（机械制造及其自动化专业论文）双鼓v带切割机的研制与开发.pdf

摘要 本论文主要围绕数控v 带切割机的研制进行。论文通过对v 带切割过程中 的误差和数控v 带切割技术的研究分析，对切割机进行了系统的设计，并详细 说明了系统设计原理和一些关键技术。数控v 带切割机的研究，不单是研制了 具有自主知识产权的高精度、高效率、全自动数控v 带切割机，也有助于我国v 带切割成型技术的进一步发展。全文共分为六章，另加以附录。 在第一章中介绍了国内外v 带切割加工的情况，指出了影响我国v 带切割 机发展的因素，并简要介绍v 带切割机的发展趋势，阐述了该课题的主要研究 内容以及研究意义。 第二章根据系统设计要求，比较可实现系统功能的不同方式，选定采用双鼓 涨紧模式、丝杠螺母传动的传动方式以及p l c 为主控制器，并对系统的机械和电 控两大部分进行总体设计。 第三章对v 带切割过程中的误差进行分析，用m a t l a b 进行求解，并以此为 依据设计刀架台的安装方式和圆盘刀的安装方式，阐述了其他机械部分的功能实 现以及设计过程中得到改进的地方。 第四章对电控系统进行了比较详细的设计，并对其中涉及的关键问题进行详 细的阐述，包括步进电机的控制、主轴的变频调速等。 第五章结合人机工程学的原理，较详细的介绍了液晶触摸屏在控制系统中的 应用。 第六章是全文小结，并根据系统运行的效果提出改进意见。 关键词；v 带、误差分析、p l c 、步进电机、变频调速、触摸屏 v f l l a b s t r a c t t h et h e s i sm a i n l yd e a l sw i t ht h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fn u m e r i c a lc o n t r o l v - b e l tc u r e lt h ef r a m es t r u c t u r eo f t h es y s t e mw a so u t l i n e db a s e do nt h ea n a l y s i so f t h ef f r r o ra n dt h et e c h n o l o g yo fv - b e l tc u t t i n g m o r e o v e r , t h ep r i n c i p l ed e s i g nt h e o r y w a si n t r o d u c e da n ds o m ek e y t e c h n o l o g i e st h a tw e l ea p p l i e di nt h es y s t e mw e r ea l s o i n v o l v e d o no n eh a n d , t h ed e v e l o p m e n to fv - b e l tc u t t e rh e l l ： c dc h i n at oh a v et h e v - b e l tc u r e rw i t h0 1 1 1 o w ni p a n dw i l ld og r e a tb e n e f i tt ot h ed e v e l o p m e n to f v - b e l t i n d u s t r y t h ew h o l ec o n t e n ti n c l u d e ds i xc h a p t e r sa n dt w oa d d e n d a i nc h a p t e ro n e ，t h eh i s t o r ya n dc u r r e n tc o n d i t i o no f v - b e l tc u r i n gm a c h i n ew e r e i n t r o d u c e d , a n dt h ef a c t o r st h a ti n f l u e n c e dt h ed e v e l o p m e n to ft h ev - b e l ti n d u s t r y w e r ea l s op o i n t e do u t t h et r e n do f v - b e rc u t t i n gt e c h n o l o g yw a sb r i e f l yn a r r a t e d i n o r d e rt