4142自动钻铰孔装置设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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4142自动钻铰孔装置设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,自动,钻铰孔,装置,设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩
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制系统设计、 安装与调试讲义 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 ： 鄢 林 (高工)参 编： 黎 智 胡明华 罗光伟 主 审： 梁素英 (高工)编写日期： 2007 年 8 月 制系统设计、 安装与调试讲义 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 （. 21 语句表编辑器（. 21 功能块图编辑器（. 22 第二节 编程软件（使用方法 . 23 2编程软件 . 23 编程软件的安装 . 23 硬件连接 . 23 2编程软件的主要功能 . 25 基本功能 . 25 主界面各部分功能 . 25 系统组态 . 28 编程软件的使用 . 31 项目生成 . 31 程序的编辑和传送 . 32 程序的监控与调试 . 34 第三节 基本位逻辑指令的功能与用法 . 37 基本位操作指令 . 37 置位/复位指令 . 41 取非指令和空操作指令 . 41 脉冲指令 . 42 制系统设计、 安装与调试讲义 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 制系统设计、 安装与调试讲义 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 （集计算机技术、自动控制技术、通信网络技术于一体的新型自动控制装置。其性能优越，已被广泛应用于工业控制的各个领域。现在，术、工业机器人技术、术）之一，用已经成为控制领域的一个潮流，随着我国科技水平的不断发展和提高，长期以来，生产机械的自动化控制技术主要是由“继电器逻辑电路”简称 完成的。在实际应用中，由于技术水平和 得 ：只能解决开关量的简单逻辑运算以及定时、计数等有限的控制功能，难以实现复杂的逻辑运算、算术运算、数据处理以及生产机械自动化的许多特殊功能；且继电器、接触器等器件体积较大，每个器件工作触点有限。当机械受控对象较多或控制动作顺序较复杂时，需要采用大量的继电器，线路连接多而且复杂，使整个控制系统体积庞大、功耗高、可靠性差。而且 功能就难以改变，即柔性很差。使用替 可以克服上面的缺点。随着电气技术的发展，术成为了从事电气技术的人员必不可少的技能之一。 本书将介绍 及西门子（7能指令知识、期的可编程控制器只能进行计数、定时以及对开关量的逻辑控制，人们称它为“可编程逻辑控制器（” ，简称 来，可编程控制器采用微处理器作为其控制核心，它的功能已经远远超过了逻辑控制的范畴，于是人们又将其称为“可编程的控制器（” ，缩写为 个人计算机（缩写为 了避免两者混淆，可编程控制器现仍习惯缩写为 0世纪 60年代初，美国的汽车制造业竞争激烈，产品更新换代的周期越来越短，其生产线必须随之频繁地变更。传统的继电器控制对频繁变动的生产线很不适应。人们对控制装置提出了更高的要求，即经济、可靠、通用、易变、易修。 首先提出 M） 。1968年，该公司提出用一种新型控制装置替代继电器控制，这种控制装置要把计算机的通用、灵活、功能完备等优点与继电器控制的简单、易懂、操作方便、价格便宜等特点结合起来，而且要使那些不很熟悉计算机的人也能方便地使用。根据这种设想，1969年美国数字设备公司（制出了世界上第一台 在美国 司的汽车自动装配生产线上试用获得成功。因此可以说，首台 计算机技术应用于电气控制系统而产生的。 由于 越的性能，一经问世就得到了极为迅速的发展。1971 年，日本引进了这项技术并开始生产 973年，原西德和法国也研制出了自己的 0世纪 70年代中期，欧美及日本的一些生产厂家， 其 且有了自诊断功能，可靠性得到进一步提高。