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1。設計原則

1.1用戶要求

該項目旨在滿足鋁氣瓶的在線全自動Rockwell硬度測試的需求，重點關注其小批量和多方面產品類型，並解決具有Ø80mm直徑至Ø300mm至Ø300mm和不同長度的鋁製圓柱體的硬度測量問題。系統設計將經濟，安全性，可靠性，靈活性，適用性和良好的人機接口互動作為設計標準，以確保在整個生命週期中成功交付項目和質量管理。

1.2設計思想

該解決方案主要適用於在線Rockwell硬度完全自動測試氣缸。該解決方案符合GB/T230.1-2018“金屬材料Rockwell Hartness Test方法”和ASTM E18 American Standard。

測試線採用模塊化設計。該系統由龍門架，橫梁液壓起重機構（包括液壓站），硬度裝載和夾緊機構，V形鋁製瓶傳送帶線，PLC控制系統以及大型岩石孔硬度測量系統的大模塊。高安裝效率，方便的維護以及備件的強大互換性。

洛克韋爾硬度測量系統。工件ID號由組建立，上限和下限設置，並且工件自動判斷是否有資格。合格的綠色顯示為綠色，不合格的綠色顯示為紅色。還有一個可聽見的和視覺警報設備。它還可以與設備實現實時通信；可以根據不同權限來設置測試結果，例如輸入，導出和共享。

2。設計計劃

2.1計劃佈局

整體計劃的佈局：

圖1。計劃示意圖

2.2計劃描述

根據項目要求，檢查線由龍門架，橫梁液壓起重機構（包括液壓站），硬度裝載和夾緊機構，V形鋁製瓶傳送帶線和PLC控制系統組成。該系統基於加載主軸並形成全自動檢查線。

2.3標準規格

（1）GB/T230.1-2018“金屬材料Rockwell硬度測試方法”

（2）4.1、4.2、4.3、4.5在GB/T230.2-2012標準中；硬度測試儀的可重複性和相對誤差符合表2。

（3）ISO6508-2015金屬材料 - Rockwell Hartnesstest - 第1部分：測試方法Table2

（4）ASTM E18-2017金屬材料的Rockwell硬度表3

（6）JJG中國國家計量驗證程序JJG112-2006。

2.4工件參數

根據用戶描述，計劃了一條測試線，主要用於測試鋁瓶。

2.4.1工件類型：鋁瓶

2.4.2基本功能

自動加載在上一個過程中，位置傳感器確定測試位置，液壓凸出升高，自動夾緊，自動壓力，自動測量，液壓缸跌落，並且數據自動連接到MES系統。

2.4.3氣缸直徑

規格範圍：直徑Ø80〜ø300mm，直體長320mm〜1500mm;

2.4.5氣缸重量

大約？ 。

2.4.6檢查要求

檢查位置是鋁製缸艙板上表面的1到3點。檢查超過1點的檢查必須基於不少於600mm的直體長度。

2.5主要功能

2.5.1測試過程：上一個過程的自動加載，位置傳感器確定第一個檢測位置，液壓抬起，自動壓力，自動壓力，自動壓力，自動測量，自動記錄，自動降低液壓起重設備的自動降低，線體將滾筒的氣缸發送到滾筒中，並且數據是自動連接到MES系統的。

注意：數據評估的定義必須由雙方協商或書面交付。

2.5.2自動傳輸線主體和自動位置判斷。

2.5.3液壓自動提升鋁瓶。

2.5.4加載方法：伺服電動機自動加載，保持和卸載。

2.5.5壓力頭：φ1.5875分別安裝。

2.5.6軟件功能：

主接口：系統設置，測試結果，報告輸出。

測量功能：可以實現單個測量，批次測量，繼續進行批次測量，查看批次測量，自動保存單個數據並自動保存批次測量數據。

測試方法：可以通過存儲，設置和加載測試參數的功能設置。

輔助功能：上限和下限設置，超限制聲音和接口顏色警報。

保護功能：力超載保護，測試過程保護。

劃分管理管理：不同級別的運營商具有不同的操作權限，可操作的菜單和其他內容也有所不同。普通操作員的操作簡單，方便且快速。管理人員的操作增加了專業的操作內容，從而有效地保護了系統。

