0第 1 章 緒論1.1 引言我國(guó)金屬制品行業(yè)自建國(guó)以來(lái)有了很大的發(fā)展在金屬制品拉拔行業(yè)中，拉絲模是非常重要的易耗工具，該工具經(jīng)歷了鑄鐵絲扳，合金鋼模、鉆石模、硬質(zhì)合金模、聚晶模等發(fā)展階段。無(wú)論是理論上，還是制造工藝方面，以及拉絲模具使用方面都發(fā)生了大的變革。而在拋光機(jī)方面，機(jī)械拋光是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的拋光方法，其正確的工藝和操作方法是在保證獲得優(yōu)質(zhì)的型材和其他條件的情況下具有最高的拋光速率。選擇可靠性高的試樣拋光機(jī)，可以提高制樣效率和質(zhì)量，減少試樣廢品率，從而降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，獲得樣品質(zhì)量的高度一致性。我國(guó)目前采用的拉絲模研磨工藝是五十年代初從蘇聯(lián)引進(jìn)的針磨工藝。這種工藝的可靠性不高，且生產(chǎn)效率較低。機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)設(shè)計(jì)正是為了提高拉絲模使用壽命、拉絲模內(nèi)孔的拋光精度、拋光效率等而開(kāi)發(fā)的。本課題設(shè)計(jì)的將是一種新型拉絲模線研磨拋光機(jī)，該機(jī)主要由卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、絲架往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。該機(jī)特點(diǎn)在于可將拉絲模的內(nèi)孔一次研磨拋光成型，使生產(chǎn)效率大大提高。絲架往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用配重平衡，從而使絲架高、低速運(yùn)行平穩(wěn)，加工范圍增寬，加工精度提高，使加工小孔徑拉絲模具成為現(xiàn)實(shí)。而機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)方面：一是拋光絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；二是卡具放置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.2 課題研究的目的和意義1.2.1 課題的來(lái)源及研究目前中國(guó)已經(jīng)成為全球線材制品大國(guó)。但是從經(jīng)濟(jì)效益看，差距卻很大。全行業(yè)各類產(chǎn)品基本生存在上下游企業(yè)的夾縫中，長(zhǎng)期以來(lái)在微利和虧損的邊緣徘徊。這些必須引起全行業(yè)的高度關(guān)注。我國(guó)線材制品行業(yè)普遍面臨成本壓力，其根本出路還是加強(qiáng)科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新，增加高附加值產(chǎn)品的比重，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)管理，節(jié)約資源，提高競(jìng)爭(zhēng)力。預(yù)計(jì) 2010 年，國(guó)內(nèi)中高碳線材制品的消費(fèi)量將增長(zhǎng)至 865 萬(wàn)噸（未包括凈出口量）?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)中高碳線材制品消費(fèi)量將持續(xù)增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)率將有所下降。因?yàn)椋懈咛季€材（硬線）的制造成本與普通低碳鋼線材的成本差距逐漸縮小，為進(jìn)一步發(fā)展中高碳線材制品生產(chǎn)提供了條件。另外，隨著中高碳線材制品生產(chǎn)成本的降1低，特別是建筑行業(yè)用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度鋼絲及制品的價(jià)格與普通低碳鋼絲的差距逐漸縮小，為中高碳線材制品在建筑行業(yè)推廣創(chuàng)造了條件，這將帶動(dòng)中高碳制品消費(fèi)總量的持續(xù)增長(zhǎng)。線材行業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)拉絲模提出了越來(lái)越多的要求，低成本高質(zhì)量就要求拉絲模的使用壽命要更長(zhǎng)，內(nèi)孔精度要更高，總之就是要提高拉絲模的質(zhì)量。拉絲模的內(nèi)孔由圓柱面與圓錐面組成，見(jiàn)圖 1.1。圓錐面為對(duì)線材（工件）的壓縮區(qū)，圓柱面為拉絲模的定徑區(qū)（拋光區(qū)），其直徑大小與線材尺寸相對(duì)應(yīng)。拉絲模的質(zhì)量直接辯證唯物線材的形狀、尺寸、表面粗糙度及使用壽命。我國(guó)目前采用的拉絲模?？籽心スに囀俏迨甏鯊奶K聯(lián)引進(jìn)的針磨工藝。它的工作原理是，模具旋轉(zhuǎn)，針狀磨頭在磨孔內(nèi)做微移動(dòng)或擺動(dòng)，以達(dá)到加工模孔的目的，見(jiàn)圖 1.2。這種工藝的可靠性不高，且生產(chǎn)效率較低。針狀磨頭設(shè)計(jì)成錐狀是為了使其在模也內(nèi)穿進(jìn)方便，同時(shí)在磨削過(guò)程中產(chǎn)生徑向分力以提高磨削效果。但因此也帶來(lái)很多弊端。首先，針狀磨頭的錐度使加工出來(lái)的?？滓簿哂绣F度，使用有錐度的?？桌z時(shí)，起定徑作用的僅僅是錐狀?？椎男《耍ㄒ?jiàn)圖 1.3）。定徑區(qū)小，因而在拋光作業(yè)時(shí)的接觸面積小，那么由于拉絲模工作過(guò)程中作用在磨擦表面微觀體積上周期性的接觸載荷或交變應(yīng)力的存在，極易使表面或次表面形成裂紋。由此造成?？讋×夷p，線材拋光質(zhì)量差。其次，針狀磨頭是手工修制的，磨頭形狀極難呈現(xiàn)理想圓錐形。因此，在研磨過(guò)程中，由于針磨頭呈錐面，徑向分力存在，且?guī)缀醪豢赡芡耆胶?，由此而產(chǎn)生的偏心力使懸置的磨頭呈現(xiàn)撓曲，從而加工出偏心的?？住Ａ硪环矫?，由于模頭的不規(guī)則，在磨削過(guò)程中出現(xiàn)高頻交變應(yīng)力，以致產(chǎn)生振動(dòng)。對(duì)于一個(gè)“ 懸臂梁”結(jié)構(gòu)，在加工過(guò)程中存在的振動(dòng)，將對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的壽命有所影響。圖 1.1 圖 1.2 圖 1.3圖 2.1 拉絲模的拉拔過(guò)程從考核產(chǎn)品或設(shè)備可靠性的角度一看，主要指標(biāo)是壽命和性能。顯而易見(jiàn)，針磨工藝是比較落后的。所以就要求改進(jìn)國(guó)內(nèi)的拉絲模拋光技術(shù)，本課題就是在消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制出高速線拋光機(jī)。21.2.2 國(guó)內(nèi)外拉絲模拋光機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀研磨工藝是拉絲模成型的主要工序。它分為三個(gè)步驟，粗磨、細(xì)磨(精磨)、拋光。加工方法基本相似，但使用磨料不一。據(jù)中國(guó)機(jī)床商業(yè)網(wǎng)報(bào)道，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種模具的加工工藝要求越來(lái)越高。提高模具拋光的速度和質(zhì)量使我國(guó)模具制造工藝達(dá)到世界先進(jìn)水平，已成為刻不容緩的重要課題。目前，國(guó)外拉絲模拋光效果最好的是日本、美國(guó)，而意大利、瑞典、丹麥等國(guó)拋光質(zhì)量次之。機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)是實(shí)用新型涉及一種拋光機(jī)。