Sinumerik 808D数控车床PLC连接与调试【优秀毕业课程设计含CAD图纸+说明书论文】
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设计说明书.doc[18000字，59页]
外文翻译.doc
控制系统.dwg
电器集成电路.dwg
目 录
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2数控系统地发展 1
1.3本设计主要任务 2
第二章SINUMERIK 808D概括 4
2.1 SINUMERIK 808D简介 4
2.2 SINUMERIK 808D组成部分 4
第三章 数控系统的机构组成 8
3.1 数控系统的结构原理 8
3.2数控系统CNC的组成 8
第四章 数控车床PLC的机构组成和工作原理 11
4.1 数控机床PLC的形式 11
4.2 数控车床PLC的硬件组成和功能 11
4.3 PLC的工作原理 13
4.4 PLC与数控车床的信息传递 14
第五章808D电气电路设计 15
5.1 电气控制电路简介 15
5.1.2 电气原理图的要求 15
5.1.3 电气设计的原则 15
5.2 808D电路的设计 16
5.2.1电气集成电路 16
5.2.2 控制系统电路 18
第六章 PLC的设计 20
6.1 PLC的编程方法 20
6.2 PLC的设计 20
6.2.1PLC设计方法 20
6.2.2PLC程序设计步骤 20
6.2.3 PLC在车床控制的分析 21
6.2.4PLC参数设定 21
6.2.5 PLC机床数据 23
6.2.6 HMI数据 24
6.2.7 NCK数据 24
6.2.8 PLC的输入输出地址 25
6.3 PLC控制部分设计 27
6.3.1 主轴程序设计 27
6.3.2 主轴和进给轴的控制程序 28
6.3.3 机床冷却系统控制程序 30
6.3.4带二进制编码功能的刀架程序 31
6.3.5 辅助程序设计 33
6.4 PLC控制部分调试 34
6.4.1 PLC连接 35
6.4.2 安装Programming Tool 35
6.4.3 PLC程序的在线调试 36
6.4.4 PLC用户报警调试 36
第七章 常见连接的故障的分析和处理 39
7.1 硬件故障 39
7.1.1开机无法进入系统 39
7.1.2 电池报警 39
7.1.3 MCP触摸板不能用 39
7.1.4 RS23传输故障 40
7.1.5主轴故障 40
7.1.6主轴编码器故障 41
7.2 PLC故障 41
7.2.1 报警提示700013 41
7.2.2 报警提示 700017 41
7.2.3 报警提示 700022 42
7.2.4故障提示700025 42
7.2.5故障提示700024 42
7.2.6故障提示 700028 42
总结 43
参考文献 44
致谢 45
摘要
数字控制技术作为机械自动化的一个重要方面，随着科学技术的进步数控技术在国民的生产中占据着越来越重要的地位。PLC作为机械自动化的一个重要组成部分由于PLC的适用范围广、操作简单的特点使其在机械生产中扮演着越来越重要的地位。数控车床是按照用户的设定程序命令来实现对待加工元件的加工操作。数控车床具有很高的操作性和加工自动性。
数控技术是新兴技术的代表，世界各国信息产业、生物产业和航空技术等工业广泛采用数控技术用来提高制造技术水平和能力提高对市场的适应能力和竞争能力，因其重要性被列为国家的战略物质，大力发展数控技术是提高国家综合竞争力的途径。伴随着机械制造生产中单件小批量的增多和国防工业部门对零件加工要求提高，形状复杂工序麻烦工件越来越多人们对工件的要求也在增高。为此，迫切需要一种灵活的、通用的柔性化自动化机床或者生产线这就是数控技术。
数控车床由于生产所承担的任务，可以知道PLC控制来控制机床的主要动作，信息化的快速发展促使数控车床技术也在发生着快速的进步，传统意义上的数控车床已经不能满足人们日常生产生活需要。因此，就对我们的数控车床技术提高。PLC可编程控制器因为其强大功能和极强的抗干扰性已经成为人们设计机床时首要的选用元件。本设计以加强PLC与数控机床之间联系而进行。数控系统与PLC的连接、PLC程序设计是本设计的核心部分。
本次设计在进行设计主要面临问题有：解决数控车床CNC系统和PLC的分析；PLC输入输出地址的分配，依据机床的控制要求合理的分配出PLC的输入输出地址，PLC的输入信号一般是继电器，输出信号一般是小型中间继电器和指示灯；PLC外围电路设计可以分为按钮开关与PLC输入电路的连接，指示灯继电器与输出电路的连接；对于PLC参数设定部分主要可以分为：地址范围和MCP信号、用户报警和PLC机床、HMI、NCK数据；PLC控制框图设计可以分为：主程序的设计、数据交换程序、初始化程序、冷却和润滑程序。
