基于PLC自動(dòng)換刀系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、PAGE PAGE 36華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 題 目： 基于PLC自動(dòng)換刀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 劉剛 李省 吳蕓 高峰 學(xué) 號(hào)： 306 312 314 302 班 級(jí): 09機(jī)電（3）班 專(zhuān) 業(yè): 機(jī)械電子工程 指導(dǎo)教師: 余宏濤 目 錄一、摘要3 二、自動(dòng)換刀系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)4 2.1 數(shù)控臥式銑床的結(jié)構(gòu)42.2 最優(yōu)方案設(shè)計(jì)4 2.2.1刀庫(kù)橫移裝置4 2.2.2刀庫(kù)分度裝置4 2.3刀庫(kù)結(jié)構(gòu)組成5 2.3.1 刀庫(kù)裝置主要技術(shù)參數(shù)5 2.3.2 刀庫(kù)容量的確定52.4刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算6 2.4.1 刀庫(kù)分傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算6 2.4.2旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算8 2.4.3刀庫(kù)

2、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算82.5選擇電動(dòng)機(jī)容量82.6刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核92.7 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)10 2.7.1齒輪疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)102.8 氣缸設(shè)計(jì)和選擇11 2.8.1氣缸的選擇要點(diǎn)11 2.8.2氣缸初選11 2.8.3 驅(qū)動(dòng)力校核12 2.9絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案122.9.1工作臺(tái)的尺寸設(shè)計(jì)122.9.2導(dǎo)軌類(lèi)型設(shè)計(jì)122.9.3電機(jī)的選擇122.9.4減速器的選擇122.9.5聯(lián)軸器和軸承的選擇132.10工作臺(tái)的設(shè)計(jì)13 2.10.1工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估計(jì)13 2.10.2工作臺(tái)簡(jiǎn)圖132.11導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)13 2.11.1導(dǎo)軌材料和類(lèi)型選擇13 2.11.2導(dǎo)軌額定載荷的預(yù)算

3、142.12絲杠的設(shè)計(jì)14三、PLC控制硬件設(shè)計(jì)163.1 PLC簡(jiǎn)介163.2 自動(dòng)換刀控制系統(tǒng)要求163.3 PLC型號(hào)的選擇163.4 系統(tǒng)控制元件列表173.5 PLC的I/O地址的分配183.6 PLC程序梯形圖183.7程序的調(diào)試19四、心得體會(huì)20五、參考文獻(xiàn)21一、摘 要隨著數(shù)控車(chē)床的發(fā)展，數(shù)控刀架開(kāi)始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)方向發(fā)展。電動(dòng)刀架是數(shù)控車(chē)床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動(dòng)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性等.本設(shè)計(jì)采用電氣組合驅(qū)動(dòng)，主要完成了八工位臥式刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和利用三

4、菱FX2N可編程控制器（PLC）對(duì)自動(dòng)換刀系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其自動(dòng)換刀的形式為無(wú)機(jī)械手換刀，換刀過(guò)程中刀盤(pán)需要橫向移動(dòng)到合適的位置，使機(jī)床主軸便于與刀庫(kù)交換刀具。刀庫(kù)的選刀方式為任意選刀，換刀過(guò)程中，刀盤(pán)需要轉(zhuǎn)動(dòng)從而進(jìn)行選刀，這就需要刀庫(kù)分度裝置對(duì)裝有刀具的刀盤(pán)進(jìn)行分度，并且利用接觸傳感器對(duì)刀具進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把所得的電信號(hào)傳遞給數(shù)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)刀具的快速準(zhǔn)確選擇。在本設(shè)計(jì)中，刀庫(kù)橫移裝置的設(shè)計(jì)利用的是氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)的橫移運(yùn)動(dòng)；而刀庫(kù)分度裝置的設(shè)計(jì)利用的是槽輪機(jī)構(gòu)對(duì)刀盤(pán)進(jìn)行分度。機(jī)械設(shè)計(jì)主要包括分度機(jī)構(gòu)及定位機(jī)構(gòu)的選擇和刀架主軸，電機(jī)的選擇，工作臺(tái)和絲桿，氣缸等設(shè)計(jì)?？刂撇糠譃樽詣?dòng)

5、換刀工作方式。關(guān)鍵詞：數(shù)控刀架，PLC控制，電機(jī)，橫移裝置，分度裝置，刀庫(kù)二、自動(dòng)換刀系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)2.1 數(shù)控臥式銑床的結(jié)構(gòu) 數(shù)控立臥式銑床主要由機(jī)床床身、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，刀庫(kù)裝置，進(jìn)給電機(jī)，單氣缸等零部件組成。從數(shù)字控制技術(shù)特點(diǎn)看由于效控機(jī)床采用了HYPERLINK /view/515079.htm伺服電機(jī)，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床執(zhí)行部件工作順序和運(yùn)動(dòng)位移的直接控制，傳統(tǒng)機(jī)床的變速箱結(jié)構(gòu)被取消或部分取消了，因而機(jī)械結(jié)構(gòu)也大大簡(jiǎn)化了。數(shù)字控制還要求機(jī)械系統(tǒng)有較高的傳動(dòng)剛度和無(wú)傳動(dòng)間隙，以確?？刂浦噶畹膱?zhí)行和控制品質(zhì)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)由于計(jì)算機(jī)水平和控制能力的不斷提高，同一臺(tái)機(jī)床上允許更多功能部件同時(shí)

6、執(zhí)行所需要的各種輔助功能已成為可能，因而數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)掏比傳統(tǒng)機(jī)床具有更高的集成化功能要求。2.2最優(yōu)方案設(shè)計(jì)2.2.1刀庫(kù)橫移裝置 利用氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。氣缸類(lèi)型為雙作用氣缸，氣壓缸固定安裝在刀庫(kù)介面支架上，活塞桿則與刀庫(kù)固定連接。通過(guò)氣源的供給，可以使刀庫(kù)沿著導(dǎo)軌軸作往復(fù)橫向移動(dòng)。這種方案比較直接，而且氣缸所占用的空間要比使用電機(jī)要小許多，而且通過(guò)磁環(huán)開(kāi)關(guān)的控制，能夠較為精準(zhǔn)地控制刀庫(kù)的橫向移動(dòng)。2.2.2刀庫(kù)分度裝置通過(guò)圓錐齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其工作原理如下：刀盤(pán)與錐齒輪同軸固定連接，電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與錐齒輪固定連接，這樣就可以通過(guò)錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成選刀工作。這種機(jī)構(gòu)可

