自动装配技术实验指导书

1、自动装配技术实验指导书谢群 马荣双 编写 机 械 工 程 学 院2010-07目录1 MPS模块化集成生产系统自动装配演示实验 2 2 自动化生产过程模拟实验14MPS模块化集成生产系统自动装配演示实验实验目的：1）了解MPS九站模块化生产集成系统的组成功能； 2）根据MPS九站模块化生产集成系统的功能，分析气缸自动装配系统的组成及自动装配过程； 3）了解气动系统的组成、元件及工作原理；4）了解MPS九站模块化生产集成系统中传感器的类型、功能及应用选择； 5）了解MPS九站模块化生产集成系统控制方式、控制器的型号及控制过程的实现； 6）了解MPS九站模块化生产集成系统机器人的基本功能，工作原理

2、及在自动装配系统中的作用。实验内容：MPS九站模块化生产集成系统对气缸进行加工和自动装配的演示实验。实验要求：1）认真观察实验，了解MPS九站模块化生产集成系统的组成、工作原理及气缸的自动装配过程； 2）根据观察的情况结合实验目的认真写好实验报告。实验装置：MPS九站模块化生产集成系统。MPS系统是一套包含工业自动化系统中不同程度的复杂控制过程的教学培训装置，是适应于控制应用实践教学的模块化系统。它具有综合性、模块化及易扩充等特点，可以从基础部分的简单功能及加工顺序，逐步扩展到复杂的集成控制系统。该系统共有九个工作单元（也称九站），可以完成气缸缸体、弹簧、活塞和端盖的加工及完整气缸的装配。九站

3、式MPS系统每一个站都装在一个工作台中，PLC控制板装在台内，工作单元、控制面板盒及PLC控制板都配置了标准化的SysLink接口。MPS工作单元的控制最多需要8个二进制输入和8个二进制输出。所有二进制信号通过SysLink插座连接到I/O接线端。控制面板通过带有8个二进制输入和8个二进制输出的SysLink插座连接到PLC。可以使用第二个SysLink插座将信号扩展至16个输入信号和16个输出信号。还可以把其中的工作单元拆分到不同的培训项目中，以任意方式组合实现不同的功能。也可以再引进增加Festo Didactic MPS系统中的其他模块实现更复杂完整的自动化加工系统。系统组成见图1。 图

4、1 九站式MPS系统1. 供料工作单元供料工作单元的主要作用是为加工过程逐一提供加工工件。在管状料仓中可以存放工件，供料工程中，双作用气缸从料仓中逐一推出工件，接着转换模块上的真空吸盘将工件吸起，转换模块的转臂在旋转缸的驱动下将工件移动至下一个工作站的传输位置。此站与下一站之间通过工作单元连接发射器和接收器来传递信息。供料工作单元中使用了大量的工业执行件。其中旋转气缸的旋转范围可由90度调整到270度，并由微型开关检测其终端位置。双作用气缸的主要作用是将工件从料仓中推出，由电感式传感器检测其终端位置。利用转换模块的真空吸盘吸紧加工工件，应用文丘式原理，并由压力开关进行检测。压力开关的转换点可调

5、。供料单元见图2。 图2 供料单元2. 检测工作单元检测工作单元的主要作用是检测加工工件的特性。光电式及电容式传感器完成区分工件的工作。在加工工件被无杆缸提升至检测位置之前，由向后反射式光电传感器检测该位置是否为空，模拟量传感器检测工件的高度。无杆缸将合格的工件传送至气动滑槽的上层，并将不合格的工件捡出至气动滑槽的下层。这个工作单元涉及所有基本的工业传感器及其应用：光电式传感器、电容传感器以及向后反射式光电式传感器。加工工件被无杆气缸提升至检验位置并接着被测量装置压下，以完成模拟量传感器对其高度的检测。反射式光电传感器检测该位置工件的高度。无杆缸将合格的工件传送至气动滑槽的上层，并将不合格的工

6、件捡出至气动滑槽的下层。这工件捡出至气动滑槽的下层。使用比较器鉴别传感器信号，允许通过数字信号。检测工作单元见图3。 图3 检测工作单元3. 加工工作单元在加工工作单元，工件将在旋转平台上被检测及加工。旋转平台由直流电动机驱动。平台的定位由继电器回路完成，电感式传感器检测平台的位置。工件在平台平行地完成检测及钻孔的加工。由带电感式传感器的电磁执行装置来检测工件是否被放置在正确的位置，在进行钻孔加工时，电磁执行件夹紧工件，加工完的工件通过电气分支传送到下一个工作站。电气线性轴带直流电机并由反向器作用构成模块完成钻削进给。本单元可以完全实现钻孔功能，但由于考虑到安全因素，只进行钻孔的模拟加工。本单

