毕业设计（论文）-气动控制技术在塑窗自动铣削机中的应用.doc

襄 樊 学 院毕业设计(论文)正文题 目气动控制技术在塑窗自动铣削机中的应用专 业机械设计制造及其自动化班 级姓 名学 号指导教师职 称年月日气动控制技术在塑窗自动铣削机中的应用摘要：塑窗自动铣削机作为锯铣加工中心的重要组成部分，将气动控制技术、自动化技术等与制造技术相结合，实现了对型材铣削加工全过程的自动识别、自动工艺编制、自动高速铣削，可加工多种不同型材，并将多种复杂的铣削工序集中在1台设备上自动实现。初步实现了铣削生产过程控制的数字化和柔性化，且符合塑窗绿色plc控制制造原则。本文通过对塑窗自动铣削机的结构进行分析，阐述了其刀具进给及夹紧机构气动控制系统以及plc自动控制流程的设计。关键词：塑窗自动铣削机 ;气动控制 ;plcthe application of pneumatic control in the automatic milling machine of plastic window abstract: automatic milling machine of plastic window as an important part of sawing milling center, it combines pneumatic control technology and automation technology etc with the manufacturing technology, realizing of the automatic identification , automatic milling process ,automatic high-speed milling of profile. it can process various profiles and can concentrate a variety of complex milling process on one equipment automatically. it realizes the flexibility and numeralization of the milling process control and accord with plastic window green plc control manufacturing principles.based on the analysis of the model of milling machine of automatic window structure, this paper illustrates the design of pneumatic control system of tool feeding and clamping mechanism and automatic control process of plc.keywords: automatic milling machine of plastic window ; pneumatic control ; plc目 录1 绪 论11.1 气压传动的意义11.2 气动控制技术的前景11.3 气动控制技术在塑窗自动铣削机中应用的作用及意义11.4 本章小结22 塑窗自动铣削机结构的分析32.1 塑窗自动铣削机的概述32.1.1加工工艺对自动铣削机的功能要求32.1.2自动铣削机的总体结构及其控制42.1.3自动铣削装置42.1.4导向定位夹紧装置42.2 本章小结53刀具进给及夹紧机构气动控制系统63.1刀具进给及夹紧机构气动控制系统工作原理63.2标准件的选用83.2.1气源的选择83.2.2气动三联件的选择93.2.3减压阀的选择103.2.4先导式单电控二位五通阀113.2.5执行元件的选择123.3辅助元件的选择173.4本章小结194 塑窗自动铣削机的控制204.1 自动铣削机的控制流程简图204.2自动铣削机的plc控制224.2.1步进流程图224.2.2现场器件与plc内部等效继电器地址编号244.2.3plc与现场器件连接图（安装图）254.2.4自动程序梯形图274.2.5指令程序284.3本章小结295 本文总结30参考文献31附 录32致谢38装订线襄樊学院 毕业设计（论文）报告纸1 绪 论1.1 气压传动的意义气压传动以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号，控制和驱动各种机械和设备，以实现生产过程机械化、自动化。