根据上面叙述本毕业设计主要强调SINUMERIK 808D数控车床PLC的连接与调试主要分为以下几个部分：
⑴数控车床CNC系统和PLC的功能分析。
⑵PLC的输入输出地址的分配，外围电路的设计。
⑶PLC参数设定。
⑷PLC控制框图的设计。
⑸PLC控制系统的调试。
⑹常见连接故障的分析与处理。
通过本次设计应该达到要求：了解数控车床与数控系统的发展历程，了解数控系统的发展的阶段；熟悉数控车床的各部分元件主要包括机械部分、电气控制部分、PLC控制部分；提高CAD软件使用能力；熟悉PLC的控制编程和PLC的模拟仿真，做到可以独立完成PLC程序的编写以及常用的PLC软件的软件仿真应用，了解常见的数控车床连接时存在问题和问题处理方法。
关键词：SINUMERIK 808D; PLC; 连接; 调试
- 内容简介：
-
沈阳化工大学科亚学院 本科毕业设计 题 目 ： 08D 数控车床 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 班 级 ： 机制 1204 学生姓名： 王 宇 鹏 指导教师： 王 志 成 论文提交日期： 2016 年 5 月 30 日 论文答辩日期： 2016 年 6 月 6 日 毕业设计（论文）任务书 机械设计制造及其自动化 专业 1204 班 学生：王宇鹏 毕业设计（论文）题目： 08D 数控车床 接与调试 毕业设计（论文）内容： 进行数控车床 分的电气控制系统设计 。 包括 配 ，外围电路设计； 制参数确定，梯形图设计； 制系统调试等。 主要技术指标： 数控系统为 08D 车 削版 ，西门子伺服主轴驱动器，主轴电机 000r/给驱动器 60，进给伺服电机 1 毕业设计（论文）专题部分： （ 1）数控车床 统和 功能分析。 （ 2） 输入输出地址分配，外围电路设计。 （ 3） 数设定。 （ 4） 制框图设计，梯形图设计。 （ 5） 制系统调试 。 （ 6）常见连接故障的分析与处理。 起止时间： 导教师： 王志成 签字 2015 年 12 月 4 日 目 录 第一章 绪论 . 1 言 . 1 控系统地发展 . 1 设计主要任务 . 2 第二章 08D 概括 . 4 08D 简介 . 4 08D 组成部分 . 4 第三章 数控系统的机构组成 . 8 控系统的结构原理 . 8 控系统 组成 . 8 第四章 数控车床 机构组成和工作原理 . 11 控机床 形式 . 11 控车床 硬件组成和功能 . 11 工作原理 . 13 数控车床的信息传递 . 14 第五章 808D 电气电路设计 . 15 气控制电路简介 . 15 气原理图的要求 . 15 气设计的原则 . 15 08D 电路的设计 . 16 气集成电路 . 16 制系统电路 . 18 第六章 设计 . 20 编程方法 . 20 设计 . 20 计方法 . 20 序设计步骤 . 20 车床控制的分析 . 21 数设定 . 21 床数据 . 23 据 . 24 据 . 24 输入输出地址 . 25 制部分设计 . 27 轴程序设计 . 27 轴和进给轴的控制程序 . 28 床冷却系统控制程序 . 30 二进制编码功能的刀架程序 . 31 助程序设计 . 33 制部分调试 . 34 接 . 35 装 . 35 序的在线调试 . 36 户报警调试 . 36 第七章 常见连接的故障的分析和处理 . 39 件故障 . 39 机无法进入系统 . 39 池报警 . 39 摸板不能用 . 39 输故障 . 40 轴故障 . 40 轴编码器故障 . 41 障 . 41 警提示 700013 . 41 警提示 700017 . 42 警提示 700022 . 42 障提示 700025 . 42 障提示 700024 . 42 障提示 700028 . 42 总结 . 43 参考文献 . 44 致谢 . 45 摘要 数字控制技术作为机械自动化的一个重要方面，随着科学技术的进步数控技术在国民的生产中占据着越来越重要的地位。 为机械自动化的一个重要组成部分由于 适用范围广 、 操作简单的特点使其在机械生产中扮演着越来越重要的地位。 数 控车床是按照用户的设定程序命令来实现对待加工元件的加工操作。数控车床具有很高的操作性和加工自动性。 数控技术是新兴技术的代表，世界各国信息产业、生物产业和航空技术等工业广泛采用数控技术用来提高制造技术水平和能力提高对市场的适应能力和竞争能力 ，因其重要性被列为国家的战略物质，大力发展数控技术是提高国家综合竞争力的途径。 伴随着机械制造生产中单件小批量的增多和国防工业部门对零件加工要求提高，形状复杂工序麻烦工件越来越多人们对工件的要求也在增高。为此，迫切需要一种灵活的、通用的柔性化自动化机床或者生产线 这就是数控技 术。 数 控车床由于生产所承担的任务，可以知道 制来控制机床的主要动作， 信息化的快速发展促使数控车床技术也在发生着快速的进步，传统意义上的数控车床已经不能满足人们日常生产生活需要。