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 （ 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 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（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 機(jī)電 142 班畢業(yè)設(shè)計（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（論文）選題的目的與意義目前隨著計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對機(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控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)塔控制系統(tǒng)，沖孔控制系統(tǒng)的設(shè)計。通過對各種控制方法的對比進(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（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.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)計課程設(shè)計.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)計設(shè)計受冊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（論文）工作進(jìn)度計劃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）簽名：年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱意見表姓 名 王昆侖 學(xué) 號 1410101133 性 別 男專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級 機(jī)電 142 班畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目基于機(jī)械設(shè)備裝調(diào)與控制系統(tǒng)應(yīng)用評閱意見成績 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯意見表姓 名 王昆侖 學(xué) 號 1410101133 性 別 男專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級 機(jī)電 142 班畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目基于機(jī)械設(shè)備裝調(diào)與控制系統(tǒng)應(yīng)用答辯時間 地 點(diǎn)姓 名 職 稱 學(xué) 歷 從事專業(yè)組 長成 員答辯小組成員 秘 書答辯小組意見答 辯 成 績：答辯小組組長簽名：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力源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動裝置、檢測及傳感器部分、控制系統(tǒng)等五部分組成，隨著計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對機(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控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)塔控制系統(tǒng)，沖孔控制系統(tǒng)的設(shè)計。通過對各種控制方法的對比進(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 十字滑臺是許多數(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,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），轉(zhuǎn)塔部件，機(jī)械式?jīng)_料部件，沖壓模具組成，通過鏈傳動，齒輪傳動等傳動。十字滑臺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、電磁制動器等組成。（2）機(jī)械設(shè)備工作原理及方法十字滑臺是由兩組直選滑臺的按照 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、XY 軸滑臺。工業(yè)上常常以橫向表示 X 軸，另一個軸向就是 Y軸。X 軸的中點(diǎn)與 Y 軸重合時，外觀上看起來是中文中的“十”字，十字滑臺的名稱也由此而來。十字滑臺的工作原理是通過一組直線滑臺固定在另一組滑臺的滑塊上。十字滑臺的結(jié)構(gòu)主要取決于其組成元素直線滑臺的結(jié)構(gòu)。即十字滑臺的結(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，也可以安裝在機(jī)床的多個側(cè)面，執(zhí)行多軸運(yùn)動，輸出端可以安裝二至六個具有中心內(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）的機(jī)械裝配1、裝配前，安裝面應(yīng)清理2、測第一根導(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，百分表的測量頭接觸在基準(zhǔn)面上，沿直線導(dǎo)軌滑動滑塊，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)卡尺測量兩導(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，百分表的測量頭接觸在另一根導(dǎo)軌的側(cè)面，沿基準(zhǔn)導(dǎo)軌滑動滑塊，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。用塞尺檢測端蓋與軸承座的間隙（選用深度尺測量軸承座端面與軸承間距離，在測量法蘭盤凸臺高度也正確），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上，完成整個工作臺的安裝。（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，百分表測量頭接觸在上模盤的外圓上，轉(zhuǎn)動上模盤，調(diào)整上模盤的徑向跳動為 0.08mm 以內(nèi)，邊調(diào)整上模盤的徑向跳動邊打緊螺釘。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，百分表測量頭接觸在下模盤的外圓上，調(diào)整下模盤的徑向跳動為 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兩個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)整模具都要把對應(yīng)工位旋轉(zhuǎn)到?jīng)_頭下方，手動推動兩個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 的定義美國國際電工委員會（IEC）在 1987 年對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)計的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部進(jìn)行存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時、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)簡單，通用性強(qiáng)3. 編程方便，易于使用4. 設(shè)計、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、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為 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。對每個程序，CPU 從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號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)，