它包括機(jī)架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)桿、設(shè)置在導(dǎo)桿上的支架、拋光帶；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括連接在電機(jī)軸上的偏心輪、鉸接在偏心輪偏心軸上的曲柄；曲柄的另一端與導(dǎo)桿的一端鉸連接；導(dǎo)桿通過(guò)一對(duì)同軸設(shè)置的導(dǎo)套連接在機(jī)架上；在導(dǎo)桿中部橫向連接有支架，拋光帶穿越拉絲模?？走B接在支架上。本實(shí)用新型用機(jī)械傳動(dòng)代替手工操作，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；通過(guò)連接在導(dǎo)桿上相對(duì)于模孔做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的拋光帶，實(shí)現(xiàn)了對(duì)?？椎膾伖饧庸?。大大節(jié)約了加工時(shí)間、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了拋光質(zhì)量、節(jié)約了研磨材料。我國(guó)拉絲模制造工業(yè)從八十年代起，發(fā)展較快，但總的來(lái)說(shuō)與國(guó)外還有不小的差距，我國(guó)制模工業(yè)還比較落后，加強(qiáng)制模管理，提高拉絲模質(zhì)量水平，推動(dòng)制模工藝技術(shù)的進(jìn)步，是當(dāng)前的重要課題。本課題拉絲模拋光機(jī)設(shè)計(jì)就是著眼于用新型涉及一種對(duì)拉絲模具進(jìn)行拋光加工的拉絲模具高速拋光機(jī)其特點(diǎn)是拉絲模具放置定位腔是一個(gè)由旋轉(zhuǎn)端蓋和旋轉(zhuǎn)體構(gòu)成的圓錐形空腔，改進(jìn)后的拉絲模具定位腔具有通用性，電機(jī)激磁控制電路設(shè)置了激磁可調(diào)開(kāi)關(guān)，在定時(shí)控制線路和振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)速度控制線路之間設(shè)置了一個(gè)啟動(dòng)保護(hù)電路，經(jīng)過(guò)如此改進(jìn)后的拉絲模具高速線拋光機(jī)往復(fù)振動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)拋光，改造簡(jiǎn)單，安全可靠。且大大的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力。制訂與國(guó)外等同的拉絲模產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，所以必須搞專業(yè)化管理，目前國(guó)內(nèi)有必要成立專門的機(jī)構(gòu)，以進(jìn)一步加強(qiáng)拉絲模拋光機(jī)制造管理。機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)是自己制模，并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)拋光，太大地減少了拉絲廠輔助部門的人員和資金占用，提高了經(jīng)濟(jì)效益。1.3 課題研究?jī)?nèi)容與思路1.3.1 課題的研究?jī)?nèi)容本課題在結(jié)合中國(guó)的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，開(kāi)發(fā)一種高效、優(yōu)質(zhì)的拉絲模拋光生產(chǎn)設(shè)備，主要針對(duì)拉絲模拋光機(jī)的卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的3反求設(shè)計(jì)，對(duì)拋光絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。本課題的卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是指夾持拉絲模，并帶動(dòng)拉絲模一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主要包括以下幾個(gè)方面：其一，將拉絲模定位夾緊，要拋光拉絲模的內(nèi)孔就必須要確保拉絲模的定位定心精度；其二，將帶運(yùn)動(dòng)拉絲模一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該拉絲模拋光機(jī)的工作原理是利用拋光絲的往復(fù)運(yùn)動(dòng)及拉絲模的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)拉絲模內(nèi)孔進(jìn)行拋光的，所以該卡具機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)就是將拉絲模固定在一定的高度并且使其能夠做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以課題根據(jù)拉絲模的主要工藝過(guò)程，設(shè)計(jì)出的卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要有以下幾個(gè)部分：夾緊、旋轉(zhuǎn)。該課題的控制系統(tǒng)是指能使拋光絲作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。1.3.2 課題的研究思路本課研究的主要設(shè)計(jì)思路是：（1）通過(guò)查資料、結(jié)合傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)和機(jī)械線材行業(yè)的發(fā)展需要，設(shè)計(jì)拉絲模拋光機(jī)卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及拋光絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的大體部件。（2）采用 UG 軟件初步設(shè)計(jì)出拉絲模拋光機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，以及各個(gè)附屬機(jī)構(gòu)。（3）根據(jù)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定其結(jié)構(gòu)并選定各零件的材料。（4）繪制主體結(jié)構(gòu)的三維圖紙和工程圖紙，關(guān)鍵零件的三維圖紙、工程圖紙和有限元分析。（5）通過(guò)計(jì)算完成各個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的自由度的分析和計(jì)算；分析各個(gè)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)的方程。（8）根據(jù)要求和設(shè)計(jì)過(guò)程，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1.4 小結(jié)結(jié)合三維實(shí)體建模技術(shù)、二維建模技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)等技術(shù)對(duì)原有的拉絲模拋光機(jī)進(jìn)行整體反求創(chuàng)新改造設(shè)計(jì)，用液壓系統(tǒng)來(lái)代替連桿機(jī)構(gòu)對(duì)拋光絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，同時(shí)，對(duì)操作人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)可以加速生產(chǎn)效率和質(zhì)量。應(yīng)用以上的分析我們?cè)O(shè)計(jì)的拉絲模拋光機(jī)一定能滿足生產(chǎn)者的需求，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳步，獲得更大的利潤(rùn)。