or e s o l v et h eq u e s t i o nt h a te q u i p m e n tw a so u to fd a t e ，t h eo b j e c to ft h i st h e s i s w a so u t l i n e da n di t sc o n t e n t sf o re a c hc h a p t e rw a sa r r a n g e da sw e l l i nc h a p t e rt w o ，a c c o r d i n gt ot h eo b j e c to ft h ed e s i g n ，d i f f e r e n tm e t h o d st o r e a l i z et h ef u n c t i o nn e e d e dd u r i n ge a c hs t a g eo fv - b e l tc u t t i n gw e r ed i s c u s s e d a n d t h ea p p l i c a t i o no f t w os h a f t st os t r e t c ht h ev - b e l tb u c k e t ，t h ea p p l i c a t i o no fs c r e ws h a f t a n dn u tt ot r a n s m i ta n da p p l i c a t i o no f p l ca st h em a i nc o n t r o l l e rw e r es e l e c t e d a g e n e r a lb l u ep r i n tw a sa l s op r o p o s e d i nc h a p t e rt h r e e ，t h ee r r o rd u r i n gt h ev - b e l tc u r i n gc o u r s ew a sa n a l y z e da n dt h e r e s u l tw a sa c h i e v e db yu s i n gm a t l a b a c c o r d i n gt ot h i s ，t h ea s s e m b l ym e t h o do f t h et o o l sp l a t f o r ma n dt h er e l a t i v ep o s i t i o nb e t w e e nt h es p i n d l ea n dt h er o t a r yk n i f e w e r ed e c i d e d i tw a sa l s oi n v o l v c do nh o wt o r e a l i z et h eo t h e rm e c h a n i c a lf u n c t i o n ， i nc h a p t e rf o u r , t h ee l e c t r i c a lc o n t r o ls y s tc i ：nw a sd e s i g n e ds p e c i f i c a l l y t h ek e y t e c h n o l o g i e sw e r ea l s op o i n t e do u ti n c l u d i n gt h ec o n t r o lo f s t e pm o t o ra n dt h ec o n t r o l o f t h e s p i n d l ew i t hf r e q u e n c yc o n v e r s i o nt e c h n o l o g y i nc h a p t e rf i v e , b a s e do nt h ep r i n c i p l eo fe r g o n o m i c s ，t h ea p p l i c a t i o no ft o u c h p a n e li n t h ec o n t r o ls y s t e mw a si n t r o d u c e d i nt h el a s tc h a p t e r , t h ew o r ko ft h i st h e s i sw a ss u m m a r i z e da n dt h ef u l l