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电阻检测分选设备设计-分选机的设计【9张CAD图纸和文档全稿源文件】

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电阻检测分选设备设计【9张CAD图纸】

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关键词：: 9张CAD图纸和文档全稿源文件电阻检测分选设备设计 CAD 图纸文档稿源文件

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摘要

　　　随着科技步伐的加快，检测技术在各个领域中得到了广泛应用，检测装置系统已成为主机设备中最关键的部分之一。但是，由于设计、制造、安装、使用和维护等方面的因素，影响了检测装置系统的正常运行。因此，了解系统工作原理，懂得一些设计、制造、安装、使用和维护等方面的知识，是保证检测装置系统能正常运行并极大发挥综合检测技术优势的先决条件。

　　　本文主要研究的是电阻检测分选设备结构设计，电阻检测分选设备需要与检测控制部分设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥综合气缸传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的电阻检测分选设备。

关键词：检测装置；电阻检测；分选设备；结构设计

ABSTRCT

　　　With the quickening pace of science and technology, detection technology has been widely applied in various fields, the system detection device has become one of the most important part of the host device. However, due to factors of design, manufacturing, installation, use and maintenance etc, affect the normal operation of the system detection device. Therefore, to understand the working principle of the system, design, manufacturing, installation to understand, use and maintenance and other aspects of knowledge, is the guarantee of system detection device can run normally and prerequisite to greatly exert the advantages of comprehensive detection technology.

　　　This paper mainly researches the design detection sorting equipment resistance, resistance detection and separation equipment needs and part of the design of detection and control. When the design, must proceed from the actual situation, combined with a variety of transmission form, give full play to the advantages of integrated cylinder drive, to design a simple structure, reliable work, low cost, high efficiency, simple operation, convenient repair resistance testing and sorting equipment.

KEY WORDS：Detection Device；Resistance Detection；Sorting Equipment；Structure Design

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摘要 2

ABSTRCT 3

1 绪论 5

1.1 课题背景 5

1.2 我国检测分选设备发展状况 6

1.3国外检测分选设备发现状况 7

1.4检测分选设备的介绍及发展趋势 7

2 电阻检测分选设备设计方案 9

2.1电阻检测分选设备研究内容 9

2.2电阻检测分选设备的主要参数 9

2.3电阻检测分选的方案设计 9

2.4检测原理 10

2.4.1检测机构 10

2.4.2断料报警机构 11

2.5机械结构方案设计 12

2.5.1送料机构 12

2.5.2检测机构 12

2.5.3收料机构 13

2.6 驱动系统 13

2.7控制系统 14

3 电阻检测分选设备零部件设计 15

3.1 气缸拨叉的设计校核 15

3.2 圆柱销的设计与校核 16

3.3 锁紧螺母的校核 18

3.4 气缸的设计计算 20

3.5 气缸的校核 23

3.6螺栓的校核 24

3.7控制系统的工作原理及控制要求 26

3.7.1 控制流程 26

3.7.2 I/0分配及原理接线图 27

3.7.3梯形图设计 28

结论 38

致谢 39

参考文献 40

1 绪论

1.1 课题背景

　本世纪的60年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术（微电子技术）等的发展再次将检测分选设备技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，使它在国民经济的各方面都得到了应用。检测分选设备在某些领域内甚至已占有压倒性的优势，例如，国外今日生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了检测分选设备。因此采用检测分选设备的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。

　进入21世纪，人类社会将逐步迸入知识经济时代，知识将成为科技和生产发展的资本与动力，而机床工业，作为机器制造业、工业以至整个国民经济发展的装备部门，毫无疑问，其战略性重要地位、受重视程度，也将更加鲜明突出。工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分弘固。王业控制自动化技术作为20世纪现代领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作用。我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。西前我国工业控制自动纯技术、产业和应用都有了很大的发震，我国工业计算机系统行业已经形成。目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。

虽然我国制造业对于产品的综合性能检测经历了从无到有，从小到大；从引进技术、引进检测设备，到自主研究开发推广应用，取得了很大的进步，但是对于中小企业来说，为了降低生产成本不少企业采用人工方法进行产品检测，产品检测的手段、质量及自动化程度，不能很好地满足生产的需求。与人工检测或半人工检测手段相比，全自动检测方法能够更准确、迅速的捕捉被检测零部件的状态并将检测结果迅速汇总。便于检测管理，提高检测效率和质量。本课题是对电阻进行范围筛选，首先准确检测电阻值的大小和范围，然后进行分选。在整个检测分选过程中，如果在任何一道检测工序出现问题，马上报警，过程终止。本课题通过对检测分选设备的总体设计、

