基于機(jī)械設(shè)備裝調(diào)與控制系統(tǒng)應(yīng)用論文

河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）題 目 基于機(jī)械設(shè)備裝調(diào)與控制系統(tǒng)應(yīng)用 系 （ 分 院 ） 機(jī) 電 工 程 系 學(xué) 生 姓 名 王 昆 侖 學(xué) 號(hào) 1410101133 專 業(yè) 名 稱 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 指 導(dǎo) 教 師 李 小 強(qiáng) 2017 年 02 月 20 日河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程 系（分院）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書姓 名 王昆侖 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 機(jī)電 142 班畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目基于機(jī)械設(shè)備裝調(diào)與控制系統(tǒng)應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題的目的與意義目前隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)機(jī)械設(shè)備的控制要求也越來越高，高精度、高效率、高質(zhì)量是機(jī)械行業(yè)發(fā)展的方向，因此，控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)備中起到至關(guān)重要的作用。本文主要進(jìn)行西門子的可編程序控制器的十字滑臺(tái)控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)塔控制系統(tǒng)，沖孔控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過對(duì)各種控制方法的對(duì)比進(jìn)行選擇了用可編程序控制器來控制步進(jìn)電機(jī),伺服電機(jī)，以達(dá)到機(jī)械設(shè)備協(xié)調(diào)的工作效果。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的資料收集情況（含指定參考資料）1.彭文生等主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第 1 版.北京：高等教育出版社，2002 2.唐增寶等主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).第 1 版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，20063.吳宗澤主編.機(jī)械零件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)受冊(cè)M.第 1 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20044.廖常初FX 系統(tǒng) PLC 編程及應(yīng)用高等教育出版社 20055.陳宇：可編程序控制器基礎(chǔ)及編程技巧，華南理工大學(xué)出版社，1999畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃2016 年 11 月 20 日接受畢業(yè)論文任務(wù)書，根據(jù)要求在圖書館查閱相關(guān)書籍并通過互聯(lián)網(wǎng)收集相關(guān)資料2016 年 12 月 1 日 2017 年 1 月 20 日 整理收集到的資料接受任務(wù)日期 年 月 日要求完成日期 年 月 日學(xué) 生簽名：年 月 日指導(dǎo)教師簽名：年 月 日 系（分院）主任（院長(zhǎng)）簽名：年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)閱意見表姓 名 王昆侖 學(xué) 號(hào) 1410101133 性 別 男專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 機(jī)電 142 班畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目基于機(jī)械設(shè)備裝調(diào)與控制系統(tǒng)應(yīng)用評(píng)閱意見成績(jī) 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯意見表姓 名 王昆侖 學(xué) 號(hào) 1410101133 性 別 