摘要　　卸模機是陶瓷砂輪的主要生產設備，涉及攤料、壓制及卸模等生產環節，生產Φ600mm砂輪，砂輪直徑和重量都較大，生產工人勞動強度大，現有設備存在自動化程度低、攤料的均勻性差、壓力控制不穩及砂輪卸模的穩定性差等問題。針對上述問題，對Φ600mm砂輪卸模機的攤料機構、小車輸送機構及卸模機構進行了改進，采用PLC技術對該卸模機的整機控制系統進行了開發應用，提高了設備的自動化程度，使設備的生產效率提高2倍，成型砂輪質量得到較大提高。 

關鍵詞　砂輪卸模機；結構設計；PLC控制技術 

　　隨著我國數控機床、汽車、造船業及軸承等行業的發展，引進大量國外生產技術和工藝裝備，對磨具質量和磨削水平提出了更高的要求。陶瓷砂輪用途廣泛，主要在五金、模具、金屬加工、珠寶、鞋業、汽車等行業應用，占所有固結磨具70%以上。陶瓷砂輪作為磨削加工的重要組成部分，砂輪的生產質量將直接影響到磨削加工的質量和效率。砂輪卸模機作為陶瓷砂輪的主要生產設備，涉及攤料、壓制及卸模等生產環節，砂輪生產過程中攤料的均勻性、壓力的控制及砂輪卸模的穩定性等因素對砂輪的生產質量都有很大道經，特別是生產像直徑Φ600mm的砂輪，砂輪直徑和重量都較大，生產工人勞動強度大，生產出來的砂輪質量不易控制。我們重新改進設計了Φ600mm砂輪卸模機，用PLC控制技術實現卸模機的自動控制，提高了砂輪卸模機的自動化生產程度，還可縮短砂輪的生產周期，提高砂輪的生產質量和生產效率。

1  陶瓷砂輪加工工藝流程

　　把陶瓷磨料和黏結劑按照所需的要求進行配置混合，按生產要求稱量一個砂輪所需的配料，在模套內將稱重后的配料攤均勻，采用等壓板在砂輪上下兩端面同時施壓，以保證砂輪的組織均勻，再將成形的砂輪從模套內頂出，把成形后的砂輪先放在自然環境下干燥，然后在隧道窯中燒結，對燒結好的砂輪在重量、外表尺寸、硬度、動平衡等方面進行檢測，采用正常磨削速度的1.6倍進行高速回轉，檢驗其安全性能，對已檢驗合格的砂輪進行包裝出廠。砂輪生產流程圖見圖1.

圖1　砂輪生產工藝流程

2         砂輪卸模機整機結構布局設計

2.1       砂輪卸模機的生產流程

　　放入制作砂輪的模套和墊板后開啟攤料機構，使小車上的砂輪模套按一定的速度旋轉；把稱重后的磨料按一定的速度投放到模套內，在投放過程中邊投放邊攤平；攤料完成后，關閉攤料機構并由小車將模套運送到油壓機工作臺上并定位；開啟油壓機，主壓頭下降，到一定壓力并保壓15s；關閉油壓機，主壓頭上升，由小車將模套運送到卸模機工作臺面上并定位；開啟卸模機頂升機構，把砂輪從模套中頂出，并運走砂輪；關閉頂升機構，頂桿下降，完成卸模機循環往復工作。

2.2       砂輪卸模機的主要機構及作用

　　在卸模機的設計中，由于砂輪直徑達到Φ600mm，采用在配套油壓機左右兩邊布置工作臺與小車，兩工位操作，而不是采用循環工作臺，便于砂輪成品的搬移和工作人員的操作。

　　砂輪卸模機的主要機構包括：攤料機構、小車機構和頂升機構3大部分，各部分的主要作用及結構如下：

（1） 攤料機構：主要把混合后的磨料在模套中攤平，使砂輪厚度均勻一致，保證砂輪質量。在設計中采用電機－齒輪－齒輪減速方案，使小車上的模套與墊板獲得穩定的旋轉速度。攤料機構結構圖見圖2.