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A3-气缸.png

A4-气缸拨叉.png

A4-锁紧螺母.png

A4-圆柱销.png

PLC接线图.png

方案图.png

控制流程图.png

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气路原理图.png

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内容简介：: 上海电机学院毕业设计任务书课题电阻检测分选设备设计专业年级 2010级姓名学号指导教师（签字）学院院长（签字）年月日课题来源来源于企业课题的目的、意义虽然我国制造业对于产品的综合性能检测经历了从无到有，从小到大；从引进技术、引进检测设备，到自主研究开发推广应用，取得了很大的进步，但是对于中小企业来说，为了降低生产成本不少企业采用人工方法进行产品检测，产品检测的手段、质量及自动化程度，不能很好地满足生产的需求。与人工检测或半人工检测手段相比，全自动检测方法能够更准确、迅速的捕捉被检测零部件的状态并将检测结果迅速汇总。便于检测管理，提高检测效率和质量。本课题是对电阻进行范围筛选，首先准确检测电阻值的大小和范围，然后进行分选。在整个检测分选过程中，如果在任何一道检测工序出现问题，马上报警，过程终止。本课题通过对检测分选设备的总体设计、气动系统设计、关键零部件设计、电气控制系统设计等，达到毕业设计综合训练的目的。要求课题的主要技术要求：本设计应当满足的基本要求：1)设备结构可靠。2）程序运行稳定。3）结果稳定可靠。4）设备占地面积小。主要技术参数：1、电阻：普通碳膜电阻2、电阻自动送料3、检测周期：5s课题工作量要求：完成包括总装配图、部件图、主要零件图在内的图纸不少于2张A0,主要零件图总图幅不少于一张A1，控制电路原理图1张A1；设计计算说明书不少于1.5万字；外文技术资料翻译不少于2万印刷符号。课题主要内容及进度课题主要内容： 1、拟定总体设计方案2、总体结构设计及计算3、主要零部件设计计算，强度、刚度校核计算4、电气控制系统设计进度计划表：2013.12 收集资料，研读资料2013.01 拟订总体设计方案2014.02.25-2014.03.15 机械结构设计、绘制总装图2014.03.15-2014.04.20 机械部件图2014.04.20-2014.05.10 控制系统设计2014.05.10-2014.05.25 撰写设计计算说明书 2014.05.26-2014.06.10 修改及答辩机械学院上海电机学院毕业设计（论文）开题报告课题名称 _电阻检测分选设备设计_学院机械学院专业机械电子工程班级学号姓名指导教师定稿日期： 2014年2月26 日8电阻检测分选设备设计1 选题背景及其意义虽然我国制造业对于产品的综合性能检测经历了从无到有，从小到大；从引进技术、引进检测设备，到自主研究开发推广应用，取得了很大的进步，但是对于中小企业来说，为了降低生产成本不少企业采用人工方法进行产品检测，产品检测的手段、质量及自动化程度，不能很好地满足生产的需求。与人工检测或半人工检测手段相比，全自动检测方法能够更准确、迅速的捕捉被检测零部件的状态并将检测结果迅速汇总。便于检测管理，提高检测效率和质量。本课题是对电阻进行范围筛选，首先准确检测电阻值的大小和范围，然后进行分选。在整个检测分选过程中，如果在任何一道检测工序出现问题，马上报警，过程终止。本课题通过对检测分选设备的总体设计、气动系统设计、关键零部件设计、电气控制系统设计等，达到毕业设计综合训练的目的。2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）在工业计量、工业控制和设备运行安全保护等实际应用中，电流的测量，一直是一个备受关注的重要课题，电流测量装置本身的安全、准确、稳定和可靠是其他监控系统正常运行的基本保证。电流测量方法从测量原理上可以分为两大类：一是以测量被测电路中电阻值和已知的电阻器上电压降为基础的测量方法；二是通过测量被测电流所产生的磁场来间接测量电流的测量方法。其中以第一类方法所开发电流测量设备通常与被测电路有电的联系，主要应用于测量较低电压电路中的电流，采用的测量设备简单，一般不需要辅助电源，且外磁场对测量准确度没有影响。这种方法是以测量被测电流通过已知电阻上的电压降为基础的，传统的测量方法是在电流回路中串联标准电阻，通过测量标准电阻上的电流产生的压降来测量电流的大小。这种方法简单、可靠、精确度高，但在大电流和特大电流测量中，标准电阻受现场条件限制，很多地方无法安装和使用，另一方面电流很大时标准电阻上将产生很大的功耗，大功耗的发热量使标准电阻产生热稳定误差，使其精度变低且工作不稳定。为降低功耗，人们开发出分流器形式的单个电阻量具，它是由锰铜合金制成的低欧姆四端电阻，其电流输入端接入被测电流，电压降则由电位端钮引出。测量中通常采用经过校正的、可以相互替换的分流器，其额定电压降是规定的，经校正的分流器的额定电压降一般为 60mV 或 75mV。使用分流器进行电流测量时也存在一定的局限性，如测量时，不能电隔离，在检测高频大电流时，标准电阻不可避免的有电感性，不能真实传递被测电流的波形，更不能真实传递非正弦波形等。针对分流器的弊端，50 年代初期苏联基于变压器原理开发出了电流互感器，它除能将被测大电流降低到标定值外，还能安全地将高压电路隔离，在规定的工作频率下有较高的测量精度。但它也有自身的局限性，主要是：一、能适合的频带非常窄，且不能传递直流；二、工作时存在激磁电流，而且互感器是电感性器件，使它在响应时间上只能做到数十毫秒。三、电流互感器二次侧一旦开路将产生高压危害。 1972 年国外利用磁电原理研制出霍尔检零电流测量设备，其后不久在我国出现的磁放大式直流互感器，磁调试式直流互感器和电流磁性比较仪等使电流测量精度和耗电量均有较大的改善。这种原理制成的直流传感器均要绕有励磁绕组、平衡绕组或检测绕组，故体积较大，工作电压也高，测大电流长期工作时可靠性变差，但由于其准确度较高，所以在实验室和对比标准中应用较广泛。70 年代初，西欧等发达国家特别是以瑞士 LEM 公司为代表的厂家，根据霍尔效应研制出了高性能的霍尔电流传感器，进入 80 年代以来，这种传感器已经得到普遍应用。