铝型材自动堆垛包装生产线的研发

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铝型材作为建材行业中的重要基础材料,因其具有众多其他材料所不具备的优良特性而被广泛应用于建筑、装修行业。铝型材的包裹包装是销售和运输过程中必不可少的环节,目前国内绝大多数铝材生产企业仍采用人工完成铝型材的堆垛、包裹及封装捆扎。这种包装方式效率低、劳动强度大,且包装质量及稳定性难以保证。随着国内对铝型材需求量的迅猛增长、劳动力成本的快速攀升、行业优胜劣汰进程的加剧,企业迫切需要一种能够提高包装效率和质量、降低人力成本的包装设备。为此,本文在对华东地区某企业现有铝型材包装工艺和产业链的充分研究分析和实地考察下,并根据该企业的工艺要求和技术指标研发了一条铝型材自动堆垛包装生产线,实现铝型材的自动化包装。根据自动化工艺要求和现有产业链特点,本文以模块化设计思想制定了包装生产线的总体方案和模块布局。包装生产线分为机械结构设计和控制系统设计两部分。机械结构设计部分通过设计铝型材上料定位、包装纸上料、搬运堆垛、粘贴胶带、主体包装等功能模块实现了铝型材的上料、包装纸的上料切割、铝型材的码垛包裹、堆垛的纵向封装及出料等功能;同时完成了各个模块电机、气缸、滚珠丝杆等执行元件和标准件的详细选型及校核计算。控制系统部分针对包装生产线多异步电机、伺服电机等执行元件的控制难点,制定了基于PROFIBUS-DP为现场总线通讯的PLC主从站控制方案;同时对监控系统各级控制器、气动元件、执行设备、交互设备、位控设备、通讯设备进行了选型;并在其基础上完成了气动回路、主电路、信号电路、通讯组态、控制流程、PLC程序及监控界面的详细设计;形成了以各级主从站PLC为核心控制器、触摸屏为交互界面、气缸电机为执行元件、传感器为检测元件的控制系统。此外,本文采用CAE仿真技术对机械系统进行了仿真分析:通过ANSYS Workbench对关键部件及潜在危险部件进行了静力学和预应力模态分析,并针对个别危险区域给出了优化方案;采用SolidWorks Motion对主要功能模块进行了运动学仿真分析。通过上述方法,在理论层面上对结构的机械性能和合理性进行了验证,也为后期样机的装配调试、机构的优化改进方案提供了借鉴和依据。另外,本文通过现有条件对包装方式进行了验证性实验,进一步从实际生产角度对包装生产线核心工艺的可行性进行了验证。最后,对本课题的工作进行了总结,并对包装生产线的进一步优化提出了展望。
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