小型多工步自动推料进给装置及温控上位显示系统设计
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变阶段温控流程图A1.dwg
定阶段温控流程图A1.dwg
小型多工步推料进给装置传动系统装配图纸.dwg
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温控系统连线图A2.dwg
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零件图1图幅A2.dwg
零件图2图幅A2.dwg
零件图图幅A1.dwg
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2张流程图.dwg
摘 要
本次毕业设计课题的目标要求是小型多工步自动推料进给装置及温控、上位显示系统设计，推料进给装置只是普通机床的一部分，进给装置关键部件主要包括步进电机、联轴器、滚珠丝杠副等等。
为了保证设计内容的连续性、完整性、和系统性，首先从推料进给装置的传动系统出发，完成了传动系统结构设计及其各重要部件的分析、选择、以及校核计算。此外，还利用传感器、变送器、S7-200PLC及其扩展模块、固态继电器做出了一个简单的温控系统，运用S7-200的编程软件V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3和E-VIEW编程软件EB500完成了控温程序和上位界面的设计。并且能实现定阶段温控和变阶段温控的普通功能。
关键词：滚珠丝杠副，步进电机、PLC、PID
Abstract
The graduation project is the subject of the goal and requirements of small multi-step automatically pushed into the material to the plant and temperature control, the top display system designed to push material into the device is only part of general machine tools, feeding device key components include stepper motor, Couplings, ball screws, etc. deputy. In order to ensure the continuity of the design content, integrity, and the systematic, first pushed into the material to the installation of the transmission system, completed the structural design of transmission system and its important components of the analysis, selection and checking calculations. In addition, the use of sensors, transmitters, S7-200PLC and its extension, solid state relays make a simple temperature control system, the use of the S7-200 programming software V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 and Part E-VIEW Cheng software EB500 completed the top temperature control procedures and interface design. And to achieve the stage of temperature control and variable temperature control stage of the ordinary functions.
Keyword: Vice ball screw、Stepper motor、Coupling、PLC、PID
目 录
中文摘要……………………………………………………………………………………….Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………………….Ⅱ
第一章 绪论…………………………………………………………………………………..1
1．1 推料进给装置简述…………………………………………………………………………1
1．2课题的提出和课题的主要任务……………………………………………………………1
1．2．1 推料进给装置传动系统的设计……………………………………………………….1
1．2．2基于加工板材对温度的要求对温控装置的设计………………………………………2
第二章 推料进给装置的设计方案…………………………………………………………2
2．1 滚珠丝杠副的选型计算及其校核…………………………………………………………2
2．2 电机的选型计算及其校核…………………………………………………………………4
2．3 轴承的选型计算及其校核…………………………………………………………………8
第三章 温度控制系统的基本设计方案………………………………………………….9
3．1 温度控制系统的硬件选择…………………………………………………………………9
3．2 温度控制系统电路的设计连接……………………………………………………………11
第四章 温度控制系统的可编程控制器（S7-200）的程序设计…………………..12
4．1 可编程序控制器的工作原理和过程……………………………………………………..12
4．2 PLC控制系统的设计和调试步骤………………………………………………………….14
4．3 PLC温控程序设计中PID算法的使用…………………………………………………….16
4．4定阶段温度控制系统的PLC程序设计…………………………………………………….27
