【JX18-64】电子定量秤秤重部分设计及优化（二维+三维+论文）
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JX18-64
【JX18-64】电子定量秤秤重部分设计及优化二维+三维+论文
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【JX18-64】电子定量秤秤重部分设计及优化（二维+三维+论文）,JX18-64,【JX18-64】电子定量秤秤重部分设计及优化二维+三维+论文
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编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：电子定量秤秤重部分设计及优化 机电工程 学院 机械工程及自动化 专业学 号： 1223005学生姓名： 李 科 指导教师： XXX （职称：XXX ） （职称： ） 年 月 日3无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 本科毕业设计（论文）题目 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械121 学 号： 1223005 作者姓名： 年 月 日此处签名要手写无锡太湖学院 机电工程 学院 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目电子定量秤秤重部分设计及优化 2、专题 二、课题来源及选题依据 定量包装秤的应用可以提高劳动效率、改善工人的劳动强度，尤其是对工业计量领域的自动化水平提高有很大的影响。根据电子包装秤的结构特点，其主要是由给料机构、计量及传力机构、微进料机构及其他辅助机构组成1。我国使用的电子定量包装秤多为半自动产品，也基本上采纳了OIML组织的规定。本课题要求对定量包装工艺及设备进行研究，在定量包装的工作原理的基础上，进行相关装置的结构设计，以达到满足真正高精度、高速加工的目的，并绘制工程图纸。学生在设计过程中，完成从设计到实际生产整个过程，提高解决实际工作问题的能力，熟悉如何从图纸到实际工作完成的整个过程，并经实际的动手完成真正能正常工作的设备为以后工作打下极好的基础。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 学生在设计过程中，需提供计算机网络和图书资料大量查阅相关科技资料和媒体，反复比较、推敲各功能的实现之可能的原理、工艺路线和机械结构，以提高解决实际工作问题的能力，熟悉如何从图纸到实际工作完成的整个过程，并经实际的动手完成真正能正常工作的设备为以后工作打下极好的基础。 1达到设备技术指标所规定要求，满足实际工作需要，安全、可靠、工作稳定； 2完成电子定量秤秤重部分设计及整机优化（三维及工程图纸）； 3关键部件需作有限元应力分析，以及整机的运动学分析； 4对配套的电控系统进行一定的改进。 四、接受任务学生： 机械 班 姓名 五、开始及完成日期： 自2016年11月9日 至2017年5月26日六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名2015年11月9日第二章2-3 2-4 2-5改一下2-3：储料仓的设计：做一个简单的选择理由说明2-4：带式输送机选择：先算出适合条件 再从表里找匹配的机型 2-5：夹袋装置的设计：做一个详细的设计：需要计算选择 最好有受力分析 其他的我自己先改 有问题的话再找你摘 要包装是产品进入流通领域的必要条件，而实现包装的主要手段是包装机械。简单来说，包装机就是把产品包装起来的机器，起着保护，美观的作用。包装机主要分为两个方面，一是流水线式的整体生产包装，二是产品外围包装设备随着时代的发展，科技的进步，包装机械在包装领域中正起着越来越大的作用。我国包装机行业起步于20世纪70年代，在80年代末和90代中期的到了迅速发展。已经成为机械行业中的10大行业之一，无论产量，还是品种上，都取得了令人瞩目的成就，为我国的包装工业的快速发张提供了有力的保障目前。目前，我国已成为世界包装机械工业生产和消费十大国之一。新型包装机往往是机、电、气、一体化的设备.充分利用信息产品的最新成果，采用气动执行机构、伺服电机驱动等分离传动技术，可使整机的传动链大大缩短，结构大为化简，工作精度和速度大大提高。机电一体化的实质就是从系统观点出发，运用过程控制原理，将机械、电子与信息、检测等有关技术进行有机组合，实现整体最佳化。本课题研究的自动定量包装机为净重式电子秤，由给料机、电子称、下料斗、袋夹、输送机、缝包系统、控制系统（包括PLC、称重控制仪、重量传感器等）组成，通过智能电控系统控制，自动完成给料、称量、夹袋、放料等工序。用于纯碱、面粉、淀粉、饲料以及食品、化工、轻工、建材等行业粉状物料的自动定量、计量、包装。