压力机自动换模流程的设计

压力机自动换模流程的设计

自动换模是压力机的重要功能之一。除了提高生产效率，缩短手动操作外，它还具有整个工作过程的自动化价值。自动换模分单机自动换模与全线自动换模两种方式。1自动换模过程控制1.1自动换模检测换模之前需在主操作盘上将功能转换开关切换到“换模”位置。单机自动换模过程包括:选择新模具号、换模条件确认、卸模流程、装模流程四个步骤。(1)选择新模具号切换人机界面(HMI)到“模具列表”页面(见图1),在列表中选择所要更换的新模具号,打开保存在配方中的模具参数表,查看页面左上角“离线模具编号”,确认打开的新模具编号无误。新模具的所有参数从配方中调出后会在模具离线参数页面的各个“输入/输出域”中详细列出,查看相应页面并确认无误后即可进行下一操作。(2)换模条件确认切换HMI到“更换模具条件”页面(见图2),查看换模条件是否正常。即在安全系统、润滑系统、湿式离合器系统、平衡缸气压、保护油压、主驱动系统、活动工作台、模具夹紧器系统均正常,并且滑块静止在上死点的情况下满足自动换模条件。因封闭高度为机械压力机的关键参数,所以必须在HMI上确认封闭高度是否合理,在页面的右上方有“当前封闭高度”的数值显示。此外,在换模前还需要核对模具编号,即在HMI的右侧同时显示出“在线模具编号”、“离线模具编号”以及“更换模具编号”,当确认无误后可进行下一操作。此处的“离线模具编号”为上一步骤中打开的模具号,“更换的模具编号”应与“离线模具编号”相同,否则控制程序会在判别后中断换模流程并在HMI上报出故障。(3)卸模流程切换HMI到“卸模流程”页面(见图3),当按下操作盘上的“换模起停”带灯按钮后,按钮的绿灯亮起,自动换模的卸模流程随之开始。卸模流程如图3左侧所示,当一个步骤完成时其红色指示标记会变为绿色,最后,当“外工作台移入”步骤完成后卸模流程结束;此时,如果不需要进行装模操作,按下“换模结束”按钮,便可结束换模过程;如果需要继续装模则可以切换到“装模流程”画面继续监控装模过程。应注意在“调整滑块至换模封闭高度”步骤完成时,应确认“当前封闭高度”值与“当前模具换模封闭高度”值保持一致。(4)装模流程切换HMI到“装模流程”页面(见图4),各装模步骤完成后相应指示标记会变为绿色。在执行“更换新的工艺参数”步骤时,程序会将“离线参数”传送到“在线参数”的数据存储块中,替换掉原有的数据,使压力机所有的操作按照新的模具参数执行。当“调整滑块到用于零件冲压的封闭高度”步骤结束后本次换模结束。此处同样应注意:在“调整滑块至新换模封闭高度”步骤完成时,应确认“当前封闭高度”值与“当前模具换模封闭高度”值是一致的。1.2自动换模过程的控制该换模过程不需要操作人员参与,每台压力机在收到总控台发出的新模具号与开始换模指令后便开始执行自动换模的整个过程。其中新模具参数的打开是通过PLC程序触发操作位来实现的。全线自动换模的具体步骤与单机自动换模完全相同,当所有的动作都完成后,压力机将会向主控台发送“换模结束”的信号。2压力机调整阶段无论是单机换模还是全线自动换模,压力机都会进行下面流程:(1)在整个换模操作期间,安装在工作台出口处的橙色指示灯在换模期间保持闪烁,该信号负责提示人们不要进入工作台光栅区域。(2)主电机的速度降至5次/min,滑块调整执行到换模装模高度位置,压机行程到下死点,松开上模具,压机返回到上死点。(3)此时,新模具替换旧模具,一旦该过程结束,平衡缸气压和封闭高度将进行调整,同时,压力机下准备移动的工作台夹紧器松开并上升,安装在工作台附近的蜂鸣器发出声响,左、右安全门打开,当压力机下的工作台开始移出时,外侧的工作台开始移入。(4)一旦两个工作台全部就位,安全门开始关闭,报警器停止鸣响,当工作台下降到位后夹紧器锁紧工作台,此时,平衡缸气压应已经调整完毕(否则压机就要在上死点等待),压力机开始下降到下死点并夹紧上模具,然后返回到上死点。压力机的主电机开始加速到模具参数设定的冲压速度,滑块调整装置将自动调整到设定值。(5)当以上所有动作结束后,压力机将发送一个“换模结束”信号给主控台,换模流程结束。注意:废料盖板的关闭和打开不属于换模流程内容,而是由全线主控台进行控制。3特殊参数和安全功能3.1封闭高度对机械压力机的影响“冲压封闭高度”就是压力机工作时的封闭高度,即上下模具和模时压力机的开口度,在我国过去自动化生产尚未普及或者对冲压工艺要求不高的时期,在大多数手动生产线上的机械压力机上只有这一种封闭高度。“换模封闭高度”是带有氮气缸的自动化模具所必须的参数,这种模具在未使用时上模与下模之间由模具自带的氮气缸支撑而保持一定的垂直距离,在工作冲压时压力机会将氮气缸支撑出来的空间完全压缩掉,而在换模的过程中压力机以微动速度运行,此时压力机无法克服氮气缸的支撑力。