一、气动自动打标机的发展及其现状1.1气动自动打标机简介1.2气动自动打标机功能及特点1.3气动自动打标机主要应用范围1.4设备机械部分运动要求1.5设备电气控制要求及技术要求二、气动系统设计及元器件选择2.1画X-D线路图2.2绘出利用行程开关控制的气动控制回路2.3选择执行元件2.4选择控制元件2.5选择辅助元件2.6确定管道直径及压力损失2.7选择空气压缩机三、控制系统设计及元器件选择3.1绘出气动回路3.2电气控制原理图3.3选择电磁阀3.4选择可编程控制器3.5选择电源3.6 选择磁性行程开关3.7 I/O地址分配3.8 PLC程序设计四、电气接线图五、元件明细表六、参考资料七、总结一、气动自动打标机的发展及其现状随着经济的发展，人们生活水平的提高，每一种流通的商品都需要注明生产日期保质期等相关信息，包装是信息的载体，对商品贴标是实现的途径。

打标机就是在包装件或产品上加上标签的机器，不仅有美观的作用，更重要的是可以实现对产品销售的追踪与管理，特别在医药、食品等行业，如出现异常可准确及时的启动产品召回机制。

打标机是现代包装不可缺少的组成部分。

1.1气动自动打标机简介气动打标机由PLC控制电磁阀的通断来控制各个气缸，使之完成相应的动作。

打印头在气缸C作用下做冲压运动，从而在工件上印出有一定深度的标记。

1.2气动自动打标机功能及特点不用传送带靠重力作用使工件自动填装，通过气缸直接打标输出，标记工整清晰；标记速度快，对标记材料无特殊要求；抗干扰能力强，能够在较恶劣的环境下工作；采用气体作为动力源，生产成本低，无污染；适合速度要求较快的流水线场合。

1.3气动自动打标机主要应用范围1、汽车、摩托车等发动机、活塞、身、车架、底盘、连杆、发动机、汽缸等零部件进行编号、名称、商标、生产日期的打印；2、电动车、自行车、摩托车等加架号打印；3、各种商品、车辆、设备产品的标牌打印；4、各种机械零部件、机床工具、五金制品、金属管、齿轮、泵体、阀门、紧固件、钢材、仪器仪表。

机电设备等金属打标；塑料制品。

1.4设备机械部分运动要求（1）当工件落入V形槽内，气缸A伸出夹紧工件。

（2）气缸A压紧后，气缸B才能打印。

（3）打印完毕气缸B立即缩回。

（4）气缸A迟于气缸B缩回，时间由工件材料特性决定。

（5）松开工件后即气缸A和气缸B完全缩回时，气缸C伸出，将工件推出V形槽。

（6）气缸C伸出后立即缩回，下一工件在重力作用下自动落入V形槽，如此完成一个工作循环。

（7）工件直径15cm，重量1.5kg，每分钟打印5个工件。

1.5设备电气控制要求及技术要求（1）采用可编程控制器取代中间气阀完成控制，（2）由于用二位五通双电控电磁阀控制气缸进气和排气，电磁阀线圈通电时间不能过长，以免烧毁线圈。

（3）为了提高生产率可在气缸B打印完毕缩回的同时也让气缸A缩回，不能同时缩回，气缸A动作应延迟一段时间，以免同时动作时将工件粘起（4）气缸A和气缸B都缩回时才让气缸C伸出推走工件（5）气缸C缩回时才能开始下一个循环（6）电路要有必要的保护二、气动控制系统设计及参数计算2.1画X-D线路图123456123456A 1B 1B 0A 0C 1C 0A 1B 1B 0A 0C 1C 0a 0a 1b 1b 0a 0c 1X-D 组2.2绘出利用行程开关控制的气动控制回路2.3选择执行元件1.根据参数要求：A 缸行程125mm ，夹紧力50N ；B 缸行程100mm ，打标力100N ；C 缸行程125mm ，推力20N ；每个缸往复动作次数为300次/小时。

选择三个活塞式双作用单活塞杆气缸作执行元件。

2.计算气缸内径)(1043m p R D m -⨯=ηπ 式中 R ——工作负荷)(N ;p ——工作压力)(MPa ;m η——机械效率。

选定气缸工作压力为0.3MPa 、机械效率为0.7，则气缸的内径分别为： 夹紧缸A ：N R A 50=mm D A 167.03.014.3504=⨯⨯⨯=打标缸B ： N R B 100=mm D B 257.03.014.31004=⨯⨯⨯=退料缸C ： N R C 20=m 107.03.014.3204m D C =⨯⨯⨯= 3.选标准气缸根据缸径和行程查产品设计手册选：夹紧缸A ：，缸径16mm 、活塞杆径5mm 、理论输出压力60.3N 、行程125mm ； 打标缸B ：，缸径25mm 、活塞杆径10mm 、理论输出压力147.3N 、行程100mm ； 退料缸C ：，缸径10mm 、活塞杆径4mm 、理论输出压力23.6N 、行程125mm ；4.计算各气缸往复动作一次的耗气量：)(104)2(3922m S d D V -⨯⨯-=π式中D ——气缸内径（mm ）;d ——活塞杆径（mm ）;S ——气缸行程（mm ）。

送料缸A ：351056.9m V A -⨯==打印缸B ：351006.18m V B -⨯==推料缸C ：351062.3m V C -⨯==上式各值是按压缩空气计算的耗气量，为选择空压机，需要按自由空气计算耗气量：)(1013.01013.03工压自m p V V +=式中自V ——按自由空气计算的耗气量)(3m ;压V ——按压缩空气计算的耗气量)(3m ;工p ——气缸的工作压力)(MPa 。

