《撥叉加工自動(dòng)線畢業(yè)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《撥叉加工自動(dòng)線畢業(yè)設(shè)計(jì)（51頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 題 目： 撥叉加工自動(dòng)線設(shè)計(jì) 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是撥叉加工小型自動(dòng)線設(shè)計(jì)。主要介紹加工手扶拖拉機(jī)的三種CTZ6型變速撥叉的孔和端面的小型自動(dòng)線，能同時(shí)地加工三種變速撥叉，采用隨行夾具輸送，并達(dá)到所要求的精度要求。該自動(dòng)線加工工位是直線排列，隨行夾具采用鼓輪從自動(dòng)線的下方返回，控制系統(tǒng)采用機(jī)械凸輪集中控制方式，并利用單片機(jī)控制輸送帶運(yùn)行節(jié)拍為一個(gè)生產(chǎn)節(jié)拍。小型自動(dòng)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(dòng)線的動(dòng)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(dòng)力部件及輔助裝置各

2、自具有獨(dú)立的機(jī)械、液壓或氣動(dòng)傳動(dòng)，自動(dòng)線所有運(yùn)動(dòng)之間的互鎖，由電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)的自動(dòng)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(dòng)線的下方返回?？刂葡到y(tǒng)采用機(jī)械凸輪集中控制方式。除了鼓輪轉(zhuǎn)位及輸送帶運(yùn)行外，其余所有動(dòng)作均采用以液壓為動(dòng)力的機(jī)械凸輪集中控制。 關(guān)鍵詞：小型自動(dòng)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. Proce

3、ss 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 retinues jig to send , reach the required pr

4、ecision to require. This transfer machine processes the engineering one to arrange sharply, retinues 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 opera

5、tion beat of the conveyer belt for a beat of producing. Keywords Small-scale transfer machine; Set aside the fork to process; Retinues jig; Produce the beat; Special-purpose part. 目 錄 摘 要 I Abstract…………………………………………………………………………………….II 第 1 章 緒論 3 1.1 自動(dòng)線概述 3 1.2 小型自動(dòng)線的設(shè)計(jì)程序 4 第 2 章

6、撥叉加工小型自動(dòng)線總體設(shè)計(jì) 5 2.1 CTZ6撥叉加工自動(dòng)線 5 2.2 自動(dòng)線的生產(chǎn)節(jié)拍 5 2.2.1 自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)拍計(jì)算 5 2.3 零件的工藝方案擬定 5 2.3.1 分析毛坯情況 5 2.3.2 定位基面的選擇 5 2.4 自動(dòng)線的工藝過程 6 2.4.1 撥叉工序圖 6 2.4.2 自動(dòng)線的工藝過程 7 2.4.3 自動(dòng)線切削用量選擇 7 2.5 自動(dòng)線的總體布置及特點(diǎn) 8 2.5.1 自動(dòng)線的總體布置 8 2.5.2 自動(dòng)線的要特點(diǎn)如下: 9 2.6 自動(dòng)線總聯(lián)系尺寸圖的繪制 10 2.6.1 輸送帶步距t的確定 10 2.6.2 機(jī)床與其他設(shè)備

7、的聯(lián)系尺寸的確定 11 2.6.3 機(jī)床間距L的確定 11 2.6.4 裝料高度的確定 12 2.6.5 管道電氣及其他裝置配置 12 2.7 工序節(jié)拍的平衡 12 2.7.1 概述 12 2.7.2 平衡工序節(jié)拍 12 2.8 自動(dòng)線周期表的繪制 14 2.8.1 概述 14 2.8.2 繪制周期表 15 2.9 主要專用部件設(shè)計(jì) 15 2.9.1 驅(qū)動(dòng)裝置 15 2.9.2 中間底座 16 2.9.3 動(dòng)力滑臺(tái) 18 2.9.4 剛性主軸 19 2.9.5 變位油缸 20 第 3 章 電氣控制部分設(shè)計(jì) 22 3.1 概述 22 3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

8、22 3.2.1 控制系統(tǒng)功能要求 23 3.2.2 控制主機(jī)及主要芯片的選用及控制原理框圖設(shè)計(jì) 23 3.2.2.1 芯片選擇 23 3.2.2.2 系統(tǒng)運(yùn)行原理 24 3.2.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行原理 24 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………… 27 致 謝………………………………………………………………………………………28 附錄1……………………………………………………………………………………… 29 附錄2……………………………………………………………………………………… 42 第 1 章 緒論 1.1 自動(dòng)線概述

