西刻i52打标机的设计分析
【Keyword】:Marking machine; control; mechanical design; Software Development 目 录
引言 1
一、西刻i52打标机机械设计要求 2
二、设备的机械组成 3
（一）设备的整体结构 3
（二）设备的机械机构 4
三、设备的电、气路设计 9
（一）电源设计 9
（二）电路 9
（三）气路 12
（四）PLC控制 13
四、人机界面设计 15
（一）设备软件的总体设计 15
（二）系统各主要功能模块设计 16
总 结 19
参考文献 20
谢辞 21
引言
在机械发展的历程中，离不开非标行业，非标的发展，促进了自动化的快速推进，使劳动力的效率得到了很大的提高。在非标行业的快速发展的今天，越来越多的打标技术也渐渐的加人到这个行业。工业打标技术是指为了快速方便的辨别半成品级成品的生产日期，生产地点，作业相关人员，是否为合格品的一种方法。现在工业的产品越来越多，且生产速度越来越快，也使得打标技术成为了工业设备上重要的工序之一。
随着非标的发展，设备趋于多样化，复杂化，这些兴起的打标技术正好完美弥补了产品过多而无法快速识别的缺点。一台非标设备的诞生，可以解放非常多的劳动力。例如，在过去，工业产品的字符的标记或者所刻出的图案等大多都需要手工去完成。这种方式有很大的弊端，而且标记出来的图案不一定美观和清晰。过慢的标记方式，很不适用于工业中。现在，自动化技术和电脑终端控制越来越完善，渐渐地打标技术也快速兴起了。相比较与传统的打标技术，新兴的速度要快很多，而且 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
解放了劳动力，打出来的图案也比之前的美观。在工业上的应用也比较方便，一个二维码就可以读出相应的产品信息。同样也起到了一定的防伪作用，使得企业可以更好的对产品进行后期的维护和管理。
目前，中国的制作业正蓬勃发展，机械行业已成为朝阳产业。越来越多的非标设备被送进工厂，使得工业产品的产量明显飞速上升。一个国家工业的兴衰，从设备的生产中就可以充分表现出来。用机器去生产机器正是国家工业发展的重中之重，这其中绝对离不开非标行业。
一、西刻i52打标机的机械设计要求
此设备根据打标机的各种参数设计出气动控制部分和上位机或者E10控制器自动控制部分。该设备的控制流程是这样的：当操作工放入产品，按下启动按钮时，电磁阀动作，气缸通气动作，夹紧工件，并驱动打标机到指定打点位置；当E10控制器接收到可以打点指令时，发送指令信号给打标机，打标机根据参数，自动生成坐标，控制X轴、Y轴驱动打标针头进行打标，打标结束后，打标机发送完成指令，进而气缸缩回，打标机复位，信号上传至总控制端，操作工取出产品，完成一次打标工作。同时，当出现错误时，会自动记录下并进行标记且报警，待手动复位后再开始重新工作。同时，在设备上配备了LCD显示器，可以随时查看打标机的工作状态，通过E10控制器的键盘输入也完全可以取代PC来控制打标。
同时，打标质量严重依靠被打标机；光滑平坦的平面远远比粗糙不规则的平面易于打标。根据字的高度来调整打标力度是非常必要的。字越小，取得良好的易读性字样所需的力就越小。在打标二维码时，同样也可以对不同宽度进行打标。流程图如图1-1所示：
图1-1 工作流程
二、设备的机械组成
（一）设备的整体结构
设备可以分为机架、电源箱、触摸屏三部分。同时机架分为方钢架和机台两部分，其中机台是设备的核心部分。设备的整体图和设备效果图如图2-1、2-2所示：
图2-1 设备整体结构
图2-2 设备实际效果
（二）设备的机械设计
1.固定基座
基于西刻i52必须固定在一个刚性稳定的设备上，可选择了用1000mm*800mm*20mm（如图2-3）材料为45钢的钢板做为设备的底板，在板上要事先预留一定的孔位，用于固定基座和方便走线。采用一个1000mm*8000mm*778mm的方钢架（如图2-4、2-5所示）作为固定基座。同时需要在上下俩个位置做出加强筋，因为在结构设计过程中，可能出现结构体悬出面过大，或跨度 过大的情况，在这样的情况下，结构件本身并不能承受过大的力，因此在俩者的结合处需要增加一块加强板，用来增强整体的强度。最后再将基座与底板相连接，组成总机架，整个打标过程都将在其上完成。
