0第 1 章 緒論1.1 引言我國金屬制品行業(yè)自建國以來有了很大的發(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)主要有兩個方面：一是拋光絲往復(fù)運(yùn)動系統(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 課題的來源及研究目前中國已經(jīng)成為全球線材制品大國。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，長期以來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，同時進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)管理，節(jié)約資源，提高競爭力。預(yù)計(jì) 2010 年，國內(nèi)中高碳線材制品的消費(fèi)量將增長至 865 萬噸（未包括凈出口量）。“十一五”期間，我國中高碳線材制品消費(fèi)量將持續(xù)增長，但增長率將有所下降。因?yàn)?，中高碳線材（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，這將帶動中高碳制品消費(fèi)總量的持續(xù)增長。線材行業(yè)的不斷發(fā)展對拉絲模提出了越來越多的要求，低成本高質(zhì)量就要求拉絲模的使用壽命要更長，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，見圖 1.1。圓錐面為對線材（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)做微移動或擺動，以達(dá)到加工?？椎哪康模妶D 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，同時在磨削過程中產(chǎn)生徑向分力以提高磨削效果。但因此也帶來很多弊端。首先，針狀磨頭的錐度使加工出來的?？滓簿哂绣F度，使用有錐度的?？桌z時，起定徑作用的僅僅是錐狀?？椎男《耍ㄒ妶D 1.3）。定徑區(qū)小，因而在拋光作業(yè)時的接觸面積小，那么由于拉絲模工作過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)缀醪豢赡芡耆胶猓纱硕a(chǎn)生的偏心力使懸置的磨頭呈現(xiàn)撓曲，從而加工出偏心的模孔。另一方面，由于模頭的不規(guī)則，在磨削過程中出現(xiàn)高頻交變應(yīng)力，以致產(chǎn)生振動。對于一個“ 懸臂梁”結(jié)構(gòu)，在加工過程中存在的振動，將對整個結(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，針磨工藝是比較落后的。所以就要求改進(jìn)國內(nèi)的拉絲模拋光技術(shù)，本課題就是在消化、吸收國外先進(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越高。提高模具拋光的速度和質(zhì)量使我國模具制造工藝達(dá)到世界先進(jìn)水平，已成為刻不容緩的重要課題。目前，國外拉絲模拋光效果最好的是日本、美國，而意大利、瑞典、丹麥等國拋光質(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)動電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、直線往復(fù)運(yùn)動的導(dǎo)桿、設(shè)置在導(dǎo)桿上的支架、拋光帶；傳動機(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)桿通過一對同軸設(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，拋光帶穿越拉絲模模孔連接在支架上。本實(shí)用新型用機(jī)械傳動代替手工操作，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿的直線往復(fù)運(yùn)動；通過連接在導(dǎo)桿上相對于?？鬃鲋本€往復(fù)運(yùn)動的拋光帶，實(shí)現(xiàn)了對?？椎膾伖饧庸ぁ４蟠蠊?jié)約了加工時間、降低了勞動強(qiáng)度、提高了拋光質(zhì)量、節(jié)約了研磨材料。我國拉絲模制造工業(yè)從八十年代起，發(fā)展較快，但總的來說與國外還有不小的差距，我國制模工業(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)開關(guān)，在定時控制線路和振動、旋轉(zhuǎn)速度控制線路之間設(shè)置了一個啟動保護(hù)電路，經(jīng)過如此改進(jìn)后的拉絲模具高速線拋光機(jī)往復(fù)振動從而實(shí)現(xiàn)拋光，改造簡單，安全可靠。且大大的提高了勞動生產(chǎn)力。制訂與國外等同的拉絲模產(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 課題研究內(nèi)容與思路1.3.1 課題的研究內(nèi)容本課題在結(jié)合中國的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，開發(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)，對拋光絲往復(fù)運(yùn)動的控制系統(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，并帶動拉絲模一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，主要包括以下幾個方面：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)動拉絲模一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，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)動及拉絲模的回轉(zhuǎn)運(yùn)動來對拉絲模內(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。所以課題根據(jù)拉絲模的主要工藝過程，設(shè)計(jì)出的卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要有以下幾個部分：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）通過計(jì)算完成各個機(jī)構(gòu)動作的自由度的分析和計(jì)算；分析各個動作的運(yùn)動的方程。（8）根據(jù)要求和設(shè)計(jì)過程，編寫設(shè)計(jì)說明書。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)來代替連桿機(jī)構(gòu)對拋光絲往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行控制，同時，對操作人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)可以加速生產(chǎn)效率和質(zhì)量。應(yīng)用以上的分析我們設(shè)計(jì)的拉絲模拋光機(jī)一定能滿足生產(chǎn)者的需求，在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳步，獲得更大的利潤。