随着微电子技术的迅猛发展，20 世纪 80 年代中期，处理速度和可靠性大大提高，不仅增加了多种特殊功能，而且体积进一步缩小，成本大幅度下降。到 20世纪 90年代中期之后，速度更快、功能更强，可以说，一台 我国从 20 世纪 70 年中期开始研制 977 年，我国采用美国 司的一位机集成芯片，研制成功了国内第一台有实用价值的 后，在不断引进国外 责开发国产 多企业在 得了成功的经验和良好的效益。可以预见， 制系统设计、 安装与调试讲义 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 。 1987年，国际电工委员会（可编程控制器作了如下定义：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储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。 现在，模拟量的闭环控制、数字量的智能控制、数据采集、监控、通信联网及集散控制等方面都得到广泛的应用。如今 配有 A/D、D/A 转换及算术运算功能，有的还具有 些功能使 动控制、速度控制等具有了硬件基础；合相应的传感器及伺服装置，触摸屏），可以实时显示采集到的现场数据及分析结果，为分析、研究系统提供依据；利用 与计算机或其他智能装置进行通信和联网，从而能方便地实现集散控制（。功能完备的 能满足现代化大生产管理的需要。 了进一步扩大 应企业的各种要求，型 能增强、速度加快、价格低廉的方向发展，使之能更加广泛地取代继电器控制，更便于实现机电一体化；大中型 速度、多功能、网络化的方向发展，将 之能对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。 随着 应用范围将会越来越广，目前 1用于开关量逻辑控制：开关量逻辑控制是 早也是最基本的应用。利用 代常规的继电器逻辑控制已是非常广泛的一种应用，它可灵活地用于逻辑控制、顺序控制。 2用于闭环过程控制：目前，大中型 具有 制功能。有些 品将 用过程控制器实现 例控制和级联控制。 3合数字控制：和机械加工中的数字控制（计算机数控（成一体，实现数值控制。如日本 司的 1、12 系列已将 制功能与实现 过窗口软件，用户可以独自编程，由 至 用。其他公司如日本的东芝、美国的 国的西门子公司都具有数值处理的 发展趋势看，4用于工业机器人控制：随着工厂自动化网络的形成，机器人将愈来愈多地被用于自动化生产线上。因 量轻、可靠性高，因而许多厂家机器人都多采用 5用于组成多级控制：系统近年来，随着计算机控制技术的发展，国外正兴起工厂自动化（络系统，实现以计算机为中心的分层控制系统。 于控制对象的复杂性、运行环境的特殊性和运行工作的连续、长期性，使得 构上具有许多其他控制器所无法相比的特点。 1可靠性高、抗干扰能力强 在继电器控制系统中，器件老化、脱焊、触点的抖动以及触点电弧造成熔焊等现象是不可避免的，大大降低了系统的可靠性。而在 量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，加之 产品具有极高的可靠性，故 有关数据统计，国内外使用 制系统设计、 安装与调试讲义 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 ： （1）硬件方面采取的措施 由于 载驱动回路采用了严格的措施，如屏蔽措施、多种形式的滤波电路、光电隔离电路、模块式结构等，减少或避免了外界电磁信号对 效地保证了 减少故障和误动作。 （2）软件方面采取的措施 门设计了自诊、自检程序，在 行中能定时地对 检测到故障时，立即把当前状态保存起来，并禁止程序继续运行，以防存储信息被破坏。故障排除后立即恢复到故障前的状态继续执行。果程序每次循环的执行时间超过规定值，表明程序已进入死循环，则立即报警。源系统）对用户程序及动态数据进行保护，确保在运行中因停电也不会使信息丢失。 2灵活性和通用性强 在 控制功能改变时只需修改程序即可，至可不必改动。这是继电器控制电路所无法比拟的。 3编程语言简单易学 对 大多数 形图”语言编程方式，清晰直观、简单易学，也便于程序的分析设计。 