关键词：定量自动称；称重传感器；气动；PLC31AbstractPackaging is a necessary condition for the product to enter the circulation field，and the main means of packaging is packaging machinery. To put it simply，a packer is a machine that wraps up a product，playing a protective and aesthetic role. The packaging machine is mainly divided into two aspects，one is the overall production packaging in the pipeline，and the two is the development of the peripheral packaging equipment with the development of the times，the progress of science and technology，the packaging machinery is playing a more and more important role in the packaging field. Chinas packaging machine industry started in 1970s，and developed rapidly in the late 80s and the 90 generation. It has become one of the 10 major industries in the machinery industry，which has made remarkable achievements in both production and variety，which provides a powerful guarantee for the rapid expansion of the packaging industry in China. At present，China has become one of the ten largest producers and consumers of packaging machinery in the world. The new packaging machine is often machine，electric，gas and integrated equipment. Taking full advantage of the latest results of information products，using pneumatic actuator，servo motor drive and other separation transmission technology，the transmission chain of the whole machine can be greatly shortened， the structure is greatly simplified，and the working precision and speed are greatly improved. The essence of Mechatronics is the organic combination of mechanical，electronic，information，detection and other related technologies from the point of view of the system，using the principle of process control，so as to achieve the overall optimization.The automatic quantitative packaging machine is a net weight electronic scale，which consists of feeder，electronic name，hopper，bag clip，conveyor，seaming system and control system (including PLC，weighing control instrument，weight sensor etc.). Through the control of intelligent electronic control system，it can automatically finish the work of feeding，weighing，pouching，discharging and so on. Order. It