4第 2 章 設(shè)計(jì)方案的確定2.1 拉絲模的拋光過(guò)程分析根據(jù)本課題——機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)設(shè)計(jì)的要求及所要實(shí)現(xiàn)的加工功能，即，拉絲模的夾持旋轉(zhuǎn)和拋光絲對(duì)拉絲模內(nèi)孔拋光的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其整個(gè)拉絲模拋光機(jī)的拋光過(guò)程為：裝夾拉絲模 裝夾拋光絲 起動(dòng)機(jī)器 拋光絲往復(fù)運(yùn)動(dòng) 拋光模孔從拋光過(guò)程可以看出，拉絲模拋光機(jī)的主要工作部件是拋光絲的往復(fù)移動(dòng)和拉絲模的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，拋光絲在控制系統(tǒng)的作用下在拉絲模內(nèi)孔內(nèi)上下移動(dòng)，而拉絲模在夾持機(jī)構(gòu)——卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的固定下通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，拋光絲和拉絲模的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磨擦，從而對(duì)?？锥◤絽^(qū)進(jìn)行拋光加工。2.2 課題方案的分析與確定根據(jù)拉絲模拋光機(jī)的拋光過(guò)程，設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)可行性方案，分別如下。2.2.1 方案設(shè)計(jì)一拋光絲的往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用電控（PLC）系統(tǒng)控制，這種控制系統(tǒng)要求操作人員要具有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，能熟練掌握零件的工藝規(guī)程并且編制其加工程序，目前在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用局限性還比較小。2.2.2 方案設(shè)計(jì)二用磨液射流磨削拋光拉絲模模芯。磨液射流磨削拋光原理是磨液在高速氣流的帶動(dòng)下，通過(guò)噴射，得到很高和速度。磨削拋光時(shí)，雖然磨粒的質(zhì)量很小，但因速度很高，故磨料具有足夠的動(dòng)能對(duì)金屬或非金屬表面進(jìn)行磨削拋光加工。磨削拋光時(shí)，作用于工件表面上的沖擊力可分解為水平分力 Px 和垂直分力 Py（如下圖所示）。a)受力圖 b)拋光機(jī)的組成圖 2.2 磨液射流磨削拋光原理5這種拋光機(jī)主要適用于生產(chǎn)中的各種復(fù)雜曲表面的拋光。2.2.3 方案設(shè)計(jì)三采用帶傳動(dòng)來(lái)控制拋光絲的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。帶傳動(dòng)控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用軸完成傳遞轉(zhuǎn)矩的過(guò)程。因?yàn)椋≒LC ）控制方式的靈活性和便捷性，PLC控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。凸輪在帶傳動(dòng)下做圓周運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)導(dǎo)軌的做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而導(dǎo)軌通過(guò)絲夾頭與拋光絲連接，并帶動(dòng)拋光絲作往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)而對(duì)拉絲模內(nèi)孔進(jìn)行拋光。這種控制系統(tǒng)既保證了拉絲模內(nèi)孔的加工精度，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)操作人員的專業(yè)要求不如數(shù)控系統(tǒng)的高，而適用范圍又比較廣。所以，綜上所述，該拉絲模拋光機(jī)拋光絲的往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用電控（PLC）系統(tǒng)來(lái)控制。6第 3 章 拉絲模拋光機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合拉絲模拋光機(jī)系統(tǒng)的原理圖（圖 2.1）可知分為兩種傳動(dòng)系統(tǒng)，一為拉絲模夾持機(jī)構(gòu)采用直接驅(qū)動(dòng)方式，由于是旋轉(zhuǎn)，故選擇帶傳動(dòng)。這是根據(jù)給定條件、機(jī)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單明了、機(jī)構(gòu)相容性等選擇的方案。二為拋光絲的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于拋光絲的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比較快，采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)。原理是曲柄的搖擺動(dòng)作轉(zhuǎn)換成拋光絲的往復(fù)移動(dòng)并對(duì)外做功。用電控系統(tǒng)控制的拉絲模拋光機(jī)其系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。拉絲模拋光機(jī)的原理圖如 3.1 所示,三維造型如圖 3.2 所示。圖 3.1 機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)原理圖1- 異步電動(dòng)機(jī) 2-帶傳動(dòng) 3-工件定位板 4-工件 5 拋光絲夾頭 6-導(dǎo)軌7-往復(fù)架 8-直流調(diào)速電動(dòng)機(jī) 9-帶傳動(dòng) 10-曲柄 11-連桿7圖 3.2 拉絲模拋光機(jī)三維圖3.1 機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介3.1.1 機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)特點(diǎn)導(dǎo)向精度高，不會(huì)出現(xiàn)間隙，能自動(dòng)補(bǔ)償磨損。一般選取三角形頂角 γ=90°,重型機(jī)械采用大頂角 γ=110°～120°。當(dāng)水平力大于垂直力，V 形導(dǎo)軌兩側(cè)受力不均勻時(shí)，采用不對(duì)稱 V 形導(dǎo)軌。承載能力大，制造方便。必須留有側(cè)向間隙。不能補(bǔ)償磨損。用鑲條調(diào)整時(shí)，會(huì)降低導(dǎo)向精度。需注意導(dǎo)軌的保護(hù)。尺寸緊湊，適用于要求高度小﹑導(dǎo)軌層數(shù)多的場(chǎng)合?？蓸?gòu)成閉式導(dǎo)軌。用一根鑲條可以調(diào)整各面的間隙。剛度比平面導(dǎo)軌小。8制造簡(jiǎn)單，彎曲剛度小，主要用于受軸向載荷的導(dǎo)軌。適用于同時(shí)作直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合 3.1.2 機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)二維圖9第 4 章 拉絲模的相關(guān)設(shè)計(jì)4.1 帶傳動(dòng)4.1.1 概述如圖帶傳動(dòng)由主動(dòng)輪 1、從動(dòng)輪 2 及緊套在其上的環(huán)形傳動(dòng)帶 3 組成。