贯流风扇叶全自动超声波焊接生产线控制系统研发

摘要

风扇叶是家电行业送风系统的核心部件，塑料制件，随着工业生产规模化、精细化和效益化的发展，塑料焊接装备由人工化向全自动化和数字化方向发展。超声波塑料焊接以其高效率、无填充材料、易自动化等诸多优点而广泛应用于热塑性塑料及复合材料的加工。本文采用超声波塑料焊接技术，将机械装置和电气控制装置利用相关硬、软件相结合，设计了一款贯流风叶全自动超声波焊接生产线，着重研发了该生产线控制系统。
　　本文从自动化的角度出发，分析贯流风扇叶焊接质量影响因素和焊接成型的工艺特点，根据全自动化焊接生产线和项目研制的要求，从功能角度将全自动焊接装备设计为零件自动上料、零件焊接进料、超声波塑料焊接和成品自动取出四个子系统。设计的零件自动上料系统实现了大量工件以确定有序的姿态布置到要求的位置上，零件焊接进料系统将所需的工件按焊接顺序依次输送到焊接位置上，超声波塑料焊接系统自动地将工件焊接成型，成品自动取出系统则取出成品到输送带运送至指定位置或下一工位。PLC作为直接数字控制系统核心，接收传感检测元件检测信号、反馈信号及手动输入信号等，输出经过运算处理后的信号，控制整个系统的自动运行；采用模块化设计思维，在FPWIN平台分别编写各功能模块程序，协调各子系统的有序运行。
　　本文研制的全自动超声波塑料焊接生产线及其控制系统，实现贯流风扇叶的焊接生产从人工上下料半自动焊接技术向全自动化技术的突破。成品焊接成型平均耗时2分40秒，产品合格率达到96％，比原有提升4.5%，产品质量得到提高；一人能同时操作多台全自动焊接装备，人员比现有行业水平减少2/3，提高劳动生产率、降低人力成本。同时通过更改控制系统的程序和相应的机械结构，可将该生产线应用到其它类型风扇叶的焊接。

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1 绪论

1.1 课题来源及研究的目的、意义

1.2 国内外发展现状

1.3 超声波塑料焊接概况

1.4 贯流风叶的超声波焊接质量及影响因素

1.5 本课题主要研究内容及章节安排

2 焊接装备功能需求与分析

2.1 贯流风叶焊接工艺

2.2 贯流风叶全自动超声波焊接生产线的功能需求

2.3 贯流风叶全自动超声波焊接生产线技术难点

2.4 本章小结

3 整体设计与控制系统方案

3.1 全自动超声波焊接生产线的整体方案

3.2 全自动焊接生产线子系统划分

3.3 全自动超声波焊接生产线整体设计

3.4 控制系统方案分析与确定

3.5 本章小结

4 控制系统硬件设计及实现

4.1 全自动超声波焊接装备控制系统电路

4.2 电机工作模式

4.3 信号输入输出接口原理

4.4 本章小结

5 控制系统软件设计与实现

5.1 零件自动上料系统软件设计与实现

5.2 零件焊接进料系统软件设计与实现

5.3 超声波塑料焊接系统软件设计及实现

5.4 成品自动取出系统软件设计及实现

5.5 本章小结

6 调试与总结

6.1 整机调试

6.2 总结与展望

致谢

参考文献

附录：攻读学位期间主要研究成果