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铆接
机械设计
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型材铆接机机械设计,铆接,机械设计
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目录引言1 设计题目2 原始数据与设计要求3 执行机构运动方案设计及讨论4 铆接机构设计4.1曲柄连杆机构的设计4.2 齿轮机构设计5 机构运动循环图5.1 调速飞轮设计6 传动系统方案设计6.1 铆接机传动系统6.2 计算总传动比7 带设计计算7.1 V带传动设计7.2 结构确定8 齿轮传动设计8.1高速级齿轮8.1.1 齿轮的设计8.1.2 结构确定8.2低速级齿轮8.2.1结构设计9 轴的设计计算9.1 II轴的设计9.1.1.选择轴的材料9.1.2.轴的结构设计9.2 I轴的设计9.2.1.轴的材料9.2.2.初步估算轴的最小直径9.2.3.轴的结构设计9.2.4.按弯扭合成校核轴的强度9.2.5 校核轴的强度9.3 轴的设计9.3.1轴的材料9.3.2.初步估算轴的最小直径9.3.3.轴的结构设计10 减速器附件的选择结 束 语致 谢参 考 文 献50引言由设计任务书知毕业论文课题为设计冲制薄壁零件铆接机的铆接机构、送料机构及其传动系统。根据课题任务书的内容要求可知，铆接机的工艺动作如图(11a）所示，上模先以比较大的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工作，此后上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。1 设计题目设计冲制薄壁零件铆接机的铆接机构、送料机构及其传动系统。铆接机的工艺动作如图（1-1a）所示，上模先以比较大的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工作，此后上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工 作循环。（a） （b） （c）图11 铆接机工艺动作与上模运动、受力情况要求设计能使上模按上述运动要求加工零件的铆接机构和从侧面将坯料推送至下模上方的送料机构，以及铆接机的传动系统，并绘制减速器装配图。因此，此设计分3个部分：第一部分，铆接机构的设计；第二部分，送料机构的设计；第三部分。传动系统及减速器的设计。2 原始数据与设计要求1动力源是电动机，下模固定，上模作上下往复直线运动，其大致运动规律如图b）所示，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回的特性；2机构应具有较好的传力性能，特别是工作段的压力角应尽可能小；传动角大于或等于许用传动角=40；3上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（下模上方）；4生产率约每分钟70件；5上模的工作段长度l=30100mm，对应曲柄转角j=（1/31/2）；上模总行程长度必须大于工作段长度的两倍以上；6上模在一个运动循环内的受力如图c）所示，在工作段所受的阻力F05000N，在其他阶段所受的阻力F150N；7行程速比系数K1.5；8送料距离H=60250mm；9机器运转不均匀系数不超过0.05。若对机构进行运动和动力分析，为方便起见，其所需参数值建议如下选取：1）设连杆机构中各构件均为等截面均质杆，其质心在杆长的中点，而曲柄的质心则与回转轴线重合；2）设各构件的质量按每米40kg计算，绕质心的转动惯量按每米2kg m2计算；3）转动滑块的质量和转动惯量忽略不计，移动滑块的质量设为36kg；4）传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件）设为30kgm2；5) 机器运转不均匀系数不超过0.05。i=20.573 执行机构运动方案设计及讨论该铆接机械包含曲柄连杆机构和齿轮减速机构，皮带输出减速机构.即铆接机构和动力输出机构。铆接机构的主动件是曲柄，从动件（执行构件）为滑块（上模），行程中有等速运动段（称工作段），并具有急回特性；机构还应有较好的动力特性。要满足这些要求，用单一的基本机构如偏置曲柄滑块机构是难以实现的。因此，需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。送料机构要求作间歇送进，比较简单。实现上述要求的机构组合方案可以有许多种。对于机械化的铆接机加工中，铆接机构是及其重要的一环，它涉及到铆接机的铆接效果，提高生产效率，提高了生产的安全性。铆接机中的曲柄连杆机构需要作间隙送进。如此往复进行。速度较低，承载能力小，再此，我对铆接机构进行设计，为了减少设计成本，再满足加工要求的情况下，无需用现代化机械设计。输出动力机构采用皮带输出,这样的方式简单,成本低,有效。减速结构采用齿轮减速，这样使机构更稳定，有效。下面介绍几个较为合理的方案。为了对运动机构有整体认识。我们把铆接机构和送料机构图放在一起4 铆接机构设计由方案1图4-1.1可知，铆接机构是由七杆机构和齿轮机构组合而成。由组合机构的设计可知，为了使曲柄AB回转一周，C点完成一个循环，两齿轮齿数比Z1/Z2应等于1。这样，铆接机构设计就分解为七杆机构和齿轮机构的设计。4.1曲柄连杆机构的设计冲压的方式用曲柄连杆机构实现上下运动,4.2 齿轮机构设计此齿轮机构的中心距a=200mm，模数m=5mm，采用标准直齿圆柱齿轮传动，Z1=Z2=40，ha*=1.0。5 七杆机构的运动和动力分析用图解法对此机构进行运动和动力分析。将曲柄AB的运动一周360o分为12等份，得分点B1、B2、B12，针对曲柄每一位置，求得C点的位置，从而得C点的轨迹，然后逐个位置分析滑块F的速度和加速度，并画出速度线图，以分析是否满足设计要求。图51是铆接机构执行构件速度与C点轨迹的对应关系图，显然，滑块在F4-F8这段近似等速，而这个速度值约为工作行程最大速度的40%。该机构的行程速比系数为：故此机构满足运动要求。图51 七杆机构的运动和动力分析在进行机构动力分析时，先依据在工作段所受的阻力F05000N，并认为在工作段内为常数，然后求得加于曲柄AB的平衡力矩Mb，并与曲柄角速度相乘，获得工作段的功率；计入各传动的效率，求得所需电动机的功率为5.3KW，故所确定的电动机型号Y132S4（额定功率为5.5KW）满足要求。