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柔性制造實訓系統響應高端智能再制造行動計劃（2018－2020年）》

為落實《中國制造2025》《工業綠色發展規劃（2016－2020年）》和《綠色制造工程實施指南（2016－2020年）》，加快發展高端再制造、智能再制造（以下統稱高端智能再制造），進一步提升機電產品再制造技術管理水平和產業發展質量，推動形成綠色發展方式，實現綠色增長，制定本計劃。

推動深度無損拆解、柔性智能成形加工、智能無損檢測評估等高端智能再制造共性技術和專用裝備研發應用與產業化推廣。推進高端智能再制造，有利于帶動綠色制造技術不斷突破，有利于提升重大裝備運行保障能力，有利于推動實現綠色增長。

1、工作思路和主要目標

全面貫徹黨的十九大精神，以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，貫徹落實新發展理念，深化供給側結構性改革，深入落實《中國制造2025》，加快實施綠色制造，推動工業綠色發展，聚焦盾構機、航空發動機與燃氣輪機、醫療影像設備、重型機床及油氣田裝備等關鍵件再制造，以及增材制造、特種材料、智能加工、無損檢測等綠色基礎共性技術在再制造領域的應用，推進高端智能再制造關鍵工藝技術裝備研發應用與產業化推廣，推動形成再制造生產與新品設計制造間的有效反哺互動機制，完善產業協同發展體系，加強標準研制和評價機制建設，探索高端智能再制造產業發展新模式，促進再制造產業不斷發展壯大。

2、必要性

我國作為制造大國，機電產品保有量巨大，再制造是機電產品資源化循環利用的最佳途徑之一。再制造產業已初具規模，初步形成了“以尺寸恢復和性能提升”為主要技術特征的中國特色再制造產業發展模式。在再制造產業發展過程中，高端化、智能化的生產實踐不斷涌現，激光熔覆、等增材技術在再制造領域應用廣泛，如航空發動機領域已實現葉片規模化再制造，醫療影像設備關鍵件再制造技術取得積極進展，首臺再制造盾構機完成首段掘進任務后已順利出洞。

3、柔性制造在教學中的應用：柔性制造實訓系統

實訓系統由8個單元組成。分別為：上料檢測單元、搬運單元、加工與檢測單元、搬運分揀單元、變頻傳送單元、安裝單元、安裝搬運單元和分類單元，控制系統可以選用西門子，三菱或歐姆龍的PLC進行控制，具有較好的柔性，即每站各有一套PLC控制系統獨立控制，在基本單元模塊培訓完成以后，又可以將相鄰的兩站、三站…直至八站連在一起，學習復雜系統的控制、編程、裝配和調試技術。

(一)上料檢測單元

由料斗、回轉臺、導料機構、平面推力軸承、工件滑道、提升裝置、檢測工件和顏色識別光電開關、開關電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網孔板、直流減速電機、電磁閥及氣缸組成，主要完成將工件從回傳上料臺依次送到檢測工位，提升裝置將工件提升并檢測工件顏色。
（1）料斗：用于存放物料。
（2）回轉臺：帶動物料轉動
（3）導料機構：使物料在回轉臺上能按照設定好的方向旋轉，輸送工件。
（4）工件滑道：使物料下滑到物料臺上。
（5）直流減速電機：用于驅動回轉臺轉動，通過導料機構輸送工件。
（6）光電傳感器1：輸送臺上工件的顏色檢測、物料檢測為光電漫反射型傳感器，工件庫中有物料時為PLC提供一個輸入信號。
（7）光電傳感器2：檢測物料到達等待抓取位。
（8）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。
（9）單桿氣缸：由單向氣動電控閥控制。當氣動電磁閥得電，氣缸伸出，同時將物料送至直線移動裝置上。
（10）警示燈：系統上電、運行、停止信號指示。
（11）安裝支架：用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
（12）控制按鈕板：用于系統的基本操作、單機控制、聯機控制。
（13）電氣網孔板：主要安裝PLC主機模塊、空氣開關、開關電源、I/O接口板、各種接線端子等。