4用方便 用微机控制时，要在输入/输出接口电路上做大量工作，才能使微机与控制现场的设备连接起来，调试也比较繁琐。而 输入/输出接口已经做好，其输入接口可以直接与各种输入设备（如按钮、各种传感器等）连接，输出接口具有较强的驱动能力，可以直接与继电器、接触器、电磁阀等强电电器连接，接线简单，使用非常方便。 5一，用程序进行定时、计数、顺序、步进等控制，十分准确可靠。其二，、数据运算和数据处理等功能，容易实现对开关量、模拟量的控制。其三，可现场控制，也可远距离对生产过程进行监控。 6于 通过程序实现对系统的控制，所以设计人员可以在实验室里设计和修改程序，使得调试工作省时又省力。 7量轻，易于实现机电一体化 由于 有结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低的特点，更由于它具有很强的抗干扰能力，能适应各种恶劣的环境，因而它已成为实现机电一体化十分理想的控制装置。 前，在工业控制领域里常见的有下列几种控制方法：传统的继电器片机控制、可编程序控制器（制、计算机控制（、计算机们各有优缺点，具有各自的适用场合和要求。 1与继电器控制电路对比 继电器易学习等优点，但可靠性差，不能处理计数等控制，不适宜大型设备、复杂设备的控制系统，适用于简单的控制设备，如普通机床的控制。 由于继电器控制电路采用的是硬接线，其线路连接工作量大，接点易出现虚接、触点熔焊、触点氧化、分合产生电火花出现电蚀（增加接触电阻）等现象，增加了故障的出现。通过“软接线”实现，因而当需要改变控制功能时，只需改变“软接线”，大大减少了劳动强度，提高了工作效率。 需要指出的是，继电器控制电路是 算机控制及单片机控制的基础，这些控制功能的最终实现，多数场合还需要继电器控制电路来实现。 2与单片机控制对比 单片机控制是一种特殊的计算机控制，具有投资少、功能强等优点，但可靠性差，指令相对难学，用于工业控制还需配备专门的输入、输出电路。适用于要求不高，现场条件较好， 制系统设计、 安装与调试讲义 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 ，尤其是模拟量的控制。 3与计算机控制对比 计算机控制（有功能强大的优点，但编程语言难学，需具有一定的计算机专业知识的专业技术人员才能操作使用，用于工业控制也需配备和设计专门的输入、输出电路设备。适用于大型设备的工业控制。 制的编程采用继电器式控制电路的梯形图编程，对于一般的人员也很容易学会使用编程。对工业现场的适应能力强，但计算机需要专用的计算机房，对使用环境要求较高。 可编程序控制器控制（有可靠性高、语言易学等优点，但运算速度低，输入、输出响应滞后，单台价格相对较高。适用于可靠性要求较高的工业现场的控制。 尽管现代 值运算、实时控制等方面有了很大的提高，但在复杂、计算量大、实时性要求较高的环境中，工业控制计算机更能发挥其长处。 将上述各种控制方法的特点总结如表 1表1常见控制方法特点对比 特 点 继电器控制 单片机控制 统组成 继电器、接触器 微处理器、存储器微处理器、存储器微处理器、存储器、I/靠性 较低 一般 较高 高 适用场合 工业现场 小型设备，室内，无污染 大型设备，室内，无污染 大型设备，工业现场输入/输出 无专门的输入/输出 需专门的输入/输出 需专门的输入/输出不需专门的输入/输出 运算速度 较低 高 高 较高 出的点数、输出方式、结构形式等分类。 1按输入/输出的点数分类 根据 输入/输出的点数可以分为大、中、小型 型 I/O 点数一般在2048点以上，中型 ，小型 ） 。 2按输出方式分类 体管输出型、晶闸管输出型。继电器输出型 般要求通断频率小于 1体管输出（直流）和晶闸管输出（交流）型 用于通断频繁的感性负载，但由于感性负载在断开瞬间要产生较高的电压，所以要采取必要的保护措施。 3按结构形式分类 分为整体式（也称为箱提式）和组合式（又称为模块式） 。整体式 结构紧凑、体积小，小型 的组成与计算机相似。整体式结构的 制系统设计、 安装与调试讲义 ： 图1面介绍 1中央处理单元（类似人的大脑，能指挥 作用有以下几点： （1）接收、存储由编程工具输入的用户程序和数据，并可通过显示器显示出程序的内容和存储地址。 （2）检查、校验用户程序。对正在输入的用户程序进行检查，发现语法错误立即报警，并停止输入；在程序运行过程中若发现错误，则立即报警或停止程序的执行。 （3）接收、调用现场信息。将接收到的现场输入的数据保存起来，在需要读数据的时候将其调出并送到需要该数据的地方。 （4）执行用户程序。当 入运行状态后，据用户程序存放的先后顺序，逐条读取、解释和执行程序，完成用户程序中规定的各种操作，并将程序执行的结果送至输出端，以驱动 （5）故障诊断。诊断电源、部电路的故障，根据故障或错误的类型，通过显示器显示出相应的信息，以提示用户及时排除故障或纠正错误。 2存储器 存储器一般包括以下三部分： （1）系统程序存储器。系统程序是厂家根据其选用的 令系统编写的，它决定了统程序存储器是只读存储器，其内容包括监视程序、管理程序、命令解释程序、系统诊断程序等，由制造商固化在 户不能更改其内容。 （2）用户程序存储器。根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序，它存放在随机存储器 据生产过程或工艺的要求，用户程序经常需要改动，所以用户程序存储器可读可写。一般要用后备电池进行掉电保护，以防掉电时丢失程序。户程序存储在 由高性能电池支持存储在 前较先进的 闪存储器不需后备电池，掉电时数据也不会丢失。 （3）工作数据存储器。用来存储工作数据的区域叫工作数据区，它存放在随机存储器括 I/他元件存储区（如各种线圈、数据存储区、定时器、计数器等） 。这些数据是经常变化、经常存取的，所以这种存储器也是可读可写的。 3输入/输出单元 输入/输出单元是 外部设备相互联系的窗口。输入单元接收现场设备向 供的信号，例如由按钮、继电器触点、接近开关、拨码器等提供的开关量信号。这些信号经过输入电路的滤波、光电隔离、电平转换等处理，变成 出单元将经过 率放大等处理，转换成外部设备所需要的强电信号，以驱动各种执行元件，如接触器、电磁阀、调速装置等。 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 制系统设计、 安装与调试讲义 常用的 I/关量输出单元、模拟量 I/（1）开关量输入单元 按照输入端电源类型的不同，开关量输入单元可分为直流输入单元和交流输入单元。 常用的直流输入单元的电路如图 1接的直流电源极性可任意。 虚线框内是外左侧为外部用户接线。图中只画出对应于一个输入点的输入电路，各个输入点所对应的输入电路均相同。图 1，光电三极管封装在一个管壳中。当二极管中有电流时其发光，此时光电三极管才导通。 滤除输入信号中的高频干扰。工作原理是：当输入开关 导通，发光二极管 示输入开关 时 电平经滤波器送到内部电路中。当 该输入点对应的输入映像寄存器状态置于 1。当输入开关 示输入开关 时 电平经滤波器送到内部电路中。当 该输入点对应的输入映像寄存器状态置于 0。 有的 4时直流输入单元无需外接电源，用户只需将开关接在输入端子和公共端子之间即可，这就是所谓无源式直流输入单元。无源式直流输入单元简化了输入端的接线，方便了用户。 （2）开关量输出单元 按输出电路所用开关器件的不同，闸管输出单元和继电器输出单元。常用的继电器输出单元的电路如图 1图1工作原理为：当对应于 时，发光二极管 示该输出点接通。常开触点闭合，负载得电。当对应于 时，指示灯 示该输出点断开。常开触点断开，负载失电。 继电器输出型 电器触点电气寿命一般为 10 万30 万次，因此在需要输出点频繁通断的场合（如高频脉冲输出） ，应选用晶体管或晶闸管输出型的 外，继电器从线圈得电到触点动作存在延迟时间，是造成输出滞版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 制系统设计、 安装与调试讲义 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 。 4电源部分 种是外部电源，另一种是内部电源。外部电源一般配有开关式稳压电源为内部电路供电。开关电源的输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。有的 4给输入单元所连接的外部开关或传感器供电。 内部电源是供用户存储器工作的保护电源，保证用户程序在外部电源断开时不致丢失。