6 机构运动循环图依据铆接机构分析结果以及对送料机构的要求，可绘制机构运动循环图（如图61所示）。当主动件AB由初始位置（冲头位于上极限点）转过角（=90）时,冲头快速接近坯料；又当曲柄由转到（=210）时，冲头近似等速向下冲压坯料；当曲柄由转到（=240）时，冲头继续向下运动，将工件推出型腔；当曲柄由转到（=285）时，冲头恰好退出下模，最后回到初始位置，完成一个循环。送料机构的送料动作，只能在冲头退出下模到冲头又一次接触工件的范围内进行。故送料凸轮在曲柄AB由300转到390完成升程，而曲柄AB由390转到480完成回程。图61 机构运动循环图8 传动系统方案设计6.1 铆接机传动系统铆接机传动系统所示。电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主轴运转。由于铆接机工作转速为70r/mm，i=20.57，故电机同步转速应在1440r/mm以上，可选用如下型号：电机型号 额定功率（kw） 满载转速（r/mm） 同步转速（r/mm）Y100L2-4 3.0 1420 1500Y112M-4 4.0 1440 1500Y132S-4 5.5 1440 1500由生产率可知主轴转速约为70r/mm，若电动机暂选为Y132S-4，则传动系统总传动比约为i=20.57。取传动的传动比ib=8.285，故可选用两级 齿轮减速器。图8-1传动系统简图1电动机 2 V带 3减速器 4联轴器 5冲压床6.2 计算总传动比由电动机的满载转速1440r/min和工作机主动轴转速70r/min可确定传动装置应有的总传动比为：i1440/70 i20.57合理分配各级传动比V带的传动比i=2由于减速箱是展开式布置，所以根据i1=(1.11.5)i2得一级传动比二级传动比分别是i13.5， i2=2.94。速度偏差为0.5%5%，所以可行。各轴转速、输入功率、输入转矩项 目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III铆接机转速（r/min）14407202047070功率（kW）5.55.24.94.84.7转矩（Nm）36.4768.97229.38654.86641.21传动比123.522.941效率10.990.970.970.97这种方案制造成本低，结构简单，尺寸紧凑，使用维护方便，但不宜在恶劣的环境下工作，而且带的使用寿命较短，由于铆接机的工作环境一般，而且是连续工作，对结构尺寸没有严格要求，故这种传动方案较合理。电动机类型的选择a. 由于在我国电压为380V铆接机的工作电压，一般对起动性能，调速性能及转差率无特殊要求，故选卧式封闭型Y（IP44）系列三相交流异步电动机。b. (1)工作机所需功率Pw=5.3KW (2)电动机输出功率：Pe=5.5KW 由表【1】2-4查V带传动，滚动轴承传动，联轴器效率y1=0.99，故确定电动机额定功率为P=5.5KW电动机转速的选择工作机的转速为70r/min传动系统总传动比为20.57电动机所需转速为n=1440r/min故电动机的转速n=1500r/min电动机的型号确定为Y132S-49 带设计计算7.1 V带传动设计1. 确定设计功率 由表5-9查工作情况系统KA=1.2。根据Pca=KAPed=1.25.5=6.6KW2.选择V带截型查表5-11a选择A型V带3.确定带轮的直径da1 、da2参考表5-11a及表5-4选取小带轮取da1=112mm。从动轮直径 dd2=idd1=224mm。验算带速v=dd1n2/601000=8.44m/s从动轮转速n2 n2=n1/i=720r/min4.验算传动误差 传动比i=224/112=2 原传动比i=1440/720=2 则传动误差=0 在允差5%范围内5.确定中心距a和带长Ld:按公式5-23初选中心距：0.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2） 0.7（dd1+dd2）=a0=2(dd1+dd2) 0.7（112+224）= a0=2(112+224) 235.2= a0120故很合适8.确定v带根数由表5-8a查得：dd1=112 n1=1200r/min及n2=1460r/min时单根A型V带得额定功率为1.3kw和1.26kw用线性插值法求n1=1440r/min的额定功率值P0=1039+（1.62-1.39）(1440-1200)/(1460-1200)=1.6kw查表5-10a p=0.17kw查表5-11包角系数Ka=0.96查表5-12包角系数Kl=1.06由式5-28计算v带根数Zpd/(p0+p)kakl=6.6/(1.6+0.17)0.9610.6=3.7故z=49.计算单根v带初拉力f0由式5-29得F0=500 pd(2.5/Ka-1)/Vz+qv2 =162N其中q由式5-6查得q=0.11kg/m10.计算对轴的压力Fq FQ=2zF0sin=24162=1180N7.2 结构确定确定小带轮的结构尺寸小带轮的基准直径为112mm采用实心式、材料采用铸铁，退火处理。 10 齿轮传动设计8.1高速级齿轮8.1.1 齿轮的设计因为传递功率不高，所以选用软齿面传动。齿轮选用便于制造且价格便宜的材料，选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（正火），硬度为190HBS。高速级传动比为i1=3.521 按齿面接触强度设计然后校核其弯曲疲劳强度。（1）按式（1126）计算应力循环次数N160n1jLh607201（183005）5.184108 N2N1/3.521.47108（2）由图11-14得：接触疲劳寿命系数ZN11；ZN2=1不允许出现点蚀。取失效概率为1，安全系数SH1.1（3）由图11-15得：尺寸系数ZX1=ZX2=1.0由图11-13（b）得：小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1590MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限Hlim2390MPa；（4）由式（11-24）计算许用接触应力 H15901/1.1MPa536.37MPa H23901/1.1MPa354.5MPa 计算中取H= H2354.5MPa。 