e rw o r k w a s1 0 0 kf o r w a r d k e y w o r d s ：v - b e l t , e r r o ra n a l y s i s ，p l c ，s t e p m o t o r , t r a n s d u c e r , t o u c h i n gp a l l e l 浙江大学硕士学位论文 学号 22 圭乜塞2 3 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得韵 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝江叁茎或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：档邡莛签字日期： ：0 o6 年月占日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权逝姿盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：柱铭慧 签字日期：j 叼6 年每月占日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 签字日期： 电话： 邮编： 日 、ih“4， 第一章绪论；j 一：一 胶带是重要的橡胶产品，广泛应用于冶金、煤炭、矿山、农业、轻工、纺织、j 汽车等领域，对国民经济的发展具有重要的意义。从品种上分，胶带产品分为输 送带和传动带两大类，其中传动带又可以分为v 带，齿形带、平型传动带等。 在槽形辊道上工作的皮带称为v 型传动带，v 型传动带是带传动中使用最多 的一种系列，包括切割式普通v 带、窄v 带、切割式摩托车用v 带、变速宽v 带、联组v 带、多楔带等，市场上对各种v 型带有着大量的需求，预计到2 0 1 0 年需求量为1 3 - 1 7 亿条( 2 0 0 0 年为6 0 0 0 万条) 。 现阶段，我国普通v 带分为两种：线绳v 带和帘布v 带。如图1 1 所示为 线绳v 带的基本结构。 1 顶布；2 顶胶；3 粘合胶；4 抗拉体；5 底胶 图1 1线绳v 型带的横断面 1 顶布，起着增加带子的横向刚性的作用，一般为l 层，根据使用条件，也可 加到2 3 层。对于齿型切割式v 带，由于其特殊的使用要求，不设底布。 2 项胶，相当于普通v 带的伸张层，在小规格的带子上，可不设该层，而增加 ： 粘合层的厚度，使之与顶布直接粘合在一起。? ，t ； ：二，：7 i 3 线绳的粘合胶层，切割式v 带无外包层，依靠缓冲胶将底胶、线绳，顶胶( 布) 粘合成一个整体，所以要求该胶料和相关各部分粘合良好，并能同步硫化。? 4 抗拉体，由浸胶处理聚脂线绳以单层形式均匀地排列在节线上。聚脂线绳是 切割式v 带的核心层，承受着传动过程中的全部载荷。聚脂线绳具有强力高、 伸长率小、耐疲劳性能好、初始模数高、尺寸稳定性较好、耐热性、耐酸碱 3 性较好的特点，是切割式v 带较理想的抗拉体的材料o j 1j ，、；，7 ：t ? ：i 7 5 底胶、也叫压缩胶( 层) 是掺短纤维的氯丁胶料，为了增加切割式v 带的- j， 横向刚度，底胶的硬度一般设计为邵尔硬度8 5 度左右。 ，| 胶带产品从原料到成品主要经过以下几个工序：t 、投料；f ，2 生胶片；3 ，。 辗压调整生胶片纤维；4 、绕纤维线形成带筒；5 、带简硫化成型；6 、害4 带；7 、，j 。， 磨带；8 、检验出厂。因此，每道工序所对应的生产设备为：短纤维胶片裁短拼1 ；? 接机，脱模机，成型机、硫化罐、切割机、磨削机和测长机等：i ；7 “： 1 1v 带切割机的研究现状以及发展情况 1 1 1v 带切割机的国内外研究现状 近二十几年来，国外的胶带生产工艺装备和试验测试设备已达到相当先进的 水平，特别是德国、美国以及日本的公司，它们的整个生产工艺连续化，普遍采 用计算机控制，使成型、硫化、磨削、切割等工艺设备和功率试验机等测试设备 实现了高度机电一体化，操作人员少，生产效率高，产品质量相当高。比如，德 国的s c h o l z 公司、b e r s t o r l f 公司、日本的神户株式会社等公司制造的v 带生产 专用设备，处于世界领先水平。 其中，德国的s c h o l z ( 肖尔磁) 公司制造的成型切割机是世界上较早的成 型切割v 带的设备，主要生产3 6 5 0 m m 以下尺寸的v 带。