因为以压缩空气为工作介质，具有防火、防爆、防电磁干扰，抗振动、冲击、辐射，无污染，结构简单，工作可靠等优点，所以气动技术与液压、机械、电气、和电子技术一起，互相补充，已发展成为实现生产过程自动化的一个重要手段。1.2 气动控制技术的前景 气动控制技术是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点，广泛应用于各种机械和生产线上，因此气动控制技术越来越多地应用于各行业的自动装配和自动加工小件、特殊物品的设备上，促使原有传统的气动元件性能正在不断提高，同时陆续开发出适应市场要求的新产品，使气动元件的品种日益增加，其发展趋势主要有以下几个方面：1、体积更小，重量更轻，功耗更低。 源处理组合件，国内外大多采用了积木式的砌块结构，不仅尺寸紧凑，而且结合、维修都很方便。2、执行元件的定位精度提高，刚度增加，活塞杆不回转，使用更方便。为了提高气缸的定位精度，附带制动机构和伺服系统的气缸应用越来越普遍。带伺服系统的气缸，即使供气压力和所负的载荷变化，仍可获得0.1mm的定位精度。3、气缸筒外形已不限于圆形、而是方形、米字形或其它形状，在型材上开了导向槽、传感器和开关的安装槽等，让用户安装使用更方便。4、与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化，带开关的气缸国内已普遍使用，开关体积将更小， 性能更高，可嵌入气缸缸体；有些还带双色显示，可显示出位置误差，使系统更可靠。用传感器代替流量计、压力表、能自动控制压缩空气的流量、压力，可以节能并保证使用装置正常运行。 从而有更高的安全性和可靠性。5、向高速、高频、高响应、高寿命方向发展。6、使用新材料，与新技术相结合，有节能、寿命长、可靠性高、体积小、重量轻等特点、适用于流量不大的场合。7、性能稳定，工作可靠，操作、调整、维修方便。 1.3 气动控制技术在塑窗自动铣削机中应用的作用及意义塑窗自动铣削机作为锯铣加工中心的重要组成部分，将气动控制技术、自动化技术等与制造技术相结合，实现了对型材铣削加工全过程的自动识别、自动工艺编制、自动高速铣削，可加工多种不同型材，并将多种复杂的铣削工序集中在1台设备上自动实现。初步实现了铣削生产过程控制的数字化和柔性化，且符合塑窗绿色制造原则。 1.4 本章小结本章介绍了气动技术的特点、气动控制的重要性，论述了气动控制的优点，阐述了气动控制在塑窗自动铣削机中应用的作用及意义。为后文阐述塑窗自动铣削机的控制和启动控制系统设计作了基础。2 塑窗自动铣削机结构的分析2.1 塑窗自动铣削机的概述塑窗自动铣削机的结构如图2.1所示。 1.机架 2.3伺服电机 4.铣刀架 5夹紧支架 6.导向定位轮 7.型材 8.夹紧轮 9.夹紧下气缸 10.夹紧上气缸 11.铣刀头 12.进给气缸图2.1 塑窗自动铣削机的结构图塑钢门窗的加工和组装需要许多不同种类的设备，包括锯切类、铣削类、焊接类、清角类，或具有多种加工功能的加工中心、自动生产线等，仅就铣削类设备而言，有仿行铣、水槽铣、锁孔铣、玻璃压条等多种产品，但总体看铣削类设备基本为单工序、手动加工，生产效率较低，工序间转换比较繁琐。我国塑钢门窗行业起步较晚，与发达国家相比设备比较落后，因此在装备开发设计方面必须采取跨越式思维模式。自动铣削机作为锯铣加工的主要组成部分，它将先进的计算机智能控制与诊断技术、气动控制技术、合理的机械装置融为一体，自动实现加工工艺的自动编制，可对36种不同型材进行加工，将多种复杂的铣削工序集中在1台设备上自动实现，初步实现了铣削生产过程控制的数字化和柔性化，提高了企业生产的自动化水平。2.1.1加工工艺对自动铣削机的功能要求根据门窗的功能，对铣削机提出如下要求：能对多种型材进行排水孔、通风孔、密封压条槽、铰链孔、门窗锁孔、滑轮孔、以及其他各种五金件安装孔、槽的加工、其孔、槽既可为规则形状亦可为异行。