2.按齿面接触疲劳强度确定中心距(1)小齿轮传递的转矩：T1=9.551065.2/720=68972N.mm(2)初定螺旋角=11，由图11-20得Z=0.99(3)初取=1,取a=0.7,由表11-5得：ZE由图11-7得：节点区域系数ZH2.5 减速传动比u=i=3.23(4)由式（11-17）at= = =72mm取中心距a=2mm（5）估算模数 mn=(0.0070.02)a=(0.0070.02)135=0.942.7mm取标准模数mn=1.5mm（6）小齿轮齿数z1=17，z2=uz1=3.2317=82.5 取z1=17，z2=55 实际传动比i实=3.23，传动比误差i=(i理-i实)/ i理100% =2.9%5%在允许范围内（7）修正螺旋角=与初选的相近，ZH, Z可不修正。 （8）齿轮分度圆直径 d1= mn z=24 d2= mn z2=110 3.验算齿面接触疲劳强度已知载荷平稳，所以查表11-3，取KA=1.0。 由图11-2（b）,按8级精度和vz1/100=4.2224/100=1.01m/s,取动载系数KV=1.09。 齿宽b=ad1=0.761.1321=42.8,故b2=45mm, b1=50mm 由图11-3（a）,按b/d1=50/61.1321=0.82,得K=1.05。 由表11-4得：K=1.2。载荷系数K= KAKVKK=1.2511.091.23=1.34 端面重合度= 1.88-3.2（1/ z1+ 1/ z2）cos=1.66 重合度系数Z=0.602 螺旋角系数Z= 由式11-31：计算齿面接触应力。 H=ZHZEZZ=196.3MpaH=354.5 Mpa 安全4.验算齿根弯曲疲劳强度由=2KT1YFaYSa/bd1m=根据查表7-7齿形系数YFa1= 2.65 YFa2=2.22 齿型校正系数Ysa1=1.58 Ysa2=1.77弯曲疲劳强度极限：查图7-16MQ线得 lim1=460Mpa 查图7-14MQ线得 lim2=320Mpa弯曲疲劳强度寿命系数：查表7-19得YN1=1YN2=1弯曲疲劳强度安全系数SF查表7-9取SF=1.251= lim1 YN1/SF=368Mpa 2= lim2 YN2/SF=256Mpa计算大、小齿轮的并加以比较F1=2KT1YFa1YSa1/bmd1=296 Mpa F1=368Mpa F2= 2KT1YFa2YSa2/bmd1=25.13 Mpa 2=256Mpa故强度足够,8.1.2 结构确定因大轮齿顶圆直径较小，故采用连轴就加工。其他有关尺寸参看大齿轮零件图材料及热处理；8.2低速级齿轮8.2.2结构设计因大轮齿顶圆直径大于150mm而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图材料及热处理；表10-1齿轮参数模数mm齿数齿宽旋向材料螺旋角髙速级小2.52450左45调质11.04大2.58245右45正火11.04低速级小2.53270右45调质8.14大2.59465左45正火8.1411 轴的设计计算9.1 II轴的设计9.1.1.选择轴的材料45号钢，调质处理。查表17-1得b=637N/mm2, s=353N/mm2, -1=268N/mm2,-1=155N/mm2,+1b=216N/mm2, 0b=98N/mm2, -1b=59N/mm2 。9.1.2.初步估算轴的最小直径安装轴承处的直径为轴的最小直径，根据表17-2表得A=107108，则，考虑到轴上键槽削弱，轴径需加大3%5%，则取d1=35mm。9.1.2.轴的结构设计1） 拟定轴上零件的装配方案拟定轴上零件的装配方案，轴上的大部分零件包括齿轮、套筒、轴承、轴环和轴承端盖，依次由右端装配，仅在左端轴承和轴承端盖由左端装配。轴的左右端用轴端挡板轴向固定，轴向由平键连接固定。采用阶梯轴。 图11-3中间轴的结构设计2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a） 轴承段：这两段由轴承内圈孔径决定。D35mm，选角接触球轴承7308c，d*D*B=40*90*23。左轴承段，轴承宽度B，轴承面到箱体内壁的距离s=10mm，内壁到齿轮端面距离a=22mm，齿轮轮毂与其装配轴的长度差2mm，l1=10+22+2+23=57mm，右轴承段同上。L右=23=10+20+2=55mm。b） 大齿轮段：为了便于装拆，取d=48mm其长略小于齿宽，l=43mmc） 两齿轮间段：齿轮采用轴肩定位，两旋转面距离大于10mm，取l=15mm，d=56mm。d） 小齿轮段：取l=68mm, d=48mm。3）轴上零件的轴向固定：齿轮于边联轴器固定均采用平键连接，同时为了保证齿轮与轴有良好的对中性采用H7/r6的配合，半联轴器与轴的配合H7/k6，角接触球轴承与轴的配合H7/k6。9.2 I轴的设计9.2.1.轴的材料45号钢，调质处理。查表17-1得b=637N/mm2, s=353N/mm2, -1=268/mm2,-1=155N/mm2,+1b=216N/mm2, 0b=98N/mm2, -1b=59N/mm2 。9.2.2.初步估算轴的最小直径安装联轴器处的直径为轴的最小直径，根据表17-2表,取A=107-108，则，考虑到轴上安装联轴器需要加工键槽，可将直径增大5%，故输入端最小直径=23mm选取联轴器按T=68976N.Mm，查手册选择Tl5弹性柱销联轴器，其孔径d=25mm，半联轴器长L=62mm9.2.3.轴的结构设计1） 确定轴上零件的装配方案图11-1I轴结构设计2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a)联轴器段：由上面可知d=25mm，半联轴器与轴配合部分L=44mm，为了保证轴端挡圈压紧联轴器，轴段L取42mm。b)右端盖段：联轴器采用轴肩定位故取d=30mm，该段长度由轴承端盖宽度及其固定螺钉长度决定取l=40mm。c)装轴承段：这两段由轴承内圈孔径决定，根据斜齿轮有轴向力及上段直径查手册，选角接触球轴承7307c，d*D*B=35*80*21。其轴段由轴承宽度B轴承与箱体内壁的距离s=10mm，齿轮轮毂语气装配轴的长度差2mm，齿轮端面到内壁的距离a=20mm等尺寸决定。右端l=B+s+a=21+10+20=51mm。