与其它电流测量设备相比，霍尔电流传感器具有优越的电性能，是一种先进的能隔离主电流回路与电子控制电路的电检测元件，它综合了互感器和分流器的所有优点，克服了互感器和分流器的不足，同一只检测元件既可以检测交流也可以检测直流甚至检测瞬态峰值，是替代互感器和分流器的理想产品。3 研究内容为实现精确测量电阻阻值，并能输出相应的数据到PLC控制系统的目标，采用霍尔电流传感器检测被测电路中电阻值的原理，实现PLC分析电阻阻值的范围，进而放入相应收料箱的功能，完成分拣任务。整个设计会包含检测原理，送料、定位检测、分拣等机械结构设计，驱动及传动系统设计，和控制系统设计。 4 研究方案4.1 总体方案图1. 总结构图4.2检测原理4.2.1检测机构方案一：用数字欧姆表检测。优点：直接将检测的电阻阻值以数字形式直观的反应出来缺点：该欧姆表没有数据输出设备，无法将检测的数据输出，就无法进行后续的分析分选工作。图2. 数字欧姆表方案二：用霍尔电流传感器检测电流测量装置本身的安全、准确、稳定和可靠是其他监控系统正常运行的基本保证。电流测量方法从测量原理是以测量被测电路中电阻值和已知的电阻器上电压降为基础的测量方法。霍尔电流传感器内接电源，不需要在在给它提供外接电源，且此传感器可以外接输出设备。图3. 霍尔电流传感器由于方案二便于检测和输出数据，能进行后续的PLC分析，分选等控制，故选用方案二。4.2.2断料报警机构为了保证一旦自动送料装置发生故障料完无料送入测试架时，能及时发出报警讯号，召唤操作人员及时处理，在测试架上方送料导管附近安装光电报警机构。它由并联的两只聚光灯泡与两只串联的光敏二极管组成，有料时光源被遮，机构不工作。一旦断料，光敏二极管被照射，控制继电器被接通，它控制一个由晶体管多谐振荡器和继电器组成的闪烁机构，发出每秒2-4次的断续音响讯号，而面板上的投影显示器同时显示出闪烁的红色报警灯光讯号。这里采用两只串联的光敏二极管是为了保证机构的可靠性，避免被测元件间间隙漏光而发生误动作。图4.2为光电继电器电路，图4.3为闪烁电路。图4. 光电继电器电路图5.闪烁电路4.3机械结构设计4.3.1送料机构图6. 送料机构图6中人工将电阻条放入进料管（固定不动），气缸作往复直线运动，向右移动距离S后，滑块的凹槽正好位于进料管下方，落入一个电阻，此时滑块又滑回原位，电阻落入落料管内，继而进入检测平台。4.3.2检测机构图7. 检测平台图7为检测平台，电阻由落料管进入检测平台，但此时电阻浮于凹槽之上，此时图一中的气缸向下压，将电阻固定在凹槽内，同时接通回路，霍尔电流传感器自动检测电阻阻值，并将结果输出到PLC系统。4.3.3收料机构图8. x-y数控工作台图8为x-y数控工作台，是收料箱的轨迹分布图。检测结果经PLC处理后，驱动分选机构，x-y数控工作台将相应阻值分档的收料箱移到落料处。4.4驱动系统驱动方案常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动和电机驱动三种类型。这三种方法各有所长，各种驱动方式的特点如下：(1)液压驱动:输出功率很大，压力大于3MPa，控制精度较高，输出功率大，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制。适用于重载、低速驱动，电液伺服系统。(2)气动驱动:输出功率大，压力小于3MPa，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，难以实现高速、高精度的连续轨迹控制。适用于中小负载驱动、精度要求较低的有限点位程序控制机械手。(3)电机驱动：输出功率大, 控制精度高，功率较大，能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服特性好，控制系统复杂, 适用于中小负载、要求具有较高的位置控制精度和轨迹控制精度、速度较高的机械手。因为本设备属于小型负载，且驱动滑块的力都是比较小的，所以选择气动驱动；而控制收料箱需要的精度较高，所以选择电机驱动4.5 控制系统单片机是把中央处理器、存储器、定时、计数器、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。PLC是可编程序逻辑控制器的简称，是以微处理为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计。它采用可编程的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时技术和算术运算等操作指令，并通过数字模拟的输入输出控制各种类型的机械或生产过程。和常规继电器组成的控制系统相比，在系统中减少大量的中间继电器和时间继电器，是控制系统大大简化。同时由于中间环节减少，增加了系统运行的可靠性。由于PLC具备的经济实用、可靠性高、易编程和便于维护的特点，基于PLC的各种控制系统得到了广泛的应用。由于所研究的设备不需要很多编程，PLC可靠性高，抗干扰能力强，适用性强,体积小，易学易用,系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造，故选用PLC控制系统。4.6控制流程图图9.控制流程图5 进度计划2013.12.10-2013.12.31 明确设计任务，收集相关资料2014.01.01-2014.01.15 拟订功能实现原理2014.01.16-2014.02.15 拟订总体设计方案2014.02.16-2014.03.30 机械结构设计、绘制总装图2014.04.01-2014.04.25 主要零部件设计计算，绘制零件图2014.04.26-2014.05.15 电气控制系统设计，绘制电气原理图2014.05.16-2014.05.25 撰写设计计算说明书2014.05.25-2014.06.06 修改及答辩参考文献1郭洪红.工业机器人.西安电子科技大学出版社2 Serope Kalpakjian.Manufacturing Engineering and TechnologyMachining.