内部电源常使用专用电池，现在有的 用电池可保证用户程序几个月甚至几年不会丢失，大容量电容可保持几十到几百小时。 如在的大容量电容可保证程序 50 小时不会丢失，的大容量电容可保持程序 190小时不会丢失。 5I/主机上的 I/机可以通过 I/。另外，通过 I/展 6外设端口 每台 过外设端口，如，连接编程器以输入、修改用户程序或监控程序的运行；一些 算机或终端设备 链接进行通信，或组成各种网络等；连接打印机以打印用户程序，打印印故障报警的种类和时间等；连接 调试好的用户程序写入 免被误改动等；连接外存储器存储用户程序等。 7编程工具 编程工具是开发应用和检查维护 程工具的主要作用是用来编辑程序、调试程序和监控程序的执行，还可以在线测试 程工具可以是专用编程器，现在的编程工具多采用配有专用编程软件包的通用计算机。 （1）专用编程器 专用编程器是生产厂家提供的与该公司 用编程器分为简易编程器和图形编程器两种。简易编程器不能直接输入梯形图程序，只能输入语句表程序。图形编程器可直接输入梯形图程序。编程器分手持式和台式两种。台式编程器具有用户程序存储器，它可以把用户输入的程序存放在自己的存储器中，也可以把用户程序下载到 式编程器的价格昂贵。编程器可以不参与现场运行，所以一台编程器可以供多台 持编程器，一般只能输入语句表程序，不具存储功能，目前使用得较少。 （2）计算机辅助编程 许多厂家对自己的 当进行计算机辅助编程，实现计算机和 般的编程软件还能对 继电器控制电路中，当继电器、接触器同时满足条件时，这些继电器、接触器会同时得电工作，它是一种并行工作方式。 左向右地逐次进行扫描，程序的执行是按语句排列的先后顺序进行的。这样 会出现多个线圈同时改变状态的情 制系统设计、 安装与调试讲义 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 ，这是 可以看成是一种由系统软件支持的扫描设备，不论用户程序运行与否，都周而复始地进行循环扫描，并执行系统程序规定的任务。每一个循环所经历的时间称为一个扫描周期。每个扫描周期又分为几个工作阶段，每个工作阶段完成不同的任务。 后进入循环扫描工作过程。一次循环扫描过程可归纳为五个工作阶段，各阶段完成的任务如下： 1自诊阶段 在每一次扫描开始之前，件检查、用户内存检查等操作。如果有异常情况，除了故障显示灯亮以外，还要判断并显示故障的性质。如果属于一般性故障，则只需报警不停机，等待处理。如果属于严重故障，则停止 共处理阶段所用的时间一般是固定的，但在使用不同机型的 2输入采样阶段 在这个阶段，将此状态写入输入映像寄存器中。自此输入映像寄存器就与外界隔离，输入映像寄存器的内容保持不变，一直到下一个扫描周期的 I/会写进新内容。 3程序执行阶段 在程序执行阶段，上后下的顺序逐条地进行解释和执行。据用户程序给出的逻辑关系进行逻辑运算，运算结果写入元件映像寄存器中。 执行用户程序阶段的扫描时间不是固定的，其原因主要取决于以下几方面的因素： （1）用户程序中所用语句数的多少。用户程序的语句数多少不同，所用的扫描时间必然不同。因此，为了减少扫描时间，应使所编写的程序尽量简洁。 （2）每条指令的执行时间不同。对同一种控制功能若选用不同的指令进行编程，扫描时间会有很大的差异。因为有的指令执行时间只有几个微秒，而有的则多达上百个微秒。所以在实现同样控制功能的情况下，应选择那些执行时间短的指令来编写程序。 （3）程序中有改变程序流向的指令。例如，有的用户程序中安排了跳转指令，当条件满足时某段程序被扫描并执行，否则不对其扫描并且跳过该段程序去执行下面的程序；有的用户程序使用了子程序调用指令，当条件满足时就停止执行当前程序而去执行预先编排的子程序，当条件不满足时就不扫描子程序；有的用户程序安排了中断控制程序，当有中断申请信号时就转去执行中断处理子程序，否则就不扫描中断处理子程序等等。 可见，执行用户程序的扫描时间是影响扫描周期时间长短的主要因素。而且，在不同时段执行用户程序的扫描时间也不尽相同。 4输出刷新阶段 在输出刷新阶段，经输出电路的隔离和功率放大传送到 动外部执行元件动作。 输入采样和输出刷新阶段的时间长短取决于 。 5通信处理阶段 在这个阶段里，返回公共处理阶段，周而复始地进行扫描。 