男專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 機(jī)電 142 班畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目基于機(jī)械設(shè)備裝調(diào)與控制系統(tǒng)應(yīng)用答辯時(shí)間 地 點(diǎn)姓 名 職 稱 學(xué) 歷 從事專業(yè)組 長(zhǎng)成 員答辯小組成員 秘 書答辯小組意見答 辯 成 績(jī)：答辯小組組長(zhǎng)簽名：年 月 日基于機(jī)械設(shè)備裝調(diào)與控制系統(tǒng)應(yīng)用王昆侖摘要:目前機(jī)械設(shè)備的組成基本上由動(dòng)力源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置、檢測(cè)及傳感器部分、控制系統(tǒng)等五部分組成，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)機(jī)械設(shè)備的控制要求也越來越高，高精度、高效率、高質(zhì)量是機(jī)械行業(yè)發(fā)展的方向，因此，控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)備中起到至關(guān)重要的作用本文主要進(jìn)行西門子的可編程序控制器的十字滑臺(tái)控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)塔控制系統(tǒng)，沖孔控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過對(duì)各種控制方法的對(duì)比進(jìn)行選擇了用可編程序控制器來控制步進(jìn)電機(jī),伺服電機(jī)，以達(dá)到機(jī)械設(shè)備協(xié)調(diào)的工作效果。關(guān)鍵字：PLC；控制技術(shù)；十字滑臺(tái) 十字滑臺(tái)是許多數(shù)控加工設(shè)備和電子加工設(shè)備的重要組成部分，如數(shù)控機(jī)床的縱橫進(jìn)刀裝置，現(xiàn)在我國(guó)的工業(yè)朝著智能化的方向，而利用 PLC 控制具有可靠性高抗干擾能力強(qiáng)，配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)，易學(xué)易用，系統(tǒng)的設(shè)計(jì),工作量小，維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低的優(yōu)點(diǎn)。1、機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)介紹（1）系統(tǒng)的介紹機(jī)械設(shè)備主要是由送料部件（十字滑臺(tái)），轉(zhuǎn)塔部件，機(jī)械式?jīng)_料部件，沖壓模具組成，通過鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)等傳動(dòng)。十字滑臺(tái)主要由滾珠絲杠螺母副、直線導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌定位塊、導(dǎo)軌壓緊塊、底板、中滑板、中立板、上滑板、軸承座、螺母固定座、角接觸軸承 7202AC、深溝球軸承 6202-2RZ、電機(jī)支架、伺服電機(jī)、等高塊、端蓋、夾手、墊片等組成。轉(zhuǎn)塔部件主要由上模盤、下模盤、上模盤軸、下模盤軸、下模盤底板、上模盤固定軸、下模盤固定軸、圓錐滾子軸承（30213、32011）、上、下模盤氣缸支架、鏈輪軸軸承座、軸承座墊塊、步進(jìn)電機(jī)底座、分度盤原點(diǎn)檢測(cè)塊、08B49 大鏈輪、08B19 小鏈輪等組成。機(jī)械式?jīng)_料部件主要由沖床床身板、沖床底板、大齒輪、小齒輪、大帶輪、大帶輪鎖緊螺母、小帶輪、軸承座套、角接觸軸承（7205AC）、深溝球軸承(6203-2RZ、6305-2RZ、6303-2RZ、61906-2RZ)、軸承預(yù)緊力隔環(huán)、端蓋、曲軸、軸瓦、軸瓦套、支架、電機(jī)座、卸荷式帶輪裝置、電磁離合器、電磁制動(dòng)器等組成。（2）機(jī)械設(shè)備工作原理及方法十字滑臺(tái)是由兩組直選滑臺(tái)的按照 X 軸方向和 Y 軸方向組合，通常也稱為直角機(jī)器人、坐標(biāo)軸滑臺(tái)、XY 軸滑臺(tái)。工業(yè)上常常以橫向表示 X 軸，另一個(gè)軸向就是 Y軸。X 軸的中點(diǎn)與 Y 軸重合時(shí)，外觀上看起來是中文中的“十”字，十字滑臺(tái)的名稱也由此而來。十字滑臺(tái)的工作原理是通過一組直線滑臺(tái)固定在另一組滑臺(tái)的滑塊上。十字滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)主要取決于其組成元素直線滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)。