is used for automatic quantification，measurement and packaging of powdery materials such as soda ash，flour，starch，feed，food，chemical industry，light industry，building materials and so on.Key words:The spiral feeder；Weighing sensor；Pneumatic；The PLC目 录摘 要1Abstract2目 录31 绪论51.1 本课题的研究内容和意义51.2 国内外的发展概况51.3 本课题应达到的要求62 定量包装称结构设计72.1 称重传感器的设计72.1.1 称重装置的结构形式选择72.2.2 结构改进72.1.3 秤体结构82.1.4 称量桶材料选择82.1.5 称体容积选择82.2 缝包装置的选择92.3 储料仓的设计92.4 带式输送机选择102.5 夹袋装置的设计143 定量包装机的PLC设计163.1 PLC简介163.2 PLC设计163.2.1 硬件配置163.2.1 程序流程图163.2.3 I/O地址及符号地址表173.3.4 程序设计及说明183.2.5 设计心得234 气动控制系统设计244.1 气压控制系统的简单介绍244.2 气压控制的设计244.2.1 设计思路244.2.2 气动控制系统的设计255 结论与展望275.1 结论275.2 不足之处及未来展望28致谢29参考文献301 绪论1.1 本课题的研究内容和意义 随着人们生活水平的日益提高，对产品的包装要求也越来越高，自动定量包装机是轻工业产业中必不可少的自动机械之一，我国近些年来包装工业发展迅速，但又在某种程度上受到机械工业发展相对滞后的影响。包装机械发展较为缓慢，因此进行颗粒包装机的设计研究具有一定的意义。通过本次也涉及，能够是我们对包装机械有一个铰深的了解，对包装机工作过程进行分析研究并有所创新，同时也培养了对我们所学知识的理解、收集、查阅文献资料的能力，发现、分析、解决问题的能力。1.2 国内外的发展概况国内：我国的包装机械概况与展望目前我国包装机械企业规模偏小，技术装备不是很完善，管理水平比较低，自我发展和技术设计开发能力较弱，产品品种单一。产品技术含量、附加值较低；新产品开发周期长，不能及时响应市场需求，及时提供市场、用户急需的产品。企业主要精力都花费在量的扩张上，对质的提升、科技进步的投入严重不足，产品在低水平上重复；另外，产品安全防护措施较差，安全意识不强。目前我国的包装机械产品普遍存在质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的状况。但包装行业产品量广，我们的行业仍然欣欣向荣，堪称“朝阳工业”。国外：国外包装机械业概况美国、日本、德国、意大利是世界上包装机械四大强国。 美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械体 系，其品种和产量均居世界之首。10多年来，美国始终保持着世界最大包装机械生 产和消费大 国的地位。其产品以高、大、精、尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。新型机械产品中以成型、填充、封口三种机械的增长最快，裹包机和薄膜包装机占整个市场份额的15%，纸盒封盒包装机在市场占有率中居第二位。一些大公司 生产的包装机械集机-电-仪及微机控制于一体， 采用光电感应，以光标控制，并配有 防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大，课题的目 的、意义；国 内外技术现 状及发展趋 势 而且能集制袋、称重、充填、抽真 空、封口等工序在一台单机上完成。德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态，出口比例占80%左右。德国是世界上最大的包装机械出口国。 意大利是仅次于德国的第二大包装机械出口国。 意大利的包装机械多用于食品工 业，具有性能优良、外观考究、价格便宜的特点，出口比例占80%左右。目前，世界各国对包装机械的发展都十分重视，集机、电、气、光、生、磁为一 体的高新技术产品不断涌现。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势。1.3 本课题应达到的要求 1.完成对自动定量包装机机械部分的设计与优化，并完成机械部分的二维图、三维图。其中机械部分的设计先要对原产品进行测绘，并运用现代设计方法按照要求对其进行优化设计。其中包括储料仓的设计、给料机构的设计、夹袋机构的设计与缝包装置的设计等。2.完成PLC控制系统与液压气压控制系统的设计，并对PLC控制系统进行程序编制。其中液压气压系统主要对夹袋装置的收缩与伸张进行控制，而PLC程序编制采用通用的梯形图进行，以便于交流运用。