图 1 I/将其写入输入映像寄存器中。在紧接着是用户程序执行阶段，根据此状态执行用户程序，再将执行结果写入元件映像寄存器中。在 I/输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递到输出端子。 制系统设计、 安装与调试讲义 自诊阶段输入采样 输出刷新外设处理 图 1工作过程 在执行用户程序阶段，要注意所使用的输入和输出数据。 设输入数据为X， 输出数据为Y。在第 依据的输入数据是第 n刷新阶段读取的输入数据X n；在执行用户程序过程中，元件映像寄存器中的数据既有第 n有本次执行程序的中间结果。第 刷新时输出的数据是Y n。这就是滞后现象。 同的厂家 也有一些共通的地方。一般 、入电源类别、输出方式等。 如 C/C/电器输出 直流输入 交流电源 I/O 点数为 40 点 型 图11存储容量 系统程序存放在系统程序存储器里面。我们所说的存储器容量指的是用户程序存储器（容量。用户程序存储器的容量决定了 般以字（16位）来计算，每 1024 个字为 1小型 存储器容量一般在 8下，大型 存储器容量可以达到256也有的7048个字（2。 2输入/输出点数 I/O 点数即 接收输入信号、驱动负载的总数。I/O 点数越多，控制规模就越大。因此 I/ 3扫描速度 扫描速度是指 行程序的速度，是衡量 能的重要指标。通常用扫描 1024 个字（1需时间来衡量扫描速度。户手册一般提供有执行各条指令的时间，如布尔指令的执行速度为 s，可以通过比较各种 行相同操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。 4编程指令的种类和条数 这也是衡量 程指令种类及条数越多，其功能就越强，即处理能力越强、控制功能就越多，同样的控制功能所用指令就会减少，程序就较简单。 5内部器件的种类和数量 内部器件包括输入/输出映像寄存器（继电器） 、变量存储器、定时器、计数器、变量存储器等其种类越多、数量越多，存储信息能力就越强，控制功能也就越强。 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 制系统设计、 安装与调试讲义 版权所有 四川工程职业技术学院 制系统设计、安装与调试精品课程组 扩展能力 、功能模块扩展等几个方面。个模块。 编程控制器的产品很多，不同厂家、不同系列、不同型号的 能和结构均有所不同，但工作原理和组成基本相同。本章主要介绍 列 基本知识和内部元器件。 德国西门子（司是生产高低压电器的国际知名企业，可编程序控制器也是该公司的主导产品。西门子 （公司的 77业网络、西门子（司应用微处理器技术生产的 编程控制器主要有 前，前期的 7系列所替代。靠性高、功能全、通信功能强等优点，在自动控制领域占有重要地位。型 ，小规模性能要求的 ，中、高性能要求的 。 适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监控等。强大功能使其无论单机运行或组成网络都能实现复杂的控制功能。个不同的基本型号与 8种 用户选择使用。 模块化小型 统，各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与 较，列 用模块化结构，具备高速（s）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具可方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在 机对话的编程要求大大减少。 77录错误和特殊系统事件（例如：超时、模块更换等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；列 有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，使得组态非常容易、简单。列 有多种不同的通信接口模块，并通过多种通信处理器来连接 线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（成在 于同时连接编程器、机界面系统及其他 7 /7等自动化控制系统。 列 用于中、高档性能范围的可编程序控制器。