摘 要
中国是世界第一大制造大国，尤其是服装制造大国。伴随着改革开放，服装制造行业自身经过多年的发展，竞争优势已十分明显，具备世界上最完整的产业链和巨大的产能。但是，由于传统行业的局限性，目前服装行业仍摆脱不了劳动密集的特性。随着劳动力成本的上涨及新劳动合同法的颁布，服装制造行业的增长速度放缓，不少企业面临着招工难和成本上升的困难，发展压力大。要解决这一难题，提高生产自动化水平，加快企业从劳动密集型向科技型企业势在必行。
本论文课题是开发扎染工艺中，套洗水网袋这个工序的自动化设备。论文会从设备开发背景，应用原理，方案设计，校核计算及调试结果等几方面进行阐述。在改造前，设备存在需要多人操作，耗时长的问题，本课题针对这些问题，在原有设备基础上进行二次开发，经过多种方案的对比和实验，确定最终方案。机械方面有进出料的箱体设计，还有根据动作需要设计的一系列结构，如：弧形压网结构，网叉收网结构，滑轨等，电路方面利用PLC作为控制器，通过PLC接受外部传感器信号，经过程序的判断处理，控制多个汽缸进行顺序动作。在项目过程中，利用了CAD绘制平面二维图，Solidworks建立三维模型，Visio绘制电气原理图。
传统制造业不应单单依靠密集的劳动力完成生产，而应该向高水平的机电一体化转型。本课题从实际出发，开发出自动化设备替代人手，这对于降低劳动力成本，实现生产自动化具有一定意义。
关键字：套网袋；扎染洗水；PLC控制；生产自动化
Abstract
This article gives design of an Automatic mesh bag Packaging Machine that use in garment factory. This article will introduce the design from six aspects including The Project Background, the application principle, Design specification, the check calculation and the debugging results. Before improvement, the machine is low efficiency and needs many workers to operate. To solve these problems, I design a variety of solutions based on the original machine and determine the final plan by doing experiments and comparing. In the process of project, I use CAD to draw the two-dimensional figure, Solidworks to build the 3D model, and Visio to draw the electrical schematic diagram.
Traditional manufacturing should not only rely on the intensive labor to complete the production, but also need to transformation to a high level of mechanical and electrical integration. This topic set out from reality; develop automation equipment to replace labor. It has certain significance in reducing labor costs and realizing production automation.
Key word: Mesh bag packaging; Tie-dye washing; PLC; Production automation
目 录
摘要 I
Abstract II
1.前言 1
1.1课题研究背景 1
1.2 课题研究的内容 2
1.3 课题的研究方法和手段 3
2．第一代设计方案介绍 4
2.1第一代方案的选择 4
2.2第一代方案的具体设计 5
2.2.1主体进料部分 5
2.2.2压缩部分 5
2.2.3扎口切网部分 6
3. 第二代设备的机械结构设计方案 10
3.1 进料部分的改进 10
3.2切网袋部分 10
3.3 扎口部分 10
3.4整体结构改进 11
3.4.1 扎口切网部分 11
3.4.2 滑轨 13
3.4.3 气缸改进 13
3.5 整体模型 15
4. 机械结构及元件的校核 16
4.1 滑轨校核 16
4.1.1 滑轨轨道的校核 16
4.1.2 工作平台校核 17
4.2 直线轴承的校核 19
4.3 执行元件的选型及校核 20
4.3.1 DSN-25-500-PPV 校核 20