9、 當(dāng)今時(shí)代,由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)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(jī)械制造、電子等行業(yè)中已經(jīng)設(shè)計(jì)和制造出大量的類型各異的自動(dòng)生產(chǎn)線。這些自動(dòng)生產(chǎn)線的使用，對(duì)于提高勞動(dòng)和生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量，改善工人勞動(dòng)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(dòng)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(jī)械加工裝置能自動(dòng)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(dòng)地進(jìn)行.為了達(dá)到這一要求,人們通過自動(dòng)輸送及其他一些輔助裝置按工序順序?qū)⒏鞣N機(jī)械加工裝置連成一體,并通過液壓

10、系統(tǒng),氣壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)將各個(gè)部分動(dòng)作聯(lián)系起來,使其按照規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行工作,我們稱這種自動(dòng)工作的機(jī)械裝置系統(tǒng)為自動(dòng)生產(chǎn)線. 自動(dòng)生產(chǎn)線之所以稱為一個(gè)系統(tǒng),是因?yàn)樗墙⒃跈C(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、傳感、驅(qū)動(dòng)、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(diǎn)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(duì)它們進(jìn)行有機(jī)的組織與綜合，從而實(shí)現(xiàn)整體設(shè)備的最佳化。因此，自動(dòng)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過了流水生產(chǎn)線，并有許多明顯的不同。最主要的特點(diǎn)是自動(dòng)生產(chǎn)線具有統(tǒng)一的自動(dòng)控制系統(tǒng)，有較高的自動(dòng)化程度，還具有比流水生產(chǎn)線更為嚴(yán)格的生產(chǎn)節(jié)奏，工件必需以一定

11、的生產(chǎn)節(jié)拍經(jīng)過各個(gè)工位完成預(yù)定的加工。 接 口 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 信息處理 接 口 機(jī) 械 本 體 傳 感 器 圖1-1 自動(dòng)線聯(lián)系框圖 由于生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，各種類型的自動(dòng)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(gè)部分：機(jī)械、檢測(cè)、信息處理、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和接口部分。它們之間的聯(lián)系如圖1-1所示： 檢測(cè)信號(hào) 從功能上看，不論何種類型的自動(dòng)生產(chǎn)線，都應(yīng)具備最基本的四大功能：即運(yùn)轉(zhuǎn)功能、控制功能、檢測(cè)功能和驅(qū)動(dòng)功能。運(yùn)轉(zhuǎn)功能在自動(dòng)生產(chǎn)線中依靠動(dòng)力源來提供。控制功能的實(shí)現(xiàn)在自動(dòng)生產(chǎn)線中主要由微機(jī)、單片機(jī)、可編

12、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(hào)檢測(cè)出來、控制裝置對(duì)其進(jìn)行存貯、運(yùn)算、變換等，然后用相應(yīng)的接口電路向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出命令完成必要的動(dòng)作。檢測(cè)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(shí)現(xiàn)。傳感器收集著生產(chǎn)線上各種信息。驅(qū)動(dòng)功能主要由電動(dòng)機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成。整個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)線的主體是機(jī)械部分。 本次設(shè)計(jì)的是CTZ6型撥叉加工小型自動(dòng)線，用于加工手扶拖拉機(jī)的三種變速撥叉的孔和端面。 小型自動(dòng)線亦稱微型自動(dòng)線,其主要特征是自動(dòng)線的所有工位,都安置在一個(gè)整體機(jī)座上，因而結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。在工藝特點(diǎn)方面，與回轉(zhuǎn)臺(tái)式小型組合機(jī)床相類似，適合于加工工序不太多的小型工件。但

13、配置的靈活性和工藝的靈活性上要比回轉(zhuǎn)臺(tái)式小型組合機(jī)床優(yōu)越，在結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)工程上則有自動(dòng)線的特征。 1.2 小型自動(dòng)線的設(shè)計(jì)程序 設(shè)計(jì)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； [2]擬訂全線的主自動(dòng)線方案； [3]確定自動(dòng)線的總體布局，繪出自動(dòng)線的總聯(lián)系尺寸圖； [4]繪制自動(dòng)線周期表； 第 2 章 撥叉加工小型自動(dòng)線總體設(shè)計(jì) 2.1 CTZ6撥叉加工自動(dòng)線 這條小型自動(dòng)線用于加工手扶拖拉機(jī)的三種變速撥叉的孔和端面。撥叉型號(hào)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(dòng)線的生產(chǎn)節(jié)拍 根據(jù)年