机械工业出版社，2009.3Interactive Learning for Humanoid Robot. IJCSI International Journal of Computer Science Issues, Vol. 9, Issue 4, No 1, 2012.06.4Klaus Vollrath.现代制造.2004年26期.物料搬运机器人5Mechanical Drive (Reference Issue). Machine Design. 52(14),1980.6成大先.机械手册.化学工业出版社，2007.7王知行，邓宗全.机械原理.高等教育出版社.2006.8濮良贵纪名刚.机械设计（第八版）.高等教育出版社，2006.9殷玉枫.机械设计课程设计.机械工业出版社，2006.10张建民.机电一体化系统设计（第三版）.高等教育出版社，2000.11尹志强.机电一体化系统设计课程设计指导书.机械工业出版社2007.12冯清秀，邓星钟.机电传动控制（第五版）.华中科技大学出版社，2011.13宋彩利，孙友仓，吴红岐.单片机原理与C51编程.西安交通大学出版社.2008.14华中生.柔性制造系统和柔性供应链建模、决策与优化.科学出版社，2007.15余俊.滚动轴承计算额定负荷、当量负荷及寿命.高等教育出版社，1993.16李瑞峰.航空制造技术.2010年09期.中国工业机器人产业化发展战略.17高佳男，周广亮，周明波，蒋野，徐建东.电子制作.2011年03期.自动搬运机器人.18李雷.系统仿真技术.2011年02期.基于MCS-51控制的军用自动仓储搬运机器人设计实现.19李伟光，许阳钊.制造技术与机床.2010年04期.一种搬运机器人控制系统的软件开发与研究.20机器人.2012.6 第34卷第6期21刘凤臣，姚赟峰，刘黎明，金杰锋，林纪良，郭湖兵.轻工机械.2012年02期.高速搬运机器人.22张绍群，孟兆新.木材加工机械.2007年05期.一种搬运机器人机构的创新设计.23王小刚，纪慎之.中国工程师.1995年02期.我国机器人产品的研制与开发.指导教师意见指导教师签名：年月日学生毕业设计（论文）工作及教师指导记录第周（次）指导教师与学生讨论课题记录开题报告答辩后，找指导老师讨论。探讨：送料机构与检测机构衔接不上？研究：学生：我想的是把送料机构直接放置于送料机构正下方，但是这样气缸就没办法工作了。解决：老师：可以把滑块和工作台都设计的窄一点（都要比电阻条短），这样电阻条的两边钢丝可以露出来，这样气缸就可以工作了。探讨：检测机构与收料机构衔接不上？研究：学生：电阻检测完之后，无法落入收料箱？解决：老师：可以在电阻凹槽下方开一个小孔，小孔下方加一个气缸，再在凹槽侧面也加一个气缸，每次检测完之后，下方气缸工作把电阻条从凹槽里弹出来，然后侧面气缸工作，把电阻推进收料箱。布置任务：气缸需要选型，还有霍尔电流传感器也需要选型。机械结构图需要在构思一下画出来，具体数值设计。学生签名：日期：指导教师审核教师审核签名：日期：注：每周（次）填写一张，学生应重点记录师生间课题探讨、研究、解决及任务布置等信息，最后由指导教师审核后签字。毕业设计说明书题目：电阻检测分选设备设计学院：专业：学号：姓名：指导教师：完成日期： 2014年4月11日摘要随着科技步伐的加快，检测技术在各个领域中得到了广泛应用，检测装置系统已成为主机设备中最关键的部分之一。但是，由于设计、制造、安装、使用和维护等方面的因素，影响了检测装置系统的正常运行。因此，了解系统工作原理，懂得一些设计、制造、安装、使用和维护等方面的知识，是保证检测装置系统能正常运行并极大发挥综合检测技术优势的先决条件。本文主要研究的是电阻检测分选设备结构设计，电阻检测分选设备需要与检测控制部分设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥综合气缸传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的电阻检测分选设备。关键词：检测装置；电阻检测；分选设备；结构设计 ABSTRCTWith the quickening pace of science and technology, detection technology has been widely applied in various fields, the system detection device has become one of the most important part of the host device. However, due to factors of design, manufacturing, installation, use and maintenance etc, affect the normal operation of the system detection device. Therefore, to understand the working principle of the system, design, manufacturing, installation to understand, use and maintenance and other aspects of knowledge, is the guarantee of system detection device can run normally and prerequisite to greatly exert the advantages of comprehensive detection technology.This paper mainly researches the design detection sorting equipment resistance, resistance detection and separation equipment needs and part of the design of detection and control. When the design, must proceed from the actual situation, combined with a variety of