试论机电设备的自动化改造

吴良春

摘 要：机电设备应用范围广泛，不同行业、不同领域机电设备的自动化程度也不尽相同。本文基于文献研究，重点对普通机床的数据自动化改造、立式铆钉机的自动化改造以及立体仓库的自动化改造进行了探讨。

关键词：机电设备；自动化改造；机械自动化

机电设备是机械、电器及电气自动化设备的总称，是现代社会的重要基础硬件，在工业、农业、商业等领域应用广泛。先进的机电设备不仅能大大提高劳动生产率，减轻劳动强度，改善生产环境，完成人力无法完成的工作，而且作为国家工业基础之一，对整个国民经济的发展，以及科技、国防实力的提高有着直接的、重要的影响，还是衡量一个国家科技水平和综合国力的重要标志。在我国目前的机电设备保有量中，还存在着大量的自动化程度较低的低端机电设备，完全淘汰这些设备既是对资源的极大浪费，在操作层面也是不现实的。

1普通机床的数控自动化改造

1.1冲床的自动化改造

目前，普通冲床在中小企业中还在被广泛的使用。普通冲床由人手工送料，然后由人来控制实现冲压加工。普通冲床的加工由人来控制，生产效率低，且容易出现生产事故。手工送料准确度低，以致成品率低，造成材料严重的浪费。通过普通冲床的数控自动化改造，可实现普通冲床的数控自动送料，以提高送料精度，使相邻孔间距精度达0.07毫米。同时可以实现自动冲压加工，实现了冲压过程的无人自动操作，提高了企业的技术装备水平及生产效益。袁贵栋、李翠英在《普通冲床的数控自动化改造》一文中，通过设计数控X-Y工作台及对应的数控自动控制系统，可以实现冲床的数控自动化送料；再利用数控X-Y工作台的自动控制系统与普通冲床的控制系统进行信号交换，即可实现普通冲床的自动送料及自动冲压加工。

1.2铣床的自动化改造

对普通铣床进行改造需要具备2个条件：一是铣床的基础部件要有足够的刚度。如果铣床的基础部件的刚性较差，受力后容易发生形变，而铣床基础部件的变形是不可测的，无法通过数控系统的补偿功能对其进行补偿；二是对普通铣床的改造要费用合适，具有较高的经济性。普通铣床的自动化改造主要有4个方面：一是对铣床进行诊断并恢复原功能；二是要 CNC化；三是为了提高铣床的精度、效率以及自动化程度，要对机械、电气部分进行翻新；四是为了使性能和档次得到提高，或者为了使用新工艺、新技术，在原有基础上，对水平和档次进行较大程度的更新改造。曹克刚、鞠加彬等在铣床的数控自动化改造中总结了改造步骤，即（1）旧机床的设备选型。（2）确定改造的技术方案，其中包括 7个方面：1）数控系统的选择；2）机床固有几何精度的修复及保养；3）机床电器及附件的更换；4）机床辅助系统的维修及保养；5）机床外观质量的修复；6）机床改造的技术劳务费用；7）机床改造后的综合调试、检测、参数补偿。