數據統計：平均值，最大值，最小值，可重複性和均值誤差；壓痕範圍，確定/NG數據統計。

測試參數存儲：自動存儲並保存路徑。

★TCP/IP地址和端口：輸入接收數據服務器的TCP/IP地址和端口號。

測試環境：它的工作溫度可以穩定地工作，在10℃35°℃的工作溫度下，周圍環境應乾淨，無振動且沒有腐蝕性氣體。

2.6主要指標

（1）測試負載（kgf）：98.07N/10kGF，588.4N/60 kgf，980.7n/100 kgf，1471n/150 kgf

（2）力精度：±1％

（3）測量範圍：根據標準

（4）F1加載時間：≤5

（5）硬度值重複性和指示錯誤：根據標準。

（6）最大允許樣品直徑（mm）：≤300

（7）Y軸鋁製瓶傳送帶線長度（M）：3.2

（8）Y軸鋁製瓶傳送帶線移動速度（mm/min）：最多2000

（9）主軸加載伺服電動機（kW）：0.75

（10）液壓提起夾緊力（t）：≤2

（11）液壓系統配備了一組2.2kW 380V螺線管閥，加壓閥，油門閥，壓力傳感器，溫度傳感器，80升油箱和冷卻

（12）Y軸鋁製瓶傳送帶線伺服電動機（KW）：0.75

（13）大約M：2.65×3.16×2.35的總體尺寸（L×W×H）

（14）主機的基本重量大約（t）：5

（15）電源電壓：AC 380V;總功率：3.7kW

2.7fLoor空間（L×W×H）M

該項目是一個獨立的操作系統，總面積約為2.65（l）x 3.16（w）x 2.35（h）米。實際的地板面積受到最終設計的約束。油源地板面積約為：0.63×0.5×0.7；電氣控制櫃（現成的）地板面積約為：0.75×0.75×1.4。實際的地板面積受到最終設計的約束。

2.8節拍分析

2.8.1檢查過程

以檢查φ300×10.6×1500為例。整個工作流量如下：

（1）PLC系統會自動接收MES系統的批處理號（或掃描QR碼以獲取它）。

（2）手動在觸摸屏上手動輸入圓柱體直徑，長度，測量點的數量和檢查數（1或5個檢查中的3個檢查）。系統自動計算路徑計劃操作參數。

（3）鋁製瓶進入檢查線並到達指定位置以觸發位置傳感器，並且線路停止。

（4）液壓提昇機制會自動將工件提升到夾緊位置。

（5）硬度加載機制會自動檢測到第一個點。

（6）重複步驟（3）至（5）以完成3點檢查。

（7）液壓起重機構自動重置，鋁瓶落到傳送帶線上，並自動將樣品送走。

（8）系統根據判斷條件做出確定/ng的數值判斷，信號燈閃爍以表示。

2.8.2容量分析

根據2.8.1的檢查過程，在母線上表面的一個點檢查了每個鋁瓶，而節拍模擬如下：

（1）傳送帶將鋁瓶運送到指定位置，約為8s（輔助週期T）；

（2）液壓凸出大約是：3S（檢查週期t）；

（5）負載頭部移動時間大約是：5S（檢查週期t）；

（6）方案1加載和測量：20S（檢查週期t，計算為1分）。

注意：方案2使用彈簧壓頭，10s的負載和測量（檢查週期t，計算為1分）

（7）液壓凸出複位大約是：3S（檢查週期t）；

方案1：計算伺服電機負荷結構測試的總時間：

假設一個圓柱體將一個點視為一個週期，則需要：40秒。一個設備在一個移位中的工作時間計算為8小時，輸出約為720件。

方案2：計算春季加載機制測試的總時間：

假設一個氣缸圓將一個點檢測為一個循環，大約需要30秒。一個設備在一個移位中的工作時間計算為8小時，輸出約為960件。

注意：上述時間估計僅供參考，並且特定的實現符合實際條件。

上述時間計算是100％檢測。

2.8.3信息流程圖

注意：需要與客戶詳細確認有關數據輸入和輸出內容的信息流。

（1）輸入零件：

一個。手動輸入測試參數或系統提供測試參數；

b。或通過條形碼掃描儀獲得測試產品序列號。

（2）輸出零件：

一個。如果使用了現有功能，則該軟件可以提供指向已保存的數據文件的鏈接，公司的數據管理部門可以檢索該文件。

2.9用戶通知

2.9.1預留足夠的空間來根據整體底面積和佈局安裝在線Rockwell硬度測試線。

2.9.2符合測試線所需的功率，空源，照明，溫度，濕度和其他條件。

3。關鍵功能描述

3.1龍門架

框架系統主要由底座，龍門和配件組成，它們由高強度結構鋼焊接和組裝。焊接後，它進行了熱老化處理以消除焊接應力並確保結構穩定性。龍門的鑰匙組件表面均通過機床精確加工，以確保組裝精度。

