撥叉加工自動線設(shè)計含14張CAD圖
撥叉加工自動線設(shè)計含14張CAD圖,加工,自動線,設(shè)計,14,cad
XX設(shè) 計 開 題 報 告
（ 20XX 屆）
題目：撥叉加工自動線設(shè)計
學(xué)生：
系： 專業(yè)班級：
指導(dǎo)教師： 專業(yè)技術(shù)職務(wù)：
1．本課題的意義
? 畢業(yè)設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學(xué)計劃的一個重要組成部分，是各教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗，其實踐性和綜合性是其他教學(xué)環(huán)節(jié)所不能替代的，通過畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練，對培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力具有十分重要的作用。
畢業(yè)設(shè)計還是高等學(xué)校工科學(xué)院學(xué)生畢業(yè)前進行的全面綜合訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識與技能解決實際問題的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校獲得的最后訓(xùn)練機會，也是對學(xué)生在校期間所獲得知識的體驗。
這次設(shè)計的題目是：撥叉加工小型自動線設(shè)計。讓學(xué)生對車間的小型自動線的加工過程，以及經(jīng)濟型數(shù)控機床得到進一步的深入。
2．本課題的基本內(nèi)容
自動生產(chǎn)線之所以稱為一個系統(tǒng),是因為它是建立在機械、電子、計算機、傳感、驅(qū)動、接口等技術(shù)的基礎(chǔ)上的一門綜合技術(shù)。它是從系統(tǒng)工程觀點出發(fā)、應(yīng)用這些綜合技術(shù)，根據(jù)生產(chǎn)的不同需要，對它們進行有機的組織與綜合，從而實現(xiàn)整體設(shè)備的最佳化。因此，自動生產(chǎn)線雖然源于流水生產(chǎn)線與流水生產(chǎn)線有相似之處，但其性能已經(jīng)遠遠超過了流水生產(chǎn)線，并有許多明顯的不同。最主要的特點是自動生產(chǎn)線具有統(tǒng)一的自動控制系統(tǒng)，有較高的自動化程度，還具有比流水生產(chǎn)線更為嚴格的生產(chǎn)節(jié)奏，工件必需以一定的生產(chǎn)節(jié)拍經(jīng)過各個工位完成預(yù)定的加工。
這條小型自動線用于加工手扶拖拉機的三種變速撥叉的孔和端面。撥叉型號為CTZ6，材料為可鍛鑄鐵KT350-10，按兩班制工作，年產(chǎn)量為100000件/年。
3．課題實施計劃
時間 工作內(nèi)容
2.13～2.15 查詢資料
2.16～2.19 整理資料
2.20～2.21 撥叉加工小型自動線設(shè)計
發(fā)展趨勢
2.22～2.26 撥叉加工小型自動線設(shè)計
2.27～3.05 寫初始稿
3.06～3.08 寫二稿
3.09～3.10 定稿以及整理打印
5．與本課題相關(guān)的主要參考文獻（列出作者、論文名稱、期刊號、出版年月，參考文獻應(yīng)在3篇及以上）
參考文獻
[１] 華中工學(xué)院機械制造科研室．機床自動化與自動線．北京：機械工業(yè)出版社，1981
[２] 大連組合機床研究所．組合機床設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社，1975
[３] 李洪．機械加工工藝手冊．北京：北京出版社，1990
[４] 李柱．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)(上冊)．北京：計量出版社，1984
[５] 李宏勝．機床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用．北京：高等教育出版社，2001
[６] 徐英南．組合機床及其自動線的使用與調(diào)整．北京：勞動人事出版社，1987
[７] 張俊謨．單片機中級教程原理與應(yīng)用．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999
[８] 馮辛安．機械制造裝配設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社，2004
[９] 何家才．單片機控制工程實踐技術(shù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[10] 曹巧嬡．單片機原理及應(yīng)用(第二版)．北京：電子工業(yè)出版社，2002
[11] 何立民．MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)置與接口技術(shù)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002
[12] 方華，高富強，蔣廷彪，劉電霆．單片機原理及應(yīng)用(MCS-51)．重慶：重慶大學(xué)出版社，2003
[13] 吳宗澤，羅圣國．機械設(shè)計課程設(shè)計手冊(第二版)．北京：高等教育出版社，1998
指導(dǎo)教師：
年 月 日
撥叉加工自動線設(shè)計
XX設(shè) 計(論XX)
題 目 名 稱 撥叉加工自動線設(shè)計
題 目 類 別
學(xué) 院（系）
專 業(yè) 班 級
學(xué) 生 姓 名
指 導(dǎo) 教 師
開題報告日期
撥叉加工小型自動線設(shè)計
中文摘要
本次畢業(yè)設(shè)計是撥叉加工小型自動線設(shè)計。主要介紹加工手扶拖拉機的三種CTZ6型變速撥叉的孔和端面的小型自動線，能同時地加工三種變速撥叉，采用隨行夾具輸送，并達到所要求的精度要求。該自動線加工工位是直線排列，隨行夾具采用鼓輪從自動線的下方返回，控制系統(tǒng)采用機械凸輪集中控制方式，并利用單片機控制輸送帶運行節(jié)拍為一個生產(chǎn)節(jié)拍。
關(guān)鍵詞：小型自動線；撥叉加工；隨行夾具；生產(chǎn)節(jié)拍；專用部件。
Abstract
This graduation project sets aside the fork and processes the small-scale transfer machine to design. Process three kinds of CTZ6 type small-scale transfer machines changing speed hole and terminal surface who sets aside the fork of the walking tractor in main introduction, can process three kinds and change speed and set aside the fork at the same time, adopt retinue's jig to send , reach the required precision to require. This transfer machine processes the engineering one to arrange sharply, retinue's jig adopts a drum of wheels to return below of the transfer machine, the control system adopts the mechanical cam to concentrate the control method, utilize the one-chip computer to control the operation beat of the conveyer belt for a beat of producing.
Key words： Small-scale transfer machine; Set aside the fork to process; Retinue's jig; Produce the beat; Special-purpose part.