左端轴承段l=B+s=21+10=31mm。d)齿轮段：齿轮直径小采用连轴加工。其长度等于齿宽，L=50mme)齿轮左端到内壁段：其长度由低速级小齿轮齿宽，小吃轮到内壁距离，小齿轮到髙速级小齿轮端面距离决定。L=12+70+20=102mm。其直径d=40mm。3） 轴上零件的轴向固定：齿轮于边联轴器固定均采用平键连接，同时为了保证齿轮与轴有良好的对中性采用H7/r6的配合，半联轴器与轴的配合H7/k6，角接触球轴承与轴的配合H7/k6。9.2.4.按弯扭合成校核轴的强度 （a）画出轴的受力简图，求齿轮上的作用力轴所传递的转矩为:T=9.55106P/n=9.551065.2/720=68972Nmm 作用在齿轮上的力为：Ft=268972/720=191.6N Fr= Ft1tann/cos1=191.6tan20/cos9.2547=71.1N Fa=Fttan1=191.6tan9.2547=36.1N （b）将轴上的作用力分解到水平面和垂直面上，求出水平面和垂直面上的支反力。水平面轴承支反力：RNH1= Ft*147.5/213=191.6*147.5/213=132.7N，RNH2=Ft-RNH1=58.9N垂直面轴承支反力： 得=-16.4N 得RNV2=87.5N （c）分别绘制水平面的弯矩图和垂直面的弯矩图水平面的弯矩图垂直面的弯矩图 (d)作出合成弯矩图，转矩图及当量弯矩图 图11-2 高速轴弯距图9.2.5 校核轴的强度按弯扭合成应力校核轴的强度T=68972Nmm45钢的强度极限为，又由于轴受的载荷为脉动的，所以。 故轴的选用安全9.3 轴的设计9.3.1轴的材料45号钢，调质处理。查表17-1得b=637N/mm2, s=353/mm2, -1=268N/mm2,-1=155N/mm2,+1b=216N/mm2, 0b=98N/mm2, -1b=59N/mm2 。9.3.2.初步估算轴的最小直径安联轴器处的直径为轴的最小直径，根据表17-2表,取A=110，则，考虑到轴上安装联轴器需要加工键槽，可将直径增大5%，故输入端最小直径=45mm选取联轴器按T=654.89N.M，查手册，取Hl4弹性柱销联轴器，其半联轴器孔径d=48mm，半联轴器长l=84mm9.3.3.轴的结构设计） 确定轴上零件的装配方案图11-4III轴的结构设计2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度联轴器段：由上确定d=48mm l略小于半联轴器长，取l=84mm右轴承端盖段:半联轴器轴肩定位，该段直径选为55mm。轴承段：这两段由轴承内圈孔径决定，根据斜齿轮有轴向力及上段直径查手册，选角接触球轴承7312c，d*D*B=60130*31。其轴段由轴承宽度B轴承与箱体内壁的距离s=10mm，齿轮轮毂语气装配轴的长度差2mm，齿轮端面到内壁的距离a=22mm等尺寸决定。右端l=B+s+a=31+10+22+2=65mm。左端轴承段l=B+s=31+10=41mm。齿轮段：为了便于装拆，取d=65mm l略小于齿宽，取l=63mm齿轮左段：齿轮轴肩定位，取d=75mm其长度由上面确定l=85mm。3）轴上零件的轴向固定：齿轮于边联轴器固定均采用平键连接，同时为了保证齿轮与轴有良好的对中性采用H7/r6的配合，半联轴器与轴的配合H7/k6，角接触球轴承与轴的配合H7/k6。10 减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M271.5油面指示器选用游标尺M20起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞选用外六角油塞及垫片M161.5润滑与密封一、 齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为1.27m/s，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。二、 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为1.4m/s，所以宜开设油沟、飞溅润滑。三、 润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。四、 密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。结 束 语 我们设计的题目是铆接机铆接机构、送料机构及传动系统的设计。主要设计的是机械方面的问题，在分析了现有生产中的冲压设备的现有状况及发展趋势的基础上，提出了铆接机构和送料机构的一些改进措施及传动系统的设计细节。我们设计出了铆接机构、送料机构以及传动系统，使冲压设备的效率得到了一定的提高，减轻了操作者的劳动强度。通过这次毕业设计，我们对以前所学的知识又有了较好的认识，对以前所学的知识进行全面的梳理。巩固了所学的知识，了解了设计的一般步骤和框架，初步锻炼了自己独立解决设计问题的能力，同时也提高了我们自学的能力。为我们今后的工作、学习奠定了较好的基础。在此之前，我们所学的知识比较零散，在大脑里没有理顺，综合运用知识的能力比较差，在这次毕业设计的过程中。通过对教材的复习和资料的查阅，使我们加深了对理论知识的深刻理解和熟练掌握，初步锻炼了自己解决设计问题的能力。致 谢 本设计是在李伟老师的精心指导下完成的。李老师以她在学术研究中孜孜不倦的进取精神、严谨的工作作风给我留下了深刻的印象。在本次设计的过程中，我遇到了前所未有的困难和阻力，但是在李老师的精心指导下，无私的帮助下，终于有所进展。在与李老师的接触过程中，他的学术精神，他的渊博的知识使我受益匪浅，在此对他表示深深的感谢。另外，向本设计组的成员表示感谢，在设计过程中，他们也提供了不少的资料和热心的帮助，为设计的进展发表了各自的意见和建议。为设计的完成尽心尽力。同时，由于知识有限，经验不足，又面对一个难度较大的课题，设计中的错误和缺陷在所难免，希望各位老师给予批评和指正。在此，对你们表示感谢。参 考 文 献1陈良玉，李立.机械设计基础M.吉林：东北大学出版社，2000.2孙红.机械基础M.北京：国防工业出版社，2008.3徐灏.机械设计手册M.北京：机械工业出版社.4王志伟，孟玲琴.机械设计基础课程设计M.北京：北京理工大学出版社.3.5成大光.机械设计手册M.