图2-3 大板
图2-4 方钢架正视及左视图
图2-5 方钢架俯视图
图2-6 固定基座
2.升降控制端
西刻i52打标机的净重约为35千克，设备底部只需要2个M10的螺栓将其固定，因为一颗性能等级为8.8级的普通螺栓可承受的最小拉力载荷为46400N，足以拉住工作中的打标机。
同时打标机还需要保留12mm的可升降空间。所以选择通过一个费斯托新的DNC-40-320-P-A气缸作为打标机的升降控制端，根据气缸力计算公式F=?P×π/4×（D*2-?d*2）可算出此气缸在0.6个大气压下的输出力为50kg，完全可以驱动此打标机。相比较与SMC的同类型气缸，费斯托的在工业上的寿命要更长更实用。
此外，打标机需要SUB-D25连接器连接，所以需要一个坦克链，用于保护连接器和满足升降的要求。
3.导向设计
在导轨的选择上，根据打标机的宽度为38mm，极其机台的高度，可以选择一对SHS15-300的直线导轨作为导向。选择导向的原因是防止气缸下压时支撑和引导运动部件，并且在给定的方向内往复直线运动，同时在导轨底部增加止动螺栓达到控制行程的目的。(如图2-7所示）
图2-7 升降导向
4.噪音设计
打标机打标时噪音可以达到：76dB，这只是中等的速度和力度在钢铁上打标。因此，必须增加隔音措施，同时需要为设备操作人员配备耳塞。在设计方面，考虑到打标机的规格为93mm×40mm×40mm，所以选择一个上下开口，四周封闭的隔音板(如图2-8）用于降低噪音，并使用2个托起架将其与打标机固定在一起，随打标机一起运动。
在一台设备中，传感器就像人的眼睛，时刻观察是否有工件放入；气缸就像人的手臂，推动设备的运行；PLC就是人的大脑，时刻保证设备精确的运动。因此，此设备主要依靠的是西门子的PLC控制器，控制端为触摸屏（如图3-8、3-9）。此外，设备还拥有手动复位及操作的功能，方便调试。同时添加手动复位按钮，急停开关，安全门锁以及设备照明开关，更加人性化。
图3-8 触摸屏电路图
引言 1
一、西刻i52打标机机械设计要求 2
二、设备的机械组成 3
（一）设备的整体结构 3
（二）设备的机械机构 4
三、设备的电、气路设计 9
（一）电源设计 9
（二）电路 9
（三）气路 12
（四）PLC控制 13
四、人机界面设计 15
（一）设备软件的总体设计 15
（二）系统各主要功能模块设计 16
总 结 19
参考文献 20
谢辞 21
引言
在机械发展的历程中，离不开非标行业，非标的发展，促进了自动化的快速推进，使劳动力的效率得到了很大的提高。在非标行业的快速发展的今天，越来越多的打标技术也渐渐的加人到这个行业。工业打标技术是指为了快速方便的辨别半成品级成品的生产日期，生产地点，作业相关人员，是否为合格品的一种方法。现在工业的产品越来越多，且生产速度越来越快，也使得打标技术成为了工业设备上重要的工序之一。
随着非标的发展，设备趋于多样化，复杂化，这些兴起的打标技术正好完美弥补了产品过多而无法快速识别的缺点。一台非标设备的诞生，可以解放非常多的劳动力。例如，在过去，工业产品的字符的标记或者所刻出的图案等大多都需要手工去完成。这种方式有很大的弊端，而且标记出来的图案不一定美观和清晰。过慢的标记方式，很不适用于工业中。现在，自动化技术和电脑终端控制越来越完善，渐渐地打标技术也快速兴起了。相比较与传统的打标技术，新兴的速度要快很多，而且 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
解放了劳动力，打出来的图案也比之前的美观。在工业上的应用也比较方便，一个二维码就可以读出相应的产品信息。同样也起到了一定的防伪作用，使得企业可以更好的对产品进行后期的维护和管理。
