1前言

得到與基體結(jié)合力良好的鍍層是電鍍的基本要求之一，在鋁合金電鍍方面這一點(diǎn)顯得尤為重要，因?yàn)殇X合金在空氣中易氧化，其表面會(huì)形成氧化膜，氧化膜去除不干凈將會(huì)影響鍍層與基體金屬的結(jié)合力。常見鋁合金電鍍工藝采取浸鋅防止經(jīng)過活化處理的基體再次發(fā)生氧化，但由于其形成的覆蓋層極薄，若在鍍液中不能及時(shí)沉積上鍍層并讓沉積延續(xù)到符合要求為止，則之前形成的極薄覆蓋層會(huì)在鍍液中發(fā)生溶解，從而影響后續(xù)電鍍的結(jié)合力。

若使經(jīng)過特殊處理的零件帶電進(jìn)入電鍍?nèi)芤?，零件上?huì)快速沉積上鍍層，保證電鍍之前得到的極薄覆蓋層不會(huì)產(chǎn)生溶解現(xiàn)象，因此帶電入槽是電鍍過程非常實(shí)用的一個(gè)功能。某廠引進(jìn)一條自動(dòng)化生產(chǎn)線，專為鋁合金電鍍配套，由于按之前的加工工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)而未采用帶電入槽這一功能，當(dāng)引進(jìn)全新的無(wú)氰電鍍工藝后，發(fā)現(xiàn)缺乏帶電入槽功能將影響新工藝的應(yīng)用。

基于此，經(jīng)過考察學(xué)習(xí)和充分論證后，決定對(duì)這條電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線進(jìn)行改造，使其具備帶電入槽的功能，以滿足新工藝的應(yīng)用要求。

2可行性分析

該電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線采用西門子公司S7-300型可編程控制器，安裝了2套由變頻器驅(qū)動(dòng)的U型龍門式吊車和人一機(jī)界面裝置，配備了可進(jìn)行編程控制的新型高頻開關(guān)電源，且采用模塊化程序設(shè)計(jì)，從而保證了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，適應(yīng)用戶的不同需要，能滿足用戶升級(jí)改造的需求。

2.1高頻開關(guān)電源的工作原理

高頻開關(guān)電源由主電路、控制電路和檢測(cè)電路三部分組成，控制電路將檢測(cè)電路提供的輸出端電壓信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制逆變器的脈寬和頻率，通過逆變器來(lái)控制主電路的輸出功率。該電鍍自動(dòng)線全部采用具有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種模式的高頻開關(guān)電源，利用了電源提供的5組模擬控制接口中的開關(guān)控制、電流調(diào)整、電流反饋、電壓反饋這4組接口進(jìn)行自動(dòng)控制，PLC(可編程邏輯控制器)通過接口與電源的實(shí)時(shí)通訊實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的完全控制。因此，改變PLC內(nèi)相應(yīng)的程序模塊就可以改變電源的控制模式，不需要再對(duì)電源進(jìn)行任何改動(dòng)。

2.2 PLC程序剖析

打開主程序OB1，其內(nèi)容如下：

從OB1中可以看出，PLC程序采用了模塊化程序，改動(dòng)其中的一個(gè)程序模塊不會(huì)對(duì)其他程序模塊造成影響。因此，只需對(duì)控制整流器的程序模塊進(jìn)行更改就可以達(dá)到目標(biāo)。

2.3硬件分析

圖1是行車運(yùn)行時(shí)的正面視圖，行車吊鉤在上升、載物行走、下降時(shí)，行車吊鉤、揮巴、電鍍掛具三者緊密接觸，只有當(dāng)行車吊鉤將揮巴放入鍍槽上的導(dǎo)電座時(shí)，行車吊鉤才與揮巴、掛具完全斷開。帶電入槽要求行車在頂部下降時(shí)就要給掛具通電流，此時(shí)行車的接地與整流器的接地之間若形成回路，將造成整流器的陰、陽(yáng)極電流直接短路，使零件提前帶電入槽無(wú)效。但該自動(dòng)線在設(shè)計(jì)之初已考慮到這一點(diǎn)。如圖2所示，在行車吊鉤與行車之間用工程塑料進(jìn)行隔離，即可避免上述現(xiàn)象。因此，帶電入槽在此自動(dòng)線上是可行的，且不必對(duì)自動(dòng)線進(jìn)行大的改動(dòng)。