即十字滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)主要分為兩種：同步帶結(jié)構(gòu)和絲桿結(jié)構(gòu)。 轉(zhuǎn)塔，即轉(zhuǎn)塔頭，直接安裝在機(jī)床主軸前，由機(jī)床驅(qū)動(dòng)，也可以安裝在機(jī)床的多個(gè)側(cè)面，執(zhí)行多軸運(yùn)動(dòng)，輸出端可以安裝二至六個(gè)具有中心內(nèi)冷功能的更換式主軸，能夠執(zhí)行鉆孔，攻螺紋，鏜削，銑削。機(jī)械式?jīng)_料部件由 PLC 控制的交流電機(jī)控制。（3） 送料機(jī)構(gòu)（十字滑臺(tái)）的機(jī)械裝配1、裝配前，安裝面應(yīng)清理2、測(cè)第一根導(dǎo)軌與基準(zhǔn)面的平行度1)用深度游標(biāo)卡尺測(cè)量導(dǎo)軌與基準(zhǔn)面距離，使導(dǎo)軌各點(diǎn)到基準(zhǔn)面 A 的距離基本一致。2)將杠桿式百分表吸在直線導(dǎo)軌的滑塊上，百分表的測(cè)量頭接觸在基準(zhǔn)面上，沿直線導(dǎo)軌滑動(dòng)滑塊，使得導(dǎo)軌與基準(zhǔn)面之間的平行度符合要求，將螺絲打緊固定導(dǎo)軌。3)導(dǎo)軌定位塊的安裝：打緊導(dǎo)軌固定裝置使導(dǎo)軌貼緊導(dǎo)軌基準(zhǔn)塊。如果導(dǎo)軌與基準(zhǔn)塊不能貼牢，則在導(dǎo)軌與基準(zhǔn)塊之間加入銅墊片。3、測(cè)第二根導(dǎo)軌與第一根導(dǎo)軌的平行度1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)蓪?dǎo)軌之間的距離，將兩導(dǎo)軌各點(diǎn)的距離調(diào)整到基本一致。2）以已安裝好的導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，將杠桿式百分表吸在基準(zhǔn)導(dǎo)軌的滑塊上，百分表的測(cè)量頭接觸在另一根導(dǎo)軌的側(cè)面，沿基準(zhǔn)導(dǎo)軌滑動(dòng)滑塊，使得兩導(dǎo)軌之間的平行度符合要求，將導(dǎo)軌固定裝置打緊固定導(dǎo)軌。4、滾珠絲杠的安裝1）用 M620 不銹鋼內(nèi)六角螺釘將絲桿螺母支座（一）固定在絲桿的螺母上。2）將兩個(gè)角接觸軸承和深溝球軸承安裝在絲桿的相應(yīng)位置上。安裝兩角接觸軸承之前，應(yīng)先把軸承座透蓋裝在絲桿上。3） 將絲桿安裝在軸承座上。用塞尺檢測(cè)端蓋與軸承座的間隙（選用深度尺測(cè)量軸承座端面與軸承間距離，在測(cè)量法蘭盤凸臺(tái)高度也正確），選擇一種厚度最接近間隙大小的青稞紙墊片（選擇青稞紙墊厚度，不應(yīng)超過塞尺厚度），安裝在端蓋與軸承座之間。4）測(cè)量滾珠絲杠與導(dǎo)軌的平行度，用百分表加百分表轉(zhuǎn)接頭測(cè)量絲桿的側(cè)母線，使絲杠與導(dǎo)軌平行，并打緊軸承座螺絲，將軸承座固定。5、中立板導(dǎo)軌、絲杠的裝配完成中滑板上絲桿與導(dǎo)軌的裝配。6、底板和中滑板的裝配1）將四個(gè)等高塊放在導(dǎo)軌滑塊上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌滑塊的位置2）將中滑板放在等高塊上調(diào)整滑塊的位置，用 M470 螺絲將等高塊和中滑板固定在導(dǎo)軌滑塊上。用杠桿百分表測(cè)量中滑板各處是否等高。如果存在差值，則修整等高塊使中滑板各處等高。3）用塞尺測(cè)量絲杠螺母支座與中滑板之間的間隙大小。4）將 M470 螺絲旋松，在絲桿螺母支座與中滑板之間加入與測(cè)量間隙厚度相等的調(diào)整墊片（調(diào)整墊片有 3 種厚度供挑選），將螺絲重新打到預(yù)緊狀態(tài)。7.將上滑板安裝在工作臺(tái)上，完成整個(gè)工作臺(tái)的安裝。（4）轉(zhuǎn)塔部件的裝配與調(diào)整1.上模盤的裝配與調(diào)整軸承 30213 和軸承 32011 兩軸承的內(nèi)圈裝配在上模盤軸的相應(yīng)位置，把軸承30213 軸承的外圈裝配到上模盤固定軸的相應(yīng)位置，把軸承 32011 軸承的外圈裝配到上、下模盤軸承外圈固定端蓋內(nèi)。上模盤固定在上模盤固定軸上，6 顆螺釘預(yù)緊，把上模盤放到 300300 的劃線平板上，上模盤在上，把大磁性表座吸在劃線平板上，百分表測(cè)量頭接觸在上模盤的外圓上，轉(zhuǎn)動(dòng)上模盤，調(diào)整上模盤的徑向跳動(dòng)為 0.08mm 以內(nèi)，邊調(diào)整上模盤的徑向跳動(dòng)邊打緊螺釘。2.下模盤的裝配與調(diào)整下模盤軸和下模盤固定軸固定在一起，6 顆螺釘預(yù)緊，08B49 大鏈輪和上模盤固定軸固定在一起。下模盤軸和下模盤底板裝配在一起。把分度盤原點(diǎn)檢測(cè)裝配在 129下模盤上。