4第 2 章 設(shè)計(jì)方案的確定2.1 拉絲模的拋光過程分析根據(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)和拋光絲對拉絲模內(nèi)孔拋光的上下往復(fù)運(yùn)動。其整個拉絲模拋光機(jī)的拋光過程為：裝夾拉絲模 裝夾拋光絲 起動機(jī)器 拋光絲往復(fù)運(yùn)動 拋光?？讖膾伖膺^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)移動和拉絲模的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，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，而拉絲模在夾持機(jī)構(gòu)——卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的固定下通過電機(jī)帶動作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，拋光絲和拉絲模的相對運(yùn)動產(chǎn)生磨擦，從而對?？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)的拋光過程，設(shè)計(jì)了以下幾個可行性方案，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，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下，通過噴射，得到很高和速度。磨削拋光時，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能對金屬或非金屬表面進(jìn)行磨削拋光加工。磨削拋光時，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)三采用帶傳動來控制拋光絲的往復(fù)運(yùn)動。帶傳動控制是工業(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。凸輪在帶傳動下做圓周運(yùn)動從而帶動導(dǎo)軌的做往復(fù)運(yùn)動，而導(dǎo)軌通過絲夾頭與拋光絲連接，并帶動拋光絲作往復(fù)運(yùn)動進(jìn)而對拉絲模內(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，同時結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對操作人員的專業(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)動采用電控（PLC）系統(tǒng)來控制。6第 3 章 拉絲模拋光機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動機(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）可知分為兩種傳動系統(tǒng)，一為拉絲模夾持機(jī)構(gòu)采用直接驅(qū)動方式，由于是旋轉(zhuǎn)，故選擇帶傳動。這是根據(jù)給定條件、機(jī)構(gòu)盡量簡單明了、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，由于拋光絲的往復(fù)運(yùn)動速度比較快，采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來驅(qū)動。原理是曲柄的搖擺動作轉(zhuǎn)換成拋光絲的往復(fù)移動并對外做功。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- 異步電動機(jī) 2-帶傳動 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)速電動機(jī) 9-帶傳動 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，不會出現(xiàn)間隙，能自動補(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，采用不對稱 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，會降低導(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)多的場合。可構(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制造簡單，彎曲剛度小，主要用于受軸向載荷的導(dǎo)軌。適用于同時作直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的場合 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4.1.1 概述如圖帶傳動由主動輪 1、從動輪 2 及緊套在其上的環(huán)形傳動帶 3 組成。環(huán)形傳動帶采用易彎曲的撓性材料制成。帶傳動按工作原理可分為摩擦帶傳動和嚙合傳動，本機(jī)構(gòu)中采用的是摩擦帶傳動（V 帶傳動）。圖 4.1 帶傳動示意圖4.1.2 帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇 V 帶型號根據(jù)要求選擇所需電動機(jī)，查文獻(xiàn)[3]選取型號為 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確定從動帶輪直徑 ： = ，查表 3.5-5 取2di853=112mm。2d④計(jì)算實(shí)際傳動比： .17/2/12??di10⑤驗(yàn)算從動輪實(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 得單位長度質(zhì)量 q=0.0612kg/m, NqvKvzPFac 35.827.061.)98.52(7.50)15.2(02 ?????????（7）計(jì)算對軸的壓力 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便帶動拉絲模一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。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)體建模可以得出帶輪的結(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 電動機(jī)的外形和安裝尺寸所選電動機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸，查手冊 [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)度要求來取定。鍵的主要尺寸為截面尺寸 b、h 和長度 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；長度 L 可參照輪轂長度 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，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),參照圖 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?寸見圖 4.6。