因此，就对我们的数控车床技术提高。 编程控制器因为其强大功能和极强 的抗干扰性已经成为人们设计机床时首要的选用元件。本设计以加强数控机床之间联系而进行。数控系统与 连接、 序设计是本设计的核心部分 。 本 次设计在进行设计主要面临问题有：解决数控车床 统和分析； 入输出地址的分配，依据机床的控制要求合理的分配出 输入输出地址， 输入信号一般是继电器，输出信号一般是小型中间继电器和指示灯； 围电路设计可以分为按钮开关与 入电路的连接，指示灯继电器与输出电路的连接；对于 址范围和 号、用户报警和 据； 制框图设计可以分为：主程序的设计、数据交换程序、初始化程序、冷却和润滑程序。 根据上面叙述 本毕业设计 主要 强调 08D 数控车床连接与调试 主要分为以下几 个部分： 数控车床 统和 功能分析。 输入输出地址的分配，外围电路的设计。 数设定。 制框图的设计。 制系统的调试。 常见连接故障的分析与处理。 通 过本次设计应该达到要求：了解数控车床与数控系统的发展历程，了解数控系统的发展的阶段；熟悉数控车床的各部分元件主要包括机械 部分、电气控制部分、 制部分；提高 件 使用能力；熟悉控制编程和 模拟仿真 ，做到 可以独立完成 序的编写 以及常用的 件的软件仿真应用，了解常见的数控车床连接时存在问题和问题处理方法。 关键词 ： 08D; 连接 ; 调试 as an of of of in a as an of LC of it a in is by s to of is a of is to of to of of is as a is to in of to to of a or is On NC as to of C is in in of NC t of s to NC of to of is to LC NC to LC LC is of in of NC LC , on of of , is is LC be to LC be CP LC be of on 08 D LC (1) of (2), (3) LC (4) of LC (5)LC (6)A NC NC of NC LC of AD LC LC be LC LC in 08D; 阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪论 言 数 控技术作为上世纪 发展起来的机床控制技术， 随着 科学技术的不断进步，数控技术这 个新兴的技术 在机械制造方面的应用越来越广泛，数控技术的使用推动了机械制造业的不断进步 。 近年来伴随着我国科技的发展人民 生活水平提高， 人民对于产品的精度要求也有了进一步的要求，也就要求我们的我们技术生产水平 能跟上人们要求。 而数控技术 在加工 方面 优越性 无疑可以满足人们的需求。 数控技术是 通过 对 数字信号的 分析 处理 来指导计算机来完成对 机械加工过程的可控操作。 控系统地 发展 第一台现代意义上的数控系统是 在 1952 年麻省理工学院为美国军方研制的，数控系统自其诞生之后就呈现出强大的生命力。伴随着信息产业革命推动的计算机技术的创新与发展，以计算机为基础的数控系统也经历了几个发展阶段 ： 电子管式 、立式晶体管式 、小规模集成式、大规模集成式、微型计算机式、微机式的数控系统。近年来数控系统向着人工智能化的方向发展小巧方便功能趋于完善是未来数控系统的 发展方向。 计算机技术的飞速进步推动数控机床技术的向前发展通用性、柔性 、并向智能化网络化的发展方向。 现在，越来越多的数控系统被研发使用，但是， 归根 起来也就四种类型的 数控系统在工业领域使用最为广泛： （ 1） 传统型的数控系统，作为一种传统式的数控系统 由于价格低廉使得其在数控系统领域还占有一些市场。 （ 2） “入式，这类数控系统的核心还是以传统数控系统为中心的 控系统功能强大。 沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第一章 绪论 2 （ 3） 入 ，这类数控系统 对运动具有很强的控制性，其本身作为一个可以操作的数控系统足以满足用户需要。 （ 4）新型数控系统，开放式的数据结构灵活多选的实用性，以 平台结合 核而孕育而生的新型数控系统是当代数控系统的发展必然趋势 。 新型数控的发展理念使得各数控系统制造 商花大力气研究。 在众多的公司中西门子因为其先进的生产理念获得了 人们的一致好评。 西门子数控系统是西门子子集团旗下自动化与驱动集团的产品，西门子数控系统 展了很多代。目前在市场上应用广泛的有 802、 808、 810 等几个类型。 继 1973西门子提出了微型计算机 与微机处理相结合新型的设计理念，并以此理念为蓝本设计出了 50 系统，值得一提的是， 集成到了控制其中也许是这个系统中的最大亮点。 1984 西门子推 出了 40C 系统，这个系统中西门子一改往日作风开放 控自定义功能，公布了 放式软件包。 