2.1.2自动铣削机的总体结构及其控制自动铣削机主要由机架、自动铣削装置、导向定位夹装置等部分组成，其结构简图见图2.12.1.3自动铣削装置自动铣削装置通过两个伺服电机2、3驱动，带动滚珠丝杠控制其x、y方向，以调整铣刀头11相对于型材7的位置，型材7从铣削装置中间空腔由送料机械手纵向输送，刀具则在气动系统控制下进给，由动力电机驱动进行切削或由伺服系统控制进行切削。这一设计思想可以实现对型材铣削全过程的自动工艺编制、自动高速加工、并将多种复杂的铣削工序集中在1台设备上自动实现，具有良好的柔性加工性能，同时得到高的加工精度和清洁的产品。具体表现在：1在铣刀架不同方向上可配置14个铣削动力头，型材在同一截面内可进行多方向的孔、槽加工，满足用户多方面需求;2由自动铣削装置的x、y两个伺服轴配送料机械手的z向伺服进给，可实现各种规则及异型孔、槽的加工；3滚珠丝杆及工件头进给气缸较大的行程范围配合送料机械手的自动识别系统，可加工多种不同规格的型材；4具有较高的加工精度和加工效率。因刀具位置或轨迹由伺服系统控制，且根据需要某几把刀可同时加工；5刀具进给采用气动控制和进给采用磁性开关的气缸进行控制，充分考虑了塑钢门窗为典型的绿色产品，应遵循绿色制造原则，在清洁的产品。2.1.4导向定位夹紧装置考虑型材为细长结构，分别采用一长排滚子6形成的较大水平面和窄长的侧平面定位的定位导向方式，由气动压力差夹紧系统控制，实现工件输送和切削加工两种工况的夹紧。型材输送过程中在垂直、水平方向由低压气缸10带动滚轮8夹紧型材，而在切削过程中则由较高压气缸9夹紧，以确保加工过程中工件的位置。2.2 本章小结本章通过对传统塑钢门窗的加工装备不足之处进行了分析，从加工工艺对自动铣削机的功能要求，简略的阐述了自动铣削机总体结构、铣削装置系统和导向定位夹紧装置，进而为后面自动铣削机的plc控制编程和气动控制系统设计提供了依据。3刀具进给及夹紧机构气动控制系统3.1刀具进给及夹紧机构气动控制系统工作原理 1、2减压阀 3、刀具进给气缸 4、调速接头 5、垂直夹紧上气缸 6、垂直夹紧气缸 7、水平夹紧气缸 8、 9、10、11、12先导式二位五通滑阀 13、气动三联件 图3.1刀具进给及夹紧机构气动控制系统设计时考虑塑钢门窗应在清洁的环境中生产，而气动控制相对液压控制有不污染环境、成本较低等许多优点，且切削pvc塑料切削力较小，故夹紧和切削进给均采用了气动控制，由于气动夹紧要求实现型材输送和切削加工两种工况的夹紧，考虑到输送时夹紧力比较小，切削时比较大，因而用两个减压系统控制，为了可靠夹紧必须将型材纵向和水平方向自由度限制住，因而如图3.1（5.垂直夹紧上气缸 6.垂直夹紧气缸 7.水平夹紧气缸），其原理图见图3.1。其工作循环为：气缸低压夹紧气缸高压夹紧刀具气缸快进刀具气缸工进刀具气缸快退型材松开1. 气缸低压夹紧 当机械手送料开始时，气源先输送低压压缩空气经气动三联件13减压阀2二位五通单电控先导阀11右位进入夹紧气缸5的有杆腔，推动活塞向左移动，使工件纵向低压夹紧；同时，低压压缩空气经气动三联件13减压阀2二位五通单电控先导阀8右位进入夹紧气缸7的有杆腔，推动活塞向左移动，使工件水平方向低压夹紧；2.气缸高压夹紧 当机械手送料到位，则气源输送高压压缩空气经气动三联件13减压阀2二位五通单电控先导阀10右位进入夹紧气缸6的有杆腔，推动活塞向左移动，使工件纵向高压夹紧；3.刀具气缸快进 工件高压夹紧延时时间到后铣刀装置调整到位控制电磁阀ya4得电，压缩空气经气动三联件13二位五通单电控先导阀12左位进入刀具气缸3的无杆腔，推动活塞向右移动，使刀具快进；4.刀具气缸工进 当刀具快进到位，气缸磁性开关动作使调速接头4减小流量，压缩空气经气动三联件13二位五通单电控先导阀12左位进入刀具气缸3的无杆腔，推动活塞向右移动，使刀具工进；5. 刀具气缸快退 刀具工进到位，电磁阀ya4得电，则压缩空气经气动三联件13二位五通单电控先导阀12右位进入刀具气缸3的有杆腔，推动活塞向左移动，使刀具快速退回；6.