3.2液壓起重機制

起重系統主要由氣缸，線性軸承，夾緊結構，線性導軌等組成。在氣缸到達指定位置後，圓柱體上升並將氣缸升至抗體的底部表面以達到燃氣箱的三邊位置，確保了氣缸的三邊形位置，並確保了固定的固定劑並固定了固定型。

3.3硬度加載機制

硬度測量單元包括一個數字位移測量系統，分辨率高達0.1μm；力傳感器，力傳感器和壓頭是同軸的，負載直接在壓頭的主軸上作用，而不會導致偏差，摩擦或過載。

光柵線性測量技術用於獲得當前可用的最高精度和分辨率。浮動座椅可以在最大程度上消除硬度測試儀自身變形對測量結果的影響。測量結果高度準確且可重複。壓力頭可以方便地更快地更換，並且可以更改硬度測試方法。整個測試過程採用閉環控制，以自動實現測試力的加載和卸載和保持功能。

3.4伺服運動系統

伺服運動系統主要由伺服電動機，球螺釘，滑軌等組成。伺服電動機由PLC控制以驅動螺釘旋轉，螺釘驅動滑梯以水平移動，這可以實現高精度的運動控制和系統的位置。

3.5鋁製瓶傳送帶線

鋁製瓶傳送帶線主要由傳送帶線框架，電動機，V形雙鏈輪鋁製瓶，變速箱鍊等組成。電動機驅動鋁瓶旋轉以實現燃氣缸的輸送。輸送線配備了多組光電檢測開關，用於檢測不同規格的氣缸，以確保不同規格的氣缸可以在測量站準確停止。

3.6通用控制系統

PLC是自動檢查線的控制平台。通過控制各種模塊，它完成了各種測試索引參數的收集，測量，反饋和控制，例如龍門機制硬度硬度硬度紡錘體加載控制，液壓缸提升和重置，線路速度控制，路徑計劃等，並實現了環形零件的多點自動檢查。操作接口採用權威管理，用戶界面以用戶為導向。根據滿足功能要求，根據用戶的實際需求進行各種個性化設計。

3.6.1 PLC控制系統簡介

（1）手動在觸摸屏上手動輸入氣缸直徑，長度和測量點的數量。在檢查模式（1或1個檢查1中的3個檢查）中，系統會自動計算路徑計劃操作參數。

（2）設置系統參數後，系統將自動計劃測量點路徑並根據指定的測試過程和測試方法自動加載。在測試期間，將根據力值範圍自動計算加載速度，以便執行閉環加載到設定的力量以進行負載維持；

（3）力值負載持有時間設置。當力值達到設定指示值時，倒計時開始。當時間計數達到零時，硬度加載系統將自動返回到初始零點；

（4）每個測量平台的速度設置。每個平台的光束運動速度可以根據情況靈活設置；

（5）模擬量參數的校準。該界面可以根據標準值的相應關係來校準位移，力值和其他模擬量；

（6）每個限制指示燈和故障指示燈清楚地顯示每個狀態的狀態，例如當有限制時沒有限制和紅光時，綠燈，並且有相應的文本提示。

以上程序互連。填寫信息後，單擊以開始測試，它將自動輸入程序控制狀態，自動研磨，自動按壓，自動返回，自動測量，數據存儲，數據傳輸等。

3.6.2 PLC人機界面

圖4.1main手術接口，供參考

圖4.2運動控制接口，供參考

圖4.3警報接口

3.6.3故障監控和異常保護控制模塊

該控制模塊嵌入在控制系統中。它由外部接近傳感器，I/O通信卡和一個內部判斷模塊組成。它主要具有系統自我檢查，位置監視和故障警報等功能。如果發生異常，控制系統會發出I/O控制命令，關閉或停止相應的執行單元，並發出故障消息。消除故障後，它將繼續原始的生產節奏或根據用戶要求重新啟動新的工作流程。