7、元需要对两个平行的加工进行编辑：钻孔及孔的测试。加工工作单元见图4。 图4 加工工作单元4. 操作手工作单元操作手控制单元配置了柔性2自由度操作装置。漫反射式光电传感器对放置在支架上的工件进行检测。提取装置上的气抓手将工件从该位置提起，气抓手上装有光电式传感器用于区分黑色及非黑色的工件，并将工件根据检测结果放置在不同的滑槽中。本工作单元可以与其他工作单元组合并定义其他的分类标准，工件可以被直接传送到下一个工作单元。操作手工作单元使用工业操作元件。气动线性轴具有柔性终端可调及缓冲，从而保证了终端位置及中间位置的快速定位。平板无杆缸带有终端位置检测，作为Z轴的提升气缸使用。在提升气缸上装有光电式传

8、感器，用于工件的重组。The PicAlfa模块具有高度的灵活性：行程短、倾斜的轴、终端位置传感器的安排及安装位置可调。上述特点保证了该工作单元在不增加其他元件的情况下完成一系列不同的操作任务。操作手控制单元见图5。 图5 操作手控制单元 5. 暂存工作单元暂存工作单元可存放并分隔5个加工工件。传送带起始位置的漫射传感器检测被送入的工件。分隔器上端及底部的光栅进行的加工控制是：如果传输点为空，则分隔器送入一个工件。该动作由短行程缸来完成。短行程缸终端位置由终端位置传感器检测。暂存工作单元见图6。 图6 暂存工作单元6. 机械手工作单元机械手工作单元将通过滑槽传送至此单元的工件传送到组装平台上。

9、气抓手上的传感器根据颜色（黑色、非黑色）区分工件。组装平台上的传感器检测工件的方位。从组装平台开始，机械手将对工件进行分类并相应放入不同的料仓或直接放到下一个工作单元。将其他工作单元与机械手工作单元组合可完成加工工件的组装。机械手用新型三菱控制器RV-2AJ，它体积小、功能强大及轻巧的特点可放置在MPS底车内。通过配置驱动单元盒示教盒可以完成机械手工作单元的完整配置。机械手工作单元见图7。 图7 机械手工作单元7. 组装工作单元 组装工作单元需与机械手工作单元共同使用。该单元为工件的组装操作提供元件：加工工件气缸端盖由双作用气缸从端盖料仓中推出，气缸活塞放置在活塞托盘中，气缸弹簧由另一双作用气

10、缸从一较细的料仓中推出。组装工作单元见图8。 图8 组装工作单元8.液压冲压工作单元 液压冲压工作单元的主要工作是对气缸盖冲孔。双作用气缸将端盖推至冲床，在完成冲孔之后，该气缸将成品端盖推出。液压泵工作单元为冲压过程提供压力。在冲床上装有压力开关以确保正确提供所需压力。 图9 液压冲压工作单元9. 成品分装工作单元进入成品分装工作单元的加工工件被分别放置在三根不同的滑槽上。当工件被放在0传送带起始位置时受到漫射传感器的检测。制动器上方的传感器检测工件的特性（黑色、红色、金属色）。由于双作用气缸通过偏振仪控制的分离器将工件分捡到正确的滑槽上。电感式及光电式传感器检测工件的颜色及材质。短行程气缸将

11、传送带上的工件停止住，在完成检测后将其分捡到三根滑槽相应的一根上。 图10 成品分装工作单元 实 验 报 告1. 简述气缸在MPS九站模块化生产集成系统上的装配过程。2. 简述MPS九站模块化生产集成系统中应用的传感器的类型及实现的功能。3.简述PLC可编程控制器在工业自动化生产中的应用。4.简述装配机器人的基本的功能，包括：自由度、驱动方式、控制方式及卡爪的结构特点等。实验二 自动化生产过程模拟实验一、实验目的1、掌握一个小型企业的生产、物流搬运各个环节作业流程2、锻炼学生的实际操作能力二、实验设备自动化立体仓库系统 流水线系统 WMS/MES软件图1 综合物流系统图2 装配线上生产工位三、

12、实验任务1、分组进行作业流程各环节模拟和实验室软硬件操作2、调查一个小型企业的业务流程，形成业务流程分析报告四、实验原理实验室模拟企业的业务流程进行自动化生产过程模拟：收货验收入库生产出库生产线装配成品包装入成品库成品出库1、 收货阶段 准备收货、检验凭证、货物检查、办理交接手续2、 验收阶段 验收准备、核对资料、验收实物、验收签字3、 入库阶段 建立入库凭证、分配货位、入库操作4、 生产出库阶段 零件出库5、 生产线装配阶段 利用实验室现有可装配产品台式电风扇进行组装6、 成品包装、入成品库 台扇成品入库7、 成品出库阶段 出库准备、核对出库凭证、台扇成品出库、全面复查核对、交接清点。由学生