北京：化学工业出版社.6徐锦康.机械设计M.北京：机械工业出版社.7马永林.机械原理M.北京：高等教育出版社.8张大伦.材料力学M.北京：同济大学出版社.9刘树纯.机械设计制图M.北京：机械工业出版社.10王昆.机械设计课程设计M.北京：高等教育出版社 .11 洪钟德.简明机械设计手册M.北京：同济大学出版社，2002. 12 周明衡.减速器选用手册M.北京：化学工业出版社，2002. 13 刘希平.工程机械构造图册M.北京：机械工业出版社，2002. 14 高治一.机械制图（第四版）M.北京：高等教育出版社，2001. 15 杨兴骏.互换性与技术测量M.北京：中国计量出版社，2001.27目录第一章 前言.第二章 铆压机控制的设计.一 铆压机控制系统的结构第三章 控制系统的硬件一 变频器的应用.二 可编程控制器PLC的应用三 凸轮控制器的应用.第四章 结构设计.第五章 总结第六章 铆压机工作的设计设计摘要 毕业设计虽然时间很短,可是学到了许多的东西.作为一名快要走上工作岗位的工人,这种设计的经历为我们的工作打下了良好的技术基础,为专业知识的利用提供了难得的机会.在设计过程中也遇到了一些困难和不懂的地方,可是经过老师的指点和自己的查阅相关质料都得到了解决.着使我明白困难与挫折并不可怕,只要你去认真的对待它,想尽办法去克服它,相信最终都是可以克服的 我这次毕业实习的课题是小型铆压机,此课题源自实践中发现的问题,运用自己所学的知识,参考相关的机诫电气设计而成.本次设计不仅解决了实际生产中的问题,也是自己运用理论指导实践的能力得到了提高.第一章 前言 液压铆接机，是一种新型铆接设备，代替手工铆接、冲压铆接、热铆接等传统工艺，从根本上改变了铆接变形时金属运动状态，能保证在轴向变形很小的情况下高效完成铆接。液压铆接机按结构分为：立式、台式、卧式。液压铆接机，其油压系统包括液压站、液压缸，液压站固定在底座上，液压缸固定在机架上，夹嘴通过可调整可到红点处了解详情的连接杆固定在机架上，夹嘴可夹住并定位从自动送料机构送来的铆钉了，油压系统待机时产生噪音小，可节省电力消耗,减少生产成本具有工作效率高、加工品质好，机器结构坚固,操作轻巧方便,大大提高了工作效率。液压铆接机多功能用途适用于较大尺寸工件压入、冲孔、铆合、装配、剪切。在变频调速技术飞速发展的同时,可编程控制器PLC的技术也在快速的发展着.PLC凭借它可靠性高.抗干扰能力强等诸多优点在现代化的工业自动化控制中有着重要而广泛的应用.因而,应用变频调速及PLC控制技术相结合的控制方法能够融合两种技术的优点,在现代工业中得到了广泛应用和深入的研究. 传统的调速与控制电路复杂,体积庞大,给设备维护带来极大的不便,且效率较低.而采用先进电力电子技术和计算机技术的变频调速及PLC控制系统,可以克服以上的局限性,具有以下显著的优点: 1 采用无触电电力电子元件,节省了大量继电器和接触器,简化了外部接线,缩小了控制设备的体积. 2 变频器及PLC内部控制的核心是CPU单元,具有较强的运算和控制能力,能够实现参数化调速控制,设置合理的电机运行参数,保证起重机各机构有较大的调速范围和较高的调速精度. 3 变频器内部具有故障自诊断功能,能实现系统的过电压,过电流和过载保护等功能,液晶显示界面可显示出故障信息.该系统性能可靠,故障率极低. 变频调速及PLC控制技术常应用于实际中,如机床自动化控制系统,由于系统控制过程较复杂,要求控制系统恒速可调可控,节能可靠,因此采用PLC与变频调速控制系统是最佳选择.这可以大幅度节约电能,提高系统的自动化程度,并使系统运行可靠稳定,结构简单,维修.维护.调整方便,经济实用易配置,取代了传统的继电器控制系统.在机诫行业中,变频调速及PLC控制技术已经得到了比较广泛的应用各种机床中的主要电动机大都使用PLC控制下的变频调速技术,使加工精度和加工效率都有了很大的提升.另外,变频调速及PLC的应用节省了大量的继电器接触器等电器元件。第二章:铆压机整体控制方案的设计 本铆压机主要用于小型机诫零件的冲压,定形.生产线经送料装置送材料进入铆压机冲压成型,经过输料线输出并集料.本铆压机采用可编程控制器PLC控制;利用一台变频器变频驱动一台异步感应电动机.通过对一台电动机速度的调节来控制冲压速度的大小.并通过凸轮控制器发出铆压机运转所需的角度.铆压机的功能及结构描述如下: 小型铆压机采用刚性转键式离合器,使用维修方便.其中.型号中带A的均为安全型铆压机,均装有紧急制动装置,可以使滑快急停在0-13后范围内,并可配置光电侯器,J45-100B J45-125采用铸铁机床,曲轴横置,偏心套结构,工作平稳,冲击小,可以使滑块停在任何位置,J131系列闭式单点铆压机机身直线型设计,均衡受力不变形,刚性强,超高的封闭高度,装摸空间大,滑块矩形六面导向,精度高,稳定性好, 具有最高机床稳定性.安全性,内置式油路,电路,美观整洁,更具安全性,可靠性,双手操作,按钮开关,符合铆压机守则,安全标准. 铆压机的检测检验刚性离合器与制动器的零部件安装位置的正确性,紧闭性. 检验刚性离合器,制动器动作的灵活性,可靠性,在规定的运转时间内,单次行程规范,不允许出现连冲,检验滑块的制动形式.检验刚性离合器,制动器与其操作机构配合动作的真确性,工作状态的稳定,可靠性,检验转键不得卡死,划销不得卡死,划销不得折断和弹簧应处于正常工作状态,负荷试验后应该扯查刚性离合器零件检测制动后不大于规定数转,对常监控装置的应检查其可靠性在规定的运转时间内,检验双手动作及其它安全保护和控制装置与刚性离合器,制动器工作的协调准确与可靠性.摩擦摩擦离合器与制动器的安全检验.检验摩擦离合器与制动器的连锁控制的灵敏可靠,相互协调情况检验控制气路的双联安全连锁阀的连锁功能的可靠性,模拟试验不少于三次.检验单人双手操作或协同超作时,同时检验安全保护控制装置与摩擦离合器.制动器工作的协调,准确与可靠性,在规定运转时间内不得出现异步现象检验压缩空气回路的气压控制装置包括安全阀,止回阀,仪表继电器等的可靠性.检验飞轮制动器的安装情况与工作的灵活性,可靠性,飞轮制动器的制动时间应符合设计要求检验传动外部分的防护装置的安全与可靠性,检验回转方向与指示箭头的一致性,滑块平衡装置的安全检验检验结构的安全防护情况检验滑块弹簧平衡位置,在发生事故状态下,在行程任何位置可以平衡住滑块.1 主机传动:机床的传动系统由一级三角皮带传动组成,结构简单,噪音小.采用变频器调速,它通过改变电压和频率来调整电机的输出转速达到调节速度的目的.