2 定量包装称结构设计2.1 称重传感器的设计 2.1.1 称重装置的结构形式选择 （1）集装袋定量包装机的称量形式基本分为毛重式和净重式。连同包装袋一起进行称重的方式称为毛重式（图2.1a)，采用称量斗对物料进行称重后再充填到包装袋的方式为净重式（图2.1b）。图2.1a: 该种包装机工作过程是直接将图 1a 所示料包 1内的待称物料充填到包装袋2，在充填的同时对袋 内物料进行称量，当被称物料的重量达到设定值时，充填自动停止。由于是连同包装袋一起称量的，所以称之为毛重式包装机。图2.1b:先由称量斗4对物料进行称量，然后再将物料充填到包装袋内，称量充填分2步完成。其特点是包装速生产能力大，但设备体积大，设备土建投资相对也大。 （2）称量精度两种包装机工作形式的比较1）称量精度 两种工作形式的称量精度基本相同。图2.1（称量装置结构形式) 2）包装能力 毛重式包装机最快工作速度为60s/袋；净重式包装机最快速度为40s/袋。 3）设备价格 毛重式包装机价格较低，净重式包装机价格比毛重式约高1倍。 4）占用空间 毛重式包装机占用空间高度约为 34 m，净重式约为 68 m 。通过比较，我们认为在包装能力没有特别要求的情况下，采用净重式包装机是较佳的选择。 2.2.2 结构改进 （1）毛重式称重机构采用杠杆原理，在传感器普及之前被广泛使用。但其称量度较低，在包装时容易产生误差。目前普遍使用压力称重传感器称重提高了效率与精确度。结构上，本文将舍弃杠杆结构，直接将称量桶吊装到称量传感器上。 （2）称量装置的壁顶部加装一个小型1/4圆形加强肋，防止落料桶受力变形。 （3）称量装置的吊架直接采用角钢，刚性较好另外在与吊装传感器的螺栓两边加装加强肋，防止横梁变形。 （4）称量装置落料桶口盖的结构改进，机电包装机的桶盖与桶身及气缸的连接杆是直接焊接在一起的，不能活动。桶盖的自由度与连接杆一样，只能绕转动副在竖直方向转动。这样的话 一旦转动副松动或连接杆变形，桶盖与桶口的接触关系就会被破坏，造成密封不良。本文将桶盖与连接杆间又加了一个转动副，这样桶盖的受力方向只能竖直向上，即使出现转动副松动，桶盖仍然能够与桶口保持密切接触。另外，可以在需要时在桶盖内侧加装橡胶密封垫，以适应对不同的物料的称量。 2.1.3 秤体结构秤体由秤架和称量器组成。秤架将给料装置、称量器、下料槽连成一体。气动控制箱装在框架的一侧，内置传感器接线盒、电磁阀等。端面用于安装传感器结构件。称量器由秤斗及称重传感器等组成，秤斗一侧水平放置放料气缸，用于秤斗放料门的开启/闭合。图 2.2(称重装置) 2.1.4 称量桶材料选择 由于称重装置要求称量精度，而且称量的物料（化肥）含有化学成分，会有腐蚀金属的现象。为了保证称量精度和称重装置的整体结构及功能性，本文选择了白铁皮、不锈钢板作为候选称量桶的制作材料。 2.1.5 称体容积选择 考虑到重力式颗粒料定量包装机工作的连续性，储料斗内的粮食至少要保证两次包装所需的质量，即50kg。由于是双称包装，以实现必要时粒料分别称重与混合。每个称重桶的容积为 储料斗的容量为 由于容重的取值关系到储料斗所装粮食的最小质量，因此在本文中以容重较轻的大米为例来进行计算由计算结果可知，储料斗容积是满足要求的。2.2 缝包装置的选择根据机台要求课选择GK35-2C型缝包机，改款缝包机采用铜合金连杆和轴套及滚动轴承运动设计合理，油杯滴注、手动注油结合毛毡注油润滑，半自动机械剪线装置，零件耐磨、缝纫熟度高噪音低、维修方便，使用寿命长等特点。2.3 储料仓的设计料斗是储存物料及供给物料的部件。它随物料不同的流动性而有不同的形式。对于流动性较好的粉粒物料，如结晶葡萄糖、麦乳精粉等物料，可以采用闸门式的料斗装置。生产中如果秤盘部位处输送皮带上的物料层的重量有变化时，差动变压器 (即传感器)及时发出信号指令,可逆电动机闸门启合，从而迅速改变料斗中流出的物料层截面大小。对于流动性较差的物料,如奶粉、白糖等，则可采用电磁振动式料斗。这时传感器送出的信号指令改变电磁振动器振幅的大小，从而调节物料的流量。如果把电磁振动器配用于闸门料斗上时，那么物料流量控制的效果还会更好些，只是这种料斗的结构复杂得多。本次设计的包装秤拟用于流动性较好的面粉、大米等物料，故不需要电磁振动式料斗，只需要一个阀门板开关控制物料流量即可，为了操作方便，采用气缸推动一物料板对料斗进行开合，用于调整下料流量及维护检修用。侧面装有上、下料位计，用以检测储料斗的料位。达到低料位是，告知系统暂停灌包，等待加料；达到高料位时，控制上料机停止输料，其结构简图如图2.3。图2.3(储料仓)2.4 带式输送机选择带式输送机用于运输包装好的物料，假设输送机一次最大可放置的包装物料数量为4个，每个重量25kg，即表示输送机最大输送重量为100kg，一般来说，定量包装秤输送机的运输速度为，可计算输送带电机功率。带式输送机选用J型驱动装置，最大功率及配套见表2-1。