数码产品夹具PLC控制系统设计论文VIP

摘要 随着 人们消费水平 的不断提高 ,数码产品 已经逐渐成为 了家庭必备的产品，甚至是人人必备的 。 数码产品一般指的是 U 盘，数码照相机 ，摄像机 称为数码产品。 我们通常说的 “ 数码 ” 指的是含有 “ 数码技术 ” 的数码产品， 如数码相机，数码摄像机， 数码学习机、数码随身听等等。随着科技的发展 ，计算机 的出现、发展带动了一批以数字为记载标识的产品，取代了传统的胶片、录影带、录音带等，我们把这种产品统称为数码产品。 例如电视 /电脑 /通讯器材 /移动或者便携的电子工具等 , 在相当程度上都采用了数字化。 电脑、摄像机、摄像头、 音箱、 手机、 录音机、 母电话机（有数字的也有模拟的）、机顶盒（数模转换器）、卫星接收装置、现在的电视机（过去的不是，因为那是波形电路的，现在的电视机都是采用数字信号处理的）、数控家电 . 本毕业设计论文，首先论述了题目的背景和国内外 后针对数码产品夹具提出总体设计方案，给出了设计流程；随后，对数码产品夹具的 后，总结 出自己的感 想。 关键字： 数码产品，自动化加工 ，可编程控制器，机械夹具 目录 摘要 . I 目录 . 绪论 . 1 目背景 . 1 . 1 2 总体设计 . 3 D(业设计 . 3 D(构设计 . 3 W(件设计 . 4 W(件设计 . 5 A(量监督 . 6 3 硬件设计 . 7 装、应用 . 7 . 7 操作界面 . 8 . 9 . 9 . 10 . 10 . 11 气源组件 . 11 . 12 韩国 . 12 . 13 . 14 感式接近开关 . 15 . 16 4 软件设计 . 18 4.1 . 18 4.2 . 19 5 结论 . 21 谢辞 . 22 参考文献 . 23 1 绪论 目背景 在数码产品行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对象，使之占有正确位置，以便接受施工的一种工艺装备，统称为夹具。因此，无论是在数码产品加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷， 热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。 数码产品加工中应用最为广泛的是小型数码产品夹具。它在保证产品优质，高产，低成本，充分发挥现有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加工技术，以减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。因此，数码产品夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。为此，在本次毕业设计时，选择了数码产品夹具设计。 本文主要围绕数码产品夹具设计为中心。用以对小型设备的介绍，首先 通过实习让我们对夹具设计有了初步的了解， 特别是对数码产品夹具机械结构设计了解更为深刻。然后，在领导的指 导下，对夹具设计方案进行分析和选择。选定方案后。通过 查阅相关夹具设计书籍和相关图例在数码产品夹具设计过程中。参考 资料完成夹具的总体设计。 内外发展现状 工业控制计算机 (简称工控机 )是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器 (在工 控领域中占有主要的地位。 用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界 50 家，生产 300多个品种。 2000年销售额约为 86亿美元，占工控机市场份额的 50%， 在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。 60 年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的 有的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但 厂家正采取措施不 断改进产品，主要表现为以下几个方面： 型 能明显增强 很多有名的 家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的 菱的8个 24入， 6个继电器输出 )，其尺 寸仅为 589仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使 快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。 