7、以較好的實(shí)現(xiàn)選到工作，錐齒輪機(jī)構(gòu)可以將電動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化成刀盤(pán)的低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)的自動(dòng)換刀裝置，其刀庫(kù)橫移裝置采用氣壓傳動(dòng)，而刀庫(kù)分度裝置則采用槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 最終設(shè)計(jì)最優(yōu)方案如下效果圖： 圖1 整體效果圖2.3刀庫(kù)結(jié)構(gòu)組成：刀庫(kù)結(jié)構(gòu)組成如下圖所示：圖2 結(jié)構(gòu)圖2.3.1 刀庫(kù)裝置主要技術(shù)參數(shù)刀庫(kù)裝置技術(shù)參數(shù)表主軸鼻端BT40刀庫(kù)規(guī)格BT40-T10刀具容量10馬達(dá)規(guī)格M6IK200-A刀具換刀時(shí)間8Sec氣缸規(guī)格63290行程氣壓管線8氣動(dòng)壓力0.50.6Mpa刀具最大長(zhǎng)度250mm刀具最大重量8Kg刀具最大外徑90mm（滿刀狀態(tài));150（臨空刀狀態(tài))2.3.2 刀庫(kù)容量的確定在確

8、定刀庫(kù)容量時(shí)，要進(jìn)行大量的分析調(diào)查，同時(shí)要考慮工藝需要及使用場(chǎng)合。一般來(lái)說(shuō)，需要承擔(dān)多個(gè)工件的切削任務(wù)時(shí)，需要配備的刀庫(kù)容量較大。換句話來(lái)說(shuō)，配備的刀具愈多，機(jī)床能加工工件的比率也越高，但它們并不是成正比例關(guān)系。圖3.1為刀庫(kù)容量與機(jī)床能加工工件的比率統(tǒng)計(jì)曲線。 圖3 刀具數(shù)量統(tǒng)計(jì) 刀庫(kù)的刀具并不是越多越好，太大的容量會(huì)增和占地面積和刀庫(kù)的尺寸，使選刀時(shí)間增長(zhǎng)；儲(chǔ)存量過(guò)小，則不能滿足復(fù)雜零件的加工要求。因此，刀庫(kù)容量應(yīng)在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，力圖將一組類(lèi)似的零件所需的全部刀具裝入刀庫(kù)，以縮短每次裝刀所需的裝調(diào)時(shí)間。對(duì)圖3-1進(jìn)行分析可知，5把刀可完成加工工件的95左右的銑削工藝，15把孔加工刀具可

9、完成80的鉆削工藝， 20把刀的容量就可完成90以上工件的鉆銑工藝。本文設(shè)計(jì)的刀庫(kù)如需能達(dá)到加工90以上的工件要求，那刀庫(kù)就需要有20把刀具的容量，故可將本刀庫(kù)的容量設(shè)定為10。2.4刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算2.4.1 刀庫(kù)分傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算下圖為刀庫(kù)效果圖： 圖4 刀庫(kù)實(shí)物效果圖刀庫(kù)在換刀前，首先需要選刀。選刀的過(guò)程，就是使刀庫(kù)輪轂滿足一個(gè)周向間歇運(yùn)動(dòng)，也就是分度盤(pán)在分度過(guò)程中，轉(zhuǎn)位開(kāi)始與轉(zhuǎn)位結(jié)束位置上的瞬時(shí)角速度=0。在圖3.3中得出，為了使圓柱滾子能順利進(jìn)入和脫出分度盤(pán)上的徑向槽，在槽口的瞬時(shí)位置時(shí)，必須使轉(zhuǎn)臂中心線PQ與分度槽的中心線OQ相垂直，即OQP=90。在圓柱滾子從進(jìn)入至脫離徑向槽的過(guò)

10、程中，這位法蘭的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為162，而刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度則為18。設(shè)電機(jī)負(fù)載時(shí)，法蘭盤(pán)上的滾子以1的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n1，此時(shí)分度盤(pán)以3的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n3；而電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)以n2=1.25n1轉(zhuǎn)動(dòng)，在滾子撥動(dòng)分度盤(pán)一次的一個(gè)周期內(nèi)的分度時(shí)間為t1，間歇時(shí)間為t2。圖5 刀庫(kù)分度裝置運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖 t1 =16260(360n1) ； t2 = 19860(360n2 )； t總 = t1 + t2 ；本設(shè)計(jì)刀庫(kù)最大刀容量為10，分度槽數(shù)量亦為10，選刀時(shí)分度盤(pán)按最近原則選刀，選到最遠(yuǎn)處刀具所需的時(shí)間為T(mén)2 (令T2為3秒）則：T2 = 10 t總 = 3 Sec ；綜合以上各式并代入數(shù)據(jù)可得： n

11、1 = 178 rmin，t 1 = 0.152 ； 1 = 2n160=18.6 rads ；圓柱滾子從進(jìn)入至脫離徑向槽這個(gè)過(guò)程，定位法蘭的轉(zhuǎn)角為21=162，分度盤(pán)的轉(zhuǎn)角為23=2/z=18，（z為分度盤(pán)的槽數(shù)）。在直角三角形PQO中，根據(jù)正切函數(shù)，3=arctansin1(1-cos1) ，式中=R1a=sin3。分度機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)位過(guò)程中，定位法蘭以勻角速度1轉(zhuǎn)動(dòng)，分度盤(pán)以角速度反向轉(zhuǎn)動(dòng)，分度盤(pán)每次分度轉(zhuǎn)過(guò)的角度與槽數(shù)z有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系（23=2/z），分度盤(pán)的角速度3為3對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)： 3 = = 分度盤(pán)的角加速度為： =代入數(shù)據(jù)得：-54.8 rads2 。2.4.2旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算

12、刀具最大重量為8Kg；分度盤(pán)與刀庫(kù)輪轂質(zhì)量估計(jì)為15Kg；刀盤(pán)及圓盤(pán)罩蓋等總質(zhì)量估計(jì)為7Kg；故刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)部件的總質(zhì)量M=30Kg；將整個(gè)旋轉(zhuǎn)部件等效為質(zhì)量均勻、半徑R為300mm的圓盤(pán)，則其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J = 0.5MR2 = 1.35 Kgm2；2.4.3刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算 T = J=1.3554.8Nm 74 Nm2.5選擇電動(dòng)機(jī)容量(1)計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd按常用機(jī)械傳動(dòng)效率簡(jiǎn)表確定各部分效率為滾動(dòng)軸承效率2=0.99，圓錐齒輪傳動(dòng)效率3=0.95，彈性聯(lián)軸器效率4=0.99，卷筒軸滑動(dòng)效率5=0.96，卷筒效率6=0.96。傳動(dòng)裝置總效率為： =223456 =0. 9920.950.

