目的及意义：随着我国经济快速的进步，铝合金门窗消费市场变得越来越庞大。据有关数据统计，中国已有5000万户达的生活水平赶上欧美发达国家中产阶级水平的家庭，这类人群的涌现，标志着我国的消费情况要改变[2]。他们一般是追求产品的舒适、品质、时尚等因素，为了体现与自己相符社会地位的消费水平[4]。这种情况的出现对生产高档铝合金门窗的企业来说是一个良好的发展机会。这就要求相匹配自动化的生产设备来进行生产，来提高产品的稳定性。 在原来的铝合金门窗加工生产过程中，铝合金门窗组装生产主要靠手工，这样一方面效率不高，工人的劳动强度也很大，而且工人在生产中自身的安全也得不到保障[5]。现在急需要开发一种操作简便，自动化程度高的铝合金门窗组装生产线，以此来有效降低生产成本和减轻工人的劳动强度，增强企业竞争力，这种情况已经迫在眉睫。 随着科技的快速发展，自动化水平的进步，越来越多企业正在向着高度机械化、自动化的方向前进[8]。目前，我国的铝合金门窗生产制造数量虽然已经位居世界前列，但是高端市场依旧被发达国家垄断，国内出口铝合金门窗的生产企业迫切需要自动化生产线，只有这样，才能实现铝合金门窗的低成本批量生产，提高铝合金门窗产品的质量和产品的劳动生产率，在降低成本的同时增强企业的竞争力。所以行业内需要大量使用机械自动化设备，在不断的发展过程中，提升我国企业的自动化水平[1]。 工业自动化技术已经成为先进制造领域中最重要的技术之一，其目的是提高企业的生产效率与产品加工一致性。无论是高速大批量制造企业还是追求快速、定制化和柔性企业，都要依靠先进的自动化技术[2]。 本项目旨在研究铝合金门窗自动组装生产线的结构设计和控制系统设计，包括组装主体、上料、打孔、打钉、下料等部分的结构设计，自动化控制部分主要是完成铝合金门窗组装生产线的电气控制系统进行设计。铝合金门窗生产线结构设计和控制研究课题对铝合金门窗生产制造有着非常重要的意义。

国内外现状：由于铝合金门窗是低附加值产品，随着我国人口红利的消失，劳动力成本大幅增加，必将倒逼企业加快技术研发，大量淘汰效率低下的企业，我国的铝合金门窗产业经过几十年的发展，形成了一定的产业规模，铝合金门窗的生产和出口在国际铝合金门窗市场中已占有不可取代的地位[3]。一份调查数据显示：每当我们的消费水平提高 1%，那么我们对家具的采购量将增长1.5%[1]，反之亦然；就以我国目前的 GDP 以 7％左右的增速和工业增长 10％的情况下，其潜在的市场增长率可以保障家具行业在较长时间以 15％的增长[10]。由此可见，铝合金门窗作为家具行业中必不可少的组成部分，铝合金门窗市场必定会随着人民生活水平的日益提高而快速发展壮大。 但是，和外国先进铝合金门窗生产企业相比，铝合金门窗市场生产效率不高，除一些中型的铝合金门窗生产制造企业，很大一部分铝合金门窗制造企业的设备和人员配套水平不高[6]，还有好多家庭半作坊式企业，其机械化操作水平不高，大部分工序要靠手动操作，自动化生产线的加工方式不多。已有的生产线其流水速度也达不到要求。由于没有形成完备的产业链，不同地区、不同企业的铝合金门窗设计、生产、营销水平差距较大，没有形成良性的发展，究其原因是人们感觉家具生产不需要高文化素质的人才。据一份针对北京家具行业的调查显示：在首都家具行业中，能有大学水平的人员很低，不到十分之一，并且 50%以上的人员是自学[11]，要想以这样的知识文化水平和国外的企业竞争几乎是不可能，其结果就是我国家具行业在国际市场上竞争力不强、附加值低、资源浪费，同时国际市场认为我国的家具制造水平还处于初级阶段[3]。 由于我国现在的产业结构是在后起发展中国家、经济体制转型、超重就业压力的条件下形成的，这种情况造就了我国的铝合金门窗生产自动化水平参差不齐，主要还是处于低水平的加工状态，所以我们要抓紧时间实现工业自动化[12]。相对而言发达国家的铝合金门窗生产企业就非常看重应用新的科技来生产制造，如从铝合金门窗产品的材料、结构、功能、加工方法考虑来增加产品的附加值[13]。公开资料标明，发达经济体的公民经济增长有一半以上是靠科技进步拉动的，他们各国之间都有自己的技术强项，利用资源互补来实现双赢。所以，我国铝合金门窗制造企业要快速转变观念和文化的学习，在自己的知识水平上吸收国外的先进制造工艺，再结合自身的优势，购买国外和创新自己的技术，走现代和专业化协作的生产之路，加快我国的铝合金门窗在世界上的竞争优势[4]。

2. 研究的基本内容与方案

采用的技术方案及措施：1.首先研究分析目前国内外自动化设备的发展状况，在充分了解铝合金门窗生产状况的前提下，确定产品加工生产的流程，在此基础上确定了设备具有的功能。

2.考虑设备的现场布局，主要是考虑现场需要和设备的通用性，最终确定设备的工艺结构方案，有了以上的分析设计各个机构的结构，零部件的选型（主要是选择零部件的标准型），产品参数的选型（如电机的功率、扭矩等），最后设计出设备的总装配图。

3.另外还对气动控制系统进行分析，主要是建立气动控制系统的原理图和动力部分的分析。最后，对设备进行控制方面的设计。在机械结构设计和动力系统分析的基础上，采用 PLC 控制各个机械结构和气缸的动作，绘制了控制结构图，对 PLC 进行了 I/O 口的分配，PLC 的接线原理图设计[16]

4.然后进行软件方面的设计，主要包括设备的基本控制程序、回原点程序、单步操作程序和自动运行程序。

5. 最后介绍了整个产线的机械部门和控制部分进行技术汇总分析，展望该设备还需要改进的地方和未来的趋势，另外对设备运行过程中可能会出现的故障进行了可能性分析并提出相应的解决方案[30]

目标:本项目旨在研究铝合金门窗自动组装生产线的结构设计和控制系统设计，包括组装主体、上料、打孔、打钉、下料等部分的结构设计，自动化控制部分主要是完成铝合金门窗组装生产线的电气控制系统进行设计。

[1] 谢小鹏，王人成．灌装机控制系统改进设计[J]．石油化工设备，2000

[2] 江俊美．我国家具制造业的工业化研究-IE 工程技术在我国家具企业的应用[D]．长沙：中南林业科技大学．2006．