因此，夹紧缸A ：3411078.3m V A -⨯==打印缸B ：3411016.7m V B -⨯==推料缸C ：3411044.1m V C -⨯=2.4选择控制元件1.回路中的主控阀均为2位5通电磁阀（共3件），其公称通径根据所通过流量选定。

该气动系统对每个气缸的动作时间无特殊要求。

因此上述各阀流量等于该系统单位时间内平均耗气量（压缩空气），即)/()(3s m T V b V b V b Q C C B B A A ++=式中A b 、B b 、C b ——A 、B 和C 缸在一个工作周期中往复动作次数，本例中均为1；A V 、B V 、C V ——A 、B 和C 缸往复动作一次的按压缩空气计算的耗气量，其值分别为351056.9m V A -⨯==、3410806.1m V B -⨯==和351062.3m V C -⨯== T ——工作周期，s T 12= 由此得s m Q /10604.21210)62.306.1856.9(355--⨯=⨯++=根据Q 选定公称通径为6.5mm 。

2.5选择辅助元件1.分水滤气器（图未画出）选用过滤精度为50m μ的1508C L QSL -⨯-型，其公称通径与减压阀相一致。

2.油雾器（图未画出）选用油雾颗粒大小为50m μ的Wn L QYW --8型，其公称通径与减压阀相一致。

3．减压阀 BR3000 调压范围0.05MPa~0.85MPa4．总气源开关阀 HVFF105. 消声器 外牙口径：2分（13MM ）（含滤芯）高度:53MM(不含螺丝的高度) 外壳直径尺寸：53MM2.6确定管道直径及压力损失1.空气压缩机至设备的管道直径根据各气缸所需压缩空气量和推荐流速，按下式计算)(41m Qd πυ=式中1d ——管道内径)(m ;Q ——各气缸单位时间内平均耗气量的总和)/(3s m 。

本例中s m Q /10604.235-⨯=；υ——推荐流速)/(s m ，选s m /2。

代入上式得：m d 351101.4214.310604.24--⨯=⨯⨯⨯= 2.设备内部管道直径根据与元件的公称通经相一致原则，又气缸A 和气缸C 的管道接口直径为5mm ，气缸B 管道接口直径为10mm 。

故选定干路管道公称直径为10mm 通径6.5mm 。

3.计算管道中的压力损失。

由于本系统中管道中的流量小，管道不长，可不计压力损失，而直接确定压缩机至设备的管道中压力损失不大于MPa 05.0，设备内部管道中压力损失不大于MPa 01.0。

因此，管道中的总压力损失：MPa p 06.001.005.0=+≤∆管4.计算动力回路各元件中的压力损失。

本系统动力回路中装有分水滤气器、减压阀、油雾器、总气源开关阀、和消声器。

查手册可得其压力损失分别为MPa 01.0、MPa 02.0、MPa 015.0、MPa 022.0、和MPa 012.0。

这样，压缩空气流经动力回路各元件时的总压力损失：)(078.0012.0022.0015.002.001.0元MPa p =++++=∆5.计算回路中的总压力损失。

总压力损失等于管道中和元件中压力损失的总和，即：MPa p p p 138.0078.006.0元管=+=∆+∆=∆2.7选择空气压缩机1.计算空压机的供气量)/(/)(/])([321121s m T V b V b V b K K TV b K K Q C C B B A A mj j j ++==∑=ϕϕ式中，3=ϕ（查手册），2.11=K ；4.12=K ；s T 12=。

VA 、VB 、VC 是按自由空气计算的耗气量根据前面计算结果，可得空压机的供气量：min/1012.3/1020.51210)44.116.778.3(4.12.1332344m s m Q ---⨯=⨯=⨯++⨯⨯⨯= 2.计算空压机的供气压)(MPa p p p ∆+=工根据前面计算结果，可得空压机的供气压：MPa p 438.0138.03.0=+=3.根据计算出的供气量和供气压,选取额定排气量为min /35L ，额定压力为MPa 7.0。

型号FB20-7 功率500w 储气20L三、电控系统设计3.1绘出气动回路3.2电气控制原理图KF4 YV1KM1KF1YV2KF2YV3KM2KF3YV4YV5YV63.3选择电磁阀YV1、YV2、YV5、YV6：二位五通4V120-05接管螺纹：G1/8 直径5mm 压力范围：0.15MPa~0.8MPa运动方式：内部引导式最大动作频率5次/秒 AC220VYV3、YV4：二位五通4V320-10 接管螺纹：G3/8 直径10mm 压力范围：0.15MPa~0.8MPa运动方式：内部引导式最大动作频率5次/秒 AC220V3.4 选择可编程控制器由于有7个开关量6个输出量，故选用西门子S7-200 CPU 222 AC/DC/继电器 8输入/6继电器输出订货号6ES 7212--1BB23--0XB0尺寸90 x 80 x 62 功耗7 W3.5 选择电源开关电源24V 50W3.6 选择磁性行程开关D-A93 常开型电压5~120V DC3.8 PLC程序设计四、电气接线图六、参考资料1.吴振顺.气压传动与控制.哈尔滨工业大学出版社.2010.2.3.4.七、总结通过这次课程设计，在实践中我们发现了很多在画原理图过程中的疏漏，导致整个回路不能实现其功能。