它的主要特点是成型 切割一体化、结构紧凑、自动化程度高。 我国最早的一台v 带切割机是1 9 8 5 年沈阳长桥胶带厂( 原沈阳胶带总厂) 从日本神户机械株式会社引进的。该双鼓v 带切割机由主传动装置、切割鼓、 涨紧鼓、切割装置、控制系统等组成，采用p l c 控制，自动化程度高，可生产 周长6 0 0 m m 一3 5 0 0 m m 的线绳包布v 带，可切割的带筒宽度为、7 5 0 m m ，并且 可成型的切割包布v 带规格也比较多。 - + i ：二。，iji “：，_ ：。i 上个世纪九十年代初，上海胶带股份有限公司从德国s c h o l z = j ，研究人与信息系统 之间信息交互、决断的工效规律及系统设计，使信息系统与人的认知过程 相适应。 ( 3 ) 环境工效，研究环境适应人的生活和工作的防护及控制方法。即人与环境或 人机系统与环境的共处作用中，研究环境( 气候、照明、噪声等等) 适应 人的生活和工作要求的措施 “) 系统工效，研究提高人机系统效率的途径及系统优化设计方法研究和 设计的依据为：人、机的特点及能力：工效及系统任务要求等。 避瘟人人适应槐羹撬摹迁虚环境适应人 ( f r a m e l - l m e m l 墙岫b 奠翟鼬i 埘曲晴t ol - l m a n ) ( e h d _ 酬h 哪雌吣 资灸一国灸一翎l 甬麟 人的工娃 4 -人体工爱4- 环境工技 ( n 舯坼i 氩p 咖豳 f 孙j 咖睁日嗍翱略 棚h 呷_ 呐n ( e n v i r o r e m e mf 盐 p m e m l c s ) 、_ 1 ，_ 系统工蝗 ( s ，帆b 霉m _ 蚓i 5 1 人机工程学的主要研究内容 5 1 2 人机工程学在界面技术中的应用 界面技术可以看作人机工程学的分支和延伸。人机工程学的基本宗旨和基 本原理仍然适用于界面技术；而界面技术的研究成果又会进一步丰富和完善人机 工程学的理论体系。 本系统的人机界面主要就是指操作工人与p l c 控制程序的交互，因此它实 际上就是一种计算机软件用户界面。 、计算机界面主要是人软件系统的 6 l 界面通常称为计算机用户界面简称为用户界面( u s e ri n t e r f a c e ) 。人与机器( 计算 机) 是两个相对独立具有智能的认知系统人与机器的关系既不是完全的控制也 不仅仅是监控而是相互交换信息、协同完成任务。用户界面技术就是要增强人 机交互双方的相互了解使显示的人机对话不断向极少知识的隐含交互转化从而 在一定程度上提高系统的自动化能力。 用户界面技术中引入了用户模型( u s e rm o d - e 1 ) 和心理模型( u s e r sm e n t a l m o d e l ) 用户模型强调用户界面设计者了解用户而心理模型强调对用户的培训以 适应任务。用户界面是否友好，取决于用户模型和心理模型是否符合与匹配。 5 2 触摸屏在人机界面系统中的应用 5 2 1 触摸屏的原理以及特点 随着计算机技术的发展，数控机床控制面板的人机界面存在以下几种发展趋 势： ( 1 ) 高科技化。例如显示器趋向平面化、超薄型化；输入方式多样化。 ( 2 ) 自然化。在软界面设计中，使用自然语言，发展图、文、光等多种形式， 使画面空间生动。在硬界面设计中，按键设置明确，操作方式自然，使软 界面和硬界面协调起来。 ( 3 ) 人性化。控制面板的设计，一方面要求适应人的操作，另一方面又要满足 人们的审美和认知精神需要。 触摸屏的出现和发展正是适应了这种需要，因而得到快速的发展。下面，从 触摸屏的原理出发，介绍一下不同种类触摸屏的特点。 触摸屏( t o u c hp a n e l ) 是一种附加在显示器表面的透明介质。通过使用者的 手指触摸该介质来实现对计算机的操作定位，最终实现对计算机的查询和输入， 从而大大简化了计算机的输人方式，真正实现零距离操作。 根据工作原理，触摸屏可分为电阻压力，红外感应、电容感应、表面声波四 大类，不同的工作原理将决定触摸屏的响应时间、定位精度及工作环境。 电阻式触摸屏结构示意见图5 2 。以f i l mo ng l a s s 的结构居多，意思是上 层为导电薄膜，下层为导电玻璃。在两层导电层之间有许多细小的透明隔离点 ( d o t s p a c e ) 把两导电层隔开。为防止上层导电薄膜被刮花，在其表面加盖一层外 6 2 ，缈 表经硬化处理、光滑防刮的塑料层。四周用环氧胶( 粘结材料) 将上、下层密封， 并由连接引线与外电路( a d 变换器) 连接。 