13、990.960.96=0.85得出電動(dòng)機(jī)輸出功率：Pd=1.10.850.93KW（2）所需的驅(qū)動(dòng)功率 刀盤(pán)的轉(zhuǎn)速為n1 = 178 rmin均角速度： =2n60 ，t1 = 18(180 )=0.152； 可得到轉(zhuǎn)位過(guò)程中，分度盤(pán)的平均轉(zhuǎn)速： n= 19.7 rmin；分度盤(pán)所需的驅(qū)動(dòng)功率： Tmi= =50.136Nm ； 所選電機(jī)的輸出許用轉(zhuǎn)矩T應(yīng)該大于Tmiin .（3）確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸送機(jī)卷筒轉(zhuǎn)速：nw=121.02r/min 一般可選用同步轉(zhuǎn)速1000r/min或1500r/min的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。單級(jí)緣錐齒輪的傳動(dòng)比范圍i2=23，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為nd=nw i1 i

14、2=121.02(2243)=484.081452.24r/min符合這一同步轉(zhuǎn)速范圍的有750r/min,1000r/min,1500r/min。選用750r/min同步轉(zhuǎn)速電機(jī)，則電機(jī)重量大、價(jià)格昂貴；1000r/min,1500r/min電機(jī)從重量、價(jià)格及傳動(dòng)比等方面考慮，選用TY90S-4型電動(dòng)機(jī)。其相關(guān)參數(shù)如下：型號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速軸徑中心高TY90S-41.1KW1500r/min3.03.042mm160mm（4）計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i總=12.392.6刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩最小應(yīng)為 T = 74 Nm；電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為n2=200 rmin；假設(shè)傳動(dòng)效率為90%，則負(fù)載

15、時(shí)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為： n1=20090 rmin=180 rmin；一個(gè)周期內(nèi)的轉(zhuǎn)位時(shí)間為： t1=16260(360n1) = 0.15 Sec ；一個(gè)周期內(nèi)的電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間; t2 = 19860(360n2 ) =0.165 Sec； 又 3=2n360 ，t1 = 18180 ；故此時(shí)分度盤(pán)的轉(zhuǎn)速為: n3= 20 rmin ；減速電機(jī)傳遞到分度盤(pán)上的功率為: P1 = 0.290=0.18 Kw；減速電機(jī)傳遞到分度盤(pán)上的轉(zhuǎn)矩: T1 = = =86Nm74 Nm；所以，刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿足要求。2.7直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)錐 HYPERLINK /cat_1230003.html t _bl

16、ank 齒輪是圓錐齒輪的簡(jiǎn)稱，它用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩相交軸之間的傳動(dòng),兩軸交角S稱為軸角，其值可根據(jù)傳動(dòng)需要確定，一般多采用90。如下圖：圖6 錐齒輪嚙合圖2.7.1齒輪疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查表，取載荷系數(shù)K=1.1，推薦齒寬系數(shù)R=0.250.3,取R=0.3。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩:T1=1.7297105Nmm（1）計(jì)算分度圓錐角1=arctan= arctan=69.722=90-1=90-69.72=20.28（2）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1=18.12Zv2=132.71（3）計(jì)算模數(shù)查的YF1=3.02, YF2=2.16因?yàn)?0.023，=0.011，故將代入計(jì)算。 mm=3.43（4）計(jì)算大端模數(shù)m =4.0

17、4查表取m=4.5（5）計(jì)算分度圓直徑： d1=mZ1=4.517=76.50mmd2=mZ2=4.546=207.00mm(6)計(jì)算外錐距R=109.16mm(7)計(jì)算齒寬：b=RR=0.3109.16=32.75mm取b1=b2=35mm(8)計(jì)算齒輪的圓周速度齒寬中點(diǎn)處直徑：dm1=d1(1-R)=76.50(1-0.50.3)=65.025mm則圓周速度 ：v =1.10m/s由表可知，選擇8級(jí)精度合適。（9）驗(yàn)算輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度F1=95.38MpaF1=129Mpa, F1F1，故安全。2.8氣缸設(shè)計(jì)和選擇2.8.1氣缸的選擇要點(diǎn) 根據(jù)工件機(jī)構(gòu)所需力的大小，考慮氣缸載荷率確定活塞桿

18、上的推力與壓力，從而確定氣缸內(nèi)徑。氣缸由于其工作壓力較小（0.50.6Mpa），一般在10000N以內(nèi)，輸出力過(guò)大其體積會(huì)太大，因此在氣動(dòng)設(shè)備上，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減小氣缸尺寸。2.8.2氣缸初選初選氣缸類(lèi)型為10A-5系列氣缸，氣缸內(nèi)徑D=，活塞桿直徑d=，氣缸行程L=290，氣源氣壓p=0.5Mpa，工作頻率較高，載荷率取0.3。2.8.3 驅(qū)動(dòng)力校核 向左推力P = d2p =6320.50.3 = 467N 向右拉力Q =（D2-d2）p=394N 估計(jì)刀庫(kù)總重量M=70Kg，則橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力 F =Mg =0.17010N=70N其中，是導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取0.1；g是重力

19、加速度，取10NKg。PF且QF，所以驅(qū)動(dòng)力方面滿足設(shè)計(jì)要求2.9絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案 絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容包括工作臺(tái)尺寸設(shè)計(jì)、導(dǎo)軌設(shè)計(jì)、減速器的選擇、聯(lián)軸器和軸承的選擇以及直流電機(jī)的選擇。圖7 絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)圖2.9.1工作臺(tái)的尺寸設(shè)計(jì) 由于所要承受的負(fù)載的重量較小，并且導(dǎo)軌的行程比較小，所以根據(jù)負(fù)載的重量可設(shè)計(jì)矩形工作臺(tái)。2.9.2導(dǎo)軌類(lèi)型設(shè)計(jì)由于工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件重量和工作載荷不大，故設(shè)計(jì)滑動(dòng)直線導(dǎo)軌副，從而減小工作臺(tái)的摩擦系數(shù)，提高運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。2.9.3電機(jī)的選擇根據(jù)負(fù)載和工作臺(tái)及零部件的重量較小，所以選用的電機(jī)的功率較小，可選用普通的直流電機(jī)，結(jié)合絲杠的轉(zhuǎn)矩可選擇所需

20、的電機(jī)。2.9.4減速器的選擇因?yàn)楣ぷ髋_(tái)的水平行程比較小，絲杠的轉(zhuǎn)速比較小，結(jié)合電機(jī)的轉(zhuǎn)速較大，需選擇傳動(dòng)比較大的減速器，又因?yàn)樗韫β瘦^小，則可選用同軸圓柱齒輪減速器。2.9.5聯(lián)軸器和軸承的選擇根據(jù)所選用的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的尺寸和減速器的蝸輪和蝸桿的尺寸，可以選擇合適的聯(lián)軸器。由于在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，所受的軸向力比較小，主要承受徑向力，所以可選擇角接觸軸承。實(shí)物圖如下圖8所示： 結(jié)構(gòu)件圖如圖9所示：2.10工作臺(tái)的設(shè)計(jì)2.10.1工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估計(jì)工作臺(tái)的相關(guān)參數(shù)設(shè)定為：材料：灰鑄鐵 HT200，密度=7.0g/cm3長(zhǎng)度寬度厚度：506010+5035102=30000+35000=650