型材松开刀具快退到原位，电磁阀ya11得电，则压缩空气经气动三联件13二位五通单电控先导阀10左位进入夹紧气缸6的无杆腔，推动活塞向右移动调速接头；压缩空气经气动三联件13二位五通单电控先导阀10左位进入夹紧气缸5的无杆腔，推动活塞向右移动调速接头二位五通单电控先导阀11左位；使型材纵向泄压。压缩空气经气动三联件13二位五通单电控先导阀9左位进入夹紧气缸7的无杆腔，推动活塞向右移动调速接头二位五通单电控先导阀8左位；使型材水平方向泄压。从而型材松开。机械手处于原位，等待下一个工作循环。3.2标准件的选用3.2.1气源的选择 气源是气动设备和系统正常工作所提供的压缩空气的动力源，是气压传动与控制系统的核心元件，它包括气源输送机械及气源处理系统。为了避免气动系统出现故障，提高系统的工作可靠性，气源必须附设对压缩空气进行处理的气源净化系统。气源的主要性能参数包括输出压力（排气压力）p0和输出流量（排气流量）q0又因为输出压力（排气压力） 3-1式中 p气动执行器的最高使用压力，mpa p 气动系统的总压力损失，mpa；通常，p=0.150.2 mpa， 输出流量（排气流量） 3-2式中 k1泄漏系数，k1=1.151.5 ;取k1=1.2k2备用系数，k2=1.31.6;取k2=1.4k3泄漏系数，k3=1; q总用气设备的气动总的理论耗气量（自由空气量），m 3/min故 查液压气动技术速查手册，选择wy5.2-双头静音空气压缩机，其参数如下表3.1所示 ：表3.1 wy5.2-双头静音空气压缩机参数表型号额定电压（v）电机功率（w）转速（r/min）最大气压（mpa）wy5.2-双头22017528802.03.2.2气动三联件的选择气动三联件是由分水过滤器+减压阀+油雾器组成的。本文选择ac系列的产品，其特点有以下几个方面：具有体积小,重量轻,性能好,使用方便,外形美观等。采用模块式联接,可单独或组合使用,安装方便,方形压力表采用内嵌式结构,节省安装时间。减压阀调压精度高,流量,压力特性好,使用寿命长,调节手轮调整灵活,平稳,具有自锁功能,适用于震动场合。油雾器采用新型油量调节结构,可实现不停气加油.内置油量传感器,因此起雾油量低,油雾颗粒细,传输距离远。参照液压气动技术速查手册，综合考虑，选择qlpy系列三联件,其主要参数如下表3.2所示:表3.2 qlpy系列三联件参数表系列型号公称通径（mm）调压范围（mpa）最高压力（mpa）额定流量（l/min）环境温度（）生产厂qlpy系列625(0.050.4) (0.050.8)2.06005000560济南华能气动元件公司3.2.3减压阀的选择 减压阀是将供气气源压力减到每台装置所需的压力，并保证减压后压力值稳定的一种压力控制阀。为了保证自动铣削机在机械手送料和铣削时型材的可靠夹紧，以及考虑到输送和铣削时夹紧的力有不同的要求，故采用不同的气控压力，则需要不同的减压阀，考虑到塑窗铣削机切削力一般较小，则减压阀的高压调压范围应该不小于该量程。又由于该减压阀用于夹紧装置中，故要求的稳压精度不高，故应选用一般的减压阀。再根据气源的输出流量q0=1.425 m 3/min。查阅液压气动密封，选择qp2系列减压阀。其具体参数如下表3.3所示表3.3 qp2系列减压阀产品名称产品型号最高工作压力（mpa）使用温度范围调压范围（mpa）公称通径（mm）额定流量(m 3/min）生产企业新型减压阀qp215600.050.482.3济南华能气动元器件公司新型减压阀qp215600.050.63102.63.2.4先导式单电控二位五通阀直动式电磁阀是由电磁铁直接推动阀芯，使气流换向的，当阀的通径较大时用直动式结构所需的电磁铁要大，电力消耗和体积都必然加大，为克服上述弱点可采用先导式结构，先导式电磁阀是由电磁铁首先控制气路，产生先导压力，再由先导压力去推动主阀阀芯，使其换向。该电磁控制部分称为电磁先导阀，前述直动式微型电磁阀多作为电磁先导阀使用。根据气动控制回路流量和压力要求，我们选用4v310-08型二位五通滑阀。