目錄
目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1
中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3
Abstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3
引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3
第1章 緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4
1.1 自動線概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4
1.2 小型自動線的設(shè)計程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5
第2章 撥叉加工小型自動線總體設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
2.1 CTZ6型撥叉加工自動線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
2.2 自動線的生產(chǎn)節(jié)拍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
2.2.1 自動線生產(chǎn)節(jié)拍計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
2.3 零件的工藝方案的擬訂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
2.3.1 分析毛坯情況．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
2.3.2 定位基面的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
2.4 自動線的工藝過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
2.4.1 撥叉工序圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
2.4.2 自動線的工藝過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8
2.4.3 自動線切削用量的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8
2.5 自動線的總體布置及結(jié)構(gòu)特點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9
2.5.1 自動線的總體布置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9
2.5.2 自動線的主要特點如下．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 10
2.6 自動線總聯(lián)系尺寸圖的繪制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 11
2.6.1 輸送帶步距t的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
2.6.2 機床與其他設(shè)備之間聯(lián)系尺寸的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12
2.6.3 機床間距離的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12
2.6.4 裝料高度的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12
2.6.5 管道、電氣及其它裝置配置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12
2.7 工序節(jié)拍的平衡．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13
2.7.1 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13
2.7.2 平衡工序節(jié)拍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13
2.8 自動線周期表的繪制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15
2.8.1 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15
2.8.2 繪制周期表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 16
2.9 主要專用部件設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 16
2.9.1 驅(qū)動裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 16
2.9.2 中間底座．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 17
2.9.3 動力滑臺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 18
2.9.4 剛性主軸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19
2.9.5 變位油缸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 21
第3章 電氣控制部分設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22
3.1 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22
3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22
3.2.1 控制系統(tǒng)的功能要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22
3.2.2 控制主機及主要芯片的選用及控制原理框圖設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23
3.2.2.1 芯片選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23
3.2.2.2 系統(tǒng)運行原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 24
3.2.2.3 控制電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 24
總結(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 26
鳴謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 26
參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27