目前，中国的制作业正蓬勃发展，机械行业已成为朝阳产业。越来越多的非标设备被送进工厂，使得工业产品的产量明显飞速上升。一个国家工业的兴衰，从设备的生产中就可以充分表现出来。用机器去生产机器正是国家工业发展的重中之重，这其中绝对离不开非标行业。
一、西刻i52打标机的机械设计要求
此设备根据打标机的各种参数设计出气动控制部分和上位机或者E10控制器自动控制部分。该设备的控制流程是这样的：当操作工放入产品，按下启动按钮时，电磁阀动作，气缸通气动作，夹紧工件，并驱动打标机到指定打点位置；当E10控制器接收到可以打点指令时，发送指令信号给打标机，打标机根据参数，自动生成坐标，控制X轴、Y轴驱动打标针头进行打标，打标结束后，打标机发送完成指令，进而气缸缩回，打标机复位，信号上传至总控制端，操作工取出产品，完成一次打标工作。同时，当出现错误时，会自动记录下并进行标记且报警，待手动复位后再开始重新工作。同时，在设备上配备了LCD显示器，可以随时查看打标机的工作状态，通过E10控制器的键盘输入也完全可以取代PC来控制打标。
同时，打标质量严重依靠被打标机；光滑平坦的平面远远比粗糙不规则的平面易于打标。根据字的高度来调整打标力度是非常必要的。字越小，取得良好的易读性字样所需的力就越小。在打标二维码时，同样也可以对不同宽度进行打标。流程图如图1-1所示：
图1-1 工作流程
二、设备的机械组成
（一）设备的整体结构
设备可以分为机架、电源箱、触摸屏三部分。同时机架分为方钢架和机台两部分，其中机台是设备的核心部分。设备的整体图和设备效果图如图2-1、2-2所示：
图2-1 设备整体结构
图2-2 设备实际效果
（二）设备的机械设计
1.固定基座
基于西刻i52必须固定在一个刚性稳定的设备上，可选择了用1000mm*800mm*20mm（如图2-3）材料为45钢的钢板做为设备的底板，在板上要事先预留一定的孔位，用于固定基座和方便走线。采用一个1000mm*8000mm*778mm的方钢架（如图2-4、2-5所示）作为固定基座。同时需要在上下俩个位置做出加强筋，因为在结构设计
图2-3 大板
图2-4 方钢架正视及左视图
图2-5 方钢架俯视图
图2-6 固定基座
2.升降控制端
西刻i52打标机的净重约为35千克，设备底部只需要2个M10的螺栓将其固定，因为一颗性能等级为8.8级的普通螺栓
同时打标机还需要保留12mm的可升降空间。所以选择通过一个费斯托新的DNC-40-320-P-A气缸作为打标机的升降控制端，根据气缸力计算公式F=?P×π/4×（D*2-?d*2）可算出此气缸在0.6个大气压下的输出力为50kg，完全可以驱动此打标机。相比较与SMC的同类型气缸，费斯托的在工业上的寿命要更长更实用。
此外，打标机需要SUB-D25连接器连接，所以需要一个坦克链，用于保护连接器和满足升降的要求。
3.导向设计
在导轨的选择上，根据打标机的宽度为38mm，极其机台的高度，可以选择一对SHS15-300的直线导轨作为导向。选择导向的原因是防止气缸下压时支撑和引导运动部件，并且在给定的方向内往复直线运动，同时在导轨底部增加止动螺栓达到控制行程的目的。(如图2-7所示）
图2-7 升降导向
4.噪音设计
打标机打标时噪音可以达到：76dB，这只是中等的速度和力度在钢铁上打标。因此，必须增加隔音措施，同时需要为设备操作人员配备耳塞。在设计方面，考虑到打标机的规格为93mm×40mm×40mm，所以选择一个上下开口，四周封闭的隔音板(如图2-8）用于降低噪音，并使用2个托起架将其与打标机固定在一起，随打标机一起运动。
在一台设备中，传感器就像人的眼睛，时刻观察是否有工件放入；气缸就像人的手臂，推动设备的运行；PLC就是人的大脑，时刻保证设备精确的运动。因此，此设备主要依靠的是西门子的PLC控制器，控制端为触摸屏（如图3-8、3-9）。此外，设备还拥有手动复位及操作的功能，方便调试。同时添加手动复位按钮，急停开关，安全门锁以及设备照明开关，更加人性化。
图3-8 触摸屏电路图
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/1711.html