其基本参数如表3.2 图3.2 4v310-08型二位五通滑阀 表3.4 4v310-08型二位五通滑阀基本参数技术指标项目 型号 4v310-08工作介质空气（经40m滤网过滤）动作方式内部先导式有效截面积/mm225（cv=1.4）位置数五口二位接管口径进气=出气=排气=pt1/4滑阀不需要使用压力/mpa0.150.8（21114psi）最大耐压力/mpa1.2（170psi）工作温度/-560（-23140f）电压范围-15%10%耗电量ac220v:2.0va耐热等级b级保护等级ip65接电型式端子式最高动作频率（次/s）4励磁时间0.05s以下质量3103.2.5执行元件的选择a、执行元件的类型：将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动、摆动和旋转运动的元件称为气动执行元件。根据运动的种类选择执行元件的类型，一般来说直线型运动首选气缸，旋转型运动首选马达。工件的夹紧、松开以及刀具的进给是直线型运，所以选择气缸。根据气缸承担任务的要求来选择气缸的品种，如要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声，应选择缓冲气缸；如果要求重量轻，应选轻型缸；要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；要求制动精度高，应选锁紧气缸；不允许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能的气缸；除活塞杆作直线往复运动外，还需缸体作摆动，可选耳轴式或耳环式安装方式气缸等。由于二位五通换向阀的缸承载压力小，占用空间小，行程短，故选择薄型缸。同时由于本次的设计中，气缸不仅用做工件的夹紧与松开，而且用于推动刀具切削型材，所以在气缸作工件的夹紧与松开时选择标准型、设计紧凑、安装空间小的气缸，又因为夹紧与松开要求快速完成，所以最终选择双作用薄型气缸，刀具气缸为了能够实现快进和工进的可靠转换则选择开关气缸。b、气缸主要参数的确定：先确定低压夹紧气缸5、7各要素气缸缸径的确定:由于气缸用来夹紧工件，所以气缸所承受的负载力f=k（夹紧力），预估计。 表3.5 负载率与负载的运动状态负载的运动状态静载荷（如夹紧、低速压铆） 动载荷气缸速度50500/s气缸速度500/s 负载率 70% 50% 30%由现代实用气动技术 第2版负载率与负载的运动状态查表10-10即上表3.5可知，负载率，取。根据气源的供气条件良好，设定减压阀进口的压力为，而气缸的使用以。由（现代实用气动技术 第2版式10-8）可知，气缸的理论输出力。由（现代实用气动技术 第2版式10-3）单杆双作用气缸的活塞杆返回型气缸的理论输出推力可得。查表10-2按尺寸对气缸分类（现代实用气动技术 第2版）可查出缸径取为32mm，活塞杆径为16mm。气缸行程的确定由于标准气缸的使用速度范围大多是50500mm/s，估计气缸的夹紧速度，夹紧所用的时间约为0.5s，因可得，气缸的行程为50mm。气缸耗气量的计算气缸耗气量可分成最大耗气量和最小耗气量。最大耗气量是气缸以最大速度运动时所需要的空气流量，可表示成 3-3式中 气缸的最大耗气量，l/min（anr）； d缸径，cm； 气缸的最大速度， mm/s；p使用压力，mpa。可求出=20.9 l/minc、气缸的安装薄型气缸可采用基本型的安装方式，利用缸身外螺纹拧入机体内使其固定。经上述计算与讨论比较选出的气缸型号为：欧洲规格薄型气缸qcn-32（上海新益气动元件有限公司生产），它的主参数如下表3.6所示。表3.6 欧洲规格薄型气缸主要参数型号qcn-32缸径（mm）32活塞杆径（mm）16接管螺纹1/8in外径/内径（mm）高使用压力（mpa）10耐压实验压力（mpa）15环境和流体温度（）560动作形式双动工作介质经过过滤的压缩空气密封形式u型气压密封圈再确定高压夹紧气缸6各要素气缸缸径的确定由于气缸6用来高压夹紧工件且承受切削力，所以气缸所承受的负载力f=k（夹紧力）预估计。查表3.5（见上表）可知，负载率，取。根据气源的供气条件良好，设定减压阀进口的压力为，而气缸的使用以。由（现代实用气动技术 第2版式10-8）可知，气缸的理论输出力。由（现代实用气动技术 第2版式10-3）单杆双作用气缸的活塞杆返回气缸的理论输出推力可得。查表10-2按尺寸对气缸分类（现代实用气动技术 第2版）可查出缸径取为50mm，活塞杆径为20mm。