电动机的输出带动飞轮的旋转,飞轮后部装有离合器,制动器.离合器结合后飞轮带动双拐曲轴旋转,曲轴带动两连杆使滑块在机身导轨内作往复运动.在曲轴输出端通过传动轴带动轴凸轮控制器旋转,凸轮控制器是整个机床的发讯部分.该部分电动机同样采用变频器调速控制技术,通过设定不同的频率来控制电动机的转速,从而精确地控制了机床的冲压速度与频率,大大地提高了机床加工精度和水平.2 控制台:整个生产线的大部分控制超作都在一个可移动的控制台上进行.在控制台的操作面板上分布有不同功能的控制开关按钮.指示灯以.通过它们操作者可以很容易的实现对生产线的操作和工作状态的监视.它是整个生产线的控制中心.一. 铆压机控制系统机构根据系统的设计要求,PLC作为上位机,实现对各输出量和一台变频器的控制,从而实现对一台异步感应电动机的变频调速控制.最终达到控制整个铆压机床在设定的状态下工作.一台电动机的速度控制都采用开环的控制方式. 第三章:控制系统的硬件设计一: 变频器的应用变频器基础 改变电压 改变频率恒电压 恒频率 的缩写. 各国使用的交流供电电源无论是用于工厂还是家庭,其电压和频率均为200V/60HZ50HZ或100V/60HZ50HZ,等等,通常,把电压和频率固定不变的交流电变换电压或频率可变的交流电的装置称为;变频器为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电DC,把直流电DC变换为交流电AC的装置,其科学术语为逆变器.由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫逆变器,故该产品本身就被叫作INVERTRE,即; 变频器R/MIN电机旋转速度单元;每分种旋转次数,也可表示RPM,例如,4极电机的旋转60HZ,1.800Y/MIN,4极电机50HZ,1.500R/MIN,电动机旋转速度同频率成比例.本文中所指电机为感应式交流电机,在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机,感应式交流(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的级数和频率.由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的,由于该级数值不是连续的数值(为2的倍数,例如级数为(2 4 6),所以 不适和改变该值来调整电机的速度,另外,频率是电机供电电源的电信号,所以 该值能够在电机外边调节后面供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制.因此,以控制频率为目的的变频器,是做电机调速设备的优选设备N为60F/P,N同步速度,F 电源频率,P;电机级数,改变频率和电压是最优的电机控制方式,如果仅改变频率,电机将被烧掉,特别是当频率降低时,该问题就非常突出.为了防止电机烧毁事故的发生,变频器在改变频率的同时,必须同时改变电压,例如;为了使电机的旋转速度减半.变频器的输出频率必须从60HZ改变到30HZ,这时变频器的输出电压就必须从200V改变到100V. 变频调速具有较大的优越性,整个调速系统体积小.质量轻.控制精度高.保护功能完善.工作安全可靠.操作过程简便.通用性强,使传动控制系统具有和优良的性能,从而节能效果可观. 自从20世纪80年代以来,交流电动机变频调速技术在工业化国家已开始了规模化应用.目前,国外许多优秀的变频调速系统和成套设备已大举进入了中国市场,如欧州的ABB,德国的西门子,丹麦的丹佛思,日本的安川.三棱.松下.富士.春日.法国的施耐德,韩国的三星.LG九德松益,美国的艾默生,英国的欧陆登变频器系列.国内目前也生产了几种变频调速设备,如佳灵公司变频器,深圳华为公司的ENYDRINE变频器等. 本机床采用日本的三棱FR-A系列变频器,日本三棱变频器进入国内市场比较早,性能优越.已经得到了市场的认可.它的性能如下: 1发挥普通电机的最佳功能(无传感器矢量控制).可以驱动不带编码器的普通电机实现高精度控制和高响应速度. A:在超低速0.3HZ时,可以实现百分之二百的转距输出. B:可以实现转距控制 C:响应水平比较高 2驱动带编码器的电机实现高精度控制矢量控制 3先进的V/F控制的磁通矢量控制. 本机床采用无矢量V/F控制方式,就是由于本机床为冲床设备.冲床动作就是机床滑块从上死点位置运行至下死点位置,再返回上死点位置.滑块的能量是机床飞轮提供,运行至下死点位置时,能量损失很大,这对使用的变频器抗过栽能力要求比较高.本机床主要用变频器进行调速控制,采用开环控制方式.没有将实际转速的测量值转换成为电信号回馈给变频器的控制输入部分,则转速的控制没有构成一个完整的回路,即为开环控制.对于不太要求快速响应的传动系统,常用开环控制.如风机镑类采用非常灵敏的快速调速,意义并不大,这类系统一般都采用开环控制. 开环控制中输入信号单纯地由频率给定指令构成,频率给定便是转速给定.频率给定指令决定电压与频率的协调控制U/F控制规律,变频器按这样U/F控制规律工作,用频率F电压去驱动电动机,在负载转矩平衡情况下,形成稳定转速. 4 先进的网络功能 日本的三棱FR-A系列变频器支持CC-LINK通讯和SSCNETIII通讯.还有独立的RS-485通讯口,可以方便的连接多台变频器进行通讯. 5 停电减速功能/瞬时停电再启动功能. 我们国内电网还处于落后状态,电网还不稳定,易出现电压波动大,瞬时停电的现象.三棱FR-A系列变频器即使在运行时出现/瞬时停电,电机也不会滑行,踞续运行.根据负载的不同,变频器在停电后可以尽量控制电机减速停止时间. 6再生制动回避功能 在运行时如果出现轻微的再生制动,则自动增加输出频率,防止出现过电压报警. 根据设计要求,使用功能很强劲的日本MITSUBISHI三棱公司的FR-A540系列变频器.变频器的容量要根据一台电动机的容量参数来选择,一台电动机的容量为:主电动机3W主电动机的负载都是恒扭距负载,主电动机属于长期变化负载,电动机有可能在;短时间内过载,故变频器的容量适应加大.通常,应满足最大电流原则,即 INIMAX式中 IN-变频器的额定电流; IMAX-电动机在运行过程中的最大电流.综上所述,并结合三棱FR-A540系列变频器的具体规格,根据其容量确定一台变频器的具体规格,根据其容量确定一台变频器的型号及规格对应为:FR-540-3的变频器中设定即可.