摘要：介紹了基于慧魚技術組裝的“機械零件加工與傳送系統”模型。系統中采用了慧魚模型提供的氣動、電動等多種驅動方式；利用了光感、磁感等傳感器進行信號的采集與處理，模擬了對常用機械零件的車、銑、鉆削、檢測等多道加工工序以及零件在各工位間的傳送工作。通過本模型系統，可以開展機電一體化方面的創新實驗，有助于提高學生的綜合素質、工程應用能力及創新能力以適應新形勢的需求。
　　關鍵詞：工程技術創新；慧魚模型；加工與傳送 
　　
　　1前言
　　物流與零件加工自動化是提高生產率與產品可靠性的重要技術手段，在現代生產中得到了廣泛的應用。實驗教學是讓學生掌握知識、訓練技能的重要手段，但目前很難全部采用真實設備來開展實驗教學,因此，利用慧魚技術設計搭建了“機械零件加工與傳送系統”，該系統是根據常用零件加工工藝的工序與流程，模擬了對零件的車、銑、鉆削、檢測等多道加工工序以及零件在各工位間的傳送工作，達到了良好的控制效果。
　　2模型系統的組成與功能
　　
　　
　　

　　“機械零件加工與傳送系統”是基于慧魚創意組合模型設計組裝而成的，由加工、檢測、傳送、控制等7個單元所組成。待加工零件從毛坯入口進入，經車削單元加工后，進入檢測單元，檢測合格
　　后進入銑削單元，銑削加工結束后，利用傳送帶傳送至鉆削單元，完成鉆削加工后，零件加工結束，零件被運送到出口。搬運機械手和翻轉機械手在本零件加工與傳送系統中，起到零件的搬運與夾持的作用。系統工作過程是，零件毛坯首先送入供料平臺上，系統啟動時，三自由度搬運機械手開始動作，首先抓取零件，送到第一工位—車削單元。零件毛坯由旋轉臺底座夾具固定，刀具到達指定工作位置后，電機及減速器帶動旋轉工作臺旋轉，實現零件外圓的模擬車削加工。加工之后，底座夾具松開，零件處于可活動狀態。搬運機械手動作再次抓取零件送入下一個檢測單元。檢測單元的作用是利用檢測裝置對零件的厚度進行檢測，是否達到設計要求。零件送入檢測平臺后，定位裝置對零件進行固定，然后進行質量檢測。檢測要求是：此零件厚度不超過標準值。在銑削單元，零件由機械手放在可水平移動的工作臺上且固定，按三自由度控制銑刀對零件表面，按所設計的尺寸進行精加工，提高產品的外觀價值。銑削加工完成后，機械手把零件送入傳送帶，由傳送帶把零件帶入預定位置，然后鉆床的翻轉機器手動作，從傳送帶夾住零件，將零件帶入鉆床工位，進行鉆削加工，再由翻轉機械手將零件送入零件成品盒。完成了一個零件的全部加工，翻轉機械手復位，搬運機械手回到初始位置，等待對下一個零件傳送與加工工作。
　　3機械零件加工與傳送系統的設計與搭建
　　本系統巧妙的利用慧魚模型所提供的電機、減速器等驅動器以及氣動元件作為整個系統的動力器件，采用了多道加工工序，完成零件加工的，各個部分組成如下：
　　3.1車削加工單元
　　車削加工模擬了立式車床對零件的端面和外圓進行加工的工作過程。它主要由帶夾具的旋轉底座和具有二自由度的刀架組成，并且帶有必要的控制開關。旋轉底座上安裝一電磁鐵，通過電磁鐵的吸力對零件進行固定，充當了夾具的作用。旋轉底座的旋轉角度由一脈沖記數開關的脈沖數來控制，由于是模擬其過程，這里我們設定讓其旋轉一整周。
　　二自由度的刀架的行程由四個行程開關控制，分別控制X向和Z向的行程。這里刀具用一根金屬棒來模擬。車削加工的啟動、停止控制開關安裝在天車導軌上，當天車到達車削工位時觸發控制開關，給出了一個由低電位到高電位的脈沖（啟動脈沖），整個車削部分進入工作狀態。而當天車離開車削工位時，控制開關給出了一個由高電位到低電位的脈沖（結束脈沖）。至此車削加工的一個循環結束。并等待下一個開始脈沖。
　　3.2檢測單元
　　檢測單元由零件定位和測量部件組成。零件到位后，氣動夾具動作對零件進行固定并進行測量，檢測要求厚度不超過標準，在厚度方向上設置兩個傳感器（H1、H2），在測量尺向下直線運動時，如果既觸發H1又觸發H2時表明厚度合格，當測量尺只觸發H1時，表明零件厚度超標，零件不合格。對合格的零件不做任何處理，測量尺回到初始位置進入下一循環；對不合格的零件，在測量尺繼續前進中將活動板推起，利用零件的自身重力將零件滑入廢品箱，之后測量部件回到初始位置。