气缸行程的确定由于标准气缸的使用速度范围大多是50500mm/s，估计气缸的夹紧速度，夹紧所用的时间约为0.5s，因可得，气缸的行程为50mm。气缸耗气量的计算气缸耗气量可分成最大耗气量和最小耗气量。最大耗气量是气缸以最大速度运动时所需要的空气流量，可表示成 3-4式中 气缸的最大耗气量，l/min（anr）； d缸径，cm； 气缸的最大速度， mm/s；p使用压力，mpa。可求出=903.21 l/minc、气缸的安装薄型气缸可采用基本型的安装方式，利用缸身外螺纹拧入机体内使其固定。经上述计算与讨论比较选出的气缸型号为：欧洲规格薄型气缸qcn-50（上海新益气动元件有限公司生产），它的主参数如下表3.7所示。表3.7 欧洲规格薄型气缸主要参数型号qcn-50缸径（mm）50活塞杆径（mm）20接管螺纹1/4in外径/内径（mm）高使用压力（mpa）10耐压实验压力（mpa）15环境和流体温度（）560动作形式双动工作介质经过过滤的压缩空气密封形式u型气压密封圈最后确定刀具气缸3各要素气缸缸径的确定由于气缸用来切削工件，所以气缸所承受的负载力f=k，预估计。查表3.5（见上表）可知，负载率，取。根据气源的供气条件良好，设定减压阀进口的压力为，而气缸的使用以。由（现代实用气动技术 第2版式10-8）可知，气缸的理论输出力。由（现代实用气动技术 第2版式10-3）单杆双作用气缸的活塞杆返回气缸的理论输出推力可得。查表10-2按尺寸对气缸分类（现代实用气动技术 第2版）可查出缸径取为50mm，活塞杆径为20mm。气缸行程的确定由于标准气缸的使用速度范围大多是50500mm/s，估计气缸的夹紧速度，夹紧所用的时间约为0.5s，因可得，气缸的行程为50mm。气缸耗气量的计算气缸耗气量可分成最大耗气量和最小耗气量。最大耗气量是气缸以最大速度运动时所需要的空气流量，可表示成 3-5式中 气缸的最大耗气量，l/min（anr）； d缸径，cm； 气缸的最大速度， mm/s；p使用压力，mpa。可求出=99.91l/minc、气缸的安装气缸可采用基本型的安装方式，即无杆侧法兰式。经上述计算与讨论比较选出的气缸型号为：欧洲标准型气缸c95，它的主参数如下表3.8所示。表3.8 欧洲标准型气缸c95主要参数型号c95缸径（mm）50活塞杆径（mm）20接管螺纹1/2in外径/内径（mm）高使用压力（mpa）10耐压实验压力（mpa）15环境和流体温度（）560动作形式双动工作介质经过过滤的压缩空气密封形式u型气压密封圈3.3辅助元件的选择（1）气缸排气侧的压缩空气，通常是经换向阀的排气口排入大气的。由于余压较高，最大排气速度在声速附近，空气急剧膨胀，引起气体的振动，便产生了强烈的排气噪声。噪声的大小与排气速度，排气量和排气通道的形状等有关。长期在噪声环境下工作，会使人感到疲劳，工作效率降低；降低人的听力，影响人体健康，必须采取相应降低噪声的措施，所以选择消声器。消声器的通径大小根据通过的流量而定，因气缸的最大耗气量为903.21 l/min，所以选择12mm的通径，查表选为xq130400型消声器。具体参数如表3.9所示表3.9 xq130400消声器具体型号公称通径（mm）连接螺纹工作压力范围（mpa）工作温度（）消声效果（db）流量（l/min）工作介质xq13040012g1/80.850060201000经过滤的压缩空气（2）气动装置中，连接各元件的管道有金属管和非金属管，金属管主要用于工厂主干管道和大型气动装置上，适用于高温、高压、和固定不动的部位之间的连接，同时，铜管、铝管和不锈钢管防锈性好，但价格高。非金属管有硬尼龙管，软尼管和聚氨酯管。非金属管经济、轻便、拆装方便、易剪断，不生锈、摩擦阻力小，但存在老化问题，不宜高温使用，要防止受外部损伤。尼龙管有一定的柔性，但不宜弯曲过度，耐高温，耐化学性好。氨酯管比尼龙管柔性好，其弯曲半径更小，适合狭窄空间使用。查非金属管的主要性能知，硬尼龙已满足本次设计要求，所以选硬尼龙管，具体参数如表3.3.2所示。管接头是连接管道的元件，要求连接牢固、不漏气、装拆方便快速、流动阻力小。经比较选择卡套式接头，它流动损失小，靠金属套管夹住管子，用螺母锁紧。