環(huán)形傳動(dòng)帶采用易彎曲的撓性材料制成。帶傳動(dòng)按工作原理可分為摩擦帶傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)，本機(jī)構(gòu)中采用的是摩擦帶傳動(dòng)（V 帶傳動(dòng)）。圖 4.1 帶傳動(dòng)示意圖4.1.2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇 V 帶型號(hào)根據(jù)要求選擇所需電動(dòng)機(jī)，查文獻(xiàn)[3]選取型號(hào)為 Y802-4，其額定功率為0.75KW，滿載轉(zhuǎn)速為 1390r/min，同步轉(zhuǎn)速為 1500 r/min，質(zhì)量為 18kg。確定計(jì)算功率，查文獻(xiàn)[10]表 4.6 得工作情況系數(shù) K =1.4，則有AWPKAca 705.1???按 、 =1390 r/min 查文獻(xiàn)[6]的圖 3.5-1，選 O 型 V 帶。KWPca7.0?1n（2）確定帶輪直徑 、d2①選取小帶輪直徑 ：參考文獻(xiàn)[6]的圖 3.5-1 及表 3.5-5，選取小帶輪直徑1=71mm。1d②驗(yàn)算帶速： smndv /17.5)06/(197)06/(1 ???????③確定從動(dòng)帶輪直徑 ： = ，查表 3.5-5 取2di853=112mm。2d④計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比： .17/2/12??di10⑤驗(yàn)算從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速： ，（880-850）min/805.1/39/12 rin??/850 100%=3.5%,所以 允許。?m802r?（3）確定中心距 和帶長(zhǎng)adL①初選中心距 ：0，m)127()127(. 0????? ma361.80?取 =250 mm。0a②計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ：0Lmadda14.782504)1()7(2502121????????由文獻(xiàn)[10]的表 4.2 得 =800 mm。dL③計(jì)算中心距 ：a 256)21.7850(20 ???????④確定中心距高速范圍： mLd 803.63.max ??24012501in???4．驗(yàn)算小帶輪包角 ：1?，ooodoa 120760258061802 ?????????合適。17（5）確定 V 帶根數(shù) z①確定額定功率 ：0P由 =71mm、 =5m/s 和 =6m/s，查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 Z 型 V 帶的額定功率分別為1dv0.53KW 和 0.62KW，用線性插值法求 =5.27m/s 時(shí)的額定功率 值，v0P11=0PKW5.0)27.(563.0.3. ????②確定 V 帶根數(shù) z： （ -包角系數(shù)， -長(zhǎng)度系數(shù)），查文LacKP)(0??aL獻(xiàn)[6]得 =0.04KW,查表 3.5-10 得 =0.98,表 3.5-11 得 =1.0；0P? K所以 z 根，取 z=2 根。3.1098.)4.5.(7????（6）計(jì)算單根 V 帶初拉力 F查文獻(xiàn)[6]表 3.5-1 得單位長(zhǎng)度質(zhì)量 q=0.0612kg/m, NqvKvzPFac 35.827.061.)98.52(7.50)15.2(02 ?????????（7）計(jì)算對(duì)軸的壓力 QFNzFQ 2710sin35.82sin210 ?????（8）確定帶輪的結(jié)構(gòu)=71mm,采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)； =112 mm 的帶輪和拉絲模夾具體設(shè)計(jì)成一體，以1d 2d便帶動(dòng)拉絲模一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)上面 3.1.2 所計(jì)算出的帶輪結(jié)構(gòu)尺寸，利用 Pro/E 三維實(shí)體建?？梢缘贸鰩л喌慕Y(jié)構(gòu)圖。其中小帶輪圖如圖 4.2,大帶輪如圖 4.3:12圖 4.2 小帶輪圖圖 4.3 大帶輪圖134.2 電機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)4.2.1 確定小帶輪與電機(jī)連接處的鍵電動(dòng)機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸示意圖，如圖 4.4 所示。圖 4.4 電動(dòng)機(jī)的外形和安裝尺寸所選電動(dòng)機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸，查手冊(cè) [3]中表 20-2，如表 4-1 和 4-2 所示。表 4-1 電機(jī)安裝尺寸(單位： )mH A B C D E FⅹG G K80 125 100 50 19 40 6ⅹ6 15．5 10表 4-2 電機(jī)外形尺寸(單位： )AB AD AC HD AA BB HA L160 150 85 170 34 130 10 285（1）鍵連接的選擇鍵連接的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。由于電機(jī)和小帶輪的材料都已經(jīng)確定了，據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和式作重要條件來(lái)選擇鍵連接的類型；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來(lái)取定。鍵的主要尺寸為截面尺寸 b、h 和長(zhǎng)度 L。由于電機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)件，所以與之相關(guān)的鍵的基本尺寸 b、h 已經(jīng)確定為 6、6；長(zhǎng)度 L 可參照輪轂長(zhǎng)度 B 從標(biāo)準(zhǔn)中選取，一般取 L=B-（5～10）mm，由 B=40 mm 查標(biāo)準(zhǔn)取 L=32 mm，初選 A 型平鍵，材料為 45 鋼。（2）鍵連接的強(qiáng)度校核14在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，各零件的受力如圖 3.4 所示。普通平鍵連接的主要失效形式是工作面的壓潰，按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算；導(dǎo)向平鍵和滑鍵的主要失效形式是工作面的過(guò)度磨損，按工作表面上的壓強(qiáng)進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。只有在嚴(yán)重過(guò)載情況下，平鍵連接才有可能出現(xiàn)如圖 3.4 沿 a-a 面的剪斷。圖 4.5 平鍵連接情況假設(shè)鍵的工作表面上載荷均勻分布,合成后的集中力 F(圓周力)作用于接觸面高度中點(diǎn),參照?qǐng)D 3.4,可得普通平鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件 ??ppdklT???2式中 T─傳遞的轉(zhuǎn)矩,單位為 N. mm；k─鍵與輪轂的接觸高度，單位為 mm；d─軸的直徑，單位為 mm；l─鍵的工作長(zhǎng)度，單位為 mm；[ ]─鍵、軸、輪轂 3 者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為 MPa；p?由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得電機(jī)的相關(guān)參數(shù)為 d=19mm、k=3mm、l=L-b=32-6=26 mm，查參考文獻(xiàn)[10]的表 12.1 有[ ]=125～150MPa，則有p ][1.326190. ppMPa??????