2023年金属棒切割机的机电体化设计.doc

摘 要 连续铸造是一种先进的铸造方法，其原理是将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固〔结壳〕了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特定的长度的铸件。 金属棒切割机在连续的铸造中工作，其的工作是由PLC控制电磁阀，使电磁阀控制气缸，并由气缸驱动与其连接的部件，实现对金属棒的准确定长切割，切割后自动返回初始位置。一个切割机分别切割两条金属棒，其切口深度为35mm，然后由压断机进行压断。 金属棒切割机是一种既能有效的提高生产率，又在价格和使用方面能被广阔用户所接受的一种新型的自动控制切割机。由PLC控制的气动金属棒切割机，其中融合了气压自动控制、机器人技术和PLC控制技术。PLC控制各个气动换向阀的电磁铁，由气缸驱动机械手完成顺序切割过程，实现了机械设计、电器控制和气动控制的有效结合。这种切割机具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、维修方便，生产率高等优点，具有广泛的应用前景。 关键词：自动控制；切割；PLC ABSTRACT Continuous casting is an advanced casting methods, the principle is to molten metal, continuously poured into a mold called the special metal mold, the solidification (crust) of the casting, continuous from the other side of mold pulled out, it will be of arbitrary length or a specific length of the castings. Casting rod line cutting continuous casting machine at work, it is handled by the PLC control solenoid valve, so that the solenoid valve control cylinder by cylinder drive connected components, implementation of accurate casting rods fixed-length cutting, cutting return to initial position automatically. A cutting machine cutting two separately-cast rods, the incision depth of 35mm, then by breaking machine is breaking. Casting rod is a line cutting machine can effectively enhance the productivity, but also in terms of price and use the vast numbers of users can be accepted by a new type of automatic cutting machine. By the PLC-controlled pneumatic cutting machine casting rod, one of the convergence of air pressure automatic control, robotics and PLC control technology. PLC control of all pneumatic solenoid directional valve, cylinder drive machinery by hand to complete the order of cutting process, implementation of mechanical design, electrical control and effective integration of pneumatic control. This cutting machine has a convenient control, stable performance, simple structure, regulation, maintenance convenience, high productivity, has broad application prospects. Keywords：Automatic；Control；cut；plc 目 录 第一章 绪论 1 1.1 前言 1 1.2 选题背景 1 1.3 主要特点 2 1.4 文章的结构 2 第二章 PLC概述 3 2.1可编程控制器的特点 3 2.2可编程控制器PLC的根本原理 3 第三章 切割局部设计 5 3.1 设计要求 5 3.2方案设计 5 3.3结构设计.. .6 3.3.1机电的选取....... ..................................6 3.3.2砂轮片的选取 .........6 3.3.3升降气缸的选取......................................6 3.3.4 带传动的设计.......................................9 3.3.5 滚动轴承的选取及校核...........................13 第四章 纵横行走局部的设计 17 4.1 设计要求 17 4.2 方案设计 