引言
畢業(yè)設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學(xué)計劃的一個重要組成部分，是各教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗，其實踐性和綜合性是其他教學(xué)環(huán)節(jié)所不能替代的，通過畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練，對培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力具有十分重要的作用。
畢業(yè)設(shè)計還是高等學(xué)校工科學(xué)院學(xué)生畢業(yè)前進行的全面綜合訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識與技能解決實際問題的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校獲得的最后訓(xùn)練機會，也是對學(xué)生在校期間所獲得知識的體驗。
這次設(shè)計的題目是：撥叉加工小型自動線設(shè)計。讓學(xué)生對車間的小型自動線的加工過程，以及經(jīng)濟型數(shù)控機床得到進一步的深入。
第1章 緒論
1.1自動線概述
當(dāng)今時代,由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,自動線生產(chǎn)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用.在機械制造、電子等行業(yè)中已經(jīng)設(shè)計和制造出大量的類型各異的自動生產(chǎn)線。這些自動生產(chǎn)線的使用，對于提高勞動和生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量，改善工人勞動條件，降低能源消耗，節(jié)約材料等方面都取得了顯著的成就。
自動線生產(chǎn)線是在流水線的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它不僅要求線體上的各種機械加工裝置能自動地完成預(yù)定的各道上工序及工藝過程，使產(chǎn)品成為合格的制品，而且要求在裝卸工件定位夾緊,工件在工序間的輸送,切屑的排除,甚至包裝等都能自動地進行.為了達到這一要求,人們通過自動輸送及其他一些輔助裝置按工序順序?qū)⒏鞣N機械加工裝置連成一體,并通過液壓系統(tǒng),氣壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)將各個部分動作聯(lián)系起來,使其按照規(guī)定的程序自動地進行工作,我們稱這種自動工作的機械裝置系統(tǒng)為自動生產(chǎn)線.
自動生產(chǎn)線之所以稱為一個系統(tǒng),是因為它是建立在機械、電子、計算機、傳感、驅(qū)動、接口等技術(shù)的基礎(chǔ)上的一門綜合技術(shù)。它是從系統(tǒng)工程觀點出發(fā)、應(yīng)用這些綜合技術(shù)，根據(jù)生產(chǎn)的不同需要，對它們進行有機的組織與綜合，從而實現(xiàn)整體設(shè)備的最佳化。因此，自動生產(chǎn)線雖然源于流水生產(chǎn)線與流水生產(chǎn)線有相似之處，但其性能已經(jīng)遠遠超過了流水生產(chǎn)線，并有許多明顯的不同。最主要的特點是自動生產(chǎn)線具有統(tǒng)一的自動控制系統(tǒng)，有較高的自動化程度，還具有比流水生產(chǎn)線更為嚴格的生產(chǎn)節(jié)奏，工件必需以一定的生產(chǎn)節(jié)拍經(jīng)過各個工位完成預(yù)定的加工。
接 口
執(zhí) 行 機 構(gòu)
信息處理
接 口
機 械 本 體
傳 感 器
控制
機械連接
檢測信號
由于生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，各種類型的自動生產(chǎn)線的大小不一，結(jié)構(gòu)、功能各異。我們可以把它分五個部分：機械、檢測、信息處理、執(zhí)行機構(gòu)和接口部分。它們之間的聯(lián)系如圖1-1所示：
圖1-1 自動線聯(lián)系框圖
從功能上看，不論何種類型的自動生產(chǎn)線，都應(yīng)具備最基本的四大功能：即運轉(zhuǎn)功能、控制功能、檢測功能和驅(qū)動功能。運轉(zhuǎn)功能在自動生產(chǎn)線中依靠動力源來提供。控制功能的實現(xiàn)在自動生產(chǎn)線中主要由微機、單片機、可編程控制器或者其他一些電子裝置來承擔(dān)。在工作過程中，傳感器把信號檢測出來、控制裝置對其進行存貯、運算、變換等，然后用相應(yīng)的接口電路向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出命令完成必要的動作。檢測功能主要由位置傳感器、直線位移傳感器、角位移傳感器等來實現(xiàn)。傳感器收集著生產(chǎn)線上各種信息。驅(qū)動功能主要由電動機等執(zhí)行機構(gòu)完成。整個自動生產(chǎn)線的主體是機械部分。
本次設(shè)計的是CTZ6型撥叉加工小型自動線，用于加工手扶拖拉機的三種變速撥叉的孔和端面。
小型自動線亦稱微型自動線,其主要特征是自動線的所有工位,都安置在一個整體機座上，因而結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。在工藝特點方面，與回轉(zhuǎn)臺式小型組合機床相類似，適合于加工工序不太多的小型工件。但配置的靈活性和工藝的靈活性上要比回轉(zhuǎn)臺式小型組合機床優(yōu)越，在結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)工程上則有自動線的特征。
大多數(shù)小型自動線的加工工位都是直線排列的，而且采用隨行夾具。根據(jù)隨行夾具的返回方式不同，這種自動線有兩種配置形式，一種是隨行夾具從自動線下方返回；另一種是隨行夾具水平返回，自動線呈矩形框式。
小型自動線的控制系統(tǒng)亦有兩種類型。一種是集中控制系統(tǒng)，自動線的動力部件及輔助裝置都由主分配軸上的凸輪控制；一種是分散控制系統(tǒng)，各種動力部件及輔助裝置各自具有獨立的機械、液壓或氣動傳動，自動線所有運動之間的互鎖，由電氣系統(tǒng)實現(xiàn)。
本設(shè)計的自動線加工工位是直線排列，采用隨行夾具輸送，而隨行夾具是采用鼓輪從自動線的下方返回?？刂葡到y(tǒng)采用機械凸輪集中控制方式。除了鼓輪轉(zhuǎn)位及輸送帶運行外，其余所有動作均采用以液壓為動力的機械凸輪集中控制。
摘自[ 1 ]
1.2 小型自動線的設(shè)計程序
設(shè)計程序可概括如下：
1 訂工藝方案，并繪制工序圖及加工示意圖；
⑵ 擬訂全線的主自動線方案；
⑶ 確定自動線的總體布局，繪出自動線的總聯(lián)系尺寸圖；
⑷ 繪制自動線周期表；
⑸ 對設(shè)有充分把握的某些程序、先進工藝及結(jié)構(gòu)，進行必要的試驗工作等。
第2章 撥叉加工小型自動線總體設(shè)計
2.1 CTZ6型撥叉加工自動線
這條小型自動線用于加工手扶拖拉機的三種變速撥叉的孔和端面。撥叉型號為CTZ6，材料為可鍛鑄鐵KT350-10，按兩班制工作，年產(chǎn)量為100000件/年。
2.2 自動線的生產(chǎn)節(jié)拍