由以上可見(jiàn)所選鍵滿足強(qiáng)度要求。4.2.2 電機(jī)的螺栓組連接設(shè)計(jì)已知工作載荷 ，力的作用線在垂直方向上，底板高 ，其余尺NFQ170? mh160?寸見(jiàn)圖 4.6。15設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表 4-2:圖 4.6 電機(jī)螺栓組連接表 4.2 螺栓連接設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目 設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容 設(shè)計(jì)結(jié)果（1）螺栓組受力分析① 水平方向上分力 xF② 垂直方向上分力 y③ 翻轉(zhuǎn)力矩 M由圖 4.6 知 方向上不受力xQyF?mN??)08.( 0?xFNy17mM?6.3（2）失效形式分析該連接可能出現(xiàn)以下幾種失效形式:(1)在 作用下，電機(jī)可能向下滑移；y(2)最上邊的受拉螺栓可能被拉斷或產(chǎn)生塑性變形；為防止滑移，應(yīng)保證有足夠的預(yù)緊力。（3）計(jì)算 作用下M受力最大螺栓所受的最大工作拉力 maxF由文獻(xiàn)[10]的式 13.8 NLzi )05.4/(.613/ 22maxax ????NF68max?（4）計(jì)算最大工作拉力 FN68max? NF68?16（5）計(jì)算螺栓所受總拉力 ?F① 計(jì)算預(yù)緊力 0F② 計(jì)算螺栓總拉力 ?由底板不滑移條件:,可得:yfxFkCzFf???)(210 )(210 xkfz?查文獻(xiàn)[10]的表 13.9 得 ,則.021??C,取 , ,則8.012??C.fk6.fN5.3187)6.7(40 ????設(shè)計(jì)時(shí)取 F350C)682.0(210 ????——可靠度系數(shù)； ——接合面間的摩擦因子，接fkf合面干燥時(shí) ，否則取 ；6.0~?f 1.0~6.?f——螺栓個(gè)數(shù)。z2.1?fk60NF35.1?（6）確定螺栓直徑 d選螺栓材料 35 鋼，性能等級(jí) 4.6 級(jí),查表 13.5 得:,查表 13.7 取安全系數(shù) ,螺栓材MPaS240??5.1?S料的許用應(yīng)力 MPaS605.1//][由式 13.21, ，按mFd1.352.][1??????GB196-81 粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng) ,其d8，可滿足要求，故可選 M8m03.647.1??的螺栓。35 鋼，4.6 級(jí)MPaS240??S=1.5 16][md03.?8?647.1（7）校核接合面工作2498)3(A???,故不0max?p?17能力:接合面上部不出現(xiàn)縫隙3 387.401)6210(6)2(6mhbW?????由式 13.9, WMFCzAxp??)(210ax?71.087.463.3549max????MPp會(huì)出現(xiàn)縫隙（8）驗(yàn)算預(yù)緊力 0F對(duì)碳素鋼,要求 FS?).0~(0?2221 7.34/647./ mdA????NNS350963.6. ??預(yù)緊力 符合0F要求所以電機(jī)的連接選用 M8 的普通螺栓連接。4.3 拉絲模夾具設(shè)計(jì)4.3.1 確定方案根據(jù)已經(jīng)給定的未加工的硬質(zhì)合金拉絲模，其上下兩底面和圓周面的尺寸和精度已經(jīng)確定并加工好。該夾具是在拉絲模拋光時(shí)用來(lái)確定拋光絲與?？椎奈恢镁?，并能使拋光絲對(duì)拉絲模中心孔進(jìn)行研磨拋光的機(jī)構(gòu)。4.3.2 確定要限制的自由度按照加工要求，拉絲模拋光機(jī)拋光模心時(shí)拋光絲做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且拉絲模在上下方向上不應(yīng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此應(yīng)限制拉絲模上下運(yùn)動(dòng)的自由度。拉絲模在異步電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下隨模座做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)模座來(lái)說(shuō)還要限制 X-Y 方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。另外兩個(gè)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)自由度已經(jīng)隨著拉絲模與模座的圓周面接觸受到了限制。即加工拉絲模時(shí)應(yīng)限制六個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。4.3.3 定位方案選擇拉絲模以其上下兩底面及其圓周面為定位基準(zhǔn)，夾具體加工出與其相配合的孔用來(lái)定位拉絲模，利用壓板、雙頭螺柱和滾花螺母相配合來(lái)限制其五個(gè)自由度，最后18在壓板上做一凸臺(tái)，在拉絲模上做出與其相對(duì)應(yīng)的孔，安裝時(shí)兩者配合限制其最后的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。4.3.4 夾緊方案的確定根據(jù)工件夾緊的原則，如圖 4.6 所示，將工件放入夾具體內(nèi)，夾具體加工出與工件配合的孔用來(lái)定位工件，利用壓板、圓柱頭六角螺釘相配合來(lái)限制除轉(zhuǎn)動(dòng)自由度外的其它五個(gè)自由度，最后在壓板上做一凸臺(tái)，在工件上做出與其相對(duì)應(yīng)的孔，安裝時(shí)兩者配合限制其轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。由于工件和其夾具體需要在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此其夾緊裝置不宜太復(fù)雜，為使加緊可靠，裝拆方便,采用內(nèi)六角圓柱頭螺釘來(lái)固定。夾具體 壓板 拉絲模 內(nèi)六角頭螺釘圖 4.6 拉絲模夾具裝配圖4.3.5 夾具體與定位鍵19由于拉絲模形狀規(guī)則，且要加工的內(nèi)孔與拋光絲的位置已經(jīng)確定，故不需要另加對(duì)刀塊。夾具體時(shí)用來(lái)固定工件并和機(jī)床連接的裝置。在該拉絲模拋光機(jī)中，夾具體和帶動(dòng)拉絲模轉(zhuǎn)動(dòng)的帶輪做成一體，以簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，節(jié)約成本。夾具體與軸承等部件一起安裝在夾具體座內(nèi)，并通過(guò)夾具體底座固定在機(jī)床支承導(dǎo)軌上。這樣工件就和機(jī)床連接在了一起。定位鍵是用來(lái)確定夾具與機(jī)床工作臺(tái)之間正確相對(duì)位置的元件。在該機(jī)床中，壓板上的凸臺(tái)除了有限制其自由度的作用以外，還起到定位鍵的作用，確保拉絲模的中心與拋光絲的軸心在一條直線上。為保證拉絲模在夾具體內(nèi)安裝穩(wěn)定，利用壓板、內(nèi)六角圓柱頭螺釘相配合把拉絲模固定在夾具體內(nèi)，方便加工且提高精度，方便固定。4.3.5 電動(dòng)機(jī)的選擇工業(yè)上一般用三相交流電源，無(wú)特殊要求一般選用三相異步交流電動(dòng)機(jī)。最常用Y 型系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，價(jià)格低，適用于不易燃、不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的場(chǎng)合。由于啟動(dòng)性好，也適用于某些要求較高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的機(jī)械。