2立式铆钉机的自动化改造

在铆接行业中，钣金件铆接占有重要地位，现存立式铆钉机大多均只配有自动出钉装置，其余操作均需要人操作，无法实现铆接过程自动化，利用立式铆钉机进行人工铆接的现象普遍存在，而人工铆接效率低，稳定性差；换置自动铆钉机又成本高，且需专用模具，不适于钣金件铆接；现存自动铆接机无专门适用于钣金件铆接，而自动化改造成本低，适用性强。因此为了提高钣金件铆接的自动化程度，在立式铆钉机（配有出钉装置）的基础上，需对立式铆钉机钣金件加工进行自动化改造。荣云等人设计的立式铆钉机自动化改造方案，即可配合立式铆钉机使用的自动送板装置，通过电磁铁固定工件，使用导轨调整可装夹工件范围，由十字滑台及光电传感器实现铆钉目标点 X、Y 方向的精确定位，电动推杆控制其 Z 方向运动，并利用导柱自由行程消除铆接变形，实现自动铆接。铆钉过程为：装夹--移至原点--移至目标点--出钉-铆接--移至下一目标点--完成所有孔铆接--回到加工原点。装夹定位，变形消除，目标点精确定位是装置设计的三大核心部分，装夹部分实现板件装夹及定位功能；消除变形部分可消除铆接力的作用下板件的变形；X、Y、Z 方向运动控制部分配合检测装置完成铆接目标点的精确定位。该设计基于立式铆钉机的自动送板装置，解决了装置的三大核心问题：（1）由电磁铁夹紧工件，通过直角块定位，装夹可靠，操作简便。（2）对于铆接过程中的铆接变形问题，创新性的利用导柱导套的自由导程，有效的消除了铆接变形，保证了铆接质量。（3）通过 PLC 控制十字滑台、电动推杆及光电传感器，三者相互配合，有效的实现了铆钉目标点的精确定位及原点定位。

3立体仓库的自动化改造

企业现代化生产规模的不断扩大和深化，使得仓库成为生产物流系统中的一个重要且不可缺少的环节。立体仓库以它最小的占地面积和最佳的空间利用率正逐步替代着面积利用率极低且陈旧落后的平面仓库。早期的立体仓库由于自动化控制程度及水平问题，很多存在着空货位取货、满货位存货、入库台等待、运行计数出错、起升计数出错、载货台上货物未放准、微升降超限等故障，对其进行自动化改造，可以达到减少系统 故障发生，提高系统可靠性和可维修性，提高生产率和经济效益的目的。陈骏、施国洪结合东风汽车公司配套处立体仓库的运行状况，在调查研究的基本上设计了立体仓库的3級计算机实时控制系统及堆垛机控制系统。系统除货架外，还包括堆垛机、出入库输送机及联合输送机等。自动控制系统为3级计算机分布式控制系统。3级中的管理机对仓库进行在线及离线管理，中控机对通讯、流程进行控制，并进行实时图象显示，直接控制级由PLC组成的控制器对操作机进行单机自动操作。堆垛机控制系统配用日本OMRON公司的C-120 PLC组成堆垛机控制器， 该控制器用一台C- 120 PLC扩展为112输入输出点接受面板及现场检测信号。按控制要求控制3台电动机并进行层列（排）显示。

自动化立体仓库是一种集信息、储存、管理于一体的高技术密集型机电一体化产品，涉及的领域很广。对立体仓库进行自动化改造，应采用标准化开放式结构，增强环境适应性及可靠性；采用模块化设计方法，各模块相对独立，系统配置灵活，可根据不同要求灵活地增减模块，不需对系统作较大改动；下位机采用PLC，集成度高，可靠性好，并与IBM- PC机在硬件及软件上均兼容。

4结束语

随着技术的不断改进，传统的机械设备进入了机、电结合的新阶段，计算机逐渐在机械工业的科研、设计、生产及管理中普及，为机械制造业向更复杂、更精密方向发展创造了条件。机电设备也开始向数字化、自动化、智能化和柔性化发展，并进入现代设备的新阶段。对机电设备的自动化改造，一方面应考虑企业实际，另一方面也应考虑到应用技术的生命周期，只有两者结合，改造才能取得预期的效果。

参考文献：

[1]袁贵栋，李翠英. 普通冲床的数控自动化改造[J]. 制造业自动化，2013，35（23）：112-115. [2017-08-30].

[2]李晔. 普通铣床的数控自动化改造[J]. 河南科技，2014，（17）：123-124. [2017-08-30].

[3]荣云，李支茂，谌永祥. 立式铆钉机的自动化改造设计与研究[J]. 机械设计与制造，2017，（01）：134-136+141. [2017-08-30]. DOI：10.19356/j.cnki.1001-3997.2017.01.036

[4]陈骏，施国洪. 立体仓库的自动化改造[J]. 制造业自动化，2000，（07）：51-53. [2017-08-30].endprint