2012 年 6 月 12 日，西门子 在中国国际机床工具展览会上正式向全球发出08D 首次完全由中国发起，面向全世界， 08D 成为西门子工业向新兴进军的新武器。 在国外数控系统如火如荼的发展时，我国国内数控系统也取得了一些进步先后建立了广数等一些数控系统生产厂。五轴联动的数控加工技术使我国步入先进数控系统生产国家。 设计主要任务 根据 08D 的车削的系统数据，掌握整个数控系统的组成和控制对象的电气组成。 运用绘图软件完成对 08D 电气原理图的绘制。 设置 08D 的 序。 安装 具实现对 调试测试。 制系统的调试。 沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第一章 绪论 3 常见连接故障的分析与处理。沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第二章 08D 概括 4 第二 章 08D 概括 08D 是西门子公司 2012 年 推出的一款面向全世界的数控系统，该系统价格低廉、性能稳定一经上市就受到大家的一致认可。 以 08 08D 简介 08车床来说，该产品可以控制机床的三个轴，包括通过两个脉冲驱动接口 60连接的两个进给轴和一个通过模拟量主轴接口连接的主轴。相对于车床来说对于铣床，该产品可以控制四个轴，其中包括三个通过脉冲与 60 连接的三个进给轴和一个由通过模拟量实现连接的主轴。 人性化 的设计理念 08个亮点 ， 集成与 7现 72点的 输入和 48点的 输出，体积小功能强大使得这款数控系统应用广泛 。 08D 组成部分 (1） 08D 08D 车削 是基于操作面板的控制系统 ， 因此 808D 的 以 彩色 显示 屏 ， 如下图 2配置 了机械 按键 的 808D 在 使得输入的更加舒适化 之外 还使操作控制更加的简单快捷 。 前置 的 口 和图形化的控 系统编程，使得程序的 编写 、修改 变得 简单可视化。 沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第二章 08D 概括 5 图 208D 2） 08D 机床控制面板 采用了机械按键式的 08D 的机床控制面板功能分区清晰、操作简单方便， 控制面板 如下图 2使得其在车床和铣床上都可使用。 在面板上 39 个按键中有 30 配置了 得操作显得更加人性化，其中的方向键，用于控制机床的移动。除此之外带有 15 个档位的主轴倍率开关使得主轴的控制更加简单易行；另外进给运动也有 18 个档位控制 。 为了避免操作中的意外发生控制面板上还添加了用于急停的控制按钮，使得机床在加工过程中安全性得到很大提升。 图 208板 (3） 伺服驱动器 08D 的伺服驱动器 60， 如图 2示 ， 紧凑型单轴驱动模块，使其把整流单元、逆变单元和控制单元集于一体 ，集成电机抱匣端子使其拥有 200%过载能力，此外还设有报警继电器。 沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第二章 08D 概括 6 图 208D 伺服驱动器 刀架控制器 刀架控制器 是经济型的四方 位简易刀架。 其结构 简单 ，使用方便 易于操作。 四个 刀位 都可以 加持刀具 ， 每个 刀位的夹角是九十度 ，刀架的转动由程序指令控制。当刀架接收 到来自系统的刀具 信号 后 发生动作 完成换刀。 (5） 接线孔 源接线孔用于连接 24V 负载电源； 线孔连接 D 型插座； 5 系统接孔 ，用于 连接增量编码器。 (6） 其他构件 除了上述构件外 08D 还包括主轴电机、主轴编码器、 1给伺服电机、直流 +24V 电源一块 ，另外还包括选用件手轮 ，如 图 2出了08D 结构图 ： 沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第二章 08D 概括 7 图 208沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第三 章 数控系统的机构 组成 8 第三 章 数控系统 的机构组成 控 系统的结构原理 数控系统 作为一种程序控制系统可以逻辑完成外界输入的程序编码指令， 通过对指令的分析处理 可以指导车床 根据程序 加工完成图纸要求的零件。这种依靠程序控制完成机床运动的控制系统我们称之为数控系统简称 以计算机为中心的控制系统就称作 控系统 组成 (1） 操作面板 操控面板是 数控车床的特有元件 为机床操作人员与数控装置进行信息交流的平台，其上的显示器和按键方便了操作人员的操作，状态 栏指示 灯显示车床的当前工作状态。 使得加工操作进程一目了然。 操作面板可以分为三个区域：左上部分为输出显示区，右边是 作区，下半部分是控制操作区。 程序操作区可以完成程序模块的选择以及加工程序的输入编辑。 