由于控制内容的复杂化和高难度化，使 强化了通讯能力和网络化，尤其是以 将计算机、 机接口结合在一起，使 利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和 模块交互存取数据。以 为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。 要是 件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的 用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种 不兼容。国际电工协会 ( 1992年颁布了 编程序控制器的编程软件标准，为各 家编程的标准化铺平了道路。现在开发以 基、在 台下，符合 际标准的新一 代开放体系结构的 2 总体设计 用一个较简单的阐释，一般的手机设计公司是需要最基本有六个部门： W、 D(业设计 包括手机的外观、材质、手感、颜色配搭，主要界面的实现与及色彩等方面的设计。例如摩托罗拉“明”翻盖的半透明，诺基亚 7610 的圆弧形外观，索爱 阳光橙等。这些给用户的特别感受和体验都是属于手机工业设计的范畴，一部手机是否能成为畅销的产品，手机的工业设计显得特别重 要！ 图 爱 D(构设计 手机的前壳、后壳、手机的摄像镜头位置的选择，固定的方式，电池如何连接，手机的厚薄程度。如果是滑盖手机，如何让手机滑上去，怎样实现自动往上弹， 些都是手机结构设计的范畴。繁琐的部件需要 工作人员对材质以及工艺都非常熟识。摩托罗拉 厚度掀起了手机市场的热潮， 机以超薄为卖点，因为它的手机外壳材质选择十分关键，所以 外壳是由技术超前的航空级铝合金 材质打造而成。可以这样说，特殊外壳材质的选择成就了 成功。另外有个别用户反应在使用某些超薄滑盖手机的时候，在接听电话时总能感觉到手机前壳的左右摇动，这就是手机结构设计出了问题，由于手机的壳体太薄，通话时的扬声器振动很容易让手机的机身产生了共振。 图 机外壳结构 W(件设计 硬件主要设计电路以及天线，而 要和 持经常性的沟通。 比如 求做薄，于是电路也要薄才行得通。同时 会要求 置天线 的区域比较大，和电池的距离也要足够 远， 会要求 天线附近不要放置有金属配件等等。可想而知一部内置天线的设计手机，其制造成本是会较一部外置天线设计的手机贵上 20其主要因素就是天线的设计，物料的要求与及电路的设计和制造成本平均都是要求较高一些。 通常结构设计师 (工业设计师 (会有争论， 是画家，画一些大家做不出来的东西，而 说 ，不按他们的设计做，所以手机卖得不好。所以，一款新的手机在动手设计前，各个部门都会对 门的设计创意进行评审，一个好的 定要是一个可以实 现的创意，并且客户的体验感觉要很好才行。当年摩托罗拉 是一个很好的实现创意例子，后期市场的反应也不错，而西门子的 创意虽然也很好，也可实现，但可惜的是最终客户的使用感觉并不好，所以一个真正好的创意，不但要好看，可实现，而且还要好用。另外 会与 架， 欢用金属装饰，但是金属会影响了天线的设计以及容易产生静电的问题，因此 很恼火， D 会开新材料，才能应付 要求。诺基亚 8800 就是一个好例子，既有金属感，又不影响天线的接收能力 。 图 机天线 W(件设计 相对来说， 更容易为大家所理解，由于计算机的普及，让我们最大程度地接触了各种各样的软件，手机操作界面的模式，大家经常看到的手机九官格操作菜单的实现，这都是 计的范畴。 充分考虑到界面的可操作性，是否人性化，是否美观的因素。 测试非常复杂，名目繁多， 测试不仅只是在寻找 致性的测试、兼容性的测试等都是非常重要的项目，在目前“内容为主”的信息时代，软件才是手机的最终幕后支柱，硬件的驱动是软件来实现，软件 和硬件的工程师之间的冲突相信是不会比其它部门少，这种关系的绕来绕去，所以便需要有 目管理来协调了。 图 基亚 A(量监督 门负担起整个流程质量保证的工作，督促开发过程是否符合预定的流程，保证项目的可生产性，有很多新设计的手机，就因为碰上了不可生产的某种因素而放弃了。生产一部手机不是在实验室内做实验那么简单，一旦生产就是成千上万部，要 保证每一部产品的优质绝非一件简单容易的事。生产一部手机的样 品和生产 10 万部手机完全是两码子事。 举例：中国的菜馆出的都是样品，麦当劳做的是产品，所以麦当劳可以做得很大，而且到目前为止，中国的菜馆暂时还没有做到像麦当劳的规模是事实，所以手机设计公司才会建立起很多流程来防止出现设计研制出来的手机却不能投入生产的情况不仅如此，一款手机的成功上市，能够卖个满堂红，仍然是需要与大众手机用户有亲密的接触，并且经过用户的反馈以及快速的改善才能成功。 图 3 硬件设计 件介绍、安装、应用 计算机辅助设计 (利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。 