表2-1（J型驱动装置最大功率及配套）规格转速(r/min)输送量(m3/h)驱动装置许用长度(m)电动机型号减速器型号LS20010013Y90L-4-1.5ZQ25-i6-I16Y100L1-4-2.2ZQ25-i6-I23Y100L2-4-3ZQ35-i6-I30Y112M-4-4ZQ35-i6-I358010Y100L1-4-2.2ZQ35-i5-I27Y100L2-4-3ZQ35-i5-I35638Y90L-4-1.5ZQ25-i4-I25Y100L1-4-2.2ZQ35-i4-I35506.2Y90L-4-1.5ZQ35-i3-I27Y100L1-4-2.2ZQ35-i3-I35LS2509022Y100L1-4-2.2ZQ25-i6-I14Y100L2-4-3ZQ25-i6-I19Y112M-4-4ZQ35-i6-I25Y132S-4-5.5ZQ35-i6-I357118Y100L1-4-2.2ZQ35-i5-I14Y100L2-4-3ZQ35-i5-I21Y112M-4-4ZQ35-i5-I28Y90L-4-1.5ZQ25-i4-I25Y100L1-4-2.2ZQ35-i4-I35Y90L-4-1.5ZQ35-i3-I27Y100L1-4-2.2ZQ35-i3-I35续表2-1LS250转速(r/min)输送量(m3/h)驱动装置许用长度 (m)电动机型号减速器型号5614Y132S-4-5.5ZQ40-i5-I35Y90L-4-1.5ZQ25-i4-I14Y100L1-4-2.2ZQ35-i4-I21Y100L2-4-3ZQ35-i4-I29Y112M-4-4ZQ35-i4-I354511Y90L-4-1.5ZQ35-i3-I17Y100L1-4-2.2ZQ35-i3-I25Y100L2-4-3ZQ35-i3-I35LS3158031Y100L1-4-2.2ZQ35-i5-I8Y112M-4-4ZQ35-i5-I15Y132S-4-5.5ZQ40-i5-I20Y132M-4-7.5ZQ40-i5-I27Y160M-4-11ZQ50-i5-I356324Y100L1-4-2.2ZQ35-i4-I9Y100L2-4-3ZQ35-i4-I13Y112M-4-4ZQ35-i4-I18LS3156324Y132S-4-5.5ZQ40-i4-I25Y132M-4-7.5ZQ40-i4-I355019Y90L-4-1.5ZQ35-i3-I8Y100L1-4-2.2ZQ35-i3-I12Y100L2-4-3ZQ35-i3-I17Y112M-4-4ZQ40-i3-I23Y132S-4-5.5ZQ40-i3-I304015.4Y100L-6-1.5ZQ35-i4-I10Y112M-6-2.2ZQ35-i4-I15Y132S-6-3ZQ40-i4-I20Y132M1-6-4ZQ40-i4-I27Y132M2-6-5.5ZQ40-i4-I35LS4007162Y132M1-6-4ZQ35-i7-I8Y132M2-6-5.5ZQ35-i7-I12Y160M-6-7.5ZQ40-i7-I16Y160L-6-11ZQ40-i7-I24Y180L-6-15ZQ50-i7-I32Y132M2-6-5.5ZQ40-i6-I14Y160M-6-7.5ZQ40-i6-I19Y160L-6-11ZQ50-i6-I26Y180L-6-15ZQ50-i6-I35Y132M1-6-4ZQ40-i4-I10Y132M2-6-5.5ZQ40-i4-I14Y160M-6-7.5ZQ50-i4-I19Y160L-6-11ZQ65-i4-I26Y180L-6-15ZQ65-i4-I35Y132M2-6-5.5ZQ40-i4-I35续表2-1规格转速(r/min)输送量(m3/h)驱动装置许用长度(m)电动机型号减速器型号LS4005649Y132S-6-3ZQ35-i6-I8Y132M1-6-4ZQ35-i6-I10Y132M2-6-5.5ZQ40-i6-I14Y160M-6-7.5ZQ40-i6-I19Y160L-6-11ZQ50-i6-I26Y180L-6-15ZQ50-i6-I354539Y132M1-6-4ZQ40-i4-I10Y132M2-6-5.5ZQ40-i4-I14Y160M-6-7.5ZQ50-i4-I19Y160L-6-11ZQ65-i4-I26Y180L-6-15ZQ65-i4-I353631Y112M-6-2.2ZQ40-i3-I9Y132S-6-3ZQ40-i3-I13Y132M1-6-4ZQ40-i3-I17Y132M2-6-5.5ZQ50-i3-I24Y160M-6-7.5ZQ65-i3-I32Y160L-6-11ZQ65-i3-I35LS5006398Y132M2-6-5.5ZQ40-i6-I86398Y160M-6-7.5ZQ40-i6-I11Y160L-6-11ZQ50-i6-I16Y180L-6-15ZQ50-i6-I22Y180M-4-18.5ZQ65-i4-I27Y180L-4-22ZQ65-i4-I334062Y132M2-6-5.5ZQ40-i5-I8Y160M