根據(jù)年生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小計算出自動線的生產(chǎn)節(jié)拍，再與同類產(chǎn)品的流程生產(chǎn)線的節(jié)拍對比，作為是否建立自動線的參考。
2.2.1 自動線生產(chǎn)節(jié)拍計算（見[ 1 ]）
(2-1)
(2-2)
式中 -----自動線的生產(chǎn)節(jié)拍（分/件）；
-----年基本工時（小時/年），一班制2360時/年，兩班制4650時/年；本設(shè)計按兩班制；
-----自動線對象產(chǎn)品（零件）的年產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）；
-----自動線的負荷率，0.65~0.85，復(fù)雜取低值，簡單取高值；本設(shè)計取0.75；
-----產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年）；本設(shè)計為100000（臺/年）；
-----每臺產(chǎn)品包含對象產(chǎn)品（零件）的數(shù)量（件/臺）；n=1；
-----備品率；本設(shè)計取10%；
-----廢品率；本設(shè)計取8%；
故有
2.3 零件的工藝方案的擬訂
2.3.1 分析毛坯情況
由于零件過于復(fù)雜，因而采用鑄造的方法，工件的材料是KT350-10，其中抗拉強度為350Mpa,延伸率為10%。
2.3.2 定位基面的選擇
由于撥叉的形狀不規(guī)則，在自動線上加工沒有合適的輸送基面，為了實現(xiàn)工序間的輸送可采用隨行夾具。隨行夾具是利用底面兩銷孔和定位銷來實現(xiàn)定位，利用各機床的固定夾具來實現(xiàn)隨行夾具的定位夾緊。（一面兩銷孔）
三種撥叉在隨行夾具上是以板面和圓柱外端定位，消除五個自由度。工件由圓柱外端面夾緊。
2.4 自動線的工藝過程
2.4.1 撥叉工序圖
圖2-1是在自動線上加工的三種撥叉的工序圖。加工表面是孔和端面。
a) 副變速撥叉
b) 快擋撥叉
c) 倒擋撥叉
圖2-1 三種撥叉的工序圖
2.4.2 自動線的工藝過程
圖2-2 自動線的工藝過程
圖中表示自動線共有八個工位，其中工位1用于裝卸工件，4、5、8為空工位。
工序1（工位2）：雙面鉆Φ13孔，每面只鉆到全深的三分之一，并粗刮端面。
工序2（工位3）：從一面將Φ13孔鉆通。
工序3（工位6）：擴孔到Φ13.8并倒角。
工序4（工位7）：鉸孔到Φ，精刮定位用的端面。
2.4.3 自動線切削用量的選擇
合理的切削用量，是保證自動線加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素之一，同時，也是設(shè)計自動線時用于計算切削力、切削功率和切削時間的必要數(shù)據(jù)，是設(shè)計機床、夾具、刀具的依據(jù)。為了便于正確選擇切削用量，需先認識切削用量對切削加工的影響，并了解自動線切削用量的選擇特點。
為了減少加工的輔助時間，選用硬質(zhì)合金刀具，同時考慮毛坯的材料為KT350-10，其硬度在120-163HB之間，見[ 1 ]可選用刀具以及切削用量如下：
工序1：用硬質(zhì)合金鉆頭, 雙面鉆直徑孔，每面只鉆到全深的三分之一
切削速度：
轉(zhuǎn) 速：
每轉(zhuǎn)進給量：
每分進給量：
工序2：用硬質(zhì)合金鉆頭,鉆通孔
切削速度：
轉(zhuǎn) 速：
每轉(zhuǎn)進給量：
每分進給量：
工序3：用硬質(zhì)合金鉆頭,擴孔
切削速度：
轉(zhuǎn) 速：
每轉(zhuǎn)進給量：
每分進給量：
工序4：用硬質(zhì)合金鉆頭,鉸孔
切削速度：
轉(zhuǎn) 速：
每轉(zhuǎn)進給量：
每分進給量：
2.5 自動線的總體布置及結(jié)構(gòu)特點
2.5.1 自動線的總體布置
如圖2-3所示：
圖2-3 CT26自動線總體布置圖
1— 回轉(zhuǎn)鼓輪 2—滑臺 3—主軸箱 4—隨行夾具 5—驅(qū)動裝置 6—主輸送裝置
7—氣動扳手 8—機座 9—中間底座10—液壓箱 11—冷卻泵箱 12—返回輸送油缸
如圖所示，全線共有八個工位，其中四個為加工工位，有動力滑臺和剛性主軸箱各
五個。除了液壓箱和電氣柜以外，其它部件都安裝在整體鑄鐵機座上。隨行夾具在線上是直線排列，彼此相互緊靠。隨行夾具的輸送步距為300mm，當(dāng)順次經(jīng)過各個工位之后，自動線未端的回轉(zhuǎn)鼓輪將隨行夾具轉(zhuǎn)到下面，由返回輸送裝置從機座中間送回線首，線首的回轉(zhuǎn)鼓輪再將隨行夾具轉(zhuǎn)上來以備裝料。
隨行夾具的主輸送裝置、回轉(zhuǎn)鼓輪、返回輸送裝置之間的關(guān)系如圖2-4所示：
圖2-4 隨行夾具輸送系統(tǒng)圖
2.5.2 自動線的主要特點如下：
⑴ 自動線可以同時加工三種撥叉，隨行夾具分成三組，其上裝有不同的信號擋塊，在輸送過程中，通過無觸點開關(guān)發(fā)出不同的信號，控制工位2上的復(fù)位，以適應(yīng)三種撥叉不同的孔深。
但是隨行夾具總共有十四個，三組中有一組為四個，其余二組各為5個，這樣加工出來的三種撥叉的數(shù)量不等，在均衡生產(chǎn)上還存在問題。
⑵ 自動線采用了機械凸輪集中控制方式。自動線除了采用鼓輪轉(zhuǎn)位及輸送帶運行以外，其余所有動作均采用以液壓為動力的機械凸輪集中控制，減少了各動作間的信號連鎖、電氣、液壓元件的數(shù)量。自動線的外形整齊、美觀、動作間的互鎖關(guān)系更加穩(wěn)定可靠。
集中控制的傳動系統(tǒng)圖如圖2-5所示：
如圖2-5,它靠一個帶有齒條12的雙向油缸1經(jīng)齒輪2帶動主分配軸3轉(zhuǎn)動.在主分配軸上裝有兩個用于控制對隨行夾具進行插銷、撥銷的凸輪4,一個用于控制對隨行夾具進行夾緊、松開的凸輪5；四個圓錐齒輪6分別經(jīng)過圓錐齒輪聯(lián)軸器等帶動各個加工工位上用于控制滑臺進給運動的凸輪7。主分配軸3只能作回轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)角度約3600左右。自動線每完成一個節(jié)拍，主分配軸3擺動一次。隨行夾具的定位夾緊及動力滑臺的快進、工進的程序是由各凸輪的曲線和各凸輪在分配軸上的安裝位置來保證的，而動力滑臺的進給速度和定位夾緊動作速度的調(diào)節(jié)是靠各工位上進給凸輪的曲線及通過調(diào)整油缸1的移動速度來實現(xiàn)的。故這種傳動系統(tǒng)比完全用機械集中傳動具有一定的靈活性。
⑶ 自動線上的擴鉸工位,刀具采用套裝式擴鉸結(jié)構(gòu)，使支承點靠近工件，從而提高了加工精度。
⑷ 電氣部分采用硅晶體TTL集成電路及NPN晶體管組成的PCZ-1型程控箱進行程序控制。發(fā)信元件采用2J1-24型晶體管無觸點行程開關(guān)。電氣控制箱上設(shè)有邊光顯示裝置，在加工過程中以燈光顯示文字和圖形。電氣控制部分的設(shè)計詳見第3章。
圖2-5 集中控制的傳動系統(tǒng)圖
1—油缸 2—齒輪 3—主分配軸 4—端面凸輪 5—圓柱凸輪 6—錐齒輪
7—進給圓柱凸輪 8—立式滑臺 9—臥式滑臺 10—夾緊楔塊 11—夾緊銷 12—齒條
2.6 自動線總聯(lián)系尺寸圖的繪制
自動線總聯(lián)系尺寸圖，主要解決自動線中機床之間、機床與輔助裝置之間以及輔助裝置之間的相互關(guān)系。它是設(shè)計自動線各個部件的依據(jù)，也是檢查各個部件相互關(guān)系的重要資料。
2.6.1 輸送帶步距t的確定
如圖2-6所示
圖2-6 輸送帶步距圖
輸送帶步距，是指輸送帶上兩個棘爪之間的距離,在確定輸送帶的步距時，既要考慮機床之間有足夠的距離，又要盡量縮短自動線的長度。一般通用輸送帶步距取為350～1700mm，見[ 1 ]可按下式確定其大?。?