21、00mm3工作臺(tái)質(zhì)量：m=V=7.06500010-6=0.455kg G=4.55N工作臺(tái)最大載荷：F=15N2.10.2工作臺(tái)簡(jiǎn)圖 根據(jù)給定的有效行程，畫(huà)出工作臺(tái)簡(jiǎn)圖。取兩道軌的中心距為50mm，設(shè)計(jì)工作臺(tái)簡(jiǎn)圖如下：圖10 工作臺(tái)簡(jiǎn)圖2.11導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)2.11.1導(dǎo)軌材料和類(lèi)型選擇滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)件直接接觸，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、接觸剛度大，缺點(diǎn)：摩擦阻力大、磨損快、低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。在此我們選擇滑動(dòng)三角形導(dǎo)軌。導(dǎo)軌簡(jiǎn)圖如圖2-4所示圖11 導(dǎo)軌簡(jiǎn)圖材料： 用于導(dǎo)軌的材料，應(yīng)具有耐磨性好，摩擦因數(shù)小，并具有良好的加工和熱處理性質(zhì)。本設(shè)計(jì)導(dǎo)軌材料應(yīng)選用HT200，它具有較好的耐磨性，

22、灰鑄鐵密度為=7.0g/cm3。此灰鑄鐵導(dǎo)軌的硬度一般為180200HBW。為了提高導(dǎo)軌表面硬度，采用表明淬火工藝，表面硬度可達(dá)55HRC，導(dǎo)軌的耐磨性可提高13倍。2.11.2導(dǎo)軌額定載荷的預(yù)算 工作臺(tái)重量G=4.55N，工作臺(tái)最大載荷F=15N，因此導(dǎo)軌額定靜載荷為F靜=F+G=4.55+15=19.55N2.12絲杠的設(shè)計(jì) 滾珠螺旋的特點(diǎn)：摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高；磨損小、壽命長(zhǎng)、工作可靠性好；具有運(yùn)動(dòng)的可逆性，應(yīng)設(shè)防逆動(dòng)裝置；軸向剛度較高，抗沖擊性能較差；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造較難；預(yù)緊后得到很高的定位精度（約達(dá)5um/300）和重復(fù)定位精度（可達(dá)12um）。參照設(shè)計(jì)要求發(fā)現(xiàn)，滑動(dòng)螺旋和滾動(dòng)

23、螺旋均可滿足要求。擬選定滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)方式。滾動(dòng)螺旋的工作原理如圖2-5所示，絲杠4和螺母1的螺紋滾道間置有滾珠2，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠2沿螺紋滾道滾動(dòng)，則絲杠與螺母之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置3，如圖2-5a所示的反向器和圖2-5b所示的擋珠器，它們與螺紋滾道形成循環(huán)回路，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)。圖12 滾珠絲杠副(1)滾珠絲桿副的選用與校核計(jì)算導(dǎo)軌摩擦力 Fu=u(m1+m2)g=2.874N ；其中m1 =1.5移動(dòng)負(fù)載；m2 =0.455工作臺(tái)質(zhì)量和滑塊質(zhì)量；u=0.15導(dǎo)軌與支撐之間的摩擦系數(shù)u查下表： 常用材料的滑動(dòng)摩擦系

24、數(shù)摩擦副材料靜摩擦系數(shù)us動(dòng)摩擦系數(shù)u無(wú)潤(rùn)滑有潤(rùn)滑無(wú)潤(rùn)滑有潤(rùn)滑鋼-鋼0.150.150.1鋼-青銅0.10.150.150.180.07(2)軸向載荷Fxmax和等效軸向載荷Fm的計(jì)算Fxmax=kFx+u(Fz+G)+( m1+ m2)a=12.08N 其中負(fù)載移動(dòng)阻力系數(shù)k=1.15 ; Fx負(fù)載移動(dòng)阻力； Fz= m2g; G= m1 g; a=v/t=5mm/s2; Fxmax=Fm=12.08N;(3)預(yù)設(shè)滾動(dòng)絲桿基本參數(shù) 螺紋公稱直徑d0=10 ； 導(dǎo)程Ph=2.5； 鋼球直徑Dw=1.488mm; 圈數(shù)列數(shù)ik=2.51；螺桿滾道曲率rs=0.52 Dw; 轉(zhuǎn)速n=V/Ph=12

25、0r/min;(4)計(jì)算動(dòng)載荷Ca Ca=khKFKHKlFm/kn=69.54N 壽命系數(shù)Kh =(Ln/500)1/3由于是普通絲桿傳動(dòng)，選Lh =15000h；由知： 載荷系數(shù)KF=1.2；動(dòng)載荷硬度系數(shù)KH=1.0;轉(zhuǎn)速系數(shù)Kn=（33.3/n）1/3,其中n是絲桿轉(zhuǎn)速； 短行程系數(shù)KL=1.0。(5)螺旋導(dǎo)程角 =arctan Ph/d0= arctan0.417=4.6o（6）基本額定載荷校核Ca Ca=fc（icosa）0.7Z2/3Dwwtana=281.8N fc= KFKHKA Fm=14.533其中fc：與滾珠絲桿副滾道的幾何形狀制造精度和材料有關(guān)的系數(shù)一圈螺紋滾道內(nèi)的鋼

26、球數(shù)量Z=d0/Dw； 鋼球滾到便面在接觸點(diǎn)處的公法線與螺紋軸線的垂直線間的夾角a=45 o 由上可知：Ca大于Ca（7）基本靜載荷Coa計(jì)算 Coa=KFKHF=6.6N*1.2=7.92N F 軸向載荷 取F=6.6N; 基本額定靜載荷Coa =focizDw2sina=5261N 當(dāng)a=45 o時(shí)，rs/ Dw=0.52, foc=63.7 Coa小于Coa，所以符合要求。（8）驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩TT=(F* d0/2)tan（+）=6.6*5* tan（+）=13.8N*mm當(dāng)量摩擦角； 由旋動(dòng)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)時(shí)tan=0.0025三、PLC控制硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC簡(jiǎn)介可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)