13、扮演不同角色进行整个业务流程的模拟，可使学生系统掌握物流分析与设施规划这门课程的主要内容。五、实验内容1、详细阅读生产物流及仓储管理业务流程，生产装配线工作模式等相关资料，熟悉生产型企业业务流程各个阶段所需要完成的工作。2、人员分组每组(8-9人) 收货 验收 入库 装配 计算机控制 12 1 2 4 13、学生分别扮演不同的角色，通过计算机软件、物流相关硬件及生产装配线各工位等环节的操作，进行整个企业生产业务流程的仿真模拟。4、撰写对整个流程模拟的体会。5、调查一个企业（可进行实地调查或在网上查找）的业务流程，并对业务流程各阶段的内容进行描述，完成报告。六、实验报告要求1、写清实验目的、内容

14、、步骤2、撰写对整个流程模拟的体会3、调查一个企业，对业务流程各阶段的内容进行描述，完成报告七、思考题1、你觉得我们实验室现有设备模拟企业业务流程中有哪些流程需要改造？2、你认为该实验达到实验目的了吗？还有何更好的建议?附：物流综合系统操作步骤1、打开终端电脑，打开堆垛机电控柜电源，打开电控柜上运行按钮。打开输送线电控柜电源，打开气泵。 2、打开桌面上“灵蛙管理 3.0”软件, 打开“FMSMonitor.exe”，看到系统状态上绿色图标亮起。 3、入库操作：首先在灵蛙系统中添加任务，然后再在FMS执行软件中执行。（1）在“入库类型”中,选择“原材料入库”或“成品入库” （2）添加“供应商标号

15、”：点击“查找供应商”然后在三项中选择其中一项双击，供应商添加完毕。 （3）添加“物料标号“：点击“物料查询”按钮，在“物料标记”中选择“成品”或“原材料”，然后，点击“查询”进行物料更新后，选中其中的一种物料双击。物料名称添加完毕。 （4）添加“入库量”：加入要入库的数量“1”。 （5）点击“确定入库“，入库完成。 （6）在“FMSMonitor.exe”中，“系统复位”中，点击右侧的“堆垛机回零”，“生产流水线复位”，待“堆垛机回零”，“生产流水线复位”完成后；在生产控制中选中“入库作业”，点击“启动作业”。即完成。所有入库完成后，点击“停止作业”。 4、出库操作：首先在灵蛙系统中添加任务

16、，然后再在FMS执行软件中执行。 （1）在“出库类型选择”中,选择“外发出库”或“成品出库” （2）添加“物料标号”：点击“选物料”按钮，在“物料标记”中选择“成品”或“原材料”，然后，点击“查询”进行物料更新后，选中其中的一种物料双击。物料名称添加完毕。 （3）在“所在仓库”中选择“transline”,点击“查询”。选中一库存。如没有出现任何库存，则库中没有此物料。可重新选择。双击。 （4）添加“目标受体”：选择一目标受体。 （5）点击“加入数据”（6）点击“确定出库”，出库完成。 （7）在“FMSMonitor.exe”中，“系统复位”中，点击右侧的“堆垛机回零”，“生产流水线复位”，待

17、“堆垛机回零”，“生产流水线复位”完成后；在生产控制中选中“出库作业”，点击“启动作业”。即完成。所有出库完成后，点击“停止作业”。 5、生产操作：首先在灵蛙系统中添加任务，然后再在FMS执行软件中执行。 （1）在“计划管理”中，打开“计划管理” （2）点击“增加计划”，添加计划单。 （3）在“手工输入属性页”中，选中“计划生产日期”“计划完成日期”。 （4）添加“客户编码”，点击“选择客户”，选择一客户，双击。客户编码添加完毕。 （5）添加“成品编码”，点击“选择成品”在列表中，选择库中入库已有的原材料物料名称对应的成品名称，双击 （6）在计划量中，输入“1”。 （7）在“所使用工艺路线编码”中点击“选择路线组”，选择物料对应的工艺路线，双击，然后点击“确定”。回到“手工输入属性页”中点击“新建计划”，然后点击“确定”。 (8)选中“作业调度”打开“工单管理”属性页：在工单管理属性页中，点击“增加”，在“手工输入工单属性页中”添加“计划编号”，点击“选择计划编号”，在“计划查询”属性页中，点击“查询”选中一计划双击。计划添加完成。回到手工输入