(2-3)
式中 -----工件沿輸送方向的長度（mm）；
------后備量及前備量（mm）。其大小與輸送帶的型號有關(guān)，本設(shè)計采用帶棘爪和擺桿的步伐式工件輸送帶，且取棘爪高度為H=15mm。
查[ 2 ]得
后備量：
前備量：
根據(jù)已確定的輸送帶步距，可以選擇輸送裝置的行程長度：
=+ (2-4)
又根據(jù)隨行夾具的尺寸及輸送帶的結(jié)構(gòu)，決定輸送帶的步距為300mm，則為=300+18=318（mm）
2.6.2 機床與其他設(shè)備之間聯(lián)系尺寸的確定
為了安全起見，相鄰的運動部件之間的間距，可小于250mm，或大于600mm，如果必需取在250～600mm的范圍時，應(yīng)考慮設(shè)置防護罩。
對于需要調(diào)整而不動的相鄰部件之間的間距，一般取700mm。如果其中之一是運動
部件，則這距離還應(yīng)加大。
2.6.3 機床間距離的確定
兩臺機床之間的距離尺寸，見[ 1 ]可按下式求出：
(2-5)
式中 -----輸送帶的步距（mm）；
-----兩臺機床之間的空工位數(shù)；
2與3、6與7之間沒有空工位，則有：
3與6之間的空工位=2，則有：
設(shè)置空工位的目的，主要是為了便于自動線的調(diào)整與看管。是否設(shè)空工位或者空工位數(shù)應(yīng)設(shè)多少，要根據(jù)工件大小及具體情況而定。
2.6.4 裝料高度的確定
對于組合機床自動線，裝料高度是指機床底平面至固定夾具上定位面之間的高度尺寸。本設(shè)計是對于較小的工件，裝料高度可適當(dāng)增加，且采用垂直下方返回隨行夾具的自動線，裝料高度還可適當(dāng)增加至1300mm。
2.6.5 管道、電氣及其它裝置配置
為了對自動線進行集中控制，自動線要設(shè)置中央操縱臺。操縱臺上除了要有主令控制裝置，工作狀態(tài)選擇開關(guān)，控制全線和各工藝設(shè)備動作的按鈕和開關(guān)外，還應(yīng)當(dāng)有反映自動線工作狀態(tài)的信號裝置及故障尋檢系統(tǒng)。為了便于單機調(diào)整，在每臺機床及需要經(jīng)常調(diào)整的主要設(shè)備上，還應(yīng)當(dāng)調(diào)整按鈕或按鈕盒，在自動線全長上要均勻分布一些緊急停止按鈕。
2.7 工序節(jié)拍的平衡
2.7.1 概述
自動線所需的工序及其加工順序確定了以后，還可能出現(xiàn)各工序的生產(chǎn)節(jié)拍不相等的情況，如有的工序節(jié)拍比自動線生產(chǎn)綱領(lǐng)所要求的節(jié)拍長，這些工序?qū)⒉荒芡瓿缮a(chǎn)任務(wù)；而另外一些工序的節(jié)拍又比短得多，這些工序的設(shè)備不滿，將不能充分發(fā)揮其生產(chǎn)效能。因此，必須平衡各工序的節(jié)拍，使實際的節(jié)拍與相等或稍短一些，才能使自動線取得良好的經(jīng)濟效果。自動線所需要的設(shè)備臺數(shù)，在按工藝流程初步選定了以后，也需要經(jīng)過平衡工序節(jié)拍來核實或適當(dāng)增減，才能最后確定下來。
2.7.2 平衡工序節(jié)拍
首先要按擬訂的工藝流程，計算出每一工序的工作循環(huán)時間，見[ 1 ]按下式進行：
=+ （min） (2-6)
(2-7)
式中 -----工作循環(huán)時間（min）；
-----基本工藝時間（min），包括切入幾切出時間；
L -----工件行程長度（min），（即被切削層長度）；
、-----分別為切入、切出行程長度（mm）；
-----動力部件的進給量（mm/min）；
-----與不重合的輔助時間（min），可取為0.3~0.5min；
(1) 工序1: 雙面鉆Φ13孔,每面只鉆到孔深的1/3。
采用通用麻花鉆頭2，主偏角。
由[ 3 ]得
(2-8)
鉆中心孔和盲孔時，=0。
式中 D-----孔徑Φ13mm。
故得:
已知: L=
則有：
取 故：
(2) 工序2: 從一面將Φ13孔鉆通。
采用通用麻花鉆頭2,主偏角。
同工序1式(2-8)所得,
鉆通孔時， (一般取1~4mm)。
已知: L=
則有：
取 故：
(3) 工序3: 擴孔Φ13至Φ13.8，并倒角。
采用錐柄擴孔鉆(GB1141-84,莫氏號為2)，主偏角。
由[ 3 ]得
(2-9)
式中 D-----擴、鉸后的孔徑(mm)；
-----擴、鉸前的孔徑(mm)；
擴鉆和擴孔時， (一般取2~4mm)。
故有:
已知: L=
則有：
取 故：
(4) 工序4: 鉸孔至Φ。
采用直柄機用鉸刀(GB1132-84)，主偏角。
同工序3式(2-9)所得,
由[ 3 ]表2.5-8，其切出長度根據(jù)切削深度，取。
已知: L=
則有：
取 故：
可見,每一個工序的工作循環(huán)時間都比自動線生產(chǎn)節(jié)拍短,故不存在限制性工序。
2.8 自動線周期表的繪制
2.8.1 概述
自動線的周期表列出自動線各臺機床及輔助裝置的動作順序、動作時間、自動線的節(jié)拍。繪制工作循環(huán)周期表要從第一段的第一個運動開始,而且,各機構(gòu)的動作,應(yīng)按一定的順序進行的，它們之間有著嚴格的互鎖要求。
先要計算出自動線的基本工藝時間和輔助時間（見[ 1 ]）。
(1) 基本工藝時間：
(2) 輸送帶向前時間：
（2-10）
式中 -----輸送帶行程長度（mm）；
-----輸送帶傳動裝置移動速度，（一般取<16m/min）；
-----輸送帶傳動裝置行程終了制動時間。（當(dāng)小于6m/min時，行程終了可以不用制動或用很小一段制動距離；當(dāng)移動速度為7~16m/min時，制動時間取=0.015~0.03min）。
取，，。
故有：
輸送帶向后時間，一般與基本工藝時間重合，返回終點時用緩沖器緩慢，消除沖擊，減慢時間可不計。
(3) 工件定位夾緊時間：一般取0.03～0.1min，現(xiàn)取0.06min。
定位銷松開時間： 取0.04min。
(4) 動力滑頭的快速行程時間：
① 快進時間：
（2-11）
② 快退時間：
（2-12）
式中： -----動力滑頭快進向前行程長度（mm）；
-----動力滑頭快退向后行程長度（mm）；