　　檢測單元的啟動、結束開關安裝在搬運機械手的橫梁上，由一個低電位到高電位的脈沖（啟動脈沖）來啟動，而當搬運機械手離開檢測工位時，由高電位到低電位的脈沖（結束脈沖）來結束。
　　3.3銑削加工單元
　　在銑削加工中，為了提高加工精度采用了脈沖記數來控制刀具的水平定位，由此可以在零件表面模擬加工或者是在換上不同的刀具之后進行其它相關加工。整個刀架具有三個自由度，水平方向上由左、右兩個限位開關來控制行程，垂直方向由上限位開關進行限位。被加工零件由移動工作臺送入，在移動工作臺上集成了電磁鐵，實現對被加工零件的固定。移動工作臺可在導軌上運行，運送零件到加工區域。導軌上設置了兩個限位開關，用來限制移動工作臺的行程范圍。
　　整個銑削加工的啟動、停止開關安裝在天車的導軌上，由一個低電位到高電位的脈沖（啟動脈沖）來啟動，而當搬運機械手離開其工位時，由高電位到低電位的脈沖（停止脈沖）來結束。
　　3.4傳送裝置
　　傳送帶設置在鉆削加工工序前面，接受搬運機械手送來的零件，在傳送帶的入口安裝有光電傳感器，用來判斷零件是否到位，即進入傳送帶。無零件進入時光線直接射到傳感器上得到1信號，有零件進入時光線被阻隔得到0信號，即也是傳送帶的啟動信號。在接受到零件后，進行延時，待機械手離開后傳送帶電機工作，將零件送入翻轉機械手取到的位置。這里用到時間延時來控制電機工作時間，來達到零件定位的目的。
　　搬運機械手（三門軸架）承擔了整個系統的運送零件工作，它使各個工序有機的聯系起來。搬運機械手由一對縱向導軌一對橫向導軌、運行車、機械手組成，其不僅作為機械手運動的載體，也作為各種控制開關限位開關的安置處。各開關均依據所要執行的功能來定位安裝，這樣就在機械手運行的過程中把各個部分連接起來，達到系統的完整和連續。機械手的電磁吸盤擁有三個自由度，可以按照設計到達空間預定各點。
　　搬運機械手的電磁吸盤完成抓取零件，其吸盤的通斷電由吸盤一側的開關控制，在吸盤接觸到零件時在開關的控制下首先電磁吸盤不再繼續做垂直運動，而后電磁吸盤通電“抓取”零件。然后將零件提升到預定的高度(此處用一磁傳感器進行定位)。而在零件下放過程則由控制開關提供斷電信號，將零件放下。
　　3.5鉆削加工單元
　　翻轉機械手能沿水平方向旋轉及沿垂直方向翻轉，其旋轉角度可達120度；翻轉角度達90度。翻轉機械手又充當了夾具的作用用來固定零件。機械手將零件從傳送帶夾持送入加工區域，氣缸動作，推動鉆頭下行，靠彈簧鉆頭復位模擬鉆削加工，翻轉機械手將零件放入零件成品盒，然后回到初始位置，等待下一個零件的到達。鉆削加工的啟動開關同樣也安裝在搬運機械手的導軌上，由一個低電位到高電位的脈沖（啟動脈沖）來啟動，而當鉆削加工結束后由于搬運機械手已離開進入下一個循環，故不需要結束脈沖來結束。所以只需要啟動脈沖來啟動加工。
　　3.6控制系統
　　模型系統的控制系統主要包括計算機和智能接口板、利用軟件進行編程。計22個數字輸出，34個數字輸入。采用類似星型總線的設計，各個單元只與搬運機械手進行通訊，以次進行信息交換，其動作順序由搬運機械手的運行工作順序進行控制，即搬運機械手中的程序設定決定各單元的啟動與結束。通過優化的程序設計中使用LLWIN程序里的脈沖模塊，利用LLWIN軟件分別對每個單元編寫控制程序和設置通訊連接，達到模型系統的控制目的。
　　3.7輔助裝置
　　供氣系統為系統相應氣缸提供動力的氣源。包括壓縮電機、壓縮氣缸、單向閥及電機控制模塊（需要9伏直流電源供電）。通過手動調節控制電機轉速達到控制氣體壓力的作用。
　　4結束語
　　“機械零件加工與傳送系統”是按照零件加工工藝的工序與流程，在計算機控制下，對零件的加工與檢驗過程進行了模擬仿真，實現了零件加工與傳送的自動化。利用該系統開展實驗教學，可使學生掌握自動化生產的相關知識，有助于提高學生在機電一體化方面的綜合素質、工程應用能力及創新能力以適應時代的需求。
　　
　　參考文獻（References）:
　　[1]付順玲等.開發機電創意實驗,提高學生創新能力,高等教育研究,2006（3）,45-46.
　　[2]付順玲等.創新能力培養的閃光點,高等教育研究,2005（1）,58-59.