15設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)結(jié)果見表 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 ，否則取 ；6.0~?f 1.0~6.?f——螺栓個數(shù)。z2.1?fk60NF35.1?（6）確定螺栓直徑 d選螺栓材料 35 鋼，性能等級 4.6 級,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會出現(xiàn)縫隙（8）驗(yàn)算預(yù)緊力 0F對碳素鋼,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用來確定拋光絲與?？椎奈恢镁?，并能使拋光絲對拉絲模中心孔進(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)拋光模心時拋光絲做上下往復(fù)運(yùn)動，并且拉絲模在上下方向上不應(yīng)有相對運(yùn)動，因此應(yīng)限制拉絲模上下運(yùn)動的自由度。拉絲模在異步電動機(jī)的帶動下隨模座做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，相對模座來說還要限制 X-Y 方向上的轉(zhuǎn)動自由度。另外兩個方向上的轉(zhuǎn)動和移動自由度已經(jīng)隨著拉絲模與模座的圓周面接觸受到了限制。即加工拉絲模時應(yīng)限制六個自由度，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定位拉絲模，利用壓板、雙頭螺柱和滾花螺母相配合來限制其五個自由度，最后18在壓板上做一凸臺，在拉絲模上做出與其相對應(yīng)的孔，安裝時兩者配合限制其最后的轉(zhuǎn)動自由度，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定位工件，利用壓板、圓柱頭六角螺釘相配合來限制除轉(zhuǎn)動自由度外的其它五個自由度，最后在壓板上做一凸臺，在工件上做出與其相對應(yīng)的孔，安裝時兩者配合限制其轉(zhuǎn)動自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。由于工件和其夾具體需要在電動機(jī)的帶動下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，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，故不需要另加對刀塊。夾具體時用來固定工件并和機(jī)床連接的裝置。在該拉絲模拋光機(jī)中，夾具體和帶動拉絲模轉(zhuǎn)動的帶輪做成一體，以簡化機(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。定位鍵是用來確定夾具與機(jī)床工作臺之間正確相對位置的元件。在該機(jī)床中，壓板上的凸臺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 電動機(jī)的選擇工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求一般選用三相異步交流電動機(jī)。最常用Y 型系列籠型三相異步電動機(jī)，其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便，價格低，適用于不易燃、不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合。由于啟動性好，也適用于某些要求較高起動轉(zhuǎn)矩的機(jī)械。需要經(jīng)常起動、制動和反轉(zhuǎn)的機(jī)械，要求電動機(jī)有較小轉(zhuǎn)動慣量和較強(qiáng)的過載能力，應(yīng)選用起重及冶金 YZ（籠型）系列 YZR（繞線型）系列異步電動機(jī)。電動機(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)要求選擇電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。常用結(jié)構(gòu)為臥式封閉式電動機(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機(jī)即臥式封閉式電動機(jī)。割裝置和拋磨裝置選定的電機(jī)見下表 3.1 和表 3.2。表 4.3 拉絲模裝置選用的電動機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式功率和轉(zhuǎn)速電動機(jī)型號 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 電動機(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)裝置選用的電動機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式功率和轉(zhuǎn)速電動機(jī)型號 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 電動機(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，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。對于所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的傳動件（如主軸、傳動軸）尺寸，主要是根據(jù)它所傳遞的最大扭矩進(jìn)行計(jì)算。傳動件傳遞的扭矩 大小與它所傳nM遞的功率 和轉(zhuǎn)速 n 兩個參數(shù)有關(guān)。N對于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動件，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 ——傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）；jn——傳動件所傳遞的功率（kw）；N——主電動機(jī)的額定功率（kw）；d——從主電動機(jī)到該傳動件的傳動效率。?由上式可知，當(dāng)傳動件的傳遞功率為一定時，若轉(zhuǎn)速取得偏低，則傳遞的扭矩就偏大，使傳動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)算傳動件的尺寸是該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的一個重要問題。主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 是主軸傳遞全部功率（此時電動機(jī)為滿載）時的最低轉(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或指令作往返運(yùn)動，以使機(jī)械式拉絲模拋光機(jī)能完成指定的動作。5.2 自動控制原理圖 5.1 是本實(shí)用新型的自動控制電路原理圖。