17 4.3直线导轨的选择计算 17 4.3.1选定条件 17 4.3.2选择方式 18 第五章 夹紧局部设计 20 5.1设计要求 20 5.2方案设计 20 第六章 电气控制线路的设计 22 6.1 电气控制线路设计的一般要求 22 6.2电气控制线路的设计方法 22 6.3 气动原理图设计 23 6.3.1气动原理图.........................................25 6.3.2控制流程图.........................................26 结 论 27 致谢 28 参考文献 29 山东大学自学考试毕业设计〔本科〕 第一章 绪论 I 山东大学自学考试毕业设计〔本科〕 1.1 前 言 机电行业的有关技术在现代的科学技术开展中得到了广泛的应用，一些简单的机械手已经得到广泛的应用。简单的机械手经过几十年的开展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。近年来，这项技术的研究和开展一直比拟活泼，设计在不断的修改，品种也在不断的增加，应用领域也在不断的扩大。简单的机械手是一种仿人操作、自动控制、的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。切割技术也有了广阔的开展前景，现如今手工切割技术已经适应不了现代工业开展的要求。，切割机的夹紧机构也有了迅速的开展。他们过硬的技术含量为科学开展奠定了坚实的根底。 1.2 选题背景 金属棒切割机主要由三个大的局部组成，即切割局部、夹紧局部和纵横行走局部。 夹紧局部主要采用了一个气动夹紧机械手，电磁阀控制气缸活塞的伸缩来实现夹紧和放松。切割局部是由电极带动砂轮旋转，由气缸控制砂轮上下移动完成切割。纵横行走局部是由气缸控制纵向、横向行走板，使之沿直线导轨前进或返回。 整个机器由PLC控制各个气动换向阀的电磁铁，由气缸驱动完成顺序切割动作过程。而随开工作台的随动前进速度也可以通过夹紧机械手夹紧金属棒使之与金属棒速度同步。横向切割时的切割速度可以通过气缸来调节。 与一般的切割机相比，这种切割机有以下优点： 〔1〕、实现了机械工程和自动控制的有效结合，机械局部采用机械优化设计，整个设计过程中都进行了综合技术比拟与经济评价，实现了预定的功能。 〔2〕、整个运动过程都采用了气压传动控制，与液压传动相比，气压传动有无 介质费用、处理方便、无泄露污染、无介质变质等优点。 〔3〕、在设计过程中，纵横行走装置采用了直线导轨，既提高了运动系统的运动精度，又很大程度的减小了摩擦力，到达了节能的效果。 〔4〕、整个切割过程都由PCL控制，以其结构简单合理、设备性能良好、使用寿命长、安全系数高等因素，满足了自动化大批量的生产要求。 1.3 主要特点 这种切割机具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、修改方便、生产率高等优点，具有广阔的应用前景。 1.4 文章的结构 本文在现有的棒料切割系统进行分析的根底上，根据棒料切割系统的总体结构，从机械和电气控制两方面对系统各个局部的设计分章节展开了详细的介绍。 第二章 PLC概述 2.1 可编程控制器的特点 可编程控制器是在继电器控制技术和计算机控制技术的根底上开展开发出来的。并逐步开展成为了以微处理器为核心、集计算机技术、自主控制技术、通信技术于一体的的一种新兴工业控制装置。设备采用继电器控制系统，设备的简单控制及设备复杂的自动控制均能实现，但是复杂的控制系统中，由于继电器控制系统本身的 特点而使设备运行存在许多的问题。问题一是继电器控制系统由分立元件 组成，因此，系统有较高的故障率；问题二是继电器控制系统采用固定的接线方式构成控制逻辑，变更控制逻辑困难。问题三是难以实现网络控制。 现在计算机技术的开展，使得电气控制元件和控制系统有了极大的改观，继电器控制系统的硬件逻辑可由逻辑函数表达式描述，该逻辑函数表达式描述的控制逻辑也可用软件程序来实现，可编程控制器运行软件程序，即可完成继电器控制硬件逻辑的控制功能。采用计算机技术的可编程控制器，不仅解决了分立元件的故障率问题，也解决了固定控制的问题，同时，为与计算机联网，实现大规模自动化生产和远程控制提供了可能性。两类系统通过逻辑函数联系起来，两者均能完成相同要求的控制功能。 可编程控制器实际是工业专业控制计算机，也称工控机，具有以下特点： 1、可靠性强、抗干扰能力强； 2、控制程序可变，具有很好的柔性； 3、程序简单，使用方便； 4、扩充方便，配置灵活，可构成各类控制系统； 5、可将运行数据直接送入管理计算机，实现网络运行； 6、设备体积小巧，维护方便，插件更换灵活。以上特点使得可编程序控制器，在设备电气控制系统中广泛应用。 2.2 可编程控制器PLC的根本原理 PLC分为固定式和组合式〔模块式〕两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。 可编程控制器(简称PC或PLC)是开展极为迅速、应用极广泛的 工业控制装置。在现代化生产设备中有大量的开关量、数字量、脉冲量以及模拟量需要控制，例如，电机的启停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等。PLC是在固定接线式老装置显然不能适应这种要求的情况下，按照成熟有效的继器控制理念和设计思想，利用不断开展的新技术、新电子器件，逐步形成了具有特色的各种系列产品。 一般机械设备的控制系统，由输入设备、输出设备和逻辑控制三局部组成。 1、输入设备 输入设备是电气控制系统进行信号才的界面设备，完成人与机之间的信号采集和机与机之间的信号采集 。操作人员发出的主令信号通过按钮、各类手动开关送入控制系统，现场自动运行的控制信号　通过行程开关等现场检测　设备送入控制系统。 2、输出设备 输出设备是用控制系