27、算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。3.2 自動(dòng)換刀控制系統(tǒng)要求 針對(duì)自動(dòng)換刀系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)的重點(diǎn)和關(guān)鍵是接受來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)的換刀指令即T指令，然后檢測(cè)當(dāng)前所在的刀位與T指令進(jìn)行比較。具體要求如下：換刀系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)換刀功能： 手動(dòng)換刀當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋到手動(dòng)檔時(shí)，按一下點(diǎn)動(dòng)換刀開(kāi)關(guān)，刀盤(pán)就轉(zhuǎn)一個(gè)刀位； 自動(dòng)換刀1）當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋到自動(dòng)檔時(shí)，換刀系統(tǒng)接受來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)的換刀指令進(jìn)行自動(dòng)換刀。設(shè)當(dāng)前的刀號(hào)為m號(hào)刀，這時(shí)T

28、指令要求換n號(hào)刀，如果m與n不相等則PLC通過(guò)比較選擇近的路線進(jìn)行換刀；2）如果m與n相等則不換刀；3.3 PLC型號(hào)的選擇兼顧系統(tǒng)中應(yīng)用到的能信功能，在眾多市面上的PLC產(chǎn)品中FX系列可編程控制器是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。在FX系列PLC中設(shè)置通信功能，擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用領(lǐng)域。本系統(tǒng)選擇了FX2N32MR001型PLC（輸入為16點(diǎn)，輸出為16點(diǎn)）。由PLC型號(hào)主回路電壓AC（100240）V；輸入端參數(shù)為電壓DC24V，電流5/7mA；繼電器輸出端電壓AC150V，DC30V以內(nèi)。本系統(tǒng)選用直流輸出方式。 PLC外接電氣元件選擇1）開(kāi)關(guān)的選擇本控制系統(tǒng)為PLC控制

29、，各種開(kāi)關(guān)的容量要求不高，普通的開(kāi)關(guān)足已，主要考慮輸入?yún)?shù)要求。對(duì)手動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)，選擇普通按鈕開(kāi)關(guān)LA系。手動(dòng)開(kāi)關(guān)為L(zhǎng)A2（綠色），停止開(kāi)關(guān)為L(zhǎng)A2（紅色）。本控制系統(tǒng)還要求有自動(dòng)和手動(dòng)控制之分，所以還要選擇一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)LA18-22X3二位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)一個(gè)。2）熔斷器的選擇對(duì)于經(jīng)濟(jì)型控制系統(tǒng)，對(duì)PLC的保護(hù)選用快速熔斷器FU。對(duì)應(yīng)于所選的PLC型號(hào)最大輸入電流3A，選擇型號(hào)RC13的熔斷器。該熔斷器額定電流為3A。PLC繼電器輸出時(shí)，每一個(gè)輸出點(diǎn)為2A，輸出點(diǎn)控制為5點(diǎn)，所以選額定電流為3A，型號(hào)為RC110的熔斷器。3）整流器的選擇為降低電壓的波動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)的不良影響，選擇把交流變?yōu)榈蛪褐绷鞴?/p>

30、電。因此，選擇型號(hào)為ZBA-10/24型整流器，它的輸入電壓為交流220V，輸出電壓為直流024V，額定電流10A。4）對(duì)輸入輸出口保護(hù)選擇對(duì)PLC輸入端電阻分析，自帶電阻為3k歐,對(duì)于DC24V的電流為標(biāo)準(zhǔn)電流，對(duì)輸入口保護(hù)不需做特別處理。輸出為直流感性負(fù)載時(shí)，需在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管或齊納二極管加以抑制。查有關(guān)資料時(shí)，在直流感性負(fù)載輸出時(shí)可選電流為1A左右的二極管，電阻約為50歐左右。本系統(tǒng)中選二極管為2AK3型。5）抗電氣噪聲干擾的措施 不正確的接地和電氣控制柜走線不合理，均會(huì)導(dǎo)致PLC受電氣噪聲干擾而不能正常工作。為避免此類(lèi)故障的發(fā)生，要注意以下幾點(diǎn)： a. 系統(tǒng)應(yīng)正確、良好地接地；

31、 b. 低電壓信號(hào)電纜與高壓電動(dòng)力電纜應(yīng)獨(dú)立走線； c. 將PLC上24VDC傳感電源的負(fù)端接地； d. I/O分配時(shí)輸入輸出模塊各應(yīng)可能相對(duì)集中地安排，防止輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的干擾，并做到便于布線； e. 當(dāng)對(duì)輸入信號(hào)檢測(cè)頻率要求不高時(shí)，可以將輸入點(diǎn)的輸入信號(hào)濾波時(shí)間延長(zhǎng)；3.4 系統(tǒng)控制元件列表自動(dòng)換刀系統(tǒng)控制元件列表如下：表3.1 系統(tǒng)控制元件表序號(hào)符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格1SB1手動(dòng)開(kāi)頭LA2綠色2SB2停止開(kāi)關(guān)LA2紅色3PRS接近開(kāi)關(guān)LB08-2KM54SA轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)LA18-22X3DC24V續(xù)表3.15FUPLC主回路熔斷器RC1106FUPLC輸出回路熔斷器RC1147PLC輸出端整流

32、器ZBA-10/24DC24V8PLC型號(hào)FX2N32MR0019馬達(dá)MFB510三位四通換向閥4WE5M5/OFA11VD續(xù)流二極管2AK31A3.5 PLC的I/O地址的分配通過(guò)對(duì)PLC選擇時(shí)對(duì)輸入輸出信號(hào)分析。已知輸入信號(hào)有手動(dòng)開(kāi)關(guān)、停止開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等，輸出信號(hào)控制對(duì)象是換向閥。其I/O地址見(jiàn)下表所示。表3.2 輸入口地址分配輸出地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)配Y000刀盤(pán)（刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)45度)Y001刀盤(pán)（刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)90度）Y002電磁閥YA1（刀庫(kù)裝置前移到位）Y003電磁閥YA2（刀庫(kù)裝置后移到位）Y004電磁閥YA3（松開(kāi)刀動(dòng)作）Y005電磁閥YA4（夾緊刀動(dòng)作）Y006工作臺(tái)后移到位

33、Y007工作臺(tái)前移到位輸入地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)配X001啟動(dòng)按鈕X002停止按鈕 3.6 PLC程序梯形圖在選擇用三菱FX2N32MR001型PLC情況下，我們自然是選擇三菱公司為其生產(chǎn)的PLC而開(kāi)發(fā)的編程軟件SWOPC-FXGP/WIN-C。結(jié)合以上的程序段和控制各種要求，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行綜合分析，得到梯形圖： 指令表：3.7程序的調(diào)試控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、修改。程序一般在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可采用三菱專(zhuān)用編程軟件根據(jù)流程圖將程序編制好編譯無(wú)誤后再傳入PLC，各輸出量的通斷狀態(tài)用發(fā)光二極管來(lái)顯示，

