加工业机器人自动上下工件的不锈钢锅体柔性自动抛光生产线方案。有效解决了不锈钢制品抛光行业所面临的生产自动化程度低、抛光设备加工柔性差、能源消耗高等问题。本文采用模拟仿真方法，用工业机器人仿真软件RobotStudio对不锈钢制品柔性自动抛光生产线进行模拟仿真，验证方案的可行性。并通过模拟仿真分析，解决生产线布局问题。
　　利用原有不锈钢制品抛光生产设备，结合工业机器人自动上下工件，设计新的输送装置和工件自动定位装置及机器人柔性上下工件夹具结构;设计、改进原有抛光机的抛光轮磨损补偿和径向进给机构，改进后的抛光机能自动化、柔性化地进行加工和生产，节约劳动力。
　　通过生产现场跟踪大量实验采集抛光机的抛光电机的负载电流，分析不锈钢制品抛光过程中抛光电机负载电流的变化规律。根据这一规律采用基于PLC的PID控制方法，实现对抛光过程中抛光电机负载电流的控制，进而间接控制抛光轮与抛光工件表面的接触压力，完成抛光轮在加工过程中的磨损补偿和进行进给。
　　采用变频器对抛光电机实现变频调速控制，实现了抛光电机低速打蜡、高速加工的目的，通过生产现场的实验对比，对改进后抛光机和原有抛光机加工功率实际对比得出，采用变频调速的抛光机与未采用变频调速的抛光机节能23％左右。因此，对抛光电机实行变频调速能有效减少抛光机加工过程中的能源消耗。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 本课题研究背景和意义

1．2 不锈钢制品抛光加工技术概述

1．2．1 机械抛光

1．2．2 化学抛光

1．2．3 电解抛光

1．3 不锈钢机械抛光装备发展现状

1．4 不锈钢机械抛光轮补偿与进给算法

1．5 本课题来源和主要研究内容

1．5．1 本课题来源

1．5．2 课题研究的主要内容

1．6 本章小结

第二章 不锈钢餐厨具柔性自动抛光生产线方案设计及其模拟仿真优化

2．1 自动化生产方案

2．1．1 目前不锈钢制品加工生产线

2．1．2 改造项目新技术方案

2．1．3 柔性自动抛光生产线改造方案

2．2 柔性自动抛光生产线方案模拟仿真

2．2．1 仿真应用软件

2．2．2 仿真动作设计

2．2．3 机器人动作命令代码的编写

2．2．4 机器人示教目标点

2．3 本章小结

第三章 柔性自动抛光生产线单元设备机械结构的优化设计

3．1 柔性自动抛光生产线对单元设备性能要求

3．2 工件柔性自动定位装置的设计

3．3 机器人柔性抓取夹具设计

3．3．1 真空夹具的理论计算

3．3．2 抓取夹具的结构设计

3．4 抛光机床机械结构的改进

3．4．1 自动上蜡装置的设计

3．4．2 抛光轮磨损补偿机构设计

3．5 柔性自动抛光生产线抛光单元的实际布局

3．6 本章小结

第四章 抛光轮磨损补偿方法及控制系统

4．1 抛光轮磨损及其补偿方法

4．2 柔性自动抛光生产线单元控制器

4．2．1 PLC的功能组成和工作流程

4．2．2 I／O点数分配

4．3 PLC的PID控制抛光轮磨损补偿方法

4．3．1 PID控制原理

4．3．2 基于三菱PLC的PID控制

4．3．3 电流初值的设定

4．4 PID控制参数整定

4．4．1 PID控制参数整定简介

4．4．2 PID控制参数仿真整定和调试

4．5 在PLC程序中实现PID控制

4．6 生产线上生产调试验证

4．7 本章小结

第五章 抛光轮转速控制与节能分析

5．1 抛光轮转速控制

5．2 半自动抛光机抛光轮主轴电机电流及其功耗

5．3 柔性自动抛光生产线单元设备抛光轮主轴电机电流控制及节能效果

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

声明

致谢