transmission form, give full play to the advantages of integrated cylinder drive, to design a simple structure, reliable work, low cost, high efficiency, simple operation, convenient repair resistance testing and sorting equipment.KEY WORDS：Detection Device；Resistance Detection；Sorting Equipment；Structure Design 目录摘要2ABSTRCT31 绪论51.1 课题背景51.2 我国检测分选设备发展状况61.3国外检测分选设备发现状况71.4检测分选设备的介绍及发展趋势72 电阻检测分选设备设计方案92.1电阻检测分选设备研究内容92.2电阻检测分选设备的主要参数92.3电阻检测分选的方案设计92.4检测原理102.4.1检测机构102.4.2断料报警机构112.5机械结构方案设计122.5.1送料机构122.5.2检测机构122.5.3收料机构132.6 驱动系统132.7控制系统143 电阻检测分选设备零部件设计153.1 气缸拨叉的设计校核153.2 圆柱销的设计与校核163.3 锁紧螺母的校核183.4 气缸的设计计算203.5 气缸的校核233.6螺栓的校核243.7控制系统的工作原理及控制要求263.7.1 控制流程263.7.2 I/0分配及原理接线图273.7.3梯形图设计28结论38致谢39参考文献401 绪论1.1 课题背景本世纪的60年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术（微电子技术）等的发展再次将检测分选设备技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，使它在国民经济的各方面都得到了应用。检测分选设备在某些领域内甚至已占有压倒性的优势，例如，国外今日生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了检测分选设备。因此采用检测分选设备的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。进入21世纪，人类社会将逐步迸入知识经济时代，知识将成为科技和生产发展的资本与动力，而机床工业，作为机器制造业、工业以至整个国民经济发展的装备部门，毫无疑问，其战略性重要地位、受重视程度，也将更加鲜明突出。工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分弘固。王业控制自动化技术作为20世纪现代领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作用。我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。西前我国工业控制自动纯技术、产业和应用都有了很大的发震，我国工业计算机系统行业已经形成。目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。虽然我国制造业对于产品的综合性能检测经历了从无到有，从小到大；从引进技术、引进检测设备，到自主研究开发推广应用，取得了很大的进步，但是对于中小企业来说，为了降低生产成本不少企业采用人工方法进行产品检测，产品检测的手段、质量及自动化程度，不能很好地满足生产的需求。与人工检测或半人工检测手段相比，全自动检测方法能够更准确、迅速的捕捉被检测零部件的状态并将检测结果迅速汇总。便于检测管理，提高检测效率和质量。本课题是对电阻进行范围筛选，首先准确检测电阻值的大小和范围，然后进行分选。在整个检测分选过程中，如果在任何一道检测工序出现问题，马上报警，过程终止。本课题通过对检测分选设备的总体设计、气动系统设计、关键零部件设计、电气控制系统设计等，达到毕业设计综合训练的目的。1.2 我国检测分选设备发展状况在工业计量、工业控制和设备运行安全保护等实际应用中，电流的测量，一直是一个备受关注的重要课题，电流测量装置本身的安全、准确、稳定和可靠是其他监控系统正常运行的基本保证。电流测量方法从测量原理上可以分为两大类：一是以测量被测电路中电阻值和已知的电阻器上电压降为基础的测量方法；二是通过测量被测电流所产生的磁场来间接测量电流的测量方法。其中以第一类方法所开发电流测量设备通常与被测电路有电的联系，主要应用于测量较低电压电路中的电流，采用的测量设备简单，一般不需要辅助电源，且外磁场对测量准确度没有影响。这种方法是以测量被测电流通过已知电阻上的电压降为基础的，传统的测量方法是在电流回路中串联标准电阻，通过测量标准电阻上的电流产生的压降来测量电流的大小。这种方法简单、可靠、精确度高，但在大电流和特大电流测量中，标准电阻受现场条件限制，很多地方无法安装和使用，另一方面电流很大时标准电阻上将产生很大的功耗，大功耗的发热量使标准电阻产生热稳定误差，使其精度变低且工作不稳定。为降低功耗，人们开发出分流器形式的单个电阻量具，它是由锰铜合金制成的低欧姆四端电阻，其电流输入端接入被测电流，电压降则由电位端钮引出。测量中通常采用经过校正的、可以相互替换的分流器，其额定电压降是规定的，经校正的分流器的额定电压降一般为 60mV 或 75mV。使用分流器进行电流测量时也存在一定的局限性，如测量时，不能电隔离，在检测高频大电流时，标准电阻不可避免的有电感性，不能真实传递被测电流的波形，更不能真实传递非正弦波形等。我国的检测分选设备工业开始于本世纪50年代，其产品最初只用于机床和测控设备，后来才用到电阻检测分选和工程机械上。自1964年从国外引进一些检测分选设备元件生产技术、同时进行自行设计检测分选设备产品以来，我国的检测分选设备件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。