下模盤固定下模盤軸上，6 顆螺釘預(yù)緊，下模盤底板放到 300300 的劃線平板上，下模盤在上，把大磁性表座吸在劃線平板上，百分表測(cè)量頭接觸在下模盤的外圓上，調(diào)整下模盤的徑向跳動(dòng)為 0.05mm 以內(nèi)，邊調(diào)整邊打緊螺釘。3.上、下模盤軸同軸的裝配與調(diào)整把模盤裝配在沖床下拉板上，下模盤裝配在鑄件底板上，4 顆螺釘預(yù)緊，用三把規(guī)格為 20013012.5mm 的直角尺調(diào)整上模盤和下模盤的中心同軸，下模盤底板上的腰形孔和沖床底板的腰形孔的軸線垂直，前后方向通過下模盤底板的腰形孔調(diào)整，左右方向如果下模盤底板調(diào)整不到要求可通過調(diào)整沖床底板的腰形孔進(jìn)行調(diào)整，邊調(diào)整上、下模盤中心同軸，邊打緊螺釘。4.鏈輪軸、步進(jìn)電機(jī)的裝配與調(diào)整把 08B19 小鏈輪 2 裝配鏈輪軸的相應(yīng)位置，并用兩個(gè)圓螺母打緊。裝上鏈輪軸軸承座和軸承 32004 的內(nèi)圈，注意軸承的方向和下邊軸承內(nèi)圈裝有鏈輪軸軸承內(nèi)圈調(diào)整套管，然后兩邊各用兩個(gè)圓螺母調(diào)整軸承的預(yù)緊力，裝上 08B19 小鏈輪 1。把裝有步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)電機(jī)底座固定在床身板上，把彈性聯(lián)軸器裝配在步進(jìn)電機(jī)和鏈輪軸之間。在裝配鏈條之前先用手推動(dòng)兩個(gè)上下模盤定位用電磁鐵，使上下模盤定位銷導(dǎo)向軸插入上下模盤定位孔內(nèi)，把兩根鏈條裝配在 08B49 大鏈輪和 08B19 小鏈輪1、08B19 小鏈輪 2 之間。調(diào)整兩鏈條的松緊，通過軸承座墊塊上的腰型孔調(diào)整鏈條的張緊度，并調(diào)整步進(jìn)電機(jī)與鏈輪軸之間的同軸度。5.模具的裝配與調(diào)整此設(shè)備共有 6 個(gè)工位和配套的三套模具（圓孔模、方孔模、腰孔模），現(xiàn)以方孔模具為例，進(jìn)行模具的調(diào)整，把方孔模具裝配在 1 號(hào)工位上。把下模固定塊 2（注意：鍵槽從下模固定塊 2 的中間分，一邊大一邊小，小的一邊在下）固定在下模盤上，螺釘預(yù)緊。把外導(dǎo)套固定在上模盤的孔內(nèi)（注意：外導(dǎo)套上鍵槽應(yīng)在里面），螺釘預(yù)緊。腰孔模和方孔模的調(diào)整方法一樣，圓孔模不用調(diào)整在毛坯上沖出的孔的邊與毛坯邊的平行度，注意：每次調(diào)整模具都要把對(duì)應(yīng)工位旋轉(zhuǎn)到?jīng)_頭下方，手動(dòng)推動(dòng)兩個(gè)上下模盤定位用電磁鐵，使上下模盤定位銷導(dǎo)向軸插入上下模盤定位孔內(nèi)，直到模具調(diào)整完成后松開。2、控制系統(tǒng)（一）PLC 的定義美國(guó)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在 1987 年對(duì)可編程序控制器做出如下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。（二）PLC 的特點(diǎn)1. 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好 2. 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)3. 編程方便，易于使用4. 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短（三）PLC 的基本結(jié)構(gòu)及原理1、PLC 結(jié)構(gòu)目前 PLC 種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。主要包括中央處理單元 CPU、存儲(chǔ)器 RAM 和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、I/O 擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如圖 1 所示，PLC 控制系統(tǒng)由輸入量PLC輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為 PLC 的輸入量，它們經(jīng) PLC 外部輸入端子，作為 PLC 的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見，PLC 的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。圖 1 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖2、PLC 工作原理PLC 采用的是循環(huán)掃描工作方式。對(duì)每個(gè)程序，CPU 從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，