4．5变阶段温度控制系统的PLC程序设计…………………………………………………….30
第五章 温度控制系统的上位系统设计（E-VIEW）……………………………………33
5．1E-VIEW及其设计软件MT500的介绍和使用方法………………………………………….33
5．2阶段温控系统的E-VIEW上位界面的设计…………………………………………………38
5．3变阶段温控系统的E-VIEW上位界面的设计………………………………………………40
第六章 结论……………………………………………………………………………………43
参考文献……………………………………………………………………………………….43
第一章 绪论
1．1 推料进给装置简述
自工业革命开始，机器作业逐渐代替了手工作业，而机床作为机器作业的典型代表也日益发展，从人工手动控制的老式机床发展到现在的数控机床。相应的，作为机床作业的基础，推料进给装置的发展也成为了机床发展的一个缩影，从最当初的人工送料到现在的全自动机器送料（涉及到数据库的存取）。
随着机床的高速发展，机床设计者对推料进给装置的要求也日渐提高，无论从行程，进给方向还是进给速度方面，提高工作效率，不仅要靠机床的快速加工，迅速而准确的推料进给也是十分必要的。因此在现在的机床推料进给装置的设计上，设计者一般都秉承着进给准确，速度合适，行程合理这几个基本原则
1．2课题的提出和课题的主要任务
我的毕业设计的题目是小型多工步自动推料进给装置及温控、上位显示系统设计，主要有两大部分，一部分是机械部分设计，进给装置的传动系统的设计，还有进给装置的结构设计；一部分是电部分的设计，即温控系统硬件和程序的设计，及其上位显示系统的设计。
1．2．2．1推料进给装置传动系统的设计
传动系统的作用是将原动机的运动和动力传递给工作机，以完成预期的功能。常用的传动机构有齿轮机构，连杆机构，凸轮机构，螺旋机构，楔块机构，棘轮机构，槽轮机构，摩擦轮机构，挠性件机构，液气动机构，电气机构以及利用以上一些常用机构进行组合而产生的组合机构。传动机构在使用中最主要的目的是为了实现速度或者力的变换，或实现特定运动规律的要求。
根据功率，速度，输出力三者之间的关系：
式中 P——输出功率
F——输出力
V——输出速度
在传输功率一定的情况下，为了得到一个比较大的力输出，可以降低输出速度。如果要使输出力按某一规律变化，则可以通过调整输出速度按某种规律变化来得以实现
常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构主要有以下几种：
1）通过啮合方式进行传动（例如：齿轮、蜗轮蜗杆、链传动、同步齿形带等）。其中齿轮传动可以在平行轴或交错轴间实现准确的定传动比传动，适用功率和速度范围广，结构紧凑，传动效率高，工作可靠，寿命长，互换性好，依次得到广泛应用。
2）通过摩擦方式进行传动（例如：摩擦轮传动、摩擦式无级变速器、带传动、滚珠丝杠副传动、滑轮传动等）。这类机构简单，维修方便，成本低廉，由于带具有柔软性，有吸收振动的特性，且有缓冲和安全保护的作用特性使带传动适用于两轴中心距较大的传动。
3）利用楔块进行传动（例如：螺旋传动等）。螺旋传动主要由螺杆、螺母、机架组成，螺旋传动的优点是增力效果大，可用较小的转矩得到较大的轴向力，结构简单，传动精度高，平稳无噪音等。
4）利用流体作用原理进行传动（例如：液压、气动传动等）。液体可以看作一种不可压缩物体，因而液压传动可以传动较大的力，经常用于传动比不需十分精确但载荷很大的情况下，但液压传动速度较慢，例如液压千斤顶、液压挖掘机的推杆等。相反气动传动机构一般用于传输较小的力，但作用速度快。
原动机的输出较为常见的运动形式是匀速转动，而工作机的输出要求是多种多样的，因此进行运动形式的变换是传动机构一个很重要的任务。机械机构中常见的运动形式主要有：转动、平动、摆动等。常见的用运动形式的变换机构主要有：凸轮机构、螺旋机构、连杆机构、齿轮机构、挠性件机构、摩擦轮机构、流体机构等。它们能将转动变换成移动，或反之，由于运动形式的变化，机构的传力方式也就随之改变。
在我的课题里，我把推料进给装置设计在冲压机床上， 选择的原动件是步进电动机，做的是旋转运动，而进给动作是在一个水平方向上的直线运动，因此在传动机构方面我选用的是滚珠丝杠副，利用它将电机的旋转运动转换成一个水平方向上的直线进给运动。而且在电机选型后，由于电机的输出轴和丝杠所在的轴可能存在粗细不同的情况，连轴器的选用也成为可能。
冲压机床由于加工材料都为较细的板材，如何将直线进给运动均匀的分摊在板材上，使板材能够平稳的进行直线运动，也成为我的考虑范围之内。 因此，在进给力的分配上，必须保证钢板在进给方向上受力均匀。我的初步想法是将板材上的受力点设定为2个点。
1．2．2．2 基于加工板材温度的要求对温控装置的设计
既然设定为冲压机床上的推料进给装置，就得考虑到机床冲压板材时可能出现由于温度过低而出现板材在冲压结束后形成裂纹。而温控装置恰恰就能解决板材温度的问题，但是加工材料是多样的，相应的它们对于温度的要求也是不一样的，而且要将板材在达到温度要求后由于余热的影响降到最小。要一一实现它们的温度要求，温控装置必须能够实现变阶段控温，达到每个阶段温度后的保温时间也能自我设定。
第六章 结论
本次毕业设计课题的目标要求是小型多工步自动推料进给装置及温控、上位显示系统设计，到目前为止，机械方面结构设计已经完成，并且关键部件经过校核计算，都能满足一般的使用条件，在温控方面，定阶段温控和变阶段温控的普通功能也已经能正常实现，并且2套程序均设有即时保温和解除保温的按钮，特别是定阶段方面，还设置了停机保温这一功能，使用方面更加注重实际。在上位界面的设计上，初次设计使用界面，虽然在功能上面全部都能实现，但在排版问题上没有实际经验，有一定欠缺。
在此次毕业设计中，我通过查阅工具书和手册，复习和巩固了大学四年来所学的专业知识。在软件方面，已经能够熟练应用AUTO CAD、EB500和V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3等工程软件，总体来看，通过此次毕设，锻炼了我独立分析问题、思考问题、解决问题的能力。并对自己的专业知识有了一次大的提升。
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