（二）搬運單元

由氣動機械手、氣動手指、雙導桿氣缸、回轉臺、單桿氣缸、旋轉氣缸、磁性傳感器、開關電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網孔板、多種類型電磁閥組成。主要完成將工件從上料單元搬運到加工單元待料區工位。
（1）氣動機械手：完成工件的抓取動作，由雙向電控閥控制，手爪放松時磁性傳感器有信號輸出，磁性開關指示燈亮。
（2）雙導桿氣缸（雙聯氣缸）：控制機械手臂伸出、縮回，由雙向電控氣閥控制。
（3）回轉臺：采用旋轉氣缸設計，由雙向電控氣閥控制機械的左、右擺動。
（4）單桿氣缸：由單向氣動電控閥控制。當氣動電磁閥得電，氣缸伸出，同時將物料送至等待位。
（5）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。
（6）開關電源：完成整個系統的供電任務。
（7）I/O接口板：完成PLC信號與傳感器、電磁信號、按鈕之間的轉接。
（8）控制按鈕板：用于系統的基本操作、單機控制、聯機控制。
（9）安裝支架：用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
（10）電氣網孔板：主要安裝PLC主機模塊、空氣開關、開關電源、I/O接口板、各種接線端子等。

（三）加工與檢測單元

由6工位回轉工作臺、刀具庫（3種刀具）、升降式加工系統、加工組件、檢測組件、步進驅動器、三相步進電機、光電傳感器、接近開關、開關電源、平面推力軸承、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網孔板、通訊接口板、直流減速電機、多種類型電磁閥及氣缸組成，回轉工作臺有六個旋轉工位，加工站主要完成工件的加工（鉆孔、銑孔），并進行工件檢測。
（1）單桿氣缸：檢測單桿氣缸進行深度測量，單向電控氣閥控制。當電控氣閥得電，氣缸升出，檢測打孔深度。
（2）薄型雙導桿氣缸：刀具主軸電機的上升與下降由薄型雙導桿氣缸控制，氣缸動作由單向電控氣閥控制。
（3）輔助加工裝置：由單桿氣缸推動頂桿機構，實現對工件的夾緊。
（4）電感傳感器：轉盤旋轉到位檢測，在工位到位后傳感器信號輸出。（接線注意棕色接“+”、藍色接“-”、黑色接輸出）
（5）光電傳感器：用于檢測工件的正常與否，當工件為正常時，傳感器有信號輸出；反之，無輸出。（接線注意棕色接“+”、藍色接“-”、黑色接輸出）
（6）步進電機：采用步進電機旋轉，進行刀具庫的選擇。
（7）加工電機：采用直流電機旋轉，模擬鉆頭軸轉動，模擬絞刀擴孔等完成工件的三刀具加工。
（8）搬運裝置：裝置上設有六個工位，分別為：待料工位、加工工位、檢測工位、中轉工位，工件的工位轉換，由電感傳感器定位，直流減速電機控制。

（四）搬運分揀單元

由擺臺、無桿氣缸、薄型氣缸、氣動手指、推料氣缸、磁性傳感器、廢料存儲器、工業導軌、開關電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網孔板、多種類型電磁閥組成，主要完成根據上一站的加工完成信號和廢料信號，完成廢料分揀、搬運任務。工件搬運到成品輸送線上或搬運到廢料盒處，擺臺返回原位等待下一個工件。
（1）擺臺：由薄型氣缸控制，實現三個位置向左、中間、向右的擺動。
（2）前臂單桿氣缸：控制擺臺前臂上下動作，由單向電控閥控制，電磁閥得電，前臂底下。
（3）電磁閥：用于控制各個氣缸的升出、縮回動作。
（4）推料氣缸：完成廢料的分揀任務。
（5）廢料存儲器：系統檢測為廢料的工件，分揀出來，由推料氣缸將工件推入廢料存儲器內。
（6）氣動手指：完成工件的夾取任務。

（五）傳送分揀單元

由直線皮帶輸送線、分揀料槽、旋轉氣缸、變頻器、三相交流減速電機、光電傳感器、光纖傳感器、顏色傳感器、電磁閥、開關電源、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網孔板等組成，主要完成將材料顏色不合格的工件分揀出來，同時將合格產品傳送至下一站。
（1）直線皮帶輸送線：主要完成將物料輸送到相應的位置
（2）分揀料槽：完成將材料顏色不合格的工件分揀出來
（3）旋轉氣缸：將物料導入料槽，由單向電控氣閥控制。
（4）變頻器：控制交流電機，實現變頻調速。
（5）三相交流減速電機：驅動傳送帶轉動，由變頻器控制。
（6）光電傳感器：當有物料到放入時，給PLC一個輸入信號。（接線注意棕色接“+”、藍色接“-”、黑色接輸出）。
（7）光電傳感器：檢測上一單元的物料。
（8）光纖傳感器：物料經過時檢測物料的顏色。
（9）顏色傳感器：物料經過時檢測物料的顏色。