控制操作区可以实现机床的各种运动控制，加工过程的控制也有此部分完成。 (2） 控制介质与输入输出设备 控制介质作为一种媒介它可以记录零件加工程序。 统与外部设备进行信息交互要通过输入输出设备完成 。输入输出设备 可以 将 控制介质上的加工程序输入统 ，另外输入输出设备也可以将车床的加工程序输出保存。 数控系统中除了输入输出设备可以进行信息的交互还拥有通讯方式可以满足信息的交换。这些技术可以实现 集成、 基本技术，通常我们使用的方式有：自动控制专用接口、串行通信技术和网络技术等。 (3） 置 整个数控系统的核心所在， 置由计算机系统、 口板、置控制板、通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软组成。 输入的 要加工沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第三 章 数控系统的机构 组成 9 的零件程序完成逻辑 分析 处理， 插补计算等 然后控制机床的 各个 执行部件进行有条不紊的运动，这些工作是由 置内硬件和软件的配合来完成的。 过编译和破解加工程序来完成对机床的控制操作。 置一般可以完成以下基本功能： S 代码（主轴的转速功能）、 T 代码（刀具功能）、 码(坐标控制功能 )、 G 代码（准备功能）自我诊断功能等。另外还有一些选用功能，其中包括刀具半径补偿功能、固定循环功能、人机对话功能图形显示等功能。由于机床的类型不同在 统上存在一些不同。 (4） 伺服驱动装置 伺服驱动装置也叫做伺服系统，作为机床本体和 置的 连接环节，来自指令信号经过该装置的调节、转换、放大后控制机床的伺服电机，经过执行部件来控制机床的操作，完成工作台的定位并驱使刀具和工件按照程序设定轨迹运动，进而加工出符合图纸要求的工件。 伺服驱动装置的前馈控制、数控功能、静态补偿、控制模型等都是由微型处理器控制软件的运作控制的，这些技术的使用使得伺服驱动装置的性能更加优越 。伺服驱动装置按照 置给出的信号正确的驱动机床的终端处理部件的工作。 数控机床的伺服装置包括伺服单元、驱动装置。驱动装置分为主轴驱动和进给驱动，主轴驱动由主轴电机提供，进给驱 动则有进给电机提供。 (5） 测量装置 测量装置用于 闭环或半闭环的系统来完成 位置和速度的测量，实现进给伺服系统的闭环控制，它的存在保证灵敏、准确地跟踪 令，并于 置的信号进行对比分析若两信号间存在差值则 驱动控制机床部件的移动来减小消除偏差。 霍尔元件检测元件、 光栅、 旋转变压器、 是目前常用的检测装置。 (6） 可编程控制器 在数控系统中不仅有进行轮廓轨迹 控制 、点位的控制。还有 对 控制主轴的启动和停止、刀具的更换使用、切削液的开 关、工作台的夹紧与松开的开关，而这些开关的控制需要可编程控制器的使用。 如下图 3出 数控 系统 组成图。 沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第三 章 数控系统的机构 组成 10 图 3数控系统 组成沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第四章 数控 车床 机构组成 和 工作原理 11 第四 章 数控 车床 机构组成和工作原理 数控车床 采用自动控制技术，其工作是在自动控制下自发进行的，机床的控制部分主要可以分为两种类型：一种是实现对机床坐标轴的控制即机床坐标轴的移动等动作。第二种就是机床需要通过 完成的操作。作为机床重要的控制部分要完成主轴起停转向，冷却，液压润滑，刀具等部分的操作。 控 机床 形式 机床应用主要可以分成两个类型：实现机床顺序控制的内装型，另一种立于 置存在可以独立完成控制任务的独立型。 独立型 叫作通用型 为一个独立的 般使用中大型的 用模块式结构安装方便可以用于大规模的集中控制。 内装型 从属于 置存在的，简单来说就是 置具有 功能。因为 属于 以在制造时就作为一个整体完成因此其机构就显得紧凑但 针对 性强，内装型的 的 置拥有一些 功能，使 个装置可以优势互补。 控 车床 硬件组成和功能 与 一般计算机一样可编程控制器也需要软件部分和硬件部分，不过与普通的计算机所不同的是 输入输出端口是为了方便和工业控制接口相匹配而专门设计使用的。 储器、电源和接口是 成中不可或缺的重要部分。 (1）中央处理单元（ 中央处理单元（ 控制器、运算器和寄存器这些元件都集成一个芯片上，而 做的工作就是将指令从存储器中读取、执行、顺序取、处理等。根据采用的 不同可编程控制器可以分为三大类：微处理器、单片机芯片、位处理器。 (2）存储器 存储器作为可编程控制器的数据存储元件，其主要是存储系统程序、用户自定沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第四章 数控 车床 机构组成 和 工作原理 12 义程序和各种运算数据。