具体参数如表3.10所示表3.10其他辅助元件的具体参数硬尼龙管（t系列）卡套式接头外径（mm）8/12型号dqf-kt-3t-8/ dqf-kt-3t-10内径（mm）6/9公称通径（mm）8/10最小弯曲半径（mm）48/60胶管内径（mm）8/10高使用压力（mpa）1.5全长（mm）52破坏压力（60时）（mpa）3.0使用压力范围（mpa）01.0使用温度（） 060连接螺纹1/8in 1/8in1/2in3.4本章小结 本章根据塑窗自动铣削机的气动控制系统要求，设计了塑窗自动铣削机的气动控制原理图，并根据此分析了工作循环各部动作和压缩空气路径，然后根据工作要求和气动控制原理图选择了气动系统各部分标准元件型号，从空压机、气动三联件、减压阀、换向阀以及执行元件气缸的选择，都是按照标准元件的型号选择。总体而言本章设计比较明了，思路比较清晰。基本上设计出了塑窗自动铣削机的气动控制系统的所有元件。4 塑窗自动铣削机的控制4.1 自动铣削机的控制流程简图自动铣削机的控制流程简图如图4.1所示：图4.1 自动铣削机的控制流程简图自动铣削机的控制流程简图如图4.1。当型材进入铣削机时，控制中心首先控制电磁阀，使低压气缸动作，带动滚轮夹紧型材，当机械手送料停止后，垂直滚轮高压夹紧型材，然后控制中心根据加工信息，起动铣削装置的x轴、y轴伺服电机，使铣刀架作x、y方向的运动，调整铣削装置位置，当其定位后，由刀具气缸工进或伺服工进进行切削。4.2自动铣削机的plc控制4.2.1步进流程图 图4.2自动铣削机步进流程图图4.2所示流程表示自动铣削机加工过程的步进流程图，图中x000为启动按钮sb0，kt0 kt1为时间继电器，c235为计数器，y000-y007、y011分别为电磁阀ya0-ya7ya11。开始时自动铣削机处于非工作状态，机械手处于原位压着限位开关x001，即常开开关x001闭合。当按下启动按钮x000，则到m101活动步，机械手送料并且滚轮低压夹紧型材；当机械手送料到位碰到位置开关x002，则常开开关x002闭合到m102活动步，则滚轮高压夹紧并且延时继电器kt1接通；设延时时间10秒延时见到，则到m103活动步，铣刀装置调整；当铣刀调整到位碰到位置开关x003，则常开开关x003闭合到m104活动步，刀具汽缸快进到位并且启动主电机；刀具快进到位碰到位置开关x004，常开开关x004闭合到m105活动步，刀具汽缸转为工进，若工进到位仅碰到位置开关x005，表示铣削尚未结束，那么常开开关x005闭合跳到m104活动步重复其动作，若工进到位同时碰到位置开关x005 和x006，那么到m106活动步，刀具气缸快退并且计数器自动加1；若c235未达到所设值则其常闭开关c235仍然闭合，常开任然断开，跳到m103活动步重复其之后动作，若计数器达到所设值则其常闭开关c235断开，常开闭合，则机械手快退到原位，压着原位开关x001，则到m107活动步，滚轮松开，主电机停转。每按一次启动按钮重复以上循环动作。 自动铣削机的动作顺序表如表4.1所示。输入条件中st1*sb0表示st1和sb0的常开触点同时闭合，同理对于st5*st6、st1*co；在输出栏中，“+”表示电磁阀得电，未标示表示失电。表4.1 自动铣削机的动作顺序表步 序输入条件 输入条件ya0ya1ya2ya3ya4ya5ya6ya7ya10ya11原位st1机械手送料 st1*sb0 +气缸低压夹紧 +气缸高压夹紧st2 +铣刀装置调整kt1 +刀具气缸快进st3 + +刀具气缸工进st4 +刀具气缸快退st5 +机械手退回st5*st6 +型材松开st1*co + 原位st14.2.2现场器件与plc内部等效继电器地址编号根据动作顺序表选定与各开关、电磁阀等现场器件相对应的plc内部等效继电器地址编号，其对照表如表4.2所示 表4.2现场器件与plc内部等效继电器对照表现场器件内部等效继电器地址号说 明输 入sb0000启动按钮st1001原位st2002机械手送料到位st3003铣刀调整到位st4004刀具气缸快进到位st5005刀具气缸工进到位st6006铣削深度到位输 出ya0000启动主电机ya1001机械手送料 ya2002气缸低压夹紧ya3003气缸高压夹紧ya4004铣刀头调整ya5005刀具气缸快进、工进ya6006刀具气缸工进ya7007刀具退回ya11011机械手退回4.2.3plc与现场器件连接图（安装图）根据表4.2画出plc与现场器件使劲连接图如图4.3图4.3 plc与现场器件连接图 图4.4自动程序梯形图4.2.4自动程序梯形图图4.4为满足图4.1所示步进流程图的自动程序梯形图。