　　（2） 小車機構：磨料在模套中攤平后，需用小車將其運送到油壓機的工作臺面上，壓制完成后，再由小車把壓制成型后的砂輪動到卸模機工作臺上進行卸模。采用液壓來實現小車的往復運動，用雙作用活塞缸來驅動左右兩個小車，用行程開關來定位。小車機構結構圖見圖3. 

　　（3）頂升機構：把砂輪從模套中頂出，以利于砂輪的搬動。在設計中采用柱塞式液壓缸上裝3根桿實現砂輪的頂出。柱塞上行時靠液壓油驅動，柱塞下行時靠自重下落。砂輪卸模機整機結構圖見圖4. 

　　油壓機左右兩邊各有一個砂輪卸模機工作臺，工作時配套油壓機左右兩個小車同時運行，當左邊小車1被推送到油壓機下壓制時，右邊小車2攤料，當左邊小車1回到卸模機工作臺時，右邊小車2被推送到油壓機下壓制。此時左邊小車1的頂升機構工作頂出砂輪，這樣左右兩小車不斷交替循環工作。

2.3       Φ600mm型砂輪卸模機整機結構的主要技術參數

（1）  PY5-630型配套油壓機公稱壓力：630t；

（2） 卸模機工作臺尺寸：2500mm×1180mm×1000mm（長×寬×高）；

（3） 小車整體尺寸：1270mm×1180mm×155mm（長×寬×高）；

（4） 攤料機構工件轉速為：20rad/min；

（5） 可制作砂輪直徑：Φ300~Φ600mm。

3      砂輪卸模機整機PLC控制設計

3.1    順序功能圖的設計

Φ600mm砂輪卸模機的整機循環工作順序：

（1）       小車1和小車2位于油壓機的左右兩個卸模工作臺上，小車1和小車2同時進行攤料，攤料時間為60s；

（2）       小車1右行到油壓機工作臺上；

（3）       油壓機壓頭下壓并保壓15s；

（4）       油壓機壓頭上升；

（5）       小車1左行回到卸模工作臺上；

（6）       頂升機構把砂輪頂出模套，時間為25s，工人把砂輪移走。

（7）       頂升機構回程；

（8）       小車2左行到油壓機工作臺上；

（9）       油壓機壓頭下壓并保壓15S；

（10）   油壓機壓頭上升；

（11）   小車2右行回到卸模工作臺上；

（12）   頂升機構把砂輪頂出模套，時間為25s，工人把砂輪移走；

（13）   頂升機構回程。

　　根據卸模機的工作順序，列出該卸模機　ＰＬＣ　控制的I/O分配表如表1所示。

　　根據卸模機的工作順序和I/O分配表，可列出該卸模機PLC控制的順序功能圖如圖5所示。

3.2       梯形圖的設計

　　根據卸模機的順序功能圖，編制該卸模機自動控制的PLC梯形圖如圖6所示。

 4　結束語

　　卸模機生產過程中存在工人勞動強度大，設備自動化程度低，攤料的均勻性差、壓制力控制不準確及砂輪卸模的穩定差等問題，對Φ600mm砂輪卸模機的攤料機構、小車輸送機構及卸模機構進行改進設計，并應用PLC技術對該卸模機的整機控制系統進行了開發，提高了設備的自動化程度，使設備運行可靠，維修檢測方便，生產效率提高2倍，成型陶瓷砂輪存在的動、靜平衡性差和砂輪硬度不均勻等質量問題得到改善，砂輪質量得到較大提高。

參考文獻：

[1]　華勇，李亞萍.磨料磨具導論[Ｍ].北京：中國標準出版社，2004.

[2]　廖常初.PLC編程及應用[Ｍ].北京：機械工業出版社，2005.

作者簡介

梅怡（1970－），女，漢族，副教授，碩士。主要從事機械設計、液壓與氣動方面的研究與開發。