-6-7.5ZQ50-i5-I13Y160L-6-11ZQ65-i5-I20Y180L-6-15ZQ65-i5-I27Y200L1-6-18.5ZQ65-i5-I343250Y132S-6-3ZQ40-i3-I8Y132M1-6-4ZQ50-i3-I11Y200L1-6-18.5ZQ65-i5-I34Y132S-6-3ZQ40-i3-I8Y132M1-6-4ZQ50-i3-I112545Y132M1-6-4ZQ50-i2-I8Y132M2-6-5.5ZQ65-i2-I11Y160M-6-7.5ZQ65-i2-I15Y160L-6-11ZQ65-i2-I22Y180L-6-1.5ZQ75-i2-I30Y225S-8-18.5ZQ75-i2-I35Y160M-6-7.5ZQ65-i3-I21Y160L-6-11ZQ65-i3-I30Y180L-6-15ZQ65-i3-I35Y132M2-6-5.5ZQ40-i5-I4.5续表2-1规格转速(r/min)输送量(m3/h)驱动装置许用长度(m)电动机型号减速器型号LS63050140Y160M-6-7.5ZQ65-i3-I21Y160L-6-11ZQ65-i3-I30Y180L-6-15ZQ65-i3-I35Y132M2-6-5.5ZQ40-i5-I4.5Y160M-6-7.5ZQ50-i3-I7Y160L-6-11ZQ65-i5-I11Y180L-6-15ZQ65-i5-I15Y200L1-6-18.5ZQ65-i5-I19Y200L2-6-22ZQ65-i5-I22Y225M-6-30ZQ75-i5-I29Y250M-6-37ZQ75-i5-I3540112Y160M-6-7.5ZQ50-i4-I9Y160L-6-11ZQ65-i4-I14Y180L-6-15ZQ65-i4-I19Y200L1-6-18.5ZQ65-i4-I24Y200L2-6-22ZQ65-i4-I29Y225M-6-30ZQ75-i4-I353290Y132M2-6-5.5ZQ50-i3-I9Y160M-6-7.5ZQ65-i3-I12Y160L-6-11ZQ65-i3-I18Y180L-6-15ZQ65-i3-I24Y200L1-6-18.5ZQ75-i3-I30Y200L2-6-22ZQ75-i3-I35Y160L-6-11ZQ65-i3-I18LS6302577Y132M1-6-4ZQ50-i2-I8Y132M2-6-5.5ZQ65-i2-I11Y160M-6-7.5ZQ65-i2-I15Y160L-6-11ZQ65-i2-I22Y180L-6-1.5ZQ75-i2-I30Y225S-8-18.5ZQ75-i2-I35查表2.1我们选择电动机Y90L-4-1.5以及减速器ZQ35-i3-I驱动装置。2.5 夹袋装置的设计夹袋机构由机械本体和气动部分组成，在设计夹紧机械结构时主要考虑以下几个问题。1、 具有足够的夹紧力在确定机构的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不至产生松动和脱落。2、 具有足够的刚度和强度夹袋装置除受到被夹持物的反作用力外，还受到运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，应尽量使结构简单紧凑，自重轻。因为包装物品出料口是竖直方向圆筒，所以夹紧杆处于夹紧位置时应处于竖直方向，此时夹紧点与转动点的竖直距离为0.196m。处于夹紧位置时，其竖直方向杆长130mm，倾斜方向杆长130mm，由于摆杆摆动角度为5，则夹紧杆摆动也为5，其从夹紧状态转到放松状态中，经过计算，其水平移动距离36mm，以可以轻松装上面粉袋，设计可用。为了便于套装面粉袋，所以出料筒要比面粉袋口直径小，将出料口直径定为250mm。由于摆动角度5，其摆动角度不大，且在凸轮旋转一圈的过程中，摆杆只有4s钟绕轴转动，其他的56s时间都处于静止，所以其转动轴对摩擦不敏感，将连接摆杆与夹紧杆的转动轴悬挂于机床上，润滑采用脂润滑。图2.9为夹紧杆处于夹紧位置时，摆杆、夹料筒的位置。 图2.4（夹袋装置）3 定量包装机的PLC设计3.1 PLC简介 S7-200S属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。如图3.1为PLC控制系统示意图。图3.1(PLC控制系统示意图)3.2 PLC设计 3.2.1 硬件配置 （1）PLC选用 S7-200型 （2）电源选用 PS307型 （3）CPU选用 CPU221型 （4）输入模块选用 数字量为16点的输入模块（SM321 DI16DC24V） （5）输出模块选用 数字量为16点的输出模块（SM322 DO16DC24V/0.5A） （6）模拟量模块 模拟量为8通道输入模块（SM331 AI816bit） （7）根据地址分配表，数字量输入I0.0到I1.1为10个端口，另外还有BCD拨码开关要用到12（3位4）个端口，一共22个端口，321为16点输入，所以要用到两个数字量输入模块；数字量输出Q0.0到Q0.8一共13个端口，故选用一个输出模块；模拟量位数选定方法如下， 拟量模块能满足测量重量小于20g的精度要求，故需14位的模拟量模块（200kg/213=0.024kg，200kg/214=0.012kg）。 