在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或 外存里， 并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形， 使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。 本功能 目前比较流行的二维软件是 较实用的三维软件 X 等集二维、三维、 一体的众多国外软件，但浩辰、中望、比较符合中国人思维的国产 在逐渐崛起，占据了一定的 市场份额，浩辰、中望更是走向了国际市场。 下面以 例简单介绍一下二维 基本功能。 平面绘图： 能以多种方式创建直线、圆、 椭圆、 多边形 、样条曲线 等基本图形对象。 绘图辅助工具 ： 提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等 图 面 操作界面 绘图辅助工具。正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线，对象捕捉可 帮助拾取几何对象上的特殊点，而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易。 编辑图形 ： 有强大的编辑功能，可以移动、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪、缩放对象等。 标注尺寸： 可以创建多种类型尺寸，标注外观可以自行设定。 书写文字 ： 能轻易在图形的任何位置、沿任何方向书写文字，可设定文字 字体，倾斜角度及宽度缩放比例等属性。 图层管理功能 ： 图形对象都位于某一图层上，可设定图层颜色、线型、线宽等特性。 三维绘图 ： 可创建 3D 实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。 网络功能 ： 可将图形在网络上发布，或是通过网络访问 源。 数据交换 ： 提供了多种图形图像数据交换格式及相应命令。 次开发 许用户定制菜单和 工具栏， 利用内嵌语言 进行二次开发还可以加载 运行脚本， 实现系统本身所没有的功能，比如三维自动旋转。浩辰、中望这样的国产 提供类似并与 如浩辰利用自己开发 发接口，实现了一套代码支持两套平台，建筑、水暖电等专业软件可以同时运行到 浩辰 台上。 深入浅出 次开发教程介绍了其二次开发方式，以及各种开发方式混合开发的方法。 先它是一个 可视化的绘图软件 ，许多命令和操作可以通过菜单选项和工具按钮等多种方式实现。而且具有丰富的绘图和绘图辅助功能，如实体绘制、关键点编辑、对象捕捉、标注、鸟瞰显示控制等，它的 工具栏 菜单设计、对话框、图形打开预览、信息交换、文本编辑 、 图像处理 和图形的输出预览为用户的绘图带来很大方便。其次它不仅在二维绘图处理更加成熟，三维功能也更加完善，可方便地进行 建模 和渲染。 户界面 统是一种交互式 软件包 ，用户通过 界面 来与图形软件包进行对话。用户可以通过多种多样途径与 件包 实现对话，即除了采用键盘输入、屏幕菜单、鼠标、 数字化仪 器四种基本输入控制以外，还采取了高级用户 界面 （ 即采取类似视窗的界面。 浩辰、中望等 件视窗上部第二行是 菜单栏 （ 用户可以通过移动光标 选择菜单 栏中的菜单项，便出现下拉菜单 。 下拉菜单 中的菜单项将是某类命令或子菜单项。选择子菜单项可以进一步选择其子命令。除 菜单 外，还可以将一些功能控制栏显示于 窗内，这些功能栏就是 工具栏 。工具栏为某类命令的集合，其控制操作类似菜单项的操作 本快捷键 图 捷 键 计图加工成型的设备 图 备侧视图 图 备 后 视图 路 处理组件 气源组件 气源处理组件输入气源来自空气压缩机，所提供的压力为 输出压力 为 0 出的压缩空气通过快速三通接头和气管输送到各工作单元。 图 气源组件和原理图 国 磁阀 号： 接管孔径： 工作介质：洁净空气 动作方式：先导型 工作温度： 50反应时间： 2535位五通阀】 最大动作频率： 5c/3c/位阀】润滑：无润滑手动操作：按钮型 耐热等级： 保护等级： 额定电压： 允许电压范围： +10% 有效节流面积（ 19三位五通型】 率消耗： 特性：体积小，重量轻；阀体宽度 滑柱式结构，密封性好，反应灵敏； 高速度反应时间，大流量； 外观设计紧凑、优美； 动作频率高，寿命长； 多阀集中使用，节省安装空间； 附设手动推动和自锁同用； 多种电压等级可供选用； 适用汇流板型号： 数 ) 盖板组件： 型号： 线圈出线形式： G：直接出现 D： 座式 图 国 磁阀 韩国 缸 面是气缸理论出力的计算公式： F：气缸理论输出力（ F ：效率为 85%时的输出力（ （ F=F85% ） D：气缸缸径（ P：工作压力（ ） 例：直径 340气缸，工作压力为 3，其理论输出力为多少 ?