3改造過程

3.1改造目標(biāo)

使用自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行改造，改變?cè)O(shè)計(jì)必須 等零件完全進(jìn)入鍍槽后才打開整流器施加電流的模式;通過對(duì)程序進(jìn)行更改，提高設(shè)備的可操作性，并使帶電入槽的電流隨著進(jìn)入鍍槽零件的數(shù)量而逐漸變化，徹底避免帶電入槽時(shí)沖擊電流對(duì)零件電鍍質(zhì)量的影響。

3.2硬件改造

考慮到帶電入槽只發(fā)生在零件帶電入鍍槽的一段時(shí)間內(nèi)，使用頻率和通過的電流都不高，因此只按10 A的限值進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，但也充分考慮到避免導(dǎo)電線路與行車或支撐架直接導(dǎo)通，從而發(fā)生短路現(xiàn)象，使得裝置無(wú)效。

如圖3所示，先在行車的左側(cè)安裝上能伸縮的導(dǎo)電球，然后用導(dǎo)線將其與行車吊鉤連接導(dǎo)通，再在同一側(cè)的支撐架上相應(yīng)的位置安裝上固定的導(dǎo)電片，用導(dǎo)線將其與鍍槽的導(dǎo)電座連接導(dǎo)通，導(dǎo)電球與行車之間、固定導(dǎo)電片與支撐架之間都用塑料墊片或塑料支架進(jìn)行隔離，導(dǎo)電球與行車吊鉤之間的導(dǎo)線用履帶式線架進(jìn)行固定。當(dāng)行車行駛到鍍槽時(shí)，行車吊鉤與電鍍槽上的導(dǎo)電座通過該裝置提前導(dǎo)通。

3.3軟件改造

從前面對(duì)081分析可以看出，控制整流器運(yùn)行的程序模塊為FC19。FC19對(duì)不同整流器的控制方法是一樣的，圖4是其對(duì)17#整流器的控制原理圖。其中在程序段4中，行車在預(yù)定的槽位上、掛具號(hào)為實(shí)值和工件已入槽這3個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，程序才讀取預(yù)定電流值。此情況表明，雖然FC103已及時(shí)將整流器打開，但程序段4還沒有讀取到預(yù)定電流值，所以在零件進(jìn)入鍍槽之前，程序不會(huì)調(diào)整整流器的電流值，故現(xiàn)有程序無(wú)法實(shí)現(xiàn)整流器帶電入槽，必須調(diào)整整流器的控制。

依照程序更改替換便捷的原則，編寫新程序模塊FC25替換FC19中程序段3、程序段4和程序段5。繪制FC25流程框圖如圖5所示。從圖中可以看出：首先，針對(duì)2個(gè)行車分別進(jìn)行控制，減少2個(gè)行車之間的干擾;其次，增加了零件起缸時(shí)電流值清零的功能，整流器工作期間的檢錯(cuò)糾錯(cuò)功能，以及零件進(jìn)入鍍液的判別功能，提高了程序運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

3.4調(diào)試情況

在試生產(chǎn)過程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)整流器全過程無(wú)電流。對(duì)程序進(jìn)行監(jiān)測(cè)后發(fā)現(xiàn)，問題主要出現(xiàn)在零件進(jìn)入鍍液的判別標(biāo)準(zhǔn)上，之前采用了與設(shè)定電流值成比例的不固定值，但有時(shí)由于電流過小而無(wú)反饋電流，從而檢測(cè)不到零件進(jìn)入鍍液的信號(hào)值。因此，將判別標(biāo)準(zhǔn)設(shè)成固定值，從而解決了上述問題。

4結(jié)語(yǔ)

改造后的自動(dòng)生產(chǎn)線由于增加了帶電入槽功能，使鍍層結(jié)合力得到保障，為新工藝的正式上馬打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為鋁件改性電鍍提供更多的選擇途徑。