3.2.1 程序流程图 程序流程图如图3.2图3.2（程序流程图） 3.2.3 I/O地址及符号地址表I/O地址及符号地址表3-1：表3-1（程序流程图）I0.0启动按钮I0.1停止按钮I0.2掉袋位信号I0.3上料位信号I0.4下料位信号I0.5故障信号I0.6紧停信号I0.7复位信号I1.0压袋位信号I1.1计数器清零信号Q0.0启动皮带输送电机Q0.1启动粗给料电机Q0.2启动细给料机Q0.3袋ok信号Q0.4打开粗流阀信号Q0.5打开细流阀信号 续表3-1Q0.6产生推袋阀信号T33T34启动延时定时器T35T36停止延时定时器IW10每袋水泥的设定重量（BCD输入）PIW10称重传感器输入重量DB1.DBW100保存袋数DB1.DBW110保存总重量 3.3.4 程序设计及说明设计思路： （1）首先顺序延时启动各个电机，利用定时器顺序触发，反序延时停止的程序类似。 （2）通过在各个电机输出前加一个常闭开关实现紧停，或故障停止。 （3）通过数字量输入模块加BCD拨码开关设定目标重量，由于输入的是BCD数（IW10），故需要将其各个位（百位、十位、个位）分别取出再进行BCD-I转换，由于比较量为浮点型，故将其转换成32位浮点数。 （4）传感器输入的是实际袋重量（PIW10），将其转换成浮点型，以便于比较。 （5）DB块DB1.DBW100，DB1.DBD110分别保存袋数与总重量运用ADD指令实现累加。梯形图程序如下：图3.4（Network 1） 图3.5（Network 2）图3.6（Network 3）图3.7（Network 4）图3.8（Network 5）图3.9（Network 6）图3.10（Network 7）图3.12（Network 8）图3.13（Network 9）图3.13（Network 10，11）图3.13（Network 12）图3.14（Network 13）图3.15（Network 14）图3.16（Network 15）图3.17（Network 16）图3.18（Network 17）图3.19（Network 18）图3.20（Network 19）图3.21（Network 20）图3.22（Network 21）图3.23（Network 22）图3.24（Network 23） 3.2.5 设计心得 （1）硬件组态是PLC控制的关键部分，要正确配置各个模块需要对输入输出变量有个全局的把握，例如模拟量的位数决定分辨率或精度，总的输入输出点数，决定各个模块的个数。组态过程中还要记录下各个模块的端口地址，以方便编程。程序设计也是PLC控制的重要组成部分，程序的好坏直接决定了控制的优劣。设计中要结合外部开关按钮的类型，不同的按钮可能程序有所不同，例如，要对外部输出进行保持，当外部开关是自锁型的，程序就不一定要自锁，反之则需要自锁。要充分利用各个模块的端口，正确分配地址。 （2）完成整个设计后，熟悉了PLC硬件组态及编程过程，初步学会了用PLC对简单实际过程进行控制，同时也感觉到看似简单的过程，在进行实际运行时，会产生一系列问题，需要不断调试以满足要求。4 气动控制系统设计4.1 气压控制系统的简单介绍气压传动是以压说空气为工作介质传递力和信息的传动方式，是流体传动与控制的一个分支。气动系统是将气源装置产生具有一定压力能的压缩气体，经管道和中指阀类元件输送到执行元件，以实现在工程中的应用。组成气动控制系统的元件和装置及储存、净化等辅助装置，为气动系统提供符合要求的压缩气体。 （1）气源装置 压缩空气的发生装置及储存、净化等辅助装置，为气动系统提供符合要求的压缩气体。 （2）气动执行元件 将压缩空气的压力能转换成机械能，并完成相应动作的元件，如气缸、气马达等。 （3）气动控制元件 控制气流压力、流量和方向的元件，如各种控制阀。 （4）气动逻辑元件 能完成一定逻辑功能的控制元件。 （5）其他气动元件 气动系统中的辅助元件，如消音器、气动传感器及信号处理装置，以及相应的元器件。4.2 气压控制的设计 4.2.1 设计思路根据课题要求必须完成夹袋装置的伸张和压缩，给料门以及料斗门的关和开的动作，这几个动作用气压缸来实现，通过电磁阀的动作使气功做往复运动。气动控制系统是有气压元件组成的控制系统，即执行元件能够自动、快速而准确地按照输入信号的变化规律而动作。在气动控制系统中，气动发生装置一般为空气压缩机，它将原动机供给的机械能转换为气体的压力能；气动执行元件则将压力能转化为机械能，完成规定动作；在这两部分之间，根据机械或设备工作循环运动的需求、按一定顺序将各种控制元件（压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和逻辑元件）、传感元件和气动辅助件连接起来。