当接通电源m8002自动铣削机各装置处于通电状态，则辅助继电器m100得电并自保持，则其常开触点闭合，常闭触点断开，并且计数器复位清零。自动铣削机处于待机状态，送料机械手处于原位，并压着st1，常开触点x001闭合，按下启动按钮sb0，则x000闭合，m101得电并自保持，则输出继电器y001、y002得电，并分别驱动电磁阀ya1、ya2，从而分别控制机械手开始送料、滚轮低压夹紧型材，送料机械手送料到位碰着st2，x002常开触点闭合，m102得电并自保持，则输出继电器y003得电，并驱动电磁阀ya3，从而高压夹紧型材，同时定时继电器kt1开始延时，延时时间到后定时器的常开触点t1闭合，m103得电并自保持，则输出继电器y004得电，并驱动电磁阀ya4使铣刀装置调整，调整到位碰到st3，x003常开触点闭合，m104得电并自保持，则输出继电器y005得电，并驱动电磁阀ya0 、ya5，从而使道具气缸快进并且启动主电机，快进到位碰着st4，x004常开触点闭合，m105得电并自保持，则输出继电器y006得电，并驱动电磁阀ya6，工进到位碰着st5，x005常开触点闭合，同时若未碰到st6（铣削深度开关）则会使m104得电并重复控制其控制的动作，若同时碰到st6，则m106得电并自保持，则输出继电器y007得电，并驱动电磁阀ya7，刀具退回并且计数器c235自动加1，若c235未达到所设值则其常闭开关c235仍然闭合，常开任然断开，则会使m103得电并重复控制其控制的动作，否则其常闭开关c235断开，常开闭合，则m107得电并自保持，则输出继电器y011得电，并驱动电磁阀ya11，机械手退回原位，型材松开并且延时继电器开始延时，延时时间到后常开触点闭合，常闭断开，主电机停转。自动铣削机恢复到初始状态，再按下sb0，又重复以上动作过程。4.2.5指令程序 指令语序表1ldm107初始状态38anim1052andt039outm1043orm800240outy005刀具气缸快进4orm10041sety000启动主电机5anim10142ldm1046outm10043andx004刀具气缸快进到位7rstc23544orm1058ldm10045anix0069andx000启动按钮 46anim10610andx00147outm10511orm10148outy006刀具气缸工进12anim10249ldm10513outm10150andx00614outy001机械手送料51andx006刀具气缸工进到位15sety002气缸低压夹紧52orm10616ldm10153anim10317andx00254anim10718orm10255outm10619anim10356outy007刀具气缸快退20outm102气缸高压夹紧57outc235 k3计数器自动加121sety00358ldm10622outt1 k10延时继电器计时59andc23523ldm10260andx00124andt161orm10725ldm10662anim10026anic23563outm10727orb64outy011送料机械手退回28orm10365outt0 k10延时继电器计时29anim1046630outm1036731outy004铣刀装置调整68rsty002型材松开32ldx00569rsty00333andx00670rsty000主电机停转34ldm10371end35andx003铣刀装置调整到位7236orb7337orm104744.3本章小结本节依据铣削控制流程简图。设计了铣削控制的步进式控制电路，即依次为步进流程图、自动铣削机的动作顺序表、现场器件与plc内部等效继电器地址编号、plc与现场器件连接图（安装图）、自动程序梯形