80年代起更加速了对西方先进检测分选设备产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的检测分选设备技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。 1.3国外检测分选设备发现状况针对分流器的弊端，50 年代初期苏联基于变压器原理开发出了电流互感器，它除能将被测大电流降低到标定值外，还能安全地将高压电路隔离，在规定的工作频率下有较高的测量精度。但它也有自身的局限性，主要是：一、能适合的频带非常窄，且不能传递直流；二、工作时存在激磁电流，而且互感器是电感性器件，使它在响应时间上只能做到数十毫秒。三、电流互感器二次侧一旦开路将产生高压危害。 1972 年国外利用磁电原理研制出霍尔检零电流测量设备，其后不久在我国出现的磁放大式直流互感器，磁调试式直流互感器和电流磁性比较仪等使电流测量精度和耗电量均有较大的改善。这种原理制成的直流传感器均要绕有励磁绕组、平衡绕组或检测绕组，故体积较大，工作电压也高，测大电流长期工作时可靠性变差，但由于其准确度较高，所以在实验室和对比标准中应用较广泛。70 年代初，西欧等发达国家特别是以瑞士 LEM 公司为代表的厂家，根据霍尔效应研制出了高性能的霍尔电流传感器，进入 80 年代以来，这种传感器已经得到普遍应用。与其它电流测量设备相比，霍尔电流传感器具有优越的电性能，是一种先进的能隔离主电流回路与电子控制电路的电检测元件，它综合了互感器和分流器的所有优点，克服了互感器和分流器的不足，同一只检测元件既可以检测交流也可以检测直流甚至检测瞬态峰值，是替代互感器和分流器的理想产品。1.4检测分选设备的介绍及发展趋势随着检测分选设备机械自动化程度的不断提高，检测分选设备元件应用数量急剧增加，元件小型化、系统集成化是必然的发展趋势。这些年来国内在检测分选设备件机械设备的研制和生产方面发展很快，但使用经验表明，还存在一些需要进一步改进和完善的问题。首先是通用机械设备的适用性问题。检测分选设备有机械式和电力拖动系统无法比拟的优点技术无法比拟的优点。检测分选设备元件的布置不受严格的空间位置限制，系统中个部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成用其他方法难以组成的复杂系统。检测分选设备系统可以在运行过程中实现大范围的调速。另外检测分选设备传递运动均匀平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。除此以外，检测分选设备系统操作控制方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保护。与电气控制、电子控制相结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。而且检测分选设备元件属机械工业基础件，标准化和通用化程度较高，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低制造成本。当前，检测分选设备技术在实现高速、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在检测分选设备元件和检测分选设备系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。2 电阻检测分选设备设计方案2.1电阻检测分选设备研究内容本课题是对电阻进行范围筛选，首先准确检测电阻值的大小和范围，然后进行分选。在整个检测分选过程中，如果在任何一道检测工序出现问题，马上报警，过程终止。本课题通过对检测分选设备的总体设计、气动系统设计、关键零部件设计、电气控制系统设计等，达到毕业设计综合训练的目的。2.2电阻检测分选设备的主要参数为实现精确测量电阻阻值，并能输出相应的数据到PLC控制系统的目标，采用霍尔电流传感器检测被测电路中电阻值的原理，实现PLC分析电阻阻值的范围，进而放入相应收料箱的功能，完成分拣任务。整个设计会包含检测原理，送料、定位检测、分拣等机械结构设计，驱动及传动系统设计，和控制系统设计。主要技术参数：1、电阻：普通碳膜电阻2、电阻自动送料3、检测周期：5s。本设计应当满足的基本要求：1) 设备结构可靠。 2）程序运行稳定。 3）结果稳定可靠。 4）设备占地面积小。 2.3电阻检测分选的方案设计电阻检测分选主要有：进料管、滑块、气缸、落料管、气缸夹具、检测平台、导轨、收料抽屉等部分组成。如图2.3所示：图2.3. 电阻检测分选设备方案图2.4检测原理2.4.1检测机构方案一：用数字欧姆表检测。优点：直接将检测的电阻阻值以数字形式直观的反应出来缺点：该欧姆表没有数据输出设备，无法将检测的数据输出，就无法进行后续的分析分选工作。如图2.4所示：图2.4：数字欧姆表方案二：用霍尔电流传感器检测电流测量装置本身的安全、准确、稳定和可靠是其他监控系统正常运行的基本保证。电流测量方法从测量原理是以测量被测电路中电阻值和已知的电阻器上电压降为基础的测量方法。霍尔电流传感器内接电源，不需要在在给它提供外接电源，且此传感器可以外接输出设备。由于方案二便于检测和输出数据，能进行后续的PLC分析，分选等控制，故选用方案二。2.4.2断料报警机构为了保证一旦自动送料装置发生故障料完无料送入测试架时，能及时发出报警讯号，召唤操作人员及时处理，在测试架上方送料导管附近安装光电报警机构。它由并联的两只聚光灯泡与两只串联的光敏二极管组成，有料时光源被遮，机构不工作。一旦断料，光敏二极管被照射，控制继电器被接通，它控制一个由晶体管多谐振荡器和继电器组成的闪烁机构，发出每秒2-4次的断续音响讯号，而面板上的投影显示器同时显示出闪烁的红色报警灯光讯号。这里采用两只串联的光敏二极管是为了保证机构的可靠性，避免被测元件间间隙漏光而发生误动作。图2.5为光电继电器电路，图2.6为闪烁电路。图:2.5：光电继电器电路图2.6：闪烁电路2.5机械结构方案设计2.5.1送料机构图2.7：送料机构图2.7中人工将电阻条放入进料管（固定不动），气缸作往复直线运动，向右移动距离S后，滑块的凹槽正好位于进料管下方，落入一个电阻，此时滑块又滑回原位，电阻落入落料管内，继而进入检测平台。2.5.2检测机构图2.8 检测平台图2.8为检测平台，电阻由落料管进入检测平台，但此时电阻浮于凹槽之上，此时图一中的气缸向下压，将电阻固定在凹槽内，同时接通回路，霍尔电流传感器自动检测电阻阻值，并将结果输出到PLC系统。