注意容量设定值要符合上述要求在选定对应的变频器并了解变频器相关功能后,即可确定主回路的接线方案.在进行主回路接线之前必须注意以下几点:1电源一定不能接到变频器的输出端上U V W,负责将损坏变频器.2布线距离最长为500米.尤其长距离布线,由于布线寄生电容所产生的冲击电流会引起过电流保护可能误动作,输出彻连接的设备可能运行异常或发生故障.因此,最大布线距离长度必须按表一所示当变频器连接两台以上的电动机时,总布线距离必须在要求的范围之内,但在本系统中由于每台变频器只驱动一台电机,所以不会出现这种情况.3在P和PR端子间连接制定电阻元件时,端子间原来的短路片必须才下. 本机床在方便用户操作，采用调速器用来控制变频器的频率输出。根据国内厂家的使用情况发现，厂家的机床操作人员的文化素质普遍不高，变频控制必须做的简明，方便操作人员的操作。故采用调速器，只需要通过旋转调速可编程控制器PLC的应用 一、PLC的发展历程 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。 个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。二、PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。三、CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。四、I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。五、电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。六、底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。七、PLC系统的其它设备 1、编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。2、人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。3、输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。 可编程控制器的分类 1、小型PLC小型PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。2、中型PLC中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在2561024点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。3、大型PLC一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更性。可编程控制器的特点1、高可隔离性（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。2、丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。3、采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4、编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5、安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。PLC的功能1、逻辑控制2、定时控制3、计数控制4、PID控制6、数据控制：PLC具有数据处理能力。7、其它：还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，1、中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。2、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 PLC常用的存储器类型（1）RAM（2）EPROM)。（3）EEPROMPLC存储空间的分配虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：（1）系统程序存储区（2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）（3）用户程序存储区系统程序存储区系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。（1）I/O映象区（2）系统软设备存储区1）逻辑线圈与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器。另外，不同的PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。2）数据寄存器与模拟量I/O一样，每个数据寄存器占用系统RAM存储区中的一个字(16bits)。另外，PLC还提供数量不等的特殊数据寄存器，具有不同的功能3）计时器4）计数器用户程序存储区用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型的PLC，其存储容量各不相同。3、电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。PLC的基本工作原理PLC梯形图与继电器控制器控制电路很相似。梯形图是PLC的编程语言。对于使用者里说，在编程应用程序时，可以不考虑PLC内部的复杂构成和使用的计算机语言，而把PLC看成是内部具有许多；软继电 组成的控制器，用提供给使用者的近似于继电器控制线路图进行编程。这些如软继电器的线圈，动合触点，动断触点，用一定的符号表示。梯形图中和触电在左边，与左侧垂直公共母线相连，线圈在最右边，接右边垂直公共母线，右母线可以省去。但要注意，PLC内部的继电器并不是物理继电器，其实质是存储器中的一些触发器。该触发器为1状态时，相当于继电器得电；该触发器为0状态时，相当于继电器失电。机床的plc控制 传统的继电器控制系统经常由输入设备，控制线路和输出设备三大部分组成。 