锻压钢球自动分拣热处理装置设计和控制.docx

锻压钢球自动分拣热处理装置设计和控制摘要：锻压钢球自动分拣热处理装置是在全面总结锻压钢球热处理工艺要求的基础上研发的一种钢球待温自动分拣装置。该装置为机-电-气技术的结合体当待测钢球进入该装置并到达指定位置时可实现红外线传感器的自动测温。采用PLC控制系统实现钢球分离目的有效保证和控制钢球淬火前入水的温度提高钢球热处理质量和生产效率。关键词：锻压钢球；淬火处理；自动分拣装置；红外线传感器；PLC；步进电机引言锻造钢球有着广泛的用途其具有表面质量好抗冲击性好韧性强耐磨性好和不易破碎等特点。目前使用的钢球一般是高碳钢先将毛坯加热到1200℃左右然后锻造成型待钢球温度降至800～850℃之间后投入淬火池中进行淬火处理。而且锻后淬火多为人工操作温度控制不严易出现温度偏高或偏低现象表面温度分布不均匀形成很高的组织应力和热应力若未及时回火予以消除就会造成钢球破裂的严重现象。因此如何准确控制钢球淬火前的最佳温度范围（800～850℃）是保证钢球成品质量的关键。针对上述问题设计此锻压钢球自动分拣热处理装置对钢球在淬火处理前进行在线测温把温度不达标的钢球分离开来彻底解决了因人为等不确定性因素而造成的钢球表面硬度不均匀等一系列问题。同时采用机―电―气一体化技术大大提高了生产效率使产品质量得到了有效的控制和保证。1锻压钢球自动分拣热处理装置设计1.1自动分拣装置结构锻压钢球热处理装置结构如图1所示：转盘上设定16个拨叉可同时容纳16个待检钢球。转盘上的轨道由固定轨道以及活动轨道组成当待测钢球进入装置可在转盘拨叉的驱动下沿着轨道滚动。在自动分拣装置的第2、4、8、12、16（由受料口逆时针计数）拨叉位置分别设置5个测温装置每个测温装置下对应一个气动阀开合机构。其中第一个为废球开合机构当温度偏低时第一个气动阀向外打开；另外4个气动阀为好球开合机构只有在待测钢球温度合适才向外打开。在废球开合机构下方设置了废球溜道使温度偏低的待测的钢球顺着废球溜道进入升温装置重新升温；在好球开合机构下方设置好球溜道使钢球可以沿着好球溜道进入淬火池。1.2测温装置锻压钢球要有一定的硬度和耐磨性所以在钢球生产过程中要进行淬火处理。如果淬火前钢球温度控制不严温度偏高或偏低都会影响钢球成品的质量。准确控制钢球最佳淬火温度范围是保证钢球质量合格的关键。由于所测钢球温度高、温度变化范围较大（大约700℃～1200℃）所以需要测温装置能够快速、准确、高效地测得钢球温度并将所测数据传递给控制系统；另外由于环境温度较高因此选用IRt/c系列红外线温度传感器其工作环境温度可达200℃且测量范围能够满足该系统的要求可以精确地测定钢球进入淬火池前的温度。1.3电机选定转盘呈间歇式转动在转盘上共有16个拨叉每次转动角度为22.5°选用步进式电动机带动转盘转动。步进电机可以将电脉冲信号变换成相应的角位移每当接受一个电脉冲时其输出轴便转过一定角度能够很好地满足该装置的要求。采用步进电机直接带动转盘不仅可以降低成本而且在转盘的旋转速度并不是很快的情况下采用这种结构进行传动相对来说比较稳定。锻压钢球待温自动分拣装置的转盘转速为1～3r/min。考虑到实用性采用57BYG250型两相混合式步进电机其步进角为0.9°。2锻压钢球自动分拣装置的控制系统2.1控制系统的组成锻压钢球自动分拣装置结合了机―电―气技术对高温钢球实时监测和控制使工人准确了解钢球的温度变化情况有效地控制了钢球的淬火温度提高锻压钢球的生产质量。该装置需要实现自动测温、气动阀的开合、转盘的间歇式运动等功能所以电气控制系统主要由红外线温度传感器、PLC、气动阀、步进驱动器和步进电机几个部分组成。2.2锻压钢球自动分拣装置的控制原理当待检钢球到达每个测温位置时红外线温度传感器会立刻接收到温度信号并将接收到的温度信号传递PLC通过PLC判断气动阀的开合实现锻造钢球淬火温度的自动检测与控制。图2为锻压钢球自动分拣装置的控制流程图描述如下：（1）锻造后的高温钢球在受料口中自动形成有序排列步进电机启动带动转盘转动钢球依次进入转盘拨叉。（2）待温钢球随转盘转至第一个测温位置温度传感器即刻接收温度信号并将温度信号转化为电流信号传递给PLC对比。（3）如果温度太低废球开合机构向外打开并将钢球落入废球溜道进入升温装置进行升温处理。如果温度合适或温度过高废球开合机构不工作待测钢球继续在转盘拨叉的驱动下沿着轨道滚动旋转至下一个测温位置在该测温口若测得的钢球温度合适则通过电气控制系统将好球开合机构向外打开落入好球溜道滚至淬火池