2.5.3收料机构图2.9： x-y数控工作台图2.9为x-y数控工作台，是收料箱的轨迹分布图。检测结果经PLC处理后，驱动分选机构，x-y数控工作台将相应阻值分档的收料箱移到落料处。2.6 驱动系统驱动方案：常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动和电机驱动三种类型。这三种方法各有所长，各种驱动方式的特点如下：(1)液压驱动:输出功率很大，压力大于3MPa，控制精度较高，输出功率大，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制。适用于重载、低速驱动，电液伺服系统。(2)气动驱动:输出功率大，压力小于3MPa，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，难以实现高速、高精度的连续轨迹控制。适用于中小负载驱动、精度要求较低的有限点位程序控制机械手。(3)电机驱动：输出功率大, 控制精度高，功率较大，能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服特性好，控制系统复杂, 适用于中小负载、要求具有较高的位置控制精度和轨迹控制精度、速度较高的机械手。因为本设备属于小型负载，且驱动滑块的力都是比较小的，所以选择气动驱动而控制收料箱需要的精度较高，所以选择电机驱动2.7控制系统单片机是把中央处理器、存储器、定时、计数器、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。PLC是可编程序逻辑控制器的简称，是以微处理为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计。它采用可编程的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时技术和算术运算等操作指令，并通过数字模拟的输入输出控制各种类型的机械或生产过程。和常规继电器组成的控制系统相比，在系统中减少大量的中间继电器和时间继电器，是控制系统大大简化。同时由于中间环节减少，增加了系统运行的可靠性。由于PLC具备的经济实用、可靠性高、易编程和便于维护的特点，基于PLC的各种控制系统得到了广泛的应用。由于所研究的设备不需要很多编程，PLC可靠性高，抗干扰能力强，适用性强,体积小，易学易用,系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造，故选用PLC控制系统。3 电阻检测分选设备零部件设计制造任何产品的第一步工作都是设计。机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它是一个广阔的工程技术领域，不仅要研究产品在尺寸、形状和详细结构等方面的基本构思，还要考虑产品在制造、销售和使用等方面的有关问题。电阻检测分选电阻检测分选设备设计中十分关键，选择的过程要根据电阻检测分选设备的环境状况和操作方的要求来进行。3.1 气缸拨叉的设计校核气缸拨叉的的材料为Q235。结构如图3.1所示：图8 气缸拨叉在实际工作中气缸拨叉只受到支撑力的作用，因此只要校核气缸拨叉的压应力即可。从图8可以看出，气缸拨叉在连接处的面积最小，即属于危险截面。作用在气缸拨叉上的最大力。上端连接处最大应力下端连接处的最大应力通过对气缸拨叉的以上校核，可知所设计的气缸拨叉符合设计要求。3.2 圆柱销的设计与校核圆柱销的设计数据如图3.2所示：图3.2：销轴零件图（2）校核许用应力用插入法查得：许用应力值应力校正系数当量弯矩设计的直径（3）疲劳强度校核初步分析、两个截面有较大的应力和应力集中，下面以截面为例进行安全系数校核。材料选用不锈钢调质，对称循环疲劳极限脉动循环疲劳极限等效系数截面上的应力弯矩弯曲应力幅弯曲平均应力扭转切应力扭转应力幅和平均切应力如果一个截面上有多种产生应力集中的结构，则分别求出其有效应力集中系数，从而取最大值，验算强度合格。3.3 锁紧螺母的校核锁紧螺母的设计数据如图3.5所示：图3.5：锁紧螺母由于接头与汽缸活塞杆是通过螺纹连接，气缸的前进和后退频率较高，在长时间的来回运动中如果只靠螺纹连接的话，那么接头与气缸活塞杆之间的连接将会变得松动，在松动的情况下气缸进行频繁的往复运动会导致连接处螺纹的损伤。气锁紧螺母连接处的抗剪强度校验：故抗剪强度足够。气锁紧螺母连接处处抗弯强度校核：(w)：许用弯曲应力为: 0.4*360(屈服极限)=144MPa故其抗弯强度不足。气锁紧螺母连接处抗挤压校验：故其抗挤压强度足够。3.4 气缸的设计计算由于主工作气缸的规格以及数据都是由工厂提供，因此在我的毕业设计中只对主气缸画了一个外观结构，主要涉及和讨论的方面是主工作气缸的定位方法和安装方式。 (1)气缸内径的确定缸径的计算公式D=1.27=16.23mmF气缸的输出拉力N；P气缸的工作压力Pa按照GB/T2348-1993标准进行圆整，D=20mm气压缸内径系列（GB/T2348-1993）8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250）（280） 320 （360） 400 450 500括号内为优先选取尺寸(2) 活塞杆直径的确定由d=0.3D 估取活塞杆直径 d=25 mm活塞杆外径尺寸系列（GB/T2348-1993）4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360（3）缸筒长度的确定缸筒长度S=L+B+30L为活塞行程；B为活塞厚度活塞厚度B=0.7D= 0.720=14mm导向套滑动面长度A:一般导向套滑动面长度A，在D20mm时, 可取A=(0.61.0)d。所以A=25mm（4）气缸筒的壁厚的确定由液压气动技术手册可查气缸筒的壁厚可根据薄避筒计算公式进行计算：式中缸筒壁厚（m）；D缸筒内径（m）；P缸筒承受的最大工作压力（MPa）；缸筒材料的许用应力（MPa）；实际缸筒壁厚的取值：对于一般用途气缸约取计算值的7倍；重型气缸约取计算值的20倍，再圆整到标准管材尺码。