-----動力滑頭快速行程速度（m/min）；
現(xiàn)取，，
2.8.2繪制周期表：
圖2-7所示是撥叉全自動線的周期表。
由于本自動線是采用IPC（工業(yè)控制計算機）控制系統(tǒng)，輸送帶運行的間隙時間必需根據(jù)自動線上加工時間最長的工序確定。此自動線分為四段加工工序，第一段加工工序時間最長。（粗、精刮端面的時間包含在第一段和第四段工序中）。
自動線的動作循環(huán)如圖所示，自動線有四個工段，其動作順序為：按下啟動按鈕,自動線循環(huán)開始,輸送帶向前移動到終點,同時給四段機床發(fā)出定位夾緊信號,定位夾緊后,給動力滑臺發(fā)出快進信號,動力滑臺快進并自動轉(zhuǎn)換為工作進給,第四段首先加工完并快速退回原位,給夾具發(fā)出拔銷、松開的信號；
當(dāng)?shù)谒亩畏祷氐脑缓?，給第三段輸送帶發(fā)出向前信號并等待，同時第三段加工完并快速退回原位，給夾具發(fā)出拔銷、松開的信號；第三段退回原位后，給第三段輸送帶發(fā)出向前信號并等待。同時第二段加工完并快速退回原位，給夾具發(fā)出拔銷、松開的信號；第二段退回原位后，給第二段輸送帶發(fā)出向前信號并等待。等第一段加工完后并快速退回，給夾具發(fā)出拔銷、松開的信號；第一段退回原位同時給輸送帶發(fā)出向前信號。
這時自動線又重復(fù)前述動作，進入下一次自動循環(huán)。兩次輸送帶前進的時間間隙為1.77分，由于第一段的加工時間最長，其余三段即使加工完了還必須處于等待狀態(tài)，等第一段加工完畢后才進入下一循環(huán)。
2.9 主要專用部件設(shè)計：
2.9.1 驅(qū)動裝置
驅(qū)動裝置是集中控制機構(gòu)的動力源，如圖2-8所示：
油缸的活塞桿1上有齒條，經(jīng)齒輪2帶動分配軸3回轉(zhuǎn)。活塞桿的行程可以保證分配軸3回轉(zhuǎn)一整周。但實際上分配軸不一定要回轉(zhuǎn)一整周。其回轉(zhuǎn)行程和端點位置可以用油缸兩端的螺釘調(diào)整。分配軸3上裝有凸輪4，通過滾子5帶動板件6沉分配軸的軸向移動。板6上緊固著兩根圓桿7，它通過端部螺紋與中間底座上用于夾緊隨行夾具的拉桿 (見下面圖2-9中的桿8) 相聯(lián)，用以控制隨行夾具夾緊和松開。分配軸3兩端的聯(lián)軸套8上還裝著兩個控制定位銷的凸輪9和10。凸輪11作用在行程節(jié)流閥12上，用以控制驅(qū)動裝置油缸活塞的移動速度。
分配軸3通過聯(lián)軸套8與加長軸聯(lián)接后，還要傳動各個動力滑臺（見圖2-5），因而要承受
較大的扭矩。其受力情況與動力滑臺的切削負載、摩擦阻力、以及驅(qū)動滑臺的凸輪壓力角有關(guān)，設(shè)計時應(yīng)作具體分析，按承受最大扭矩的情況驗算分配軸的剛度。
圖2-7 撥叉自動線循環(huán)周期表
2.9.2 中間底座
中間底座安裝在主輸送帶下面相應(yīng)于加工工位地方，共有兩個，一個在工位2和3；一個在工位6和7（見圖2-4）。它是安裝臥式動力滑臺的基礎(chǔ)部件，其中還裝有隨行夾具的定位和夾緊機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖2-9所示：
如圖2-9,其原理為:軸1通過撥爪2控制定位銷3。在軸1端部固裝著法蘭4，法蘭盤5空套在軸1上，4與5之間用一個Φ5mm的銷6相聯(lián)。盤5上的圓柱銷7插在凸輪(圖2-8 中的9和10)的曲線槽中。凸輪轉(zhuǎn)動時使定位銷3插入或撥出。銷6用作保險環(huán)節(jié)，在出現(xiàn)偶然故障時剪斷銷6,使定位機構(gòu)不受損壞。
隨行夾具的夾緊是由兩根長桿8通過端部螺紋與驅(qū)動裝置上的兩根圓桿(2-8中的7)相聯(lián)接，
當(dāng)長桿8被拉向左移(見圖2-9中的B-B)時，裝在長桿8上的擋環(huán)9通過彈簧10推動楔塊
11，使頂銷12向上,把隨行夾具壓緊在兩個定位平面N上。由于楔塊11的斜角很小，故具
圖2-8 自動線驅(qū)動裝置
1—活塞桿 2—齒輪 3—分配軸 4—凸輪 5—滾子 6—板件 7—圓桿
8—聯(lián)軸套 9、10、11—凸輪 12—節(jié)流閥
有自鎖功能。當(dāng)長桿8右移時，擋環(huán)13直接失去楔塊11，使之松開隨行夾具。實踐證明，只要彈簧10選擇得當(dāng)，本設(shè)計夾緊機構(gòu)的工作是可靠的。
在分配軸14裝著兩個錐齒輪,通過錐齒輪16、軸17和浮動聯(lián)軸節(jié)18驅(qū)動每個動力滑臺的傳動凸輪。
中間底座上部的滑座15是隨行夾具的支承件，隨行夾具在它上面滑行、定位和夾緊。下部的壓板19，是隨行夾具的返回導(dǎo)軌。
2.9.3 動力滑臺
如圖2-10是動力滑臺的結(jié)構(gòu)圖：
如圖2-10所示，滑座的兩端面N與中間底座的側(cè)面M（見（圖2-9））相接合。聯(lián)軸器
1與中間底座的浮動聯(lián)軸器想接合，將主分配軸的運動傳給軸2，再經(jīng)離合器3、軸4使凸輪5回轉(zhuǎn)，凸輪的曲線槽推動滾子6，通過支座7、絲桿8使滑臺產(chǎn)生進退運動。轉(zhuǎn)動長軸
圖2-9 中間底座的結(jié)構(gòu)
1— 軸 2—撥爪 3—定位銷 4—法蘭 5—法蘭盤 6—銷 7—圓柱銷
8—長桿 9—檔環(huán) 10—彈簧 11—楔塊 12—頂銷
9可以使離合器3脫開，這時轉(zhuǎn)動法蘭10可以使凸輪5轉(zhuǎn)動,從而對滑臺臺進行手動調(diào)整。離合器3是不對稱的雙齒端齒盤，即在整個圓周上只有一個位置可以合上，因而當(dāng)離合器合上后，凸輪5與主分配軸的相位關(guān)系就不需要再進行調(diào)整。松開夾緊塊11，轉(zhuǎn)動絲桿8，可以改變滑臺與支座7的相對位置，即調(diào)整滑臺的原始位置。
滑座的后面裝有無觸點行程開關(guān)12和擋鐵13，擋鐵隨凸輪一起回轉(zhuǎn)，因而可用來發(fā)出主分配軸的位置信號。
滑臺各導(dǎo)軌面通過潤滑油泵集中供油潤滑。潤滑油從油管14流到滑臺后臺端分油器15內(nèi)，再分兩路經(jīng)節(jié)流閥流向?qū)к?。在滑座周圍鑄有一圈溝槽，用心收集多余的導(dǎo)軌潤滑油，以維護機座的整潔。