所以在换模过程中进行封闭高度调节时必须考虑氮气缸支撑起来的距离,这样就引入了“换模封闭高度”的概念。3.2空工机注意事项在生产某些零件时不需要冲压线上的所有工位都投入工作,这就产生了空工位这一配方参数,在执行卸模流程时空工位压力机只需要将载有新模具的工作台移入即可,而在执行装模流程时,空工位压力机在更换新的工艺参数并识别出空工位信号后便结束换模。在一些自动化生产线中空工位压力机会配备一套支撑工件的装置,以供机器人在此过料。3.3工作台光栅的复位为了使自动化冲压生产线具备全封闭式安全防护措施,在工作台左右移动的区域使用光栅封锁进行保护,在安全栅门打开的时候,工作台光栅被激活,将因安全门打开而露出的安全缺口封锁住,并且对移动中的工作台进行有效的安全防护,一旦有人或其他物体进入光栅保护区域工作台将立即停止移动,当确认工作台移动范围内没有人或物体阻碍后需要手动复位光栅。4标准数据集交付4.1基于hmi的模具数据库目前的机械压力机均要求建立模具参数数据库。模具参数数据库可以通过两种方式建立,一种是在PLC中建立足够多的数据块来保存模具参数,但是受存储空间、数据格式等多方面的限制,存储操作复杂,且存储数据量有限,在HMI得到广泛应用后这种方式已经不常使用。第二种就是在HMI中使用配方功能建立模具数据库,这种方式功能强大、操作简便且安全可靠,是当前建立模具参数数据库的首选方法。在单机自动换模中配方数据的传送触发通过HMI上的按钮实现,而在全线自动换模的过程中,为了启动配方数据的传送需要建立一个采集模式为循环连续的BOOL变量,当此变量状态发生改变时,配方传送指令将被激活(见图5)。4.2配方图表的显示和编辑配方变量的对应关系压力机工作时所需要使用的各种配方以配方数据记录的形式保存在HMI设备的配方存储器中。在运行时,下列组件间会发生相互作用:配方视图/配方画面、HMI设备配方存储器及配方变量。在HMI设备上,可以在配方视图或配方画面中显示和编辑配方。在配方视图中,可以显示和编辑HMI设备内部存储器中的配方数据记录。而在配方画面中,将显示和编辑配方变量的值。根据组态的不同,配方视图中所显示的数值将与配方变量的值保持同步。由于配方变量中包含有配方数据,在配方画面中编辑配方时,配方值将保存在配方变量中。但是,根据组态的不同,配方变量的值与PLC内的数值进行交换的点会有所不同。对此,可以将配方变量与配方数据记录进行同步,以便使两者保存的值相同。4.3配方存储hmi在配方视图中,将从HMI设备上的配方存储器中加载完整的配方数据记录,或将其保存在HMI设备上的配方存储器中(见图6)。可以看出,加载时是从配方存储器中将配方数据记录的值加载至配方变量,而当保存配方数据记录的值时,是将配方变量的值保存到配方存储器内的一个配方数据记录中。4.4上传配方的上传在配方视图和PLC之间传送完整的配方数据时,根据组态的不同,在配方画面和PLC间有两种传送通道,一种是在PLC和配方变量之间传送配方数据记录;另一种是在PLC和配方变量间即刻传送单个修改过的值。为了实现这两种传送功能,需要在配方中激活“同步变量”已启用及“变量离线”已取消。配方数据记录可以直接在HMI和PLC间传送。在这种情况下,无需在HMI上进行显示。4.5csv文件的导入可以从HMI设备配方存储器中导出配方数据记录,并将其保存在外部存储介质的CSV文件中。反之,也可以将这些记录从外部存储介质中重新导入到配方存储器中。根据HMI设备的不同,可供使用的外部存储介质有存储卡、USB记忆棒、硬盘等等。5自动换模与空气自动换模同步进行在模具更换的过程中某些步骤可以同步进行,如耗时最长的装模高度调整便可与气压调整、安全门升降、工作台移动等操作同步进行,通过优化自动换模各步骤之间的控制时序后,可以缩短换模时间,提高生产效率。6复位、换模及自动换模在换模的过程中出现故障时整个流程会自动停止,HMI上会显示出当前的停机故障,压力机的状态指示灯会显示红色报警,便于工作人员确定出现故障的压力机。如果出现的故障在不取消此次自动换模流程的情况下可以排除,在排除故障后按下故障复位与换模起停钮,换模流程则会继续执行剩下的流程直至换模结束。如果出现的故障在排除的过程中因需要进行较多的操作而打乱了自动换模流程,则需要在HMI上按下“结束换模”钮取消整个换模流程,当压力机的状态恢复正常后,需要复位压力机至未换模前的状态,重新进行自动换模。全线自动换模时如果某台压力机出现故障,则此台压力机会即时的向总控台发出故障信号,在总控台的上位机监控屏中可以直观地显示出故障压力机的节点位置。任一单台压力机出现故障并不会影响生产线中其他压力机的