芽输出力是多少 ? 将 P、 出 F、 F 上的点，得： F=2800F=2300在 工程设计 时选择气缸缸径，可根据其使用压力和理论 推力 或拉力的大小，从经验表中查出。 例：有一气缸其使用压力为 5气缸推出时其推力为 132气缸效率为 85%）问：该选择多大的气缸缸径 ? 由气缸的推力 132气缸的效率 85%，可计算出气缸的理论推力为F=F/85%=15 5(由使用压力 5气缸的理论推力，查出选择缸径为 ?63的气缸便可满足使用要求。 图 韩国 路 处理 组件 各工作单元所使用的传感器都是接近传感器，它利用传感器对所接近的物体具有的敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号，因此，接近传感器通常也称为接近开关 接近传感器有多种检测方式，包括利用电磁感应引起的检测对象的金属体中产生 的涡电流的方式、捕捉检测体的接近引起的电气信号的容量变化的方式、利用磁石和 引导开关的方式、利 用光电效应和光电转换器件作为检测元件等等。 本设备 所使用的 是磁感应式接近开关（或称磁性开关）、电感式接近开关、漫反射光电开关和光纤型光电传感器等。这里只介绍磁性开关、电感式接近开关和漫反射光电开关 。 性开关 本设备 使用的气缸都是带磁性开关的气缸。这些气缸的缸筒采用导磁性弱、隔磁 性强的材料，如硬铝、不锈钢等。在非磁性体的活塞上安装一个永久磁铁的磁环，这 样就提供了一个反映气缸活塞位置的磁场。而安装在气缸外侧的磁性开关则是用来 检测气缸活塞位置，即检测活塞的运动行程的。 有触点式的磁性开关用舌 簧开关作磁场检测元件。舌簧开关成型于合成树脂块内，并且一般还有动作指示灯、过电压保护电路也塑封在内。图 作原理图。当气缸中随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当磁环移开开关后，簧片失磁，触点断开。触点闭合或断开时发出电控信号，在 自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回 。 图 磁性开关气缸 原理图和实物图 在磁性开关上设置的 示用于显示其信 号状态，供调试时使用。磁性开关动作时，输出信号“ 1”， 性开关不动作时，输出信号“ 0”， 磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开它的紧定螺栓，让磁性开关顺着 气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。 磁性开关有蓝色和棕色 2根引出线，使用时蓝色引出线应连接到 入公共 端，棕色引出线应连接到 入端。磁性开关的内部电路如图 虚线框内所示 。 感式接近开关 电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器。电涡流效应是指，当金属物体处于一个交变的 磁场中，在金属内部会产生交变的电涡流，该涡流又会反作用于产生它的磁场这样一种物理效应。如果这个交变的磁场是由一个电感线圈产生的，则这个电感线圈中的电流就会发生变化，用于平衡涡流产生的磁场。 利用这一原理，以高频振荡器（ 荡器）中的电感线圈作为检测元件，当被测金属物体接近电感线圈时产生了涡流效应，引起振荡器振幅或频率的变化，由传感器的信号调理电路（包括检波、放大、整形、输出等电路）将该变化转换成开关量输出， 从而达到检测目的。 图 感式传感器原理框图 在接近开关的选用和安装中， 必须认真考虑检测距离、设定距离，保证 设备 上的传感器可靠动作。 图 近开关 射 式 光电 接近开关 “光电传感器” 是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。其中输出形式为开关量的传感器为光电式接近开关。 光电式接近开关主要由光发射器和光接收器构成。如果光发射器发射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射，到达光接收器的量将会发生变化。光接收器的敏感元件将检测出这种变化，并转换为电气信号，进行输出。大多使用可视光（主要为红色，也用绿 色、蓝色来判断颜色）和红外光。 按照接收器接收光的方式的不同，光电式接近开关可分为对射式、反射式和漫射式 3种，如图所示 图 光电式接近开关 2. 漫射式光电开关 漫射式光电开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，由于物体反射的光线为漫射光，故称为漫射式光电接近开关。