2.9.4 剛性主軸
為了使自動線的結(jié)構(gòu)緊湊，省去鉆模板而采用了剛性主軸，其結(jié)構(gòu)如圖2-11所示：
自動線上所用剛性主軸有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種如圖2-11a所示，是用于擴孔和鉸孔的剛性主軸。在主軸內(nèi)部制成小油缸，其活塞桿是一個套裝主軸。擴孔時套裝主軸先伸出，進入
工件前面的導(dǎo)向中（圖2-2工位6）以增加剛性。鉸孔時，鉸刀裝在套裝主軸上，使之相對于剛性主軸來說有一定的浮動性。另一種如圖2-11b所示，設(shè)有伸縮的套裝主軸，用于鉆孔
和粗刮端面。
圖2-10 動力滑臺
1—聯(lián)軸器2—傳動軸 3—離合器4—軸 5—凸輪 6—滾子 7—支座 8—絲桿 9—長軸 10—法蘭 11—夾緊塊 12—行程開關(guān) 13—擋塊 14—油管 15—分油器
圖2-11 剛性主軸
2.9.5 變位油缸
在自動線上加工的三種撥叉，其孔的長度不同。在工位2（第1工序）上從兩端面各鉆孔長的三分之一，對于每一種撥叉，此不通孔的深度不同。但是滑臺進給凸輪升程是恒定的，所以必須相應(yīng)改變滑臺的原始位置來適應(yīng)鉆削不同的孔深。在工位2的滑臺上裝有變位油缸，來實現(xiàn)這一控制要求。
變位油缸的結(jié)構(gòu)如圖2-12所示：
為了使滑臺能夠?qū)崿F(xiàn)變位，須裝圖2-10中的絲桿8與滑臺脫開聯(lián)接。將變位油缸固定在滑臺1（圖2-12）上，聯(lián)接桿9則以六角端部與絲桿頭部的內(nèi)六角孔相聯(lián)接。這樣，當(dāng)進給凸輪回轉(zhuǎn)時，系通過滾子、支座、絲桿（見圖2-10）、聯(lián)接桿9、聯(lián)接板8、以及整個油缸帶動滑臺進退。當(dāng)管道A、B和C具有不同的進、回油狀態(tài)時，變位油缸就會帶著滑臺移動，使之處在不同的原始位置上。
根據(jù)滑臺所要求的原始位置，油缸的工作狀態(tài)如表2-1所示：
圖2-12 變位油缸結(jié)構(gòu)圖
1—滑臺 2—油缸蓋 3—小活塞 4—缸體 5—浮動活塞 6—油缸蓋
7—活塞桿 8—聯(lián)接板 9—聯(lián)接桿
表2-1 變位油缸工作狀態(tài)
鉆 孔 深 度
滑臺相對位置
進 油
回 油
處于最后端位置
B
C、A
滑臺向前15mm
C、A
B
滑臺向前24mm
C
A、B
第3章 電氣控制部分設(shè)計
3.1 概述
隨著工業(yè)自動化水平的提高，對電器的控制要求愈來愈精確。用微機對電機實施精確位移和速度控制有極大的優(yōu)越性。數(shù)控電機運行系統(tǒng)是由IPC（工業(yè)控制計算機）發(fā)出命令，通過與單片機之間的通信，使單片機產(chǎn)生控制電機運轉(zhuǎn)的脈沖波形，使電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)和停止等，還可自成系統(tǒng)自動運行。
本設(shè)計自動線控制系統(tǒng)方框圖如圖3-1所示:
圖3-1 自動線控制系統(tǒng)方框圖
其原理如圖示：通過差動變壓器轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)交流放大器放大并整流后儲存在由場效應(yīng)管組成的儲存器中，將切換信號保持一個工作節(jié)拍。儲存器的輸出電壓控制零值鑒別器，當(dāng)儲存器的輸出電壓大于零值鑒別器的翻轉(zhuǎn)電壓時，零值鑒別器便控制鉆床的進刀繼電器動作，作好鉆削的工作準備。當(dāng)鉆削完畢后碰到碰頭裝置，向輸送帶發(fā)出向前信號，輸送帶驅(qū)動器進行工作。其余的加工階段實行并行控制。
本設(shè)計對鉆削動力滑頭的兩個主要驅(qū)動電機進行電氣控制設(shè)計，實現(xiàn)快進、快退、工進和停止等運動。
3.2系統(tǒng)總體設(shè)計方案
3.2.1 控制系統(tǒng)的功能要求：
⑴ 電機1和電機2進給伺服運動控制；
⑵ 行程控制；
⑶ 鍵盤及顯示；
⑷ 面板管理；
⑸ 其他功能：光電隔離、功率放大、報警急停、復(fù)位等；
3.2.2 控制主機及主要芯片的選用及控制原理框圖設(shè)計
3.2.2.1 芯片選擇
本控制電路芯片采用8031單片機控制，該控制電路包括：CPU、擴展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器、擴展可編程接口芯片一片、譯碼器一片、地址鎖存器一片、鍵盤和顯示線路、光電隔離和功率放大電路、報警電路、急停和復(fù)位等電路、面板管理電路。
⑴ 微處理器（選用INTEL公司的8031CPU）
在方案中已確定使用MCS-51系列單片機8031。由INTEL公司生產(chǎn)的此型號單片機是一種低功率、高性能的8位CMOS微處理器芯片。片內(nèi)無程序存儲器（ROM）及128B的數(shù)據(jù)存儲器（EPROM），與工業(yè)標準的80C51指令集與引腳分布相兼容。它的特點歸納如下：
● MCS-51系列中最典型的產(chǎn)品；
● 寬工件電壓范圍：Vcc=2.7 ~ 5.5V;
● 全靜態(tài)工作方式：0 ~ 24MHz;
● 256×8位內(nèi)部RAM；
● 32條編程I/O口線；
● 2個16位定時/計數(shù)器；
● 5個中斷源；
● 可編程串行中斷；
● 低功耗的閑置與掉電模式。
⑵ 可編程RAM/IO擴展接口（8155）
8155芯片內(nèi)包含有256字節(jié)RAM，2個8位和1 個6位的可編程并行I/O口，
1個14位定時/計數(shù)器。8155可直接與MCS-51單片機聯(lián)接，不需要增加任何硬件邏
輯。由于8031單片機外接一片8155后，就擴展了數(shù)據(jù)RAM、I/O端口和定時/計數(shù)器，因而是MCS-51單片機系統(tǒng)中最常用的外圍接口芯片之一。