34、一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載（如電磁閥器等），實(shí)際的反饋信號(hào)（如接近開(kāi)關(guān)的接通等）。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況。系統(tǒng)和各種不同的工作方式，選擇流程圖中的每一條支路，各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)修改程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求四、心得體會(huì)和學(xué)別的學(xué)科一樣，在學(xué)完P(guān)LC理論課程后我們做了課程設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)以分組的方式進(jìn)行，每組有一個(gè)題目。我們做的是自動(dòng)換刀的PLC控制系統(tǒng)。由于平時(shí)大家都是學(xué)理論，沒(méi)有過(guò)實(shí)際開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到的時(shí)候都不知道怎么做。但通過(guò)各方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們基本學(xué)會(huì)了PLC設(shè)計(jì)的步聚和基本方法。分組工作的方

35、式給了我與同學(xué)合作的機(jī)會(huì)，提高了與人合作的意識(shí)與能力。通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來(lái)的程序與到PLC中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過(guò)解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì)PLC的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。通過(guò)合作，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒(méi)有過(guò)深入的交流，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們用了分工與合作的方式，每個(gè)人負(fù)責(zé)一定

36、的部分，同時(shí)在一定的階段共同討論，以解決分工中個(gè)人不能解決的問(wèn)題，在交流中大家發(fā)言，和提出意見(jiàn)，同時(shí)我們還向別的同學(xué)請(qǐng)教。在此過(guò)程中，每個(gè)人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說(shuō)明自己的想法。能過(guò)比較選出最好的方案。在這過(guò)程也提高了我們的表過(guò)能力。通過(guò)此次課設(shè)，讓我了解了PLC梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來(lái)源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。雖然本次課程設(shè)計(jì)是要求自己獨(dú)立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問(wèn)題和同學(xué)互相討論交流，多和同學(xué)討論。我們?cè)谧稣n程設(shè)計(jì)的過(guò)程中要不停的討論問(wèn)題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會(huì)使

37、自己在做的過(guò)程中沒(méi)有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計(jì)合在一起。討論不僅是一些思想的問(wèn)題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問(wèn)題，這樣可以使自己的處理問(wèn)題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中最好要不停的改善自己解決問(wèn)題的方法，這樣可以方便自己解決問(wèn)題在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們還得到了老師的幫助與意見(jiàn)。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不是每一個(gè)問(wèn)題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法。五、參考文獻(xiàn)1 文懷興，夏田.數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.化學(xué)工業(yè)出版社，2005.2 陳嬋娟.數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)M.化學(xué)工業(yè)出版社，2006.3 惲達(dá)明.金屬切削機(jī)床M.機(jī)械工業(yè)出版社，2005.4 茍萁.數(shù)控車(chē)床自動(dòng)換

38、刀裝置研究J.青島大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，35-38 .5 陳是曜. 金屬切削原理M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.6 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京：高等教育出版社，2001.附錄資料：不需要的可以自行刪除C語(yǔ)言編譯器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 我們?cè)O(shè)計(jì)的編譯程序涉及到編譯五個(gè)階段中的三個(gè)，即詞法分析器、語(yǔ)法分析器和中間代碼生成器。編譯程序的輸出結(jié)果包括詞法分析后的二元式序列、變量名表、狀態(tài)棧分析過(guò)程顯示及四元式序列程序，整個(gè)編譯程序分為三部分：(1) 詞法分析部分(2) 語(yǔ)法分析處理及四元式生成部分 (3) 輸出顯示部分一詞法分析器設(shè)計(jì) 由于我們規(guī)定的程序語(yǔ)句中涉及單詞較少，故在詞法分析階段忽略了

39、單詞輸入錯(cuò)誤的檢查，而將編譯程序的重點(diǎn)放在中間代碼生成階段。詞法分析器的功能是輸入源程序，輸出單詞符號(hào)。我們規(guī)定輸出的單詞符號(hào)格式為如下的二元式： (單詞種別，單詞自身的值)#define ACC -2#define syl_if 0#define syl_else 1#define syl_while 2#define syl_begin 3#define syl_end 4#define a 5#define semicolon 6#define e 7#define jinghao 8#define s 9#define L 10#define tempsy 11#define EA 1

40、2#define EO 13#define plus 14#define times 15#define becomes 16#define op_and 17#define op_or 18#define op_not 19#define rop 20#define lparent 21#define rparent 22#define ident 23#define intconst 24函數(shù)說(shuō)明 讀取函數(shù) readline( )、readch( )詞法分析包含從源文件讀取字符的操作，但頻繁的讀文件操作會(huì)影響程序執(zhí)行效率，故實(shí)際上是從源程序文件” source.dat ”中讀取一行到輸入緩

41、沖區(qū)，而詞法分析過(guò)程中每次讀取一個(gè)字符時(shí)則是通過(guò)執(zhí)行 readch( )從輸入緩沖區(qū)獲得的；若緩沖區(qū)已被讀空，則再執(zhí)行readline( )從 source.dat 中讀取下一行至輸入緩沖區(qū)。掃描函數(shù) scan( ) 掃描函數(shù) scan( )的功能是濾除多余空格并對(duì)主要單詞進(jìn)行分析處理，將分析得到的二元式存入二元式結(jié)果緩沖區(qū)。變量處理 find（ ）變量處理中首先把以字母開(kāi)頭的字母數(shù)字串存到 spelling 數(shù)組中，然后進(jìn)行識(shí)別。識(shí)別過(guò)程是先讓它與保留關(guān)鍵字表中的所有關(guān)鍵字進(jìn)行匹配，若獲得成功則說(shuō)明它為保留關(guān)鍵字，即將其內(nèi)碼值寫(xiě)入二元式結(jié)果緩沖區(qū)；否則說(shuō)明其為變量，這時(shí)讓它與變量名表中的變量

42、進(jìn)行匹配（ 變量匹配函數(shù) find（ ） ），如果成功，則說(shuō)明該變量已存在并在二元式結(jié)果緩沖區(qū)中標(biāo)記為此變量（ 值填為該變量在變量名表中的位置），否則將該變量登記到變量名表中，再將這個(gè)新變量存入二元式緩存數(shù)組中。數(shù)字識(shí)別 number( ) 數(shù)字識(shí)別將識(shí)別出的數(shù)字填入二元式結(jié)果緩存數(shù)組。顯示函數(shù) 顯示函數(shù)的功能在屏幕上輸出詞法分析的結(jié)果（ 即二元式序列程序），同時(shí)給出二元式個(gè)數(shù)及源程序行數(shù)統(tǒng)計(jì)。二語(yǔ)法分析器設(shè)計(jì) 語(yǔ)法分析器的核心是三張 SLR 分析表以及針對(duì)這三張 SLR 分析表進(jìn)行語(yǔ)義加工的語(yǔ)義動(dòng)作。編譯程序中語(yǔ)法分析處理及四元式生成部分主要是以二元式作為輸入，并通過(guò) SLR 分析表對(duì)語(yǔ)法分