列 用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的 配有多种通用功能模板，用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。 在 7 系列 品中，小型可编程控制器应用广泛、结构简单、使用方便，尤其适合初学者学习掌握。小型可编程控制器全部采用整体式结构，根据型号的不同，部分只能单机运行，多数的都具有输入/输出扩展，有的还可以接特殊功能模块。它的结构小巧，可靠性高，运行速度快，有丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时特性，配有丰富的功能扩展模块，具有网络通信能力，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等，是一般小型控制系统的理想控制设备。 西门子（司生产的 我国的应用也相当广泛，在机械加工、冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。 本章以 列 例，叙述小型 统的构成、编程用的元器件、内部资源等 制系统设计、 安装与调试讲义 计算机一样，制系统要实现它的控制功能，同样需要硬件和软件。7列 硬件主要由主单元（基本单元） 、I/O 扩展单元、编程系统（编程器或计算机编程软件）、功能单元（模块）、外围设备等组成。 7列 主单元外形结构如图 1示。从 外部我们可以看到：状态指示灯 储卡接口、通信接口、输入端子及输入指示 传感器电源端子（输入端子、感器电源端子位于下端的端子盖下） 、关、电位器、扩展I/O 端口（关、电位器、扩展 I/O 端口位于右侧端子盖下） 、输出端子及输出指示 出端子、。 状态 盖 关及电位器 扩展 I/O 连接 存储器卡 通信口 顶部端子盖 电源及输出端子 底部端子盖 输入端子及传感器电源 图1态指示灯、输入指示、输出指示均使用 示。状态指示灯显示 储卡接口可以插接存储卡，以保证用户程序不会被损坏。通信接口用于连接 便 上下端的端子接线示意图举例如图 1示。上端的端子盖下有 输出端子、 。输出端子包括驱动负载端子和输出公共端子。上端的端子盖下有 输出信号指示灯。下端的端子盖下有输入端子、传感器提供的电源（子。输入端子包括输入信号端子和输入公共端子。上端的端子盖下有 输入信号指示灯。右侧端子盖下有 关、电位器、扩展 I/O 端口，用于转换 工作状态，调节模拟量的比例大小，连接 扩展单元。将 关拨到停止档位时，于停止状态，此时可以对 第2008年械研究与应用 1 2O 钻孔夹具设计 丁同梅，周正武 (广东省技师学院，广东博罗516100) 摘要：笔者设计的夹具用于钻床上加工斜孔及倾斜台阶面，是一种摆动式钻床专用夹具。通过分析夹具的结构特 点、工作原理，计算定位误差、夹紧力、导向误差，说明该夹具设计新颖、结构合理、效率高，同时，还解决了斜孔 和斜面加工精度和位置难保证的难题。 关键词：斜孔加工；摇臂结构分析；摆动式钻床夹具 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：10074414(2008)05of fto by U (16100he in is a it is by of we to is is at it to of in of 零件分析 在钳工钻孔加工中，常通过台虎钳装夹来保证工 件的加工精度，这只是通用夹具，可装夹的工件形状 相对单一，不能满足特殊需要；而为了提高生产率，减 少废品率，改善工人的劳动强度，满足形状特殊的零 件加工要求，则需要设计适应本工件的专用夹具，就 是通过专用夹具达到定位准确、夹紧迅速、操作快捷 等优点，易于保证加工精度，缩短辅助时间。如图l 所示，摇臂是重要的传动零件，该零件为大批量生产， 并且孔的位置要求特殊，因此，为提高生产率、保证加 工精度，设计了加工斜螺纹孑L 这套夹具采用定位套及菱形销定位，快卸压板夹紧装 卸工件快速、准确。虽然夹具结构略显复杂，但能保 证加工精度，产品合格率大为提高，生产效率高，减少 辅助时间，批量生产中显示出经济性。 零件为典型的叉架类零件，零件外形尺寸不大， 材料为产3000件，属大批量生产，形状比 较复杂，其他各表面已经加工过，本工序待加工的孔 需钻孔一攻螺纹。