需要經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的機(jī)械，要求電動(dòng)機(jī)有較小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較強(qiáng)的過(guò)載能力，應(yīng)選用起重及冶金 YZ（籠型）系列 YZR（繞線型）系列異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，按安裝位置不同，有臥式和立式兩類；按防護(hù)不同有開(kāi)啟式、防護(hù)式（防滴式）、封閉式及防爆式等 。可根據(jù)安裝需要和防護(hù)要求選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。常用結(jié)構(gòu)為臥式封閉式電動(dòng)機(jī)。根據(jù)石材加工生產(chǎn)線生產(chǎn)的要求和工作條件的客觀原因，決定選用一般的電動(dòng)機(jī)即臥式封閉式電動(dòng)機(jī)。割裝置和拋磨裝置選定的電機(jī)見(jiàn)下表 3.1 和表 3.2。表 4.3 拉絲模裝置選用的電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式功率和轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 最大轉(zhuǎn)矩Y112M-2 4kw 3000r/min 2890r/min 118Kg 2.2表 4.4 拋光機(jī)裝置選用的電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式功率和轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 最大轉(zhuǎn)矩20Y160M1-8 7.5kw 750r/min 720r/min 119Kg 2.04.3.6 轉(zhuǎn)速的確定設(shè)計(jì)時(shí)，須根據(jù)不同機(jī)構(gòu)的性能要求，合理確定拋光機(jī)機(jī)構(gòu)的最大工作能力，即主軸所能傳遞的最大功率或最大扭矩。對(duì)于所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)件（如主軸、傳動(dòng)軸）尺寸，主要是根據(jù)它所傳遞的最大扭矩進(jìn)行計(jì)算。傳動(dòng)件傳遞的扭矩 大小與它所傳nM遞的功率 和轉(zhuǎn)速 n 兩個(gè)參數(shù)有關(guān)。N對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)件，其額定扭矩 （即需要傳遞的最大扭矩）按下式計(jì)算nM（N m） (3.1)950dnjj??式中 ——傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）；jn——傳動(dòng)件所傳遞的功率（kw）；N——主電動(dòng)機(jī)的額定功率（kw）；d——從主電動(dòng)機(jī)到該傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率。?由上式可知，當(dāng)傳動(dòng)件的傳遞功率為一定時(shí)，若轉(zhuǎn)速取得偏低，則傳遞的扭矩就偏大，使傳動(dòng)件尺寸不必要地增大。因此，須根據(jù)機(jī)構(gòu)的實(shí)際工作情況，經(jīng)濟(jì)合理地確定計(jì)算轉(zhuǎn)速并計(jì)算傳動(dòng)件的尺寸是該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的一個(gè)重要問(wèn)題。主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 是主軸傳遞全部功率（此時(shí)電動(dòng)機(jī)為滿載）時(shí)的最低轉(zhuǎn)速。從計(jì)jn算轉(zhuǎn)速起至主軸最高速間的所有轉(zhuǎn)速都能夠傳遞全部功率，而扭矩則隨著轉(zhuǎn)速的增加而減少，此為恒功率工作范圍。低于主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的各級(jí)轉(zhuǎn)速所能傳遞的扭矩與計(jì)算轉(zhuǎn)速下的扭矩相等，它是該機(jī)床的最大傳遞扭矩（功率則隨轉(zhuǎn)速的降低而減少），此為恒扭矩工作范圍。根據(jù)拋光機(jī)往復(fù)移動(dòng)的速度為線速度，100-1000m/s,最后得到轉(zhuǎn)速分別為：拉絲模軸 ,拋光機(jī)軸min/30r??min/70r??21第 5 章 機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 概述可編程控制器（PLC）是一種新型的通用自動(dòng)化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來(lái)越廣泛。機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)設(shè)計(jì)的 PLC 控制系統(tǒng)必須具備控制拉絲模拋光機(jī)的全部功能和要求 。它的作用是按照控制裝置的信號(hào)或指令作往返運(yùn)動(dòng)，以使機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)能完成指定的動(dòng)作。5.2 自動(dòng)控制原理圖 5.1 是本實(shí)用新型的自動(dòng)控制電路原理圖。圖 5.1 自動(dòng)控制原理圖27-拋光機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng) 開(kāi)關(guān) 28-拋光機(jī)復(fù)位開(kāi)關(guān) 30-步進(jìn)電機(jī)開(kāi)關(guān)31-電磁離合器開(kāi)關(guān) 1、9、17、29-電控單元5.3 拉絲模拋光機(jī)邏輯可編程控制器5.3.1 可編程控制器的基本概念1、可編程控制器的定義可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。222、可編程控制器的特點(diǎn)（1）控制程序可變 其控制操作功能通過(guò)軟件編制確定，在生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時(shí)，不必改變 PLC 硬件設(shè)備，只需要改變編程程序就能改變控制方案，具有良好的柔性。（2）采用面向過(guò)程語(yǔ)言，編程方便 可編程控制器用于代替繼電器控制，而且其出現(xiàn)以后，大多數(shù)可采用類似繼電器控制電路圖形式的“梯形圖”進(jìn)行編程，控制線路清晰直觀，稍加培訓(xùn)即可進(jìn)行編程，普遍受到歡迎。PLC 與個(gè)人計(jì)算機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)或加入到集散控制系統(tǒng)之中時(shí)，通過(guò)在上位機(jī)上用梯形圖編程，程序直接下裝，使編程更加容易，更加方便。（3）功能完善 由于計(jì)算機(jī)的強(qiáng)運(yùn)算處理能力，現(xiàn)代 PLC 不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、步進(jìn)控制功能，還能完成 A/D，D/A 轉(zhuǎn)換、模擬量處理、高速計(jì)數(shù)、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，可以通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行顯示、報(bào)警、記錄、進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，使控制水平大大提高。（4）擴(kuò)展靈活 PLC 產(chǎn)品均帶有擴(kuò)展單元，可以方便地適應(yīng)不同 I/O 點(diǎn)數(shù)及不同輸入、輸出方式的需求。