图5 3 电阻膜模式t p 工作原理 电阻式触摸屏的优点是分辨率高，甚至可以超过4 0 9 6x4 0 9 6 ：不受环境影 响。缺点是透光率低和怕划伤：在通信产品( w a p 手机) 和p d a ( 个人数据处理器) 产品上应用的都是电阻式触摸屏。 电容式触摸屏由一个模拟感应器和一个双向智能控制器组成。模拟感应器是 一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各有一层聚酯材料导电涂层，最外 是只有0 0 0 1 5 m m 厚的矽土玻璃，形成坚实耐用的保护层。夹层作为工作面，四个 角上各引出个电极内层作为屏蔽层用以保证良好的工作环境。触摸屏工作时， 感应器边缘的电极产生分布的均匀电压场，由于人体电场的存在，触摸屏幕时。手 指和触摸屏的工作面之闾会形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，于 是手指吸走一个很小的电流，然后分别从触摸屏四个角上的电极中流出。从理论 6 3 上讲，流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成比例，控制器通过对这四个 电流比例的精密计算，从而可以得出触摸点的位置。最后，控制器将数字化的触摸 位置数据传送给主机。这就是电容式触摸屏的基本原理，详见图5 4 。 由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，稳定性较差，往往会产生漂 移现象，该触摸屏适用于系统开发的调试阶段和工程师专人专用。 rr 图5 4 电容式触摸屏原理 红外线式触摸屏是在显示屏的四周安放一个框架，框架的两个边上边安放 发光二极管，另一边上安装红外线探测器。这样就在显示屏的表面形成了一个由 红外线组成的栅格。当有任何物体进入这个栅格时，光线会被阻挡，红外线探测器 会收到变化的信号，控制器就可以确定触摸的位置坐标。这就是红外线式触摸屏 的基本原理，详见图5 5 。 红外式触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适合某些恶劣的环境条件。其主 要优点是价格低廉，安装方便，不要卡或任何其他控制器，可以用在各种档次上的 计算机。此外，由于没有电容充放电过程，响应速度比电容式快，但分辨率较低。 图5 5红外线式触摸屏原理 6 4 表面声波是一种在介质表面进行浅层传播的机械能量波，其性能稳定，在横 波传递中具有非常尖锐的频率特性。表面声波触摸屏的触摸部分是玻璃平板，安 装的等离子显示器屏幕在前面，没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下 角各固定竖直和水平方向的超声波发射换能器，在屏幕表面形成一个纵横交错的 超声波栅格，右上角固定两个相应的超声波接收换能器。当手指或其他柔性触摸 笔接近屏幕表面时，手指或其他柔性触摸笔吸收了一部分声波能量，而控制器则 侦测到接收信号在某一时刻上的衰减，由此可计算出触摸点的位置。这就是表面 声波触摸屏的基本原理，详见图5 6 。 表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率极高，通常是4 0 9 6 4 0 9 6 ，有极好的防刮性，寿命长，透光率高，能保持清晰透亮的图像质量，没有 漂移，只要安装时一次校正，最适合公共场合。 图5 6 表面声波触摸屏的原理 5 2 2 触摸屏的界面设计 ( 1 ) 画面的制作方法 触摸屏画面制作软件，不同的产品各有不同。本系统用的是三菱公司的型号 为a 9 7 0 g o t - - s b a 的触摸屏，现以g t - d e s i g n c r 为例作介绍。g t - d e s i g n e 是一 个面向对象可视化的界面设计软件，可以在w i n d o w s 操作系统下运行，带有浮 动的工具面板，提供各种绘图工具，并且提供大量部件。所谓部件是指已经制作 完成的元件图，包括开关、指示灯、图表，键盘、报警、数值显示器、文字显示 器、图形显示器、时钟、库等。使用每种部件，操作者只需从工具面板上用鼠标 拖到固面上即可。 通过对每一部件的属性栏定义，部件相关联的p l c 内部数据就发生变化。 如p l c 内部数据寄存器中数据发生变化，相关联的数值显示器就发生相应变化。 触摸屏本身还是一个计算机系统，甚至是比p l c 运算功能还强大的系统。