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摘 要：随着汽车、空调等工业的发展，对管端成形的精度要求越来越高，特别是涉及到多工序的管端成形，包括旋沟和倒角，普通的二工位、三工位管端成形机已满足不了高精度和多工序的要求。有见及此，本次开发的多工位管端成型机，其工位转换与冲口深度调整都通过伺服系统的控制，精度高，响应快。而且加入了自动上下料装置，实现由上料、变换工位多次管口加工、卸料自动完成。
关键词：多工位；伺服系统；自动上下料
1、引言
管端加工机是对管件端头成行的机械加工设备，利用不同的模具可以对管件端头进行扩口、缩口、打凸台、整形等加工方式。
本台管端加工机由主机和上下料装置组成，能够实现自动将管件送至主机进行端口加工，加工完成后自动将管件从主机上取走，形成全自动控制。
该设备在设计时是针对加工直径12mm以下的紫铜管件，所以出力最大的管端成型也是选用伺服电机控制；其它辅助机构采用气动结构。
2、机械系统的各部件的功能
成型伺服电机控制冲口深度行程；
工位转换伺服电机用于工位的切换；
冲头是成型的模具；
定位机构是用于管件的定位，其执行元件是气缸；
夹模用于在管端成型时把管件夹紧，其执行元件是气缸；
装料箱是待加工管件的存放区；
送料机构是将管件送到成型机的夹模附近，其执行元件是气缸；
2级上料是分管的过渡装置，其执行元件是气缸；
1级上料是从料斗中分出一根管件，推到2级上料的位置，其执行元件是气缸；
卸料装置是将加工完毕的管件从夹模中取出，卸到旁边的接料箱中，其执行元件是气缸。
3、 动作流程
首先是管端机处定位气缸电磁阀得电，驱动气缸动作，定位块伸出；接着分管1气缸电磁阀得电，气缸动作，将管件送到分管2处，进行第2次分管；这样是保证分出来的管件只会是一根，避免管件重叠产生误动作；分管2气缸电磁阀得电，气缸动作，把管件送至挡料板的另一侧；挡料板气缸跟据送料槽中的检测开关检测送料槽中有无管件，若槽中没料，则挡料板气缸得电动作，把管件送到料槽中；送料气缸电磁阀得电，气缸动作，将管件的一端经过夹模的中心孔送到管端机的定位块上；管端夹模电磁阀得电，气缸动作，将管件夹紧；定位气缸电磁阀失电，气缸退开；管端成型伺服电机按照设定好的冲口深度的数值进行冲孔加工；加工完毕后电机后退回原位；跟据管件的工艺要求，工位切换电机启动转换工位，重复上述冲口的步骤；直至加工完成后，夹模气缸失电复位；卸料气缸电磁阀得电，气缸动作，将夹模中的管件卸走；定位气缸伸出；然后继续加工下一根，直到人为或加工件数到设定值，机器才会停止。
4、电器控制系统的构成
本人设计的整个机器的电控系统由操作面板、触摸屏、可编程序控制器（PLC）、伺服系统、启动开关、急停开关、中间继电器、电磁阀、检测元件、隔离变压器等元件组成。
根据管端加工机的控制要求的分析，系统的控制信号有脉冲控制信号，如伺服电机的控制信号；电磁阀的控制信号；检测开关，一些开关设备，如检测开关、限位开关的信号，操作按钮的信号。PLC的可靠性更高，抗干扰能力强，价格便宜，体积小，便于安装，因此选用PLC作为控制器。
由于冲口深度、工位转换的位置等工艺参数的需要调整，加工件数的设置等，都需要输入数据以及数据的显示，因此可视化的人机界面是必不可少的；而且触摸屏提供丰富的按钮、指示灯、计数器等控件，还可以减少硬件模块及电气连线。采用触摸屏与PLC相配合，使设备的大量操作运行信息通过触摸屏编程予以实现，两者之间的通讯方式通过串行接口通讯，连线简单。
5、电气原理图
6、触摸屏画面的设计
触摸屏的操作分成以下及部份：
1.开机画面：显示欢迎界面、机器名称、语言选择等；
2.方式选择画面：选择手动、自动、参数设定、功能选择等；
3.手动界面：设置夹模、定位、上料、送料等各个动作的手动或点动控制；
4.自动界面：设定、显示加工件数，加工模式等；
5.参数界面： 设置夹模、定位、上料、送料等动作的时间，工位伺服、成型伺服的位置设定等；
6.报警画面：显示机器出现报警的信息，如伺服过载，动作没到位，堵料等。
7、PLC的程序设计流程
本机的PLC程序设计分以下几部份组成：
1.伺服控制程序；
通过控制伺服专用指令，完成对电机的位置控制、返回参考点控制、点动控制；
2.手动控制程序；
可以在手动的状态下，调试每个的单动作，调整加工工艺；
3.自动控制程序；
按照加工工艺流程，实现对管件的连续加工；
4.动作的保护程序。
对一些有干涉的动作实现互锁，避免相互产生干涉而损坏机器零件。
8、结论
本设备整个管端成型部份都是采用伺服控制，借助于伺服定位精度高、响应速度快、运行稳定、调整方便的特点，加工出来的产品尺寸稳定、精度高、效率快；对管口成型复杂的管件可以在同一台机器上实现，同时在加工不同产品的时候减少对机器的调整，只需简单的改变一下参数就可以生产，缩短调试周期；设备维护简单，清洁没有油污（在此之前的管端机都是采用液压结构，经常会出现漏油或渗油现象）。
参考文献
[1] 向晓汉.三菱FX系列PLC完全精通教程.化学工业出版社 .2012：133～136.