模塊式 PLC，各種功能模塊制成插板，可以根據(jù)需要靈活配置，從幾個(gè) I/O 點(diǎn)的最小型系統(tǒng)到幾千個(gè)點(diǎn)的超大型系統(tǒng)均可以實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)展靈活，組合方便。（5）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試工作量少 當(dāng)需要組成控制系統(tǒng)時(shí)，用簡(jiǎn)單的編程方法將程序存入存儲(chǔ)器內(nèi)，接上相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)，便可以構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，不需要繼電器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等。它的輸出可以直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（負(fù)載電流一般可達(dá) 2A），中間一般不需要設(shè)置轉(zhuǎn)換單元，因此大大簡(jiǎn)化了硬件的接線，減少設(shè)計(jì)及施工工作量，同時(shí)，PLC 又能事先進(jìn)行模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量，并且PLC 的監(jiān)視功能很強(qiáng)，模塊化結(jié)構(gòu)大大減少了維修量。（6）可靠性高 可編程控制器采用大規(guī)模集成電路，可靠性要比有接點(diǎn)的繼電器系統(tǒng)高得多。同時(shí)，在其自身設(shè)計(jì)中，又采用了冗余措施和容錯(cuò)技術(shù)，因此其平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間（MTBF）超過(guò) 20000h，而平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）則少于 10min。另外，其輸入輸出采用了屏蔽、隔離、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)措施，提高了抗工業(yè)環(huán)境干擾的能力，使 PLC 適用于工業(yè)環(huán)境使用，可靠性大大提高。3、可編程控制器的分類按容量大致可分為“小”、“中”、“大”三種類型。小型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)在 256點(diǎn)以下（其中把小于 64 點(diǎn)的 PLC 稱為超小型機(jī)）；中型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)在 256 以上，2048 點(diǎn)以下，內(nèi)存在 8K 以下；大型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)在 2048 點(diǎn)以上。大型 PLC 可以和23計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)成一體，并增加刀具精確定位、機(jī)床速度和閥門控制等功能，可實(shí)現(xiàn)管理和控制一體化，可與辦公自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，成為工廠自動(dòng)化的重要設(shè)備。按硬件結(jié)構(gòu)的不同，將 PLC 分為整體式結(jié)構(gòu)、模塊式 PLC 和疊裝式 PLC 三類。5.3.2 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)如圖 5.2 所示。其主體由三個(gè)部分組成，主要包括中央處理器 CPU、存儲(chǔ)系統(tǒng)輸入/輸出接口、存儲(chǔ)器系統(tǒng) ROM 和 RAM 等，系統(tǒng)電源在 CPU 模塊內(nèi)，也可單獨(dú)視為一個(gè)單元。編程器一般看作 PLC 的外設(shè)。PLC 內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。圖 5.2 可變成控制器的結(jié)構(gòu)這里可以把 PLC 作為一個(gè)系統(tǒng)。外部開(kāi)關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)以及各種傳感器檢測(cè)的信號(hào)作為 PLC 的輸入變量，它們經(jīng) PLC 的輸入端子進(jìn)入 PLC 的內(nèi)部，經(jīng) PLC 的內(nèi)部邏輯運(yùn)算等各種運(yùn)算后，產(chǎn)生輸送變量，送到輸出端子作為輸出，驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備。PLC 可以被看作是控制系統(tǒng)的中間處理環(huán)節(jié)，它將輸入變量經(jīng)一定的控制方式轉(zhuǎn)變成為輸出變量。所以一個(gè) PLC 控制系統(tǒng)可描述為：輸入變量→PLC→輸出變量。輸入部分收集、暫存被控對(duì)象實(shí)際行動(dòng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息；PLC 即邏輯部分，則是處理輸入部分所取得的信息，并按被控對(duì)象實(shí)際動(dòng)作要求產(chǎn)生輸出結(jié)果；輸出部分向被控設(shè)備提供實(shí)時(shí)操作與處理。其中邏輯部分采用了大規(guī)模集成電路構(gòu)成的微處理器和存儲(chǔ)器，并且生產(chǎn)廠家對(duì)微處理器進(jìn)行了軟件、硬件開(kāi)發(fā)，為用戶提供了大量的便于編程的邏輯部件，如繼電器邏輯、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器和寄存器等。同時(shí)，提供了描述這些邏輯部件的符號(hào)和語(yǔ)言，即編輯語(yǔ)言。PLC 的基本組成部分協(xié)調(diào)一致，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。245.3.3 可編程控制器分類可編程控制器（PLC）分為內(nèi)裝型 PLC 和外置型（獨(dú)立型）PLC 兩大類。內(nèi)裝型 PLC 安裝在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部，具有如下特點(diǎn)：內(nèi)裝型 PLC 實(shí)際上是數(shù)控系統(tǒng)裝置本身帶有 PLC 功能，內(nèi)裝型 PLC 功能通常是作為可選功能提供給用戶的；數(shù)控裝置內(nèi)部，內(nèi)裝型 PLC 可與數(shù)控系統(tǒng)共用一個(gè) CPU，也可以單獨(dú)有一個(gè)專用的 CPU；硬件電路可與數(shù)控系統(tǒng)電路制作在同一塊印制電路板上，也可以單獨(dú)制成一個(gè)附加板插于數(shù)控系統(tǒng)裝置上，它的電源可以與數(shù)控系統(tǒng)共用，不需要專門配置；有些內(nèi)裝型 PLC可以利用數(shù)控系統(tǒng)的顯示器和鍵盤進(jìn)行梯形圖或語(yǔ)言的編程調(diào)試，無(wú)需裝配專門的編程設(shè)備。目前，絕大多數(shù)多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)均可選擇具有內(nèi)裝型 PLC 功能。由于大規(guī)模集成電路的采用，帶與不帶內(nèi)裝型 PLC，數(shù)控系統(tǒng)的外形尺寸沒(méi)有明顯差別。內(nèi)裝型 PLC 與數(shù)控系統(tǒng)之間的信息交換是通過(guò)公用的 RAM 區(qū)完成的，因此內(nèi)裝型 PLC 與數(shù)控系統(tǒng)之間沒(méi)有連線，信息交換量大，安裝調(diào)試更加方便，且結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性好。