43、析處理過(guò)程進(jìn)行控制，使四元式翻譯的工作有條不紊的進(jìn)行，同時(shí)識(shí)別語(yǔ)法分析中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。在處理 if 和 while 語(yǔ)句時(shí)，需要進(jìn)行真值或假值的拉鏈和返填工作，以便轉(zhuǎn)移目標(biāo)的正確填入。1. 控制語(yǔ)句的 SLR 分析表1 設(shè)計(jì)過(guò)程如下： 將擴(kuò)展文法GS S1）S if e S else S2）S while e S3）S L 4）S a;5）L S6）L SL用_CLOSURE方法構(gòu)造LR(0)項(xiàng)目規(guī)范簇為：I0： S SS if e S else SS while e S S L S a ;I1: S SI2: S ife S else SI3: S while e SI4: S L L S L

44、 SL S if e S else SS while e S S L S a ; I5: S a; I6: S if e S else S S if e S else SS while e S S L S a ; I7: S while e S S if e S else SS while e S S L S a ; I8: S L I9: L S L SL L SL L S S if e S else SS while e S S L S a ; I10: S a ; I11: S if e S else SI12: S while e S I13: S L I14: S SL I15: S

45、 if e S else S S if e S else SS while e S S L S a ; I16: S if e S else S 構(gòu)造文法G中非終結(jié)符的FOLLOW集如下：FOLLOW(S) = # S if e S else S得FOLLOW(S) = else S L 得FOLLOW(L) = 3) S S 得FOLLOW(S) = else , # L S 因?yàn)镕IRST(S) = ，所以FOLLOW(S) = else , #, 在（）項(xiàng)目規(guī)范簇中，只有9有“移進(jìn)歸約”沖突，L SL SL因?yàn)镕OLLOW(L) FIRST(L) = 所以可以用方法解決以上沖突，最后我們

46、得到的分析表如下：ACTIONGOTO ifElsewhilea;e#SL0S2S3S4S511ACC2S63S74S2S3S4S5985S106S2S3S4S5117S2S3S4S5128S139S2S3S4R5S591410R4R4R4111512R2R2R213R3R3R314R615S2S3S4S51616R1R1R1static int action2011=/* 0 */ 2, -1, 3, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 1, -1,/* 1 */ -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,ACC, -1, -1,/* 2 */ -1, -1, -

47、1, -1, -1, -1, -1, 6, -1, -1, -1,/* 3 */ -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 7, -1, -1, -1,/* 4 */ 2, -1, 3, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 9, 8,/* 5 */ -1, -1, -1, -1, -1, -1, 10, -1, -1, -1, -1,/* 6 */ 2, -1, 3, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 11, -1,/* 7 */ 2, -1, 3, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 12, -1,/* 8 */ -1, -1, -1, -1, 13,

48、 -1, -1, -1, -1, -1, -1,/* 9 */ 2, -1, 3, 4,105, 5, -1, -1, -1, 9, 14,/* 10*/ -1,104, -1, -1,104, -1, -1, -1,104, -1, -1,/* 11*/ -1, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,/* 12*/ -1,102, -1, -1,102, -1, -1, -1,102, -1, -1,/* 13*/ -1,103, -1, -1,103, -1, -1, -1,103, -1, -1,/* 14*/ -1, -1, -1, -1,106

49、, -1, -1, -1, -1, -1, -1,/* 15*/ 2, -1, 3, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 16, -1,/* 16*/ -1,101, -1, -1,101, -1, -1, -1,101, -1, -1;其中，前 9 列為 action 值，后 2 列為 goto 值；016 表示 17 個(gè)移進(jìn)狀態(tài)（ 即 Si）；-1表示出錯(cuò)；ACC 表示分析成功；而 100106 對(duì)應(yīng) 7 個(gè)歸約產(chǎn)生式：S SS if e S else SS while e SS L S a;L SL SL2. 算術(shù)表達(dá)式的 LR 分析表 2 設(shè)計(jì)如下：S EE E+EE E*EE

50、 (E)E i （過(guò)程略）ACTIONGOTOI+*()#E0S3S211S4S5ACC2S3S263R4R4R4R44S3S275S3S286S4S5S97R1R5R1R18R2R2R2R29R3R3R3R3static int action1107=/* 0 */ 3, -1, -1, 2, -1, -1, 1,/* 1 */ -1, 4, 5, -1, -1,ACC, -1,/* 2 */ 3, -1, -1, 2, -1, -1, 6,/* 3 */ -1,104,104, -1,104,104, -1,/* 4 */ 3, -1, -1, 2, -1, -1, 7,/* 5 */ 3

51、, -1, -1, 2, -1, -1, 8,/* 6 */ -1, 4, 5, -1, 9, -1, -1,/* 7 */ -1,101, 5, -1,101,101, -1,/* 8 */ -1,102,102, -1,102,102, -1,/* 9 */ -1,103,103, -1,103,103, -1;3.布爾表達(dá)式的 SLR 分析表3 設(shè)計(jì)如下：（過(guò)程略）S BB iB i rop iB ( B )B ! BA B &B ABO B |B OBACTIONGOTOiRop()!&|#BAO0S1S4S513781S2R1R1R1R12S33R2R2R2R24S1S4S51178

52、5S1S4S56786R4S9S10R47S1S4S514788S1S4S515789R5R5R510R7R7R711S12S9S1012R3R3R3R313S9S10ACC14R6S9S10R615R8S9S10R8static int action21611=/* 0 */ 1, -1, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 13, 7, 8,/* 1 */ 1, 2, -1,101, -1,101,101,101, -1, -1, -1,/* 2 */ 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,/* 3 */ -1, -1, -1,102,

53、 -1,102,102,102, -1, -1, -1,/* 4 */ 1, -1, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 11, 7, 8,/* 5 */ 1, -1, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 6, 7, 8,/* 6 */ -1, -1, -1,104, -1, 9, 10,104, -1, -1, -1,/* 7 */ 1, -1, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 14, 7, 8,/* 8 */ 1, -1, 4, -1, 5, -1, -1, -1, 15, 7, 8,/* 9 */ 105, -1,105, -1,105, -1, -1, -1