（六）搬運安裝單元

由平移工作臺、塔吊臂、機械手、齒輪齒條傳動、工業導軌、開關電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成將上站工件拿起放入安裝平臺，等待安裝站將小工件安裝到位后，將裝好工件拿起放下站。
（1）機械手：與塔吊臂結合一起，用于夾取工件。
（2）齒輪齒條傳動：完成平移工作臺左右移動
（3）工業導軌：輔助平移工作臺左右移動
（4）電磁閥組：用于控制各個氣缸的升出、縮回動作。
（5）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。
（6）單桿氣缸：由單向氣動電控閥控制。當氣動電控閥得電，氣缸縮回，同時塔吊臂下降與機械手爪組合完成工件的夾取。
（7）警示燈：系統上電、運行、停止信號指示。
（8）安裝支架：用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
（9）控制按鈕板：用于系統的基本操作、單機控制、聯機控制。
（10）電氣網孔板：主要安裝PLC主機模塊、空氣開關、開關電源、I/O接口板、各種接線端子等。

（七）安裝單元

由吸盤機械手、搖臂部件、旋轉氣缸、料倉換位部件、工件推出部件、真空發生器、開關電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成選擇要安裝工件的料倉，將工件從料倉中推出，將工件安裝到位。
（1）吸盤機械手：用于真空原理吸取物料。
（2）搖臂部件：帶動吸盤機械手前后擺動。
（3）旋轉氣缸：搖臂部件的執行機構。
（4）料倉換位部件：用于黑白工件的選擇。
（5）工件推出部件：將黑白工件推出。
（6）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。
（7）單桿氣缸1：由單向氣動電控閥控制。當氣動電控閥得電，氣缸伸出，進行料倉換位。
（8）單桿氣缸2：由單向氣動電控閥控制。當氣動電控閥得電，氣缸伸出，將黑白小工件推出。
（9）安裝支架：用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
（10）控制按鈕板：用于系統的基本操作、單機控制、聯機控制。
（11）電氣網孔板：主要安裝PLC主機模塊、空氣開關、開關電源、I/O接口板、各種接線端子等。

（八）分類單元

由滾珠絲杠、滑桿推出部件、分類料倉、步進電機、步進驅動器、電感傳感器、開關電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成按工件類型分類，將工件推入料倉。
（1）滑桿推出部件：用于將上站搬運過的物料推入相應的倉位里。
（2）分類料倉：存儲機構。
（3）步進電機：分別控制X、Y兩軸滾珠絲桿完成倉儲位置選擇。
（4）步進驅動器：步進電機的執行機構。
（5）電感傳感器：用于X軸左限位。
（6）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當檢測到氣缸準確到位后將給PLC發出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。
（7）單桿氣缸：由單向氣動電控閥控制。當氣動電控閥得電，氣缸伸出，同時將物料推出送至相應的倉儲位。
（8）安裝支架：用于安裝拖鏈及各個限位開關。
（9）控制按鈕板：用于系統的基本操作、單機控制、聯機控制。
（10）電氣網孔板：主要安裝PLC主機模塊、空氣開關、開關電源、I/O接口板、各種接線端子等。

（九）主控單元

采用了先進的總線控制方式，增配有主控PLC、工業觸摸屏、MCGS工業組態監控軟件、MES生產制造管理軟件等，系統更加完整性，更能展現工業現場的工作狀態及現代制造工業的發展方向。
MCGS工業組態監控軟件：當八個站全部進入聯網狀態時，管理員能夠通過組態監控機中各種組態按鈕方便的控制整個系統的運行、暫停、繼續、停止等等；另外也可以控制單個站的運行、暫停、繼續、停止等等。每個站的工作狀態以及工件的材質、顏色等在監控畫面上也能夠清楚的看到。
MES生產制造管理軟件：在整個系統的生產過程中，由MES生產管理系統制定下達各項生產計劃任務，并實時地反映在MES上位機的監控畫面上。下層制造系統將整個系統的工作狀態及當前工件加工狀態作自動統計，并實時傳輸到生產管理系統MES。具有計劃、調度和實時監控等功能。能夠實現和系統組態監控軟件的集成，實時監視生產線的生產情況。

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本文關鍵詞：智能制造

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