4.3.2 SDA 20*150-C校核 20
4.3.3 MRU 15*300-SD-A2校核 21
4.4 机械元件选型清单 21
5. 电路及程序设计 22
5.1 设计思路 22
5.2 电路元件选型 22
5.2.1 开关电源 22
5.2.2 光电开关 22
5.2.3 磁感应开关 23
5.2.4 电磁阀组 24
5.3 PLC原理与选型 25
5.3.1 PLC的组成和原理 25
5.3.2 PLC的选型 26
5.4 控制系统的I/O点及地址分配 27
5.5 电气原理图 27
5.6 程序设计与梯形图 29
5.6.1 功能图及流程图 29
5.6.2流程图 31
5.6.3 梯形图 31
6. 实物制作及调试 36
6.1 各部分实物图 36
6.2 电箱制作 38
6.3 调试中的问题及改进 39
6.3.1 气缸行程 39
6.3.2 打钉枪 39
6.3.3 改进结果 41
7. 设计总结与展望 42
致谢 43
参考文献 44
1.前言
1.1课题研究背景
改革开放以来，我国多项政策鼓励发展纺织服装业，“服装经济特区”遍地开花，服装产业日益向集群化发展。中国成为世界上最大的服装消费国，同时也是世界上最大的服装生产国。但是，近几年来，由于中国劳动力成本的迅速上升，中国制造业尤其是劳动密集型的轻工业正在逐渐失去优势，中国已经成为发展中国家里工资最高的国家。另外伴随我国“人口红利”逐渐消退，招工难、用工贵是近几年一直困扰纺织服装企业的难题。因此，只有加快企业的转型升级，发展自动化，降低对人工的依赖性，才能提高企业的竞争力。
据国际机器人联合会(IFR)的统计，近年来，全球范围内工业机器人每年以超过10%的速度增长。2012年，全球工业机器人装机量超过120万台，但是我国装机量却不到10万台，占全球总装机量的一成不到。2012年，我国每万名产业工人所拥有的工业机器人数量仅为25，远低于日本的339、韩国的347、德国的250，不足国际平均水平58的二分之一。从这些数据可以知道，我国制造业的自动化程度尚处于较落后的阶段，距制造业强国还有很大的增长空间。
广东溢达纺织有限公司作为行业的领头羊，一直致力于企业发展模式的转型升级，推动制衣自动化生产的发展。本课题是在该企业的实习过程中完成的，主要是针对扎染工艺。
所谓扎染，就是衣服在染色时，将部分结扎起来使其不能着色的一种染色方法。在实际生产过程中，主要是通过把单件衣服揉压成团，然后放到网袋里，扎口最后进行染色来完成这个工艺的。具体如图1-1所示。
图1-1 套网袋过程
改造前，工厂已有一个较为简单的设备在使用（如图1-2所示）。改造前的设备是由一个带抽风装置的箱体和一个气缸组成的，其中抽风是为了辅助进料，气缸则用于将衣服压缩。要实现持续生产，则需要三个人来操作这台设备。一个人负责进料，一个人负责在进料口处套网袋（图1-3），还有一个人负责用细绳把网袋口扎起来。
图1-2 原有设备 图1-3 人工套网袋
根据测量可得，在旧有设备上完成一件衣服的套网、包装需要两分钟一件。不难看出，这种生产方式存在着效率低下，浪费劳动力的问题，与精益生产的理念严重相悖。因此，改进原有设备，对于减少人力、成本，实现自动化生产、精益生产具有一定意义。
1.2 课题研究的内容
本课题从原有基础上进行改进，增加了出料口管的长度，使网袋能够一次性套在管上。出料口添加了扎口装置，主要用气缸带动，PLC进行控制。机械动作用两端扎口，中间切断网的方式来实现动作的循环。如图1-4所示。
图1-4 扎口切断示意图
通过改造，该工序套网袋和扎口的人工省去，原来的三人操作变为一人操作，时间缩减到一分钟之内。设计过程中主要涉及的内容有Solidworks三维建模、CAD零件图绘制、Visio电气原理图绘制、PLC编程等。
1.3 课题的研究方法和手段
由于这是一个用于实际生产的项目，所以在设计方案前，我和导师先去现场了解了实际情况，然后我们查找了一些与网袋相关的设备作为参考，通过探讨确定了初步方案。本设计作为一个实际生产用的设备，具有一定的难度，设计过程中要考虑到车间的空间限制和工人操作的方便程度等各种细节。同时，由于网袋具有较大柔性，在调试过程中也要根据网袋的实际状况对程序中的衣服压缩时间，及网袋扎口装置的尺寸进行相应调整，保证生产的稳定性及成功率。由于自己还是处于实习阶段，经验不足，所以在实物制作过程中也经常像部门的老师傅请教问题。
2．第一代设计方案介绍
通过分析工人实际作业时的动作，将机械的动作进行分解，如图2-1所示。根据分析出来的结果，设计了第一代方案，用Solidworks进行3D建模，然后制作并进行调试。
图2-1 动作分解
在调试过程中，根据所出现的问题进行改进，制造了第二代设备，下面就第一代设备的方案进行介绍，主要分三方面进行阐述：方案的选择、方案的具体设计、调试结果。
2.1第一代方案的选择
在确定第一代方案时，我们有两个初步的方案。
第一个方案如图2-2所示。衣服从中间进料口进入，两端的气缸对衣物进行压缩，压缩完毕后，衣服依靠重力从竖直方向往下掉，此方案可大大减少衣服压缩所需的时间。