其内 嵌的操作系统一方面与p l c 进行实时通讯，根据p l c 送来的数据进行运算、进 行用户设置等操作，另一方面还根据触摸屏传感器对用户的输入进行处理。 ( 2 ) 系统界面的简介 根据切割机系统的功能，触摸屏主要由1 1 个画面组成，它们之间的关系 如图5 7 所示，箭头表示控制流向，b 2 到b l l 每一个都可以返回上级界面。 图5 7 系统界面逻辑关系 这个界面设计是一个树状系统。大体上分四个层次，第一层为系统进入界 面。第二层为为主功能界面。第三层为参数设置选择界面和加工模式选择界面。 第四层为具体的参数设置界面和加工功能实现界面。 图中b i 是系统进入的窗口，由这一操作的界面可知整个控制软件分为两大 模块，即功能和帮助界面。b 2 为功能模块的子界面，是整个系统设计中最主要 的一个模块，负责完成参数设置、带简装卸和切削加工三大功能；b 3 是b 2 的子 功能界面机床参数设置，包括v 带参数设定b 6 、切削参数设定b 8 和电机 参数设定b 7 等三个子界面；图b 4 为带简装卸界面，参数调好之后，就可以装 卸带筒；操作者可以在b 5 选择自动或者手动两种操作模式，模式选好之后，可 以进入b 9 进行自动加工，或者在b 1 0 进行手动调试。 图5 8 系统主界面 图5 8 为开机界面，此时系统处于初始状态。按下“功能”键之后，系统转 入主功能界面；按下“帮助”键之后，进入帮助界面。操作者可以通过帮助界面 了解整个系统的操作过程。 图5 9 切割主功能界面 主功能界面如图5 9 所示，这是系统的第二层功能界面，此界面包含了整个 系统的全部功能。按下参数设置、带简装卸、切削加工可以分别进入各自的子界 面，按下系统复位后，系统所有的部件都会复位于初始状态，此键常用于系统调 试。整个系统的操作顺序为： 参数设置一 - 带简装卸切削加工。 图5 1 0 机床参数设计界面 按下“参数设计”键就会进入图5 1 0 界面。在此界面中，可以选择进入 不同的参数设定界面。参数设置好之后，储存在p l c 中，为以后的加工提供依 据。 图5 1 lv 带参数设置界面 按下图5 1 0 的v 带参数设置界面进入图5 1 1 的界面。在此界面中，索引 数在p l c 中定义为一数组，截型、节宽、顶宽、高度、楔角和截面积都是此数 组的性质。所以，在设置中只需要设置v 带的索引数即可。按下“上箭头”键， 返回上级界面，按下“下箭头”键进入“电机参数设置”界面。 图5 1 2 电机参数设计界面 在图5 1 2 中，主要设置带筒进给电机、涨紧电机、刀具调整电机的速度。按 下箭头进入切削参数设置界面。 图5 1 3 切削参数设计界面 6 9 在图5 1 3 的界面上，设置主轴的转向和旋转速度以及刀具的角度和刀间距， 按复位后刀角度和刀问距都归为零位。参数设置好之后保存，就可以进入下一界 面一“带简装卸”功能。 图5 1 4 带简装卸功能界面 如5 1 4 是带简装卸功能。“纵”键为一状态开关。系统的缺省值为纵向涨紧。 按下“纵”键，系统转化到横向涨紧的状态。涨紧力的大小是根据前面的参数设 定的。不同规格的v 带对应不同的涨紧力的大小。 图5 1 5 机床切削功能晃面 在参数设置完毕和带简装好之后，进入图5 1 5 界面，在此选择加工的模式。 按下“自动切削”键进入图5 1 6 的界面，在此按下“启动”键，系统会完成一 系列的加工程序，包括左刀进给、左刀切割、左刀退回、右刀进给、右刀切割、 右刀退回、带筒迸给和v 带收集等。此界面中，设置“暂停”键，在系统发生 故障时自行启动。按下“手动切割”键进入图5 1 7 的界面，左刀切割、右刀切 割、带筒进给等功能都由手动点动进行。 图5 1 6 自动切割界面 图5 ，1 7 手动切割界面 【本章小结】 1 控制面板是数控装备整体造型的重要组成部分，控制面板设计的优劣直 接关系到设备操作的宜人性，本章从人机工程学在界面技术中的应用出发， 介绍了整个人机界面的特点和设计方法。 7 1 2 对触摸屏技术进行了研究，分析目前各种类型的触摸屏的优缺点。 3 对本系统的界面进行了设计，根据切割机的功能要求建立了参数设定、 带简装卸、切割三个主要界面，并对每个界面的操作和功能进行了简单介绍。 第六章总结与展望 本论文根据v 带切割机的发展趋势和目前国内v 带切割生产所存在的问题， 对v 带切割机的控制系统和机械系统进行了开发。加工范围广，自动化程度高， 加工精度高，切割面光洁无需打磨，性能稳定，操作方便，工作效率高是该系统 的主要优点。通过长时间的运行，证实系统达到了设计目标。 