J45-6.3机床采用了日本欧姆龙公司生产的可编程控制器为CPM1A-40CDT-A-V1型，这种PLC小型整体式PLC，输出模块为晶体管输出型模块。24点输入和16点输出单元。交流电源可接85V至240V之间的电压。 由于根据我公司多年使用PLC的经验和用户反映的情况，我公司采用的这种PLC价格低廉，性能稳定。由于继电器输出模块直接连接到电磁阀上，比较容易烧坏PLC的触电。故采用晶体管输出型PLC，用中间继电器来转换。在J45机床电路上PLC的使用情况：在输入方面有操作方式转换开关输入，手攀车，寸动，单次和连续。按钮方面有，紧急停止按钮，行程停止按钮和连续予置按钮输入。检测开关有气压检测和油路检测。在输出方面有主电动机，油磅电机，离合器双联筏和吹气电磁阀。指示灯则包括了气压指示，油路报警指示和机床。 这些输入/输出模块的运行情景况就是机床操作说明部分如下 （一）运转准备：首先观察气源压力是否达到规定的压力，接通电源后，若指示灯HL3绿色亮，表示气压正常，压力继电器SP接通，否则机床不能运行。 1、紧急停止 按钮SB3置于复位正常。2、铆压机启动主电机前，检查攀车杆是否压住行程开关SQ1。3、启动变频器，电机启动，电机正转按离合器正常工作规定方向为正转。若电机反转，将变频器停止，断开电源，将电机U1，V1，W1中的任意两相颠倒，再行开机。4、滑块停止在死点时，指示灯HL4白色亮；否则选择寸动操作，将滑块停止上死点，且HL4亮时，滑快才能进行单次或连续操作运行。（二） 运行操作：本机床设有双手操作或脚踏操作方法，双手同时按下时间差不能超过0.5S，运行准备就绪后，铆压机可以同时按下述操作规范进行操作。如用户需配置脚踏开关时，在操作前将 手足转换 开关SA2旋至所需操作方式，再进行相关操作，脚踏方法与双手操作相同。寸动将万能转换开关SA3转向；寸动，位置，双手同时按下SB4， SB5，滑块运行，运行的距离由操作者控制。注意：寸动操作仅用于安装 调整模具时使用，切勿当正常冲压操作。手攀车M/C操作时确认主电机处于静止状态将万能转换开关SA3转向 手攀车 位置，取出攀车杆，行程开关SQ1松开，离合器接合，用攀车杆，可以攀动飞轮，使滑块运行到所需位置，完毕后必须将攀车杆插入原位置，压住行程开关SQ1，否则机床不能正常运行行。1 单次滑块停在上死点且上死点灯HL4亮时，将万能转换开关SA3转向 单次 位置，双手同时按下SB4，SB5，直到滑块超过150O后松开双手，滑块运转一个行程停止在上死点位置，上死点灯HL4亮，才能再进行单次行程。如滑快运行在0-150O之间松开双手，滑块立即停止，并不能再次开动，必须用寸动的方式将滑块调整到上死点，才能再次进行单次行程。2 连续滑块停在上死点且上死点灯HL4亮时，将万能转换开关SA3转向 连续 位置，首先按；连续予置，按钮SB6，指示灯HL5亮，双手松开，滑快会立即停止，并不能再次启动，必须用寸动的方式将滑快调整到上死点，才能再次进行正常操作。若按 行程停止 按钮SB7，滑块停在上死点且HL4灯亮；按 紧急停止 按钮SB3，滑块立即停止。如果滑块不停在上死点，利用寸动的方式将滑块调整到上死点，才能再次进行正常操作。一般只有在紧急情况下才能按此；紧急停止；按钮SB3。 本机床使用的欧姆龙PLC提供一种简易编程器，方便机床调试人员在用户工业现场进行程序的修改。编程器与可编程控制器连接可以通过电缆进行，也可以直接插在可编程控制器面板上方。编程器面板大体可分成编程器液晶显示屏，工作方式选择开关，编程器键盘三个区域。显示屏为2*16字符，可逐条显示命令语言或监视通道状态，但不能显示梯形图。工作方式选择开关是一个三位置开关，可供可编程控制器选择三种工作方式 RUN 运行 MONITOR 监控 PROGRAM 编程。1 RUN运行运行方式。这种工作方式可以启动监视用户程序并运行，若发现程序有错误或可编程序控制器工作不正常，能够自动停止运行中程序。2 MONITOR监控方式。这种工作方式是将用户程序投入运行，并直接监试操作的执行情况。3 PROGRAM编程方式。这种工作方式仅在编程期间使用，可编程控制器不执行用户程序。用户可以使用键盘输入用户程序，并可使用相对的键对程序进行修改或编辑。也可以将RAM中的程序调出来检查。也就是说，在编程PROGRAM方式下，用户可以读，写用户程序；效验或清除程序；检索指令或继电器编号；插入或栓除指令；I/O状态以及各通道数据检测；强制I/O状态置位或复位；改变通道数据；读取系统的故障代码等。 注意；在使用完编程器后，必须将工作方式选择开关打到RUN运行运行方式再将接口断开。否则PLC无法工作运行。三.凸轮控制器的应用 凸轮控制器是机床用来发出角度PLC,显示机床滑块所处于的位置.凸轮控制器一般用链条传动,与机床的曲轴同步.在凸轮控制器的主轴上装有几组凸轮片,在凸轮片下装有检测开关,它是感应两组凸轮片之间形成缺角而发出信号. J45机床使用的凸轮控制器为LSK2-06JCP,这种凸轮控制器的感应开关为光电式接近开关,并在凸轮控制器轴上装有角度指示盘.产生与铆压机同步的凸轮控制角度.其与PLC之间通过外部线路的连接.从而增加了控制信号的快速性,可靠性,为铆压机快速,高性能的工作提供了有力的保障. J45机床凸轮控制器传到PLC上的角度分别为:单次停止上死点角度,连续停止上死点角度,过下死点角度,防连冲角度,吹气角度和计数器角度.机床如果要成周期性运行必须依靠单次停止上死点角度,连续停止上死点角度,过下死点角度.在单次状态下,防连冲角度防止了机床发生连冲.第四章 结构设计 4.1 动力机构 本设计通过对比传统的电机铆压机之后发现电动的缺点比较多，也不稳定，所以本设计采用液压来实现铆压的动力。4.2 结构组成；4.21 外壳：外壳采用压铸方式进行生产加工，主要是要厚重。4.22工作固定台：主要作用是固定夹具台的，同样采用压铸方式生产加工。4.23夹具固定台：固定在工作固定台上，其作用是固定夹具的，4.24 夹具：铆压机可以铆接螺柱，螺钉，螺母等等，但是他们的下模是不同的，所以我们为了更好的更换下模，我们的夹具设计成可更换下模的，安装上下模后可以锁一个螺丝，来固定它4.25 上摸：上面材料用不锈钢来做，设计成可更换的，这样一来能适应各种产品和作用。4.26 液压模块：第五章 总结和体会 毕业设计结束了,虽然时间很短,可是我也学到了不少的东西.作为一名即将工作的工人,这种设计的经历
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