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且为一体化结构。在工作时，光发射器始终发射检测光，若接近开关前方一定距离内没有物体，则没有光被反射到接收器，接近开关处于常态而不动作；反之若接近开关的前方一定距离内出现物体，只要反 射回来的光强度足够，则接收器接收到足够的漫射光就会使接近开关动作而改变输出的状态。漫射式光电接近开关的工作原理示意图 。 漫射式光电接近开关选用神视 （ 司的 放大器内置型光电开关（细小光束型 晶体管集电极开路输出），。该光电开关的外形和顶端面上的调节旋钮和显示灯如图所示。 图中动作选择开关的功能是选择受光动作 ( 或遮光动作 (式。即，当此开关按顺时针方向充分旋转时（ L 侧），则进入检测 模式；，当此开关按逆时针 方向充分旋转时（ D 侧），则进入检测 式。 距离设定旋钮是 5 回转调节器，调整距离时注意逐步轻微旋转，否则 充分旋转距离调节器会空转。调整的方法是，首先按逆时针方向将距离调节器充分旋到最小检测距离（ 20然后根据要求距离放置检测物体，按顺时针方向逐步旋转距离调节器，找到传感器进入检测条件的点；拉开检测物体距离，按顺时针方向进一步旋转距离调节器，找到传感器再次进入检测状态，一旦进入，向后旋转距离调节器直到传感器回到非检测状态的点。两点之间的中点为稳定检测物体的最佳位置。 图 电开关的外形和调节旋钮、显示灯 下 图给出该光电开关的内部电路原理框图。 图 4 软件设计 4.1 号选择 下面先选择 图 21 本机集成 6 输入 /4 输出共 10 个数字量 I/O 点。无 I/O 扩展能力。 6K 字节程序和数据存储空间。 4 个独立的 30速计数器， 2 路独立的 20速脉冲输出。 1 个 讯 /编程口， 具有 讯协议、 讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。 图 4. 2 22 机集成 8 输入 /6 输出共 14 个数字量 I/O 点。可连接 2 个扩展模块，最大扩展至 78 路数字量 I/O 点或 10 路模拟量 I/O 点。 6K 字节程序和数据存储空间。 4个独立的 30速计数器， 2 路独立的 20速脉冲输出，具有 制器。 1 个 讯 /编程口，具有 讯协议、 讯协议和自由方式通讯能力。是 具有扩展能力的、适应性更广泛的全功能控制器。 图 24 机集成 14 输入 /10 输出共 24 个数字量 I/O 点。可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 168 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。 16K 字节程序和数据存储空间。 6 个独立的 30速计数器， 2 路立的 20速脉冲输出，具有 制器。 1 个 讯 /编程口，具有 讯协议、 讯协议和自由方式通讯能力。 I/O 端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控 制能力的控制器 图 24N 本机集成 14 输入 /10 输出共 24 个数字量 I/O 点。可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 168 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。 16K 字节程序和数据存储空间。 6 个独立的 30速计数器， 2 路独立的 20速脉冲输出，具有 制器。 1 个 讯 /编程口，具有 讯协议、 讯协议自由方式通讯能力。 I/O 端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。本机集成 14 输入 /10 输出共 24 个数字量 I/O 点， 2 输入 /1 输出共 3 个模拟量 I/O 点，可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 168 路数字量 I/O 点或 38 路模拟量 I/2K 字节程序和数据存储空间， 6 个独立的高速计数器 (100 2 个 1002 个 讯 /编程口，具有 讯协议、 讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量 I/O，位控特性，自整定 能，线性斜坡脉冲指令，诊断 据记录及配 方功能等。是具有模拟量 I/O 和强大控制能力的新型 因为是小型设备，控制要求不是很高。我们用的是 21。 4.2 序梯形图 设备运行流程：左手按下左手按钮，右手按下右手按钮 以后气缸下压下压到位 俩秒后自动复位 完成本周期动作。 图 序设计图 5