與擁有數(shù)控系統(tǒng)后，再配置一臺(tái)通用的 PLC 相比，無(wú)論在技術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)上對(duì)用戶都是有利的。獨(dú)立型 PLC 在數(shù)控系統(tǒng)外部，自身具備完備的軟硬件功能，具備如下特點(diǎn)：（1）獨(dú)立型 PLC 本身即是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其具備 CPU、EPROM、RAM、I/O接口以及編程器等外部設(shè)備的通信接口、電源等。（2）獨(dú)立型 PLC 的 I/O 模塊種類齊全，其輸入、輸出點(diǎn)數(shù)可以通過(guò)增減 I/O 模塊靈活配置。（3）與內(nèi)裝型 PLC 相比，獨(dú)立型 PLC 功能更強(qiáng)，但是一般要配置單獨(dú)的編程設(shè)備。獨(dú)立型 PLC 與數(shù)控系統(tǒng)之間的信息交換可通過(guò) I/O 接口對(duì)接的方式，也可以采用通信方式。I/O 對(duì)接方式就是將數(shù)控系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)通過(guò)連線與 PLC 的輸入、輸出點(diǎn)連接起來(lái)，適用于數(shù)控系統(tǒng)與各種 PLC 的信息交換。但由于每一點(diǎn)的信息傳遞需要一根信號(hào)線，所以這種方式連線多，信息交換量小。采用通信方式可克服上述 I/O 對(duì)接的缺點(diǎn)，但采用這種方式的數(shù)控系統(tǒng)與 PLC 必須采用同一通信協(xié)議。一般來(lái)說(shuō)數(shù)控系統(tǒng)與 PLC 須是同一家公司的產(chǎn)品。采用通信方式時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)與 PLC 的連線少，信息交換量大而且非常方便。255.4 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.4.1 可編程控制器選擇在設(shè)計(jì)過(guò)程中，因?yàn)榭紤]到有 5 個(gè)輸入點(diǎn)，7 個(gè)輸出點(diǎn)，故可以選擇三菱公司推出的 系列的一款芯片 —— -32MR-001。這款芯片的輸入點(diǎn)數(shù)為 16，輸出點(diǎn)數(shù)為N2FZN2FZ16，故可以滿足所需求的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。5.4.2 內(nèi)部接線內(nèi)部接線圖如圖 5.3 所示。 圖 5.3 內(nèi)部接線圖表 5.1 可編程控制器輸入/輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)功能輸入點(diǎn) 功能 輸出點(diǎn) 功能X000 啟動(dòng)按鈕 Y000 控制電機(jī)X001 正轉(zhuǎn)按鈕 Y001 控制拋光機(jī)正轉(zhuǎn)X002 反轉(zhuǎn)按鈕 Y002 控制拋光機(jī)反轉(zhuǎn)X003 限位開(kāi)關(guān) Y003 控制電磁離合器M0 輔助繼電器 Y004 保證工作的動(dòng)力源265.5 部分程序：ORG 0000HAJMP MAINLJMP INT1SORG 0030HMAIN:MOV SP,#60HMOV R0,30HSETB IT1SETB EX1SETB EAMOV DPRT,#7FF0HLOOP:MOVX @DPTR,A;-------------------BEGIN: JNB P1.5 BEGINJNB P1.1 FUWEI ;判斷是否復(fù)位WAIT:SJMP WAIT ;等待中斷，讀取 A/D 轉(zhuǎn)換值MOV A,@R0MOV B,#2DIV AB MOV @R0,AINC R0MOV @R0,AXUNFAN: ;給電機(jī)送脈沖信號(hào)MOV DPTR,#8400HMOVX A,#01HMOV @DPTR,AACALL DELAYMOVX A,#03H27MOV @DPTR,AACALL DELAYMOVX A,#02HMOV @DPTR,A ACALL DELAYMOVX A,#06HMOV @DPTR,A ACALL DELAYMOVX A,#04HMOV @DPTR,AACALL DELAYMOVX A,#05HMOV @DPTR,AACALL DELAYMOV A,@R0DEC AMOV @R0,ADJNZ XUNFAN FUWEI: ;復(fù)位子程序ACALL XUNFAN2JNB P1.1 FUWEISJMP WAITXUNFAN2:MOV DPTR,#8400HMOVX A,#01HMOV @DPTR,AACALL DELAYMOVX A,#05HMOV @DPTR,AACALL DELAYMOVX A,#04HMOV @DPTR,A 28ACALL DELAYMOVX A,#06HMOV @DPTR,A ACALL DELAYMOVX A,#02HMOV @DPTR,AACALL DELAYMOVX A,#03HMOV @DPTR,AACALL DELAY INT1S:MOVX A,@DPTRMOV @30H,ARETI ;-----------------WAIT2: 發(fā)送反向脈沖信號(hào)JNB P1.2 WAIT2JIXUN:MOV DPTR,#8400HMOVX A,#01HMOV @DPTR,AACALL DELAYMOVX A,#03HMOV @DPTR,AACALL DELAYMOVX A,#02HMOV @DPTR,A ACALL DELAYMOVX A,#06HMOV @DPTR,A ACALL DELAYMOVX A,#04H29結(jié)論本課題在結(jié)合國(guó)內(nèi)外拉絲模拋光機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和中國(guó)傳統(tǒng)工藝和生產(chǎn)實(shí)踐，創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)。該拉絲模拋光機(jī)利用線拋光工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的針磨工藝對(duì)拉絲模進(jìn)行修整，這大幅度的提高設(shè)備的可靠性、修整質(zhì)量和生產(chǎn)率，且延長(zhǎng)模具的使用壽命。在這三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，本設(shè)計(jì)在參考大量的文獻(xiàn)基礎(chǔ)之上，結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)要求，主要完成了以下幾個(gè)方面的工作：（1）拉絲模拋光機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)和主要技術(shù)參數(shù)的確定；（2）采用了三維軟件（UG）設(shè)計(jì)拉絲模拋光機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，以及各個(gè)附屬機(jī)構(gòu)； （3）拉絲模拋光機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)； （4）設(shè)計(jì)和繪制了主體結(jié)構(gòu)的工程圖紙，關(guān)鍵零部件的三維設(shè)計(jì)；（5）根據(jù)要求和設(shè)計(jì)過(guò)程，編寫了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、繪制圖紙。畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次比較完整的拉絲模拋光機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種管道的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無(wú)數(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。