54、, -1, -1, -1,/*10 */ 107, -1,107, -1,107, -1, -1, -1, -1, -1, -1,/*11 */ -1, -1, -1, 12, -1, 9, 10, -1, -1, -1, -1,/*12 */ -1, -1, -1,103, -1,103,103,103, -1, -1, -1,/*13 */ -1, -1, -1, -1, -1, 9, 10,ACC, -1, -1, -1,/*14 */ -1, -1, -1,106, -1, 9, 10,106, -1, -1, -1,/*15 */ -1, -1, -1,108, -1, 9, 10,

55、108, -1, -1, -1;LR 分析表控制語(yǔ)義加工的實(shí)現(xiàn)：當(dāng)掃描 LR 分析表的當(dāng)前狀態(tài)為歸約狀態(tài)時(shí)，則在調(diào)用與該狀態(tài)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生式進(jìn)行歸約的同時(shí)，調(diào)用相應(yīng)的語(yǔ)義子程序進(jìn)行有關(guān)的翻譯工作?，F(xiàn)在對(duì) LR 分析器的分析棧加以擴(kuò)充，使得每個(gè)文法符號(hào)之后都跟著它的語(yǔ)義值。為了清晰起見(jiàn)，我們把這個(gè)棧的每一項(xiàng)看成由三部分組成：狀態(tài) state ，文法符號(hào) syl 和語(yǔ)義值 val。編譯程序?qū)崿F(xiàn)算術(shù)表達(dá)式、布爾表達(dá)式及程序語(yǔ)句的語(yǔ)義加工時(shí)，都是按這種狀態(tài)棧加工方式進(jìn)行的。例如：( 5 + 3 ) * 6的分析過(guò)程序號(hào)STATEValsylinput10-#( 5 + 3 ) * 6 #202-#(5 +

56、 3 ) * 6 #3023#(5+ 3 ) * 6 #4026-5#(E+ 3 ) * 6 #50264-5-#(E+3 ) * 6 #602643-5-#(E+3 ) * 6 #702647-5-3#(E+E) * 6 #8026-8#(E) * 6 #90269-8-#(E)* 6 #1001-8#E* 6 #11015-8-#E* 6 #120153-8-#E*6#130158-8-6#E*E#1401-48#E#15ACC在分析過(guò)程中，第（3）步操作后的狀態(tài)棧為 023，根據(jù)棧頂狀態(tài)“ 3”和現(xiàn)行輸入符號(hào)“ +”（ input 欄字符串的第一個(gè)字符）查分析表 ACTION3，+=R4

57、，即按第（4）個(gè)產(chǎn)生式 En 來(lái)進(jìn)行歸約；由于產(chǎn)生式右部?jī)H含一項(xiàng)，故去掉狀態(tài)棧棧頂“3”；此時(shí) 2 變?yōu)樾碌臈ｍ敔顟B(tài)，再查（ 2，E）的下一狀態(tài) s：GOTO2,E=6，即將狀態(tài) 6 和文法符號(hào) E 壓棧，最后得到第（ 4）步的狀態(tài)。第（ 7）步操作后也是如此，當(dāng)前狀態(tài)棧為 02647，根據(jù)棧頂狀態(tài) 7 和現(xiàn)行輸入符號(hào)“ ）”查分析表 ACTION7，）=R1，即按第（1）個(gè)產(chǎn)生式 EE1+E2進(jìn)行歸約；由于產(chǎn)生式右部有三項(xiàng)，故去掉狀態(tài)棧棧頂?shù)?647 三項(xiàng)；此時(shí) 2 變?yōu)樾碌臈ｍ敔顟B(tài)，再查（ 2，E）的下一狀態(tài) s：GOTO2，E=6,即將狀態(tài) 6 和文法符號(hào) E 壓棧，最后得到第（8）步的

58、狀態(tài)。三中間代碼生成器設(shè)計(jì)：布爾表達(dá)式 布爾表達(dá)式在程序語(yǔ)言中有兩個(gè)基本作用：一是用作控制語(yǔ)句（ 如 if -else 或 while語(yǔ)句）的條件式；二是用于邏輯演算，計(jì)算邏輯值。布爾表達(dá)式是由布爾算符（ &、| 、?。┳饔糜诓紶栕兞浚?或常數(shù)）或關(guān)系表達(dá)式而形成的。關(guān)系表達(dá)式的形式是 E1 rop E2，其中 rop 是關(guān)系符（ 如或），E1和 E2是算術(shù)式。在這里，我們只考慮前面給定文法所產(chǎn)生的布爾表達(dá)式：BB &B | B | B | ! B | (B) | i rop i | i遵照我們的約定，布爾算符的優(yōu)先順序（ 從高到低）為：!、&、|，并假定&和|都服從左結(jié)合規(guī)則。所有關(guān)系符的優(yōu)

59、先級(jí)都是相同的，而且高于任何布爾算符，低于任何算術(shù)算符，關(guān)系算符不得結(jié)合。表達(dá)式的真、假出口的確定：考慮表達(dá)式 B1 | B2 ，若 B1為真，則立即知道 B 也為真；因此，B1的真出口也就是整個(gè) B 的真出口。若 B1?為假，則 B2必須被計(jì)值，B2的第一個(gè)四元式就是 B1的假出口。當(dāng)然，B2的真、假出口也就是整個(gè) B的真、假出口。類(lèi)似的考慮適用于對(duì) B1 & B2的翻譯，我們將 B1 | B2和 B1 & B2 的翻譯用下圖表示，在自下而上的分析過(guò)程中，一個(gè)布爾式的真假出口往往不能在產(chǎn)生四元式的同時(shí)就填上。我們只好把這種未完成的四元式的地址（ 編號(hào)）作為 B 的語(yǔ)義值暫存起來(lái)，待到整個(gè)表達(dá)

60、式的四元式產(chǎn)生完畢之后再來(lái)回填這個(gè)未填入的轉(zhuǎn)移目標(biāo)。條件語(yǔ)句對(duì)條件語(yǔ)句 if e S1 else S2 中的布爾表達(dá)式 e，其作用僅在于控制對(duì) S1和 S2的選擇。因此，作為轉(zhuǎn)移條件的布爾式e，我們可以賦予它兩種“ 出口”：一是“ 真”出T口，出向 S1；一是“ 假”出口，出向 S2。于是，e的代碼F條件語(yǔ)句可以翻譯成如圖的一般形式。非終結(jié)符 e 具有兩項(xiàng)語(yǔ)義值 e _TC 和e_FC，它們分別指出了尚待回填真、S2的代碼假出口的四元式串。e 的“ 真”出口只有在往回掃描到if時(shí)才能知道，而它圖 3-2 條件語(yǔ)句的代碼結(jié)構(gòu) 的“ 假”出口則需到處理過(guò) S1并且到達(dá) else 才能明確。這就是說(shuō)