为方便说明，下面就以一个简单的气动控制系统为例，如图4-1所示。 图4.1 （剪切机气压传动系统的原理图） 图示位置为棒料被剪前的状态，由气源装置及其辅助元件产生压缩空气，经二位四通换向阀进入汽缸的上腔，汽缸下腔的压缩空气通过二位四通换向阀排入大气。此时，剪口张开，剪切机处于预备工作状态。当送料装置将棒料送入剪切机，并限位于二位二通机动阀左端的顶杆时，机动阀的顶杆受压而使阀内通路打开，换向阀的控制腔（上）便与大气相通，阀芯受弹簧力的作用而下移，此时，汽缸活塞向上运动，带动剪刃将棒料切断。棒料剪下后，即与机动阀脱开，机动阀复位，所有的排气通道被封死，换向阀的控制腔（上）气压升高，迫使阀芯上移，气路换向，汽缸活塞带动剪刃复位，准备第二次进料剪切。 4.2.2 气动控制系统的设计 如图4.2所示为气动控制系统图。图4.2（气动控制系统图） （1）气动三联件 如图4.3所示，气动三联件有过滤器、减压阀和流量组成，控制压力在 0.4MPa0.6MPa之间。 图4.3（气动三联件） （2）单向节流回路根据自动定量包装机气动控制系统的速度的要求，此回路设计的是单向节流调速。节流调速回路是由定量空气压缩机和流量阀及单向阀组成的的调速回路，可以通过调节流量阀通流面积来控制流入或流出执行元件的流量，从而调节执行元件的运动速度。如图4.4所示，当接通换向阀左位时，压缩气流通过节流阀和单向阀进入气缸左腔，气缸右腔的气流通过节流阀而不能通过单向阀经换向阀排出，气缸活塞向右运动。反之，当换向阀右位接通时气缸活塞向左运动。图4.5为单向节流阀的实物图。 图4.4 (单向节流回路图) 图4.5（单项节流阀） （3）消声器消声器是控制空气动力性噪声往外传播的有效设备。它可以看作是管道系统的一个组成部分，在内部做声学处理后，可以减弱噪声的产生与传播，且不影响气流通过，在空气动力性机械设备进、出口气流道口安装一台消声器，可以使进、出口噪声消声量达到10-40db(A)，相应地响度降低50%-93%，主观感觉有明显效果。图4.6(消声器) （4） 关键接头的选择管件是将管子联接成管路的零件，在管道系统中起连接、控制、变向、分流、密封、支撑等作用。管接头是连接管道的元件。对于金属管接头有螺纹接头、扩口式管接头和卡套式管接头。5 结论与展望5.1 结论在这次毕业设计中，我更进一步地了解了自动包装行业的国内外的现状，学到了很多课堂上学习不来的东西。这些知识对我在完成这次毕业设计中起到了很大的帮助。此次毕业设计是对我在大学四年所学知识的巩固，也是我学习机械行业知识的一个很好的平台，更是我走上社会走向工作岗位实现我人生理想的重要的一步。在毕业设计前段时间，需要综合运用所学的专业知识对课题内容进行了解，多方搜索行业资料。设计实践的环节为我们在生产实践中进行调查研究的能力、观察问题、分析问题、解决问题的能力的培养至关重要。通过毕业设计的锻炼，我们运用所学到的知识的能力、解决问题的能力、创新设计的能力得到了很好的锻炼和加强。毕业设计巩固了大学期间我们学到，如机械设计、机械原理、机械制造等有关机械的知识。在毕业设计期间按我们还学到了不少新的知识和学习方法，完善了自己的知识结构，它使我在大学期间所学的基础理论知识、专业技术知识得到了融会贯通。通过几个月做自动计量秤这样的包装运输机械设备，我增强了对实际问题的了解，解决问题的能力，体会到了理论与实际相结合的重要性。虽然大学期间安排了好几次课程设计或者实习，但是没有一次像这样的课程设计能与此次相比，设计限定了时间长，而且是一人一个课题要求更为严格，任务更加繁多、细致、要求更加严格、设计要求的独立性更加高。作为一名设计人员要设计出有创意而功能齐全的产品，就必须做一个生活的有心人。多留心观察思考我们身边的每一个机械产品，只有这样理性认识丰富了，才能使我们的设计思路具有创造性。在这几个月的毕业设计中，自己对机械设计有了新的感悟。首先，理论联系实际的重要性，在设计中认识到自己不能仅仅局限与课本上的理论知识去设计机械，脱离了实际，就是纸上谈兵，设计时必须考虑到机械在实际应用时的问题。其次，团队精神，做机械，不是一个人在短时间完成的任务，只有在一个团队里面，才能体现自己的价值，自己的能力。单打独斗是不会有好的成果的，自己难免会有很多想不到的，做不到的，在团队中这些问题将迎刃而解，不再是问题。再次，独立思考问题、解决问题的能力。团队固然重要，个人的独立思考的能力也必不可少，只有我们把自己个人的能力发挥到出来，整体的，团队的活力才能体现出来。通过这次做毕业设计，我发现了自身的很多问题：1）基础知识的的掌握度显得很贫乏，有很多知识得从新查找课本。这次设计的过程中，我发现了对以前知识的淡忘，在这次毕业设计的过程中，通过对以前知识的复习，梳理，就好像又学习了一次大学课程，并且有了新的发现，体会到了以前没有完全理解的课本内容，以往的知识得到了巩固，
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