双鼓v 带切割机的研制成功，可以大大提高我国v 带切割的自动化水平， 减轻操作人员的劳动强度，提高企业的生产效率，并提高了国产v 带在国际市 场的竞争力。本论文是在切割机研制开发的基础上撰写而成。所作的主要工作包 括： ( 1 ) 对国内外的v 带需求状况进行分析，了解和掌握v 带切割技术以及v 带切割机的研究现状和发展趋势； ( 2 ) 研究确定双鼓v 带切割机的工作流程和系统设计方案，并对系统的机械 和电控两大部分进行总体设计； ( 3 ) 对v 带切割过程中的误差进行分析和求解，并据此设计了刀架台和刀具 的安装方式，同时阐述了其他机械功能的实现； 。 ( 4 ) 设计了以p l c 为核心的电控系统，重点阐述了步进电机的控制，以及主 轴的变频调速，并进行了现场调试； ( 5 ) 介绍了液晶触摸屏在控制系统中的应用，并依据人机工程学原理对其操 作晃面进行了设计。 为了适应生产的发展和对v 带切割机的更高要求，本系统在以下方面有待进 一步完善。 ( 1 ) 自动磨刀系统 v 带属于橡胶类产品，由于其不同于金属的特殊性质，容易在切割的时候发 生粘刀，降低刀具的寿命。现有的系统，只能靠人工更换刀具。每次换刀后，需 要对刀、试切，会使生产效率大打折扣。所以设置在线磨刀系统，可以大大节省 加工时间，并且节约成本。在进一步改进中宜考虑设置专门的磨刀工位 ( 2 ) 涨紧机构采用液压传动 在本系统中，采用丝杠螺母传动副进行带筒涨紧。涨紧力的检测对带筒的涨 紧程度起到很大的作用。尽管丝杠螺母传动有很多优点，但是本系统中涨紧力的 竹 检测是一个间接测量的值，有误差，不容易对涨紧力进行精确控制。如果采用液 压传动，可以实现恒力涨紧，对涨紧力进行比较精确的控制。 ( 3 ) 与其他v 带生产机械的配合使用 现有的系统，v 带带筒是靠人工装卸的，会增大操作工人的劳动强度。为 了实现整个v 带生产线的流水化操作，新系统应该能与其他的v 带生产机械相 配合，v 带带筒成型之后可以直接被运输到切割机进行切割。这就需要新系统有 接1 ：3 与其他机械相连接，便于集中控制和分散控制。 参考文献 1 濮良贵、纪名刚，机械设计( 第六版) ，高等教育出版社，1 9 9 6 2 成大先等，机械设计手册，化学工业出版社，2 0 0 1 4 3 许建国等，电机及拖动基础，高等教育出版社，2 0 0 4 8 4 朱晓春，数控技术，机械工业出版社，2 0 0 1 5 5 赵松年、张奇鹏，机电一体化机械系统设计，机械工业出版社，1 9 9 6 6 吴忠智、吴加林。：变频器应用手册，机械工业出版社，1 9 9 5 7 丁炜、魏孔平，可编程序控制器在工业控制中的应用，化学工业出版社，2 0 0 4 8 李道霖，电气控制与p l c 原理及应用，电子工业出版社，2 0 0 4 8 9 曾励：机电一体化系统设计，高等教育出版社，2 0 0 4 4 1 0 王鸿钰，步进电机控制技术入门，机械工业出版社，1 9 9 6 1 1 s m c ( 中国) 有限公司，现代实用气动技术，机械工业出版社，2 0 0 3 1 0 1 2 三菱机电：三菱微型可编程序控制器编程手册，菱电国际有限公司，1 9 9 8 1 3 赵松年、李恩光、裴仁清，机电一体化系统设计，机械工业出版社，2 0 0 4 2 1 4 陶永华、葛芦生，新型p i d 控制及其应用，机械工业出版社，1 9 9 8 9 1 5 王家骐、王季秩，伺服控制系统中的传感器，机械工业出版社，1 9 9 7 7 1 6 范云涨、陈兆年，金属切削机床设计简明手册，机械工业出版社，1 9 9 8 2 1 7 韩德深，2 0 0 4 年制修订的胶带标准简介，化工标准计量质量，2 0 0 5 1 1 8 吴贻珍，切边v 带的结构与制造工艺，橡胶工业，1 9 8 9 8 1 9 苑晓东，传动带生产设备现状和发展方向，特种橡胶制品。2 0 0 2 ，2 3 ( 2 ) 5 6 5 8 2 0 郑凝胶带工业的现状和发展橡胶工业2 0 0 1 ，4 8 ( 1 2 ) 一7 3 9 - 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l e a r n i n g f u z z yl o g i cc o n t r o l l e r ， p r o c e e d i n g so ft h e 1 9 9 5i e e ei n t e r n a t i o n a lc o n f e r e n c eo nr o b o t i c sa n d a u t o m