根据存储类型的不同存储器可分为只读存储器（ 可写存储器（ 由厂家所完成的用户只能读取数据， 用户可以自己定义更改数据。 (3） I/O 接口 作为外部设备和 行信息交流的桥梁。输入端口可以检测接收外部设备的信号，输出端口可以将主机处理的结果传送给外部设备，实现各个部分的操作。运用光电耦合电路可以减少电磁信号的干扰。 (4） 电源 电源为 储器、 I/O 接口等提供工作所需的稳压电源，电源有三路输出。 (5）编程器 编程器是 重要外接部分可以开发、调试、运行程序，也可以用来监视工作状态。 (6)通讯接口 通讯接口是 最基本的配置元件一般采用标准串行口，特殊的就采用以太网接口。 如图 4出 件结构框图： 图 4件 结构框图 沈阳化工大学科亚学院 学士学位论文 第四章 数控 车床 机构组成 和 工作原理 13 工作原理 始处理信号。用循环扫描的方式完成任务处理， 工作方式包括：内部处理、通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理五个工作周期， 工作过程是一个周而复始的过程，一个周期接着一个进行 。 （ 1） 内部处理 每次 行用户程序前都会进行自我诊断程序，自我诊断的部分包括 I/O 接口、存储器、 ，当检测正常时继续扫描异常情况时就停止扫描。 （ 2）通讯操作 接收到的信息请求做出相应处理 ，并且把处理的结果发送给编程器，编程器在接到结果后进行显示，当 测到来自计算机的通讯信号时也要在通讯操作的阶段内完成数据的接收和输出操作。 （ 3）输入 处理 在此阶段 顺序读取输入端的通讯状态并将信息存储在映象寄存器里，完成输入寄存器的刷新工作将进入程序的执行阶段。在程序处理阶段输入映象寄存器不回因为输入信号的改变而改变，输入映象寄存器只有当下一个周期的信号到来才会被更改。 （ 4）程序执行 这个阶段根据梯形图进行先左后右，先上后下逐句扫描的循环扫描的原则执行程序。当执行到跳转命令时就进行跳转， 这个阶段 取信号根据用户编写的程序进行逻辑运算。 （ 5）输出处理 程序执行处理后将会被输出到锁存器中 中国地质大学长城学院 本科 毕业设计 外文资料翻译 系 别 ： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 李萌 学 号： 05211530 2015年 3 月 1 日 外文翻译译文 机械设计基础 机械设计基础是指机械的装置和机械系统 机器、产品、结构、设备与仪器的设计。大部分机械设计需要利用的数学、材料科学和工程力学的知识。 我们对整个设计过程感兴趣。它是怎样开始的 呢？工程师是不是仅仅坐在铺着白纸的桌旁就可以开始设计了呢？当他记下一些设想后，下一步应该做些什么？什么因会影影响或者控制着应该做出的决定？最后，这一设计过程是怎样结束的呢？ 有时，虽然并不总是如此，工程师认识到一种需要并且决定对此做一些工作时，设计就开始了。认识到这种需要，并用语言将其清楚地叙述出来，常常是一种高度创造性的工作。因为这种需要可能只是一个模糊的不满，一种不舒服的感觉，或者是感觉到了某些东西是不正确的。 这种需要往往不是很明显的。例如，对食品包装机械进行改进的需要，可能是由于噪音过大、包装重量的 变化、包装质量的微小的但是能够察觉得出来的变化等表现出来的。 叙述某种需要和随后要解决的问题之间有着明显的区别。要解决的问题是比较具体的。如果需要干净的空气，要解决的问题可能是降低发电厂烟囱的排尘量，或者是降低汽车排除的有害气体。 确定问题阶段应该制订设计对象所有的要求。这些设计要求包括输入量、输出两特性、设计对象所占据的空间尺寸以及这些参量的所有制约因素。我们可以把设计对象看作是黑箱中的某种东西。在这种情况下，我们必须具体确定黑箱的输入和输出，以及它们的特性和制约因素。这些设计要求将规定生产成本、产量、预 期寿命、工作范围、操作温度和可靠性。 还存在着许多由于设计人员所处的特定环境或者由于问题本身的性质所产生的隐含设计要求。某个工厂中可利用的制造工艺和设备会对设计人员的工作有所限制，因而成为隐含的设计要求的一部分。例如，一个小工厂中可能没有冷变形加工机械设备。因此，设计人员就必须选择这个工厂中能够进行的其他的金属加工方法。工人的技术水平和市场上的竞争情况也是隐含的设计要求的组成部分。 在确定了要解决的问题，并且形成了一系列的书面的和隐含的设计要求之后，设计工作的下一阶段是进行综合以获得最优的结果。因为只有通过 对所设计的系统进行分析，才能确定其性能是否满足设计要求。因此，不进行分析和优化就不能进行综合。 设计工作是一个反复进行的过程。在这个过程中，我们要经历几个阶段，在对结果进行评价后，再返回到前面的阶段。因此，我们可以先综合系统中的几个零件，对它们进行分析和优化，然后再进行综合，看它们对系统的其他部分有时么影响。分析和优化都要求我们建立或者做出系统的抽象模型，以便对此进行数学分析。我们将这些模型称为数学模型。