参考液压与气压传动缸筒壁厚强度计算及校核,我们的缸体的材料选择45钢，=600 MPa， =120 MPan为安全系数一般取 n=5；缸筒材料的抗拉强度(Pa)P缸筒承受的最大工作压力MPa。当工作压力p16 MPa时，P=1.5p；当工作压力p16 MPa时，P=1.25p由此可知工作压力0.6 MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.50.6=0.9 MPa=0.3mm（5）气缸耗气量的计算Q=1.85/s（6）气缸进排气口直径d0V空气流经排气口的速度（可取V=10 15）取V=12m/s由公式d0=代入数据得：d0=14.014mmQ工作压力下输入气缸的空气流量（m3/s）V空气流经排气口的速度(7)活塞杆的校核由于所选活塞杆的长度L=10d，所以不但要校核强度校核，还要进行稳定性校核。综合考虑活塞杆的材料选择45钢。参考机械设计手册单行本由液压气动技术手册稳定性校核：由公式 Fp0 式中 FP0 活塞杆承受的最大轴向压力（N）；FP0=1633N FK 纵向弯曲极限力（N）；nK 稳定性安全系数，一般取1.54。综合考虑选取2K活塞杆横截面回转半径，对于实心杆K=d/4代入数据 K =25/4=6.25mm由于细长杆L/K85 即 FK =实心圆杆： J = 式中： L 气缸的安装长度；m 末端系数；选择固定自由 m = 1/4E 材料弹性模量，钢材 E = 2.1 1011 Pa ；J 活塞杆横截面惯性矩（m4）；d 活塞杆的直径（m）；活塞杆计算长度L与系数m安装方式m铰支铰支1固定自由1/4固定铰支2固定固定4代入公式：FK=1.3106N因为:=1.55104N；所以活塞杆的稳定性满足条件强度校核:由公式d其中：=，n为安全系数一般取 n=5；缸筒材料的抗拉强度(Pa)45#钢的抗拉强度，=600MPa；=120MPa所以：=1.92mmd 所以强度满足要求；综上所述：活塞杆的稳定性和强度满足要求。3.5 气缸的校核如图13所示：主要的强度校核部分是和部分，图13受力分析图由，得（0X）=0.24X+（1.09X1250-0.5X1650）tmm=0.24X+537.5tmm当X=时，最大，=0.24X200tmm+537.5tmm =609.5tmm由，得 =当X=时，最大，=537.5tmm 3.6螺栓的校核螺栓与工作台面和支撑板之间的接触面积，这种设计方案同样能够起到防止支撑板发生倾斜的作用。综合可行螺栓强度校核的最大拉伸应力1(MPa)。剪切应力：根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*302=392.6 MPa强度条件： =392.6730*0.8=584螺栓最大工作载荷：=167.26N式中：M螺栓组承受的总倾覆力矩（N.m）i每行螺栓数量L螺栓到接合面对称轴到距离(m)；z螺栓数量；螺栓的最大拉力F=175000.3*167.2617550N螺栓的最大拉伸应力2(MPa)。剪切应力：=0.5=151.29 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:强度条件： =1630MPa3.7控制系统的工作原理及控制要求为实现精确测量电阻阻值，并能输出相应的数据到PLC控制系统的目标，采用霍尔电流传感器检测被测电路中电阻值的原理，实现PLC分析电阻阻值的范围，进而放入相应收料箱的功能，完成分拣任务。整个设计会包含检测原理，送料、定位检测、分拣等机械结构设计，驱动及传动系统设计，和控制系统设计。为了满足工作需要，机械手应该设置手动工作方式和自动工作方式。a手动工作方式手动工作方式分为手动操作和回原点操作，这样便于对设备进行调试。使用者可以用按钮对机械手每一动作单独进行控制。b自动工作方式自动工作方式分为单步，单周期和连续运行。按下起动按钮，机械手根据所选择的方式运行。3.7.1 控制流程自动控制工作流程如图3.7所示：图3.7：自动控制工作流程框图3.7.2 I/0分配及原理接线图根据系统输入输出点的数目，选用三菱公司的FX2N系列FX2N-64MR18，它有32个输入点; 32个输出点。原理接线图如图3.8所示。图3.8：原理接线图图3.9：气动原理图3.7.3梯形图设计根据控制的流程图及I/0分配，可以画出梯形图。梯形图包括回原点程序，手动操作程序、单步、单周期和自动连续运行程序。（1）公用程序图3.10公用程序梯形图公用系统程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理，当系统处于手动工作方式时，必须将除初步以外的各步对应的辅助继电器复位，同时将表示连续工作状态的M1复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。（2）手动程序图3.11手动程序梯形图手动工作时用X20X31对应的6个按钮控制机械手的夹紧、放松、上升、下降、左行、右行、手腕和机座的旋转。并且为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了些必要的自锁。（3）回原点程序图3.12 回原点程序梯形图在回原点工作方式中，按下回原点启动按钮，M3变为ON,程序结束后，原点条件满足，M0变为ON，在公用程序中，初始步M0被置位，为进入自动方式做好了准备。（4）自动运行程序，包括单步、单周期和连续运行。图3.13 自动运行程序梯形图系统工作在连续、单周期工作方式时，X2的常闭触点接通，使M2为ON，串联在各步电路中的M2的常开触点接通，允许步与步之间的转换。本程序为单周期、单步和连续自动运行程序的共用程序。（5）指令语句表a.公用程序b.回原点程序c.手动程序d.自动程序结论通过这次电阻检测分选设备的设计，我认识到了单纯的理论知识学习和实际设计之间的差距。通过这次毕业设计既锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际应用问题的能力，同时也提高我

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