[2] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京航空航天大学出版社.2008：131～140.
[3] 陈平，罗晶.现代檢测技术.电子工业出版社.2004：66～78.
[4] 江永富，廖晓梅.三菱PLC编程技术及工程案例精选.机械工业出版.
关键词：多工位；伺服系统；自动上下料
1、引言
管端加工机是对管件端头成行的机械加工设备，利用不同的模具可以对管件端头进行扩口、缩口、打凸台、整形等加工方式。
本台管端加工机由主机和上下料装置组成，能够实现自动将管件送至主机进行端口加工，加工完成后自动将管件从主机上取走，形成全自动控制。
该设备在设计时是针对加工直径12mm以下的紫铜管件，所以出力最大的管端成型也是选用伺服电机控制；其它辅助机构采用气动结构。
2、机械系统的各部件的功能
成型伺服电机控制冲口深度行程；
工位转换伺服电机用于工位的切换；
冲头是成型的模具；
定位机构是用于管件的定位，其执行元件是气缸；
夹模用于在管端成型时把管件夹紧，其执行元件是气缸；
装料箱是待加工管件的存放区；
送料机构是将管件送到成型机的夹模附近，其执行元件是气缸；
2级上料是分管的过渡装置，其执行元件是气缸；
1级上料是从料斗中分出一根管件，推到2级上料的位置，其执行元件是气缸；
卸料装置是将加工完毕的管件从夹模中取出，卸到旁边的接料箱中，其执行元件是气缸。
3、 动作流程
首先是管端机处定位气缸电磁阀得电，驱动气缸动作，定位块伸出；接着分管1气缸电磁阀得电，气缸动作，将管件送到分管2处，进行第2次分管；这样是保证分出来的管件只会是一根，避免管件重叠产生误动作；分管2气缸电磁阀得电，气缸动作，把管件送至挡料板的另一侧；挡料板气缸跟据送料槽中的检测开关检测送料槽中有无管件，若槽中没料，则挡料板气缸得电动作，把管件送到料槽中；送料气缸电磁阀得电，气缸动作，将管件的一端经过夹模的中心孔送到管端机的定位块上；管端夹模电磁阀得电，气缸动作，将管件夹紧；定位气缸电磁阀失电，气缸退开；管端成型伺服电机按照设定好的冲口深度的数值进行冲孔加工；加工完毕后电机后退回原位；跟据管件的工艺要求，工位切换电机启动转换工位，重复上述冲口的步骤；直至加工完成后，夹模气缸失电复位；卸料气缸电磁阀得电，气缸动作，将夹模中的管件卸走；定位气缸伸出；然后继续加工下一根，直到人为或加工件数到设定值，机器才会停止。
4、电器控制系统的构成
本人设计的整个机器的电控系统由操作面板、触摸屏、可编程序控制器（PLC）、伺服系统、启动开关、急停开关、中间继电器、电磁阀、检测元件、隔离变压器等元件组成。
根据管端加工机的控制要求的分析，系统的控制信号有脉冲控制信号，如伺服电机的控制信号；电磁阀的控制信号；检测开关，一些开关设备，如检测开关、限位开关的信号，操作按钮的信号。PLC的可靠性更高，抗干扰能力强，价格便宜，体积小，便于安装，因此选用PLC作为控制器。
由于冲口深度、工位转换的位置等工艺参数的需要调整，加工件数的设置等，都需要输入数据以及数据的显示，因此可视化的人机界面是必不可少的；而且触摸屏提供丰富的按钮、指示灯、计数器等控件，还可以减少硬件模块及电气连线。采用触摸屏与PLC相配合，使设备的大量操作运行信息通过触摸屏编程予以实现，两者之间的通讯方式通过串行接口通讯，连线简单。
5、电气原理图
6、触摸屏画面的设计
触摸屏的操作分成以下及部份：
1.开机画面：显示欢迎界面、机器名称、语言选择等；
2.方式选择画面：选择手动、自动、参数设定、功能选择等；
3.手动界面：设置夹模、定位、上料、送料等各个动作的手动或点动控制；
4.自动界面：设定、显示加工件数，加工模式等；
5.参数界面： 设置夹模、定位、上料、送料等动作的时间，工位伺服、成型伺服的位置设定等；
6.报警画面：显示机器出现报警的信息，如伺服过载，动作没到位，堵料等。
7、PLC的程序设计流程
本机的PLC程序设计分以下几部份组成：
1.伺服控制程序；
通过控制伺服专用指令，完成对电机的位置控制、返回参考点控制、点动控制；
2.手动控制程序；
可以在手动的状态下，调试每个的单动作，调整加工工艺；
3.自动控制程序；
按照加工工艺流程，实现对管件的连续加工；
4.动作的保护程序。
对一些有干涉的动作实现互锁，避免相互产生干涉而损坏机器零件。
8、结论
本设备整个管端成型部份都是采用伺服控制，借助于伺服定位精度高、响应速度快、运行稳定、调整方便的特点，加工出来的产品尺寸稳定、精度高、效率快；对管口成型复杂的管件可以在同一台机器上实现，同时在加工不同产品的时候减少对机器的调整，只需简单的改变一下参数就可以生产，缩短调试周期；设备维护简单，清洁没有油污（在此之前的管端机都是采用液压结构，经常会出现漏油或渗油现象）。
参考文献
[1] 向晓汉.三菱FX系列PLC完全精通教程.化学工业出版社 .2012：133～136.
[2] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京航空航天大学出版社.2008：131～140.
[3] 陈平，罗晶.现代檢测技术.电子工业出版社.2004：66～78.
[4] 江永富，廖晓梅.三菱PLC编程技术及工程案例精选.机械工业出版.