外圆面可作为定位基准 面。本工序主要的难点就是如何保证两个斜孑加工完成，尤其要注意其位置要求，特别是操作快 捷方便，可在钻床上用(钻头钻孔、工该零件的螺孔。 2夹具结构分析 零件为典型的叉架类零件，经过零件分析，合理 选择定位元件，选用轴套16作为定位元件比较合适， 并按六点定位原理满足工件加工的定位要求。以 62417外圆柱面为定位面，限制 、之两个自由度；轴 套X、自由度，菱形销 防转动限制于完全定位，能保证螺 孔加工时的正确位置。 241摇臂零件图 如图2所示，在加工前，把工件安装到各定位面 收稿日期：20080414 作者简介：丁同梅(女，吉林自山人，高级讲师，主要从事计算机辅助设计与制造、工艺装备教学与研究方面的工作。 67 l 20 机械研究与应用 21卷第5期 2008年1，并用快卸压板4夹紧，摆动式钻模板右边的销座 顶到定位套2的端面上，用铰链式锁紧螺杆锁紧，即 可加工第一个孔；在加工完一个孔后，用手柄5把右 边的铰链式锁紧螺杆6松开，扳动摆动式钻模板转 动，至摆动式钻模板3的销座接触到定位套2的端 面，锁紧左边的铰链式锁紧螺杆即可加工第二个孔。 钻套采用快换钻套，以保证钻孔后攻螺纹。 1夹具体2定位套 3钻模板4快卸压扳 5手柄 6螺扦 图2摇臂钻孔夹具图 夹紧装置采用一组快卸压板9压紧，靠用手旋转 滚花螺母8带动压块压紧工件，拆卸工件时旋松滚花 螺母，带动压块脱离工件后，把压板扳转开9O。，即可 卸下工件。 夹具体1采用焊接结构，材料为造，价格低、减震，吸震性好，与定位夹紧元件用销 轴和锁紧螺钉联接，销轴和螺钉尽量采用标准件。夹 具体底板加工精度要求高，因为它要做为基准面与机 床工作台面结合。 3夹具可行性分析 该夹具快捷方便，正确地发挥其各部分功能尤为 重要，因此从定位、夹紧、导向3个方面分析。 (1)定位：定位精度高低直接关系到加工质量的 好坏，因此对定位误差分析是必要的。一般零件的加 工误差由夹具制造精度、夹具安装误差和夹具的定位 误差三部分决定，它们对定位误差的影响均等，因此 只要定位误差不超过零件制造公差的13，就说明夹 具的定位精度能满足加工精度的要求。而定位误差 主要由两个方面决定：定位基准是否与设计基准重 合，即基准不重合误差，若重合，则基准不重合误差 为零；否则存在基准不重合误差；来自于工件定 位面相对定位基准面的位移误差，即基准位移误差 Y 。 定位误差。= + 其中：。为定位误差； 为基准不重合误差； 为 基准位移误差。 定位基准为工件的端平面，和设计基准一致，基 准重合，因此基准不重合误差 =0。而外圆定位面 68 4,24：)与定位套咖24)之间配 合的最大间隙即为基准位移误差 为： =ES0033一(一0041)=0074以。=0074，小于52这个联系尺寸(按自由 公差差03，因此满足定位 要求。 (2)夹紧：夹紧是为了保证定位稳定、满足切削 时使切削过程顺利完成，满足夹紧力作用点靠近加工 位置，夹紧力方向与切削力方向尽量一致，这样使夹 紧力最小、最合理。先计算满足切削条件要求的最小 夹紧力。 本工件00度为130 180径为4,67给量取03mmr，切 削速度 =20m】，仅计算钻削的钻削力就足够 了，则切削力 为： F= 其中：c 为钻削力系数，查表取4571； 为钻孔直 径的指数，查表取0716；y 为进给量厂的指数，查表 取1231；表取O258； 则F：4571 。 031 ： 铝=878N 在计算切削力时应考虑安全系数： K= =15 x 12 x 1。1=18 其中： 为基本安全系数，粗加工取大值15；K 为 加工取12； 为刀具钝化系数，取 1； 为切削特点系数，连续切削取10。 则实际所需最小夹紧力F =5804N。而 单个螺旋夹紧的许用夹紧力4200工件自重所需的力。 4使用钻模加工孔时其对刀误差 = +e +e + +(2式中：乱为钻模板底孔定位元件的尺寸差；e 为快换 钻套内外圈的同轴度；e：为衬套内外圈的同轴度； 。 为快换钻套和衬套的最大配合间隙； ：为刀具(引导 部分)与钻套的最大配合间隙； ，为刀具在钻套中的 偏斜。 ，=等(曰+s
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