a t i o n p a r t1 ( o f 3 ) 6 3 a d a m s ，k g ；v a n r e e n e n ，m ：l o w - c o s ts t e p p e rm o t o rp o s i t i o n i n gs y s t e mw i t h m i n o rc l o s e d - l o o pc o n t r o l ，i n t e r n a t i o n a lj o u r n a lo fa d v a n c e dm a n u f a c m r i n g t e c h n o l o g yv 1 0n31 9 9 5 6 4 s i m m s ，m a r k , p r e c i s e p o s i t i o n s , e n g i n e e r i n g ( l o n d o n ) v2 3 6n 6j a n1 9 9 5 2 p p 6 5 n a g r a t h , i j ；s h r i p a l ，p a h a d ep a r a s ；c h a n d ，a m i t a b h ：d e v e l o p m e n ta n d i m p l e m e n t a t i o no fi n t e l l i g e n tc o n t r o ls t r a t e g yf o rr o b o t i cm a n i p u l a t o r ，亚e e 胜s i n t e r n a t i o n a lc o n f e r e n c eo ni n d u s t r i a la u t o m a t i o na n dc o n t r o l ，p r o c e e d i n g s 1 9 9 5 6 6 k r i s h n a n ，e b o l i n ，t 1 lc o m p u t e ra i d e dd e s i g no fv - b e rd r i v e sw i t ht w o s h e a v e s , i n t e r n a t i o n a lj o u m a lo f a p p l i e de n g i n e e r i n ge d u c a t i o n , 1 9 8 9 4 7 7 6 7 k r a j e w s k i ，m a r k ：s i m p l ew a y t ol o w - c o s ta u t o m a t i o n ，p o w e ri n t e r n a t i o n a lv 3 5n 4 0 7 m a y1 9 8 9 6 8 h a l a n g ，w o l f g a n ga ：l a n g u a g e sa n dt o o l s f o ，t h eg r a p h i c a la n dt e x t u a ls y s t e m i n d e p e n d e n tp r o g r a m m i n go f p r o g r a m m a b l el o g i cc o n t r o l l e r s ，m i c r o p r o e e s s i n g a n dm i e r o p r o g r a m m i n gv2 7n1 - 5a u g1 9 8 9 ， 附录一 一、带筒进给步进电机驱动脉冲模块寄存器设置 b f m l o ：脉冲率a = 4 0 0p l s r e v 【b r m 撑2 撑l ：进给率b 1 = 4 0 0 0u m r e v 【b f m 撑3 ： ( b 1 ，b o 产( o ，1 ) ：设为m a c h i n es y s t e m ( b 5 ，b 4 产( 1 ，o ) ：乘积因子为1 0 0 ( b 8 ) = 1 )：脉冲输出模式( f p r p ) ( b 9 ) = ( o )：当前位置值随正向脉冲数增加 c 0 1 0 ) ：( o )：回程方向( 不用) ( b 1 2 ) o )：d o g 输入极性( 不用) ( b 1 3 ) = ( 0 )：计数开始时间( 不用) ( b 1 4 ) = ( o )：停止输入极性 b f m 5 料( 2 4 0 ) 最高速度：v m a x = 6 0 0 r r a i