在建立数学模型时，我们希望能够找到一个可以很好地模拟实际物理系统的数学模型。 评价是整个设计过程中的一个 重要阶段。评价是对一个成功的设计的最后检验，通常包括样机的实验室实验。在此阶段我们希望弄清楚设计能否真正满足所有的要求。它是否可靠？在与类似的产品的竞争中它能否获胜？制造和使用这种产品是否经济？它是否易于维护和调整？能否从它的销售或使用中获得利润？ 与其他人就设计方案进行交流和沟通是设计过程的最后和关键阶段。毫无疑问，有许多伟大的设计、发明或创造之所以没有为人类所利用，就是因为创造者不善于或者不愿意向其他人介绍自己的成果。提出方案是一种说服别人的工作。当一个工程师向经营、管理部门或者其主管人员提出自己的新方 案时，就是希望向他们说明或者证明自己的方案是比较好的。只有成功地完成这项工作，为得出这个方案所花费的大量时间和精力才不会被浪费掉。 人们基本上只有三种表达自己思想的方式，即文字材料、口头表述和绘图。因此，一个优秀的工程师除了掌握技术之外，还应该精通这三种表达方式。如果一个技术能力很强的人在上述三种表达方式中的某一种的能力较差，他就会遇到很大的困难。如果上述三种能力都很差，那将永远没有人知道他是一个多么能干的人！ 一个有能力的工程师不应该害怕在提出自己的方案时遭到失败的可能性。事实上，偶然的失败肯定会发生的， 因为每一个真正有创造性的设想似乎总是有失败或批评伴随着它。从一次失败中可以学到很多东西，只有不怕遭受失败的人们才能取得最大的收获。总之，决定不把方案提交出来，才是真正的失败。 机械设计概论 机械设计是一门通过设计新产品或者改进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。 进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创新性 ，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺等方面具有深厚的基础知识。 如前面所述，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科学知识本身并不一定能给人类带来益处，只有当它们被用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到再一个特定产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。 应当把机械设计看成是设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制订产品的制造工艺的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以再一个好的设计中做出所需的全部决 定。另一方面，应该认真精确地进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。 一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就恢复采用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人易于墨守成规，这样做并不是一件容易的事情。以为设计工程师应该不断的探索改进现有产品的办法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结 合起来。 新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的办法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新办法。 在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切合实际的想法，也会在设计的早期，即绘制生产图纸之前被改正掉。只有这样， 才不至于堵塞创新得思路。通常要提出几套设计方案 然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中 采用了某 些未被接受的方案中的一些想法。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。 另一个应该被认识到的重要问题是，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和沟通。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和沟通，并得到批准。这一般是通过口头讨 论，草图和文字材料进行的。为了有效地进行交流，需要解决下列问题 : （ 1） 所要设计的这个产品是否真正为人们所需要？ （ 2） 此产品与其他公司的现有 产品相比有无竞争能力？ （ 3） 生产这种产品是否经济？ （ 4） 产品的维修是否方便？ （ 5） 产品有无销路？是否可以盈利？ 只有时间才能对上述问题给出正确的答案。但是，产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图，与制造部门一起对最终设计方案进行沟通。 通常，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些修改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的修改必须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装配外运前的试验中才发现设计中的某些 缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。 机械加工 车削 普通车床作为最早的金属切削机床中的一种，目前仍然有许多有用的和为人们所需要的特性。现在，这些机床主要用在规模较小的工厂中，进行小批量的生产，而不是进行大批量的生产。 在现在的生产车间中，普通车床已经被种类繁多的自动车床所取代，诸如自动仿形车床，六角车床和自动螺丝车床。现在，设计人员已经熟知先利用单刃刀具去除大量的金属余量，然后利用成型刀具获得表面光洁度和精度这种加工 方法的优点。这种加工方法的生产速度与现在工厂中使用的最快的加工设备的速度相等。 普通车床的加工偏差主要依赖于操作者的技术熟练程度。设计工程师应该认真地确定由熟练工人在普通车床上加工的试验零件的公差。在把试验零件重新设计为生产零件时，应该选用经济的公差。 六角车床 对生产加工设备来说，目前比过去更着重评价其是否具有精确的和快速的重复加工能力。应用这个标准来评价具体的加工方法，六角车床可以获得较高的质量评定。 在为小批量的零件（ 100 200 件）设计加工方法时，采用六角车床时最经济的。为了在六角车床上获得尽 可能小的公差值，设计人员应该尽量将加工工序的数目减至最少。 自动螺丝车床 自动螺丝车床 通常被分为以下几种类型：单轴自动、多轴自动和自动夹紧车床。自动螺丝车床最初是被用来对螺钉和类似的带有螺纹的零件进行自动化和快速加工的。但是，这种车床的用途早就超过了这个狭窄的范围。现在，它在许多种类的精密零件的大批量生产中起者重要的作用。工件的数量对采用自动螺丝车床所加工 零件的经济性有较大的影响。如果工件的数量少于 1000 件，在六角车床上进行加工比在自动螺丝车床上加工要经济得多。如果计算出最小经济批量，并且针对工 件批量正确地选择机床，就会降低零件的加工成本。 自动仿形车床 因为零件的表面粗糙度在很大程度上取决于工件材料、刀具、进给量和切削速度，采用自动仿形车床加工得到的最小公差不一定是最经济的公差。 在某种情况下，在连续生产过程中，只进行一次切削加工时的公差可以达到 于某些零件，槽宽的公差可以达到 孔和采用单刃刀具进行精加工时，公差可达到 希望获得最大产量的大批量生产中，进行直径和长度的车削时的最小公差值为 是最经济的。 铣削 除了车 削和钻削，铣削无疑是应用最广泛的金属切削方法。铣削非常适合于而且也易于应用在任何数量的零件的经济生产中。在产品制造过程中，许许多多种类的铣削加工是值得设计人员认真考虑和选择的。 与其他种类的加工一样，对于进行铣削加工的零件，其公差应该被设计或铣削生产所能达到的经济公差。如果零件的公差设计得比需要的要小，就需要增加额外的工序，以保证获得这些公差 这将增加零件的成本。 磨削 磨削是一种应用最广泛的零件精加工方法，用来获得非常小的公差和非常低的表面粗糙度。目前，几乎存在着适合于各种磨削工序的磨削。零件的设计特 征在很大程度上决定了需要采用的磨削的种类。当加工成本太高时，就值得对零件进行重新设计，使其能够通过采用既便宜又具有高生产率的磨削方法加工出来，以获得经济效益。尽管通常认为磨削适用于精加工工序，对那些适合于采用磨削来完成粗、精加工工序的工件，也经常采用磨削方法完成全部加工工作，而不采用车削或者其他加工方法。因此，许多种类的锻件和其他零件，可以采用磨削的方法完成其从毛坯到成品的全部加工，这可以显著地节约时间和费用。 磨床有以下几种类型：外圆磨床、无心磨床、内圆磨床、平面磨床和工具磨床。 外圆磨床和无心磨床是用来 磨削圆柱形工件或者圆锥形工件的。因此，花键轴、轴和其他类似的零件是采用普通的外圆磨床，或者采用无心磨床进行加工的。 螺纹磨床用来磨削螺纹量规上的精密螺纹和用来磨削螺纹的中径与轴的同心度公差很小的精密件上的螺纹。 内圆磨床用来磨削精密的孔、汽缸孔以及各种类似的，需要进行精加工的孔。 平面磨床用来对各种平面工件，或者带有平面的工件进行精加工。可以采用砂轮的边或者砂轮的端面进行磨削。这类机床上
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