圖 5.1 自動控制原理圖27-拋光機(jī) 轉(zhuǎn)動 開關(guān) 28-拋光機(jī)復(fù)位開關(guān) 30-步進(jìn)電機(jī)開關(guān)31-電磁離合器開關(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器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(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軟件編制確定，在生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時，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）采用面向過程語言，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，通過在上位機(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、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，可以通過上位機(jī)進(jìn)行顯示、報(bào)警、記錄、進(jìn)行人機(jī)對話，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 I/O 點(diǎn)的最小型系統(tǒng)到幾千個點(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)簡單，安裝調(diào)試工作量少 當(dāng)需要組成控制系統(tǒng)時，用簡單的編程方法將程序存入存儲器內(nèi)，接上相應(yīng)的輸入、輸出信號，便可以構(gòu)成一個完整的控制系統(tǒng)，不需要繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。它的輸出可以直接驅(qū)動執(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，因此大大簡化了硬件的接線，減少設(shè)計(jì)及施工工作量，同時，PLC 又能事先進(jìn)行模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(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，在其自身設(shè)計(jì)中，又采用了冗余措施和容錯技術(shù)，因此其平均無故障運(yùn)行時間（MTBF）超過 20000h，而平均修復(fù)時間（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，可與辦公自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，成為工廠自動化的重要設(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。其主體由三個部分組成，主要包括中央處理器 CPU、存儲系統(tǒng)輸入/輸出接口、存儲器系統(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 作為一個系統(tǒng)。外部開關(guān)信號、模擬信號以及各種傳感器檢測的信號作為 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 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、暫存被控對象實(shí)際行動的數(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，并按被控對象實(shí)際動作要求產(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器，并且生產(chǎn)廠家對微處理器進(jìn)行了軟件、硬件開發(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、定時器、計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器和寄存器等。同時，提供了描述這些邏輯部件的符號和語言，即編輯語言。PLC 的基本組成部分協(xié)調(diào)一致，可以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(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 CPU，也可以單獨(dú)有一個專用的 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)行梯形圖或語言的編程調(diào)試，無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，再配置一臺通用的 PLC 相比，無論在技術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)上對用戶都是有利的。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 I/O 接口對接的方式，也可以采用通信方式。I/O 對接方式就是將數(shù)控系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)通過連線與 PLC 的輸入、輸出點(diǎn)連接起來，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。一般來說數(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，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)過程中，因?yàn)榭紤]到有 5 個輸入點(diǎn)，7 個輸出點(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)對應(yīng)功能輸入點(diǎn) 功能 輸出點(diǎn) 功能X000 啟動按鈕 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 限位開關(guān) Y003 控制電磁離合器M0 輔助繼電器 Y004 保證工作的動力源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)合國內(nèi)外拉絲模拋光機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和中國傳統(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，且延長模具的使用壽命。在這三個月的畢業(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)過程，編寫了設(shè)計(jì)說明書、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，通過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)知識解決實(shí)際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(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)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識也對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)讓我積累了無數(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(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。