在8155的控制邏輯部件中，設(shè)置有一個控制命令寄存器和一個狀態(tài)寄存器。8155的工作方式由CPU寫入控制命令寄存器中的控制字來確定?？刂泼罴拇嫫髦荒軐懭氩荒茏x出，8位控制命令寄存器的低4位用來設(shè)置A口、B口和C口的工作方式。第4、5位用來確定A口、B口以選通輸入輸出方式工作時是否允許中斷請求。第6、7位用來設(shè)置定時/計數(shù)器的操作。
8155的A口、B口可工作于基本I/O方式或先通方式，C口可作為輸入輸出口線，也可作為A口、B口選通方式工作時的狀態(tài)控制信號線。其工作情況與8255方式0、方式1時大致相同，控制信號的含義也基本一樣。另外，在8155中還設(shè)有一個狀態(tài)標志寄存器，用來存放A口和B口的狀態(tài)標志。狀態(tài)標志寄存器的地址與命令寄存器的地址相同，CPU只能讀出，不能寫入。
在8155中還設(shè)有一個14位定時/計數(shù)器，可用來定時或?qū)ν獠渴录嫈?shù)，CPU可通過程序選擇計數(shù)長度和計數(shù)方式。計數(shù)長度和計數(shù)方式由輸入給計數(shù)寄存器的計數(shù)控制字來確定。
3.2.2.2 系統(tǒng)運行原理
電機控制系統(tǒng)的工作原理框圖如圖3-2所示。
圖3-2 步進電機控制系統(tǒng)的工作原理框圖
IPC（工業(yè)控制計算機）是電機控制系統(tǒng)的主機，負責(zé)從鍵盤接收外部命令，通過串行口發(fā)送到單片機，然后接收單片機回送的相同數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)數(shù)據(jù)的情況控制電路。如果相同，表明單片機正確接收命令；如果不相同，則在屏幕上顯示出錯信息。IPC的控制結(jié)束后，可做其他處理工作。
通信接口電路實現(xiàn)IPC串行口信號與單片機TTL信號之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)IPC與單片機的正常通信。
單片機負責(zé)接收來自IPC的命令，并將其轉(zhuǎn)換成控制脈沖信號，從并行口輸出，去控制電機的運行；在脫離IPC控制時，還要保證系統(tǒng)能按一定的程序自動運行。
功率放大電路是將單片機并行口輸出的控制脈沖信號進行電流和電壓放大，驅(qū)動電機，使電機隨著不同的控制脈沖信號作各種運轉(zhuǎn)。
電機是執(zhí)行動作的設(shè)備，當(dāng)脈沖按一定順序輸入電機各個相時，它就能實現(xiàn)不同的運動狀態(tài)，從而帶動固定在其上的其它設(shè)備如攝像頭等做相應(yīng)的運動。
3.2.2.3 控制電路
電機控制系統(tǒng)的電路原理圖如圖3-3所示：
⑴ 單片機
單片機采用常用的8031，并連接擴展芯片8155，由PC口輸出脈沖信號，分兩路控制步進電機的一維。RXD(P3.0)為串行輸入線，TXD(P3.1)為串行輸出線。P3.2～P3.5設(shè)置為行程保護開關(guān)，作為二維步進電機正、反向最大行程的保護。晶振選用12MHz。8031以中斷方式執(zhí)行IPC的命令。
⑵與IPC的接口電路
IPC機與單片機通過串行口進行通信。由于IPC配置的是標準RS-232串行接口，而單片機的輸入、輸出的是TTL電平，因此必須進行電平轉(zhuǎn)換。有MC1488將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232標準電平，工作電壓為+12V/-12V；MC1489則將RS-232的標準電平轉(zhuǎn)換成TTL電平，工作電壓為+5V。
⑶ 功率放大電路
功率放大電路中采用74HC05N1、N2將單片機PC口輸出的脈沖控制信號進行增強驅(qū)動能力，并經(jīng)三極管去控制光電耦合器。信號經(jīng)光電隔離之后，再經(jīng)DK63功率管(N12、N22…)放
圖3-3 電機控制系統(tǒng)的電路原理圖
大，驅(qū)動步進電機的各個相。圖3-3中Lxx即為步進電機的各相線圈。
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，作為我們踏入社會前的最后一課，其重要性是不言而喻的。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年中所學(xué)的專業(yè)知識一次系統(tǒng)的總結(jié)、復(fù)習(xí)，有機地檢驗所學(xué)基礎(chǔ)知識水平，實踐能力，以及動手分析問題，解決問題的能力，并在此過程中提出改進的方法。
經(jīng)過兩個月的緊張而又忙碌的畢業(yè)設(shè)計，使我深切地懂得一條生產(chǎn)線是如何有機地組織起來的，懂得小型自動生產(chǎn)線的意義和作用。對自動線的類型、輸送方式、驅(qū)動裝置、返回方式、排屑系統(tǒng)等有了更進一步的了解。同時這次設(shè)計也同時培養(yǎng)了我圍繞專題收集、閱讀、分析和運用資料與各種設(shè)計手冊的能力。最重要的是此次設(shè)計還培養(yǎng)了我與其他同學(xué)共同協(xié)作的能力。
但是由于缺乏工作實際經(jīng)驗和自己知識水平的所限，對問題的看法很不全面，難免會出現(xiàn)這樣那樣的錯誤，希望自己在今后的工作和學(xué)習(xí)中努力克服這些問題，并不斷地提高和完善自己。此外，這次設(shè)計在老師、同學(xué)的協(xié)助之下，通過協(xié)助和合作精神才能使我的設(shè)計完成得這么順利。
鳴謝
在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，得到了老師的耐心講解和熱情幫助，每當(dāng)我有什么不懂的問題，她總是耐心地給我講解和分析，并提出寶貴的意見，她時時關(guān)心著我的設(shè)計進程，對此，特表示衷心的感謝！
同時也感謝跟我一起搞這個設(shè)計題目的同學(xué)，正因我們的合作精神才能使這個設(shè)計得以順利完成，在此感謝他在設(shè)計期間的合作！
此外，對設(shè)計期間協(xié)助過我的老師和同學(xué)表示深深的感謝！
參
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