14、生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小計(jì)算出自動(dòng)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(duì)比，作為是否建立自動(dòng)線的參考。 2.2.1自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)拍計(jì)算： (2-1) (2-2) 式中 -----自動(dòng)線的生產(chǎn)節(jié)拍（分/件）； -----年基本工時(shí)（小時(shí)/年），一班制2360時(shí)/年，兩班制4650時(shí)/年；本設(shè)計(jì)按兩班制； -----自動(dòng)線對(duì)象產(chǎn)品（零件）的年產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）； -----自動(dòng)線的負(fù)荷率，0.65~0.85，復(fù)雜

15、取低值，簡單取高值；本設(shè)計(jì)取0.75； -----產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)/年）；本設(shè)計(jì)為100000（臺(tái)/年）； -----每臺(tái)產(chǎn)品包含對(duì)象產(chǎn)品（零件）的數(shù)量（件/臺(tái)）；n=1； -----備品率；本設(shè)計(jì)取10%； -----廢品率；本設(shè)計(jì)取8%； 故有 2.3 零件的工藝方案擬定 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(qiáng)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(dòng)線上加工沒有合適的輸送基面，為了實(shí)現(xiàn)工

16、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(shí)現(xiàn)定位，利用各機(jī)床的固定夾具來實(shí)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(gè)自由度。工件由圓柱外端面夾緊。 2.4 自動(dòng)線的工藝過程 2.4.1 撥叉工序圖 圖2-1是在自動(dòng)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(dòng)線的工藝過程 圖2-2 自動(dòng)線的工藝過程

17、 圖中表示自動(dòng)線共有八個(gè)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(kuò)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(dòng)線切削用量選擇 切削速度：合理的切削用量，是保證自動(dòng)線加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素之一，同時(shí)，也是設(shè)計(jì)自動(dòng)線時(shí)用于計(jì)算切削力、切削功率和切削時(shí)間的必要數(shù)據(jù)，是設(shè)計(jì)機(jī)床、夾具、刀具的依據(jù)。為了便于正確選擇切削用量，需先認(rèn)識(shí)切削用量對(duì)切削加工的影響，并了解自動(dòng)線切削用量的選擇特點(diǎn)。

18、 為了減少加工的輔助時(shí)間，選用硬質(zhì)合金刀具，同時(shí)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 轉(zhuǎn) 速： 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量： 每分進(jìn)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(jìn)給量： 每分進(jìn)

19、給量： 工序3：用硬質(zhì)合金鉆頭,擴(kuò)孔 切削速度： 轉(zhuǎn) 速： 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量： 每分進(jìn)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(jìn)給量： 每分進(jìn)給量： 2.5 自動(dòng)線的總體布置及特點(diǎn) 2.5.1 自動(dòng)線的總體布置 如圖2-3所示： 圖2-3 CT26自動(dòng)線總體布置圖 1—

20、回轉(zhuǎn)鼓輪 2—滑臺(tái) 3—主軸箱 4—隨行夾具 5—驅(qū)動(dòng)裝置 6—主輸送裝置 7—?dú)鈩?dòng)扳手 8—機(jī)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(gè)工位，其中四個(gè)為加工工位，有動(dòng)力滑臺(tái)和剛性主軸箱各 五個(gè)。除了液壓箱和電氣柜以外，其它部件都安裝在整體鑄鐵機(jī)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(gè)工位之后，自動(dòng)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(jī)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：

21、 圖2-4 隨行夾具輸送系統(tǒng)圖 2.5.2 自動(dòng)線的主要特點(diǎn) ⑴ 自動(dòng)線可以同時(shí)加工三種撥叉，隨行夾具分成三組，其上裝有不同的信號(hào)擋塊，在輸送過程中，通過無觸點(diǎn)開關(guān)發(fā)出不同的信號(hào)，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(gè)，三組中有一組為四個(gè)，其余二組各為5個(gè)，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(dòng)線采用了機(jī)械凸輪集中控制方式。自動(dòng)線除了采用鼓輪轉(zhuǎn)位及輸送帶運(yùn)行以外，其余所有動(dòng)作均采用以液壓為動(dòng)力的機(jī)械凸輪集中控制，減少了各動(dòng)作間的信號(hào)連鎖、電氣、液壓元件的數(shù)量。自動(dòng)線的

22、外形整齊、美觀、動(dòng)作間的互鎖關(guān)系更加穩(wěn)定可靠。 集中控制的傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖2-5所示： 如圖2-5,它靠一個(gè)帶有齒條12的雙向油缸1經(jīng)齒輪2帶動(dòng)主分配軸3轉(zhuǎn)動(dòng).在主分配軸上裝有兩個(gè)用于控制對(duì)隨行夾具進(jìn)行插銷、撥銷的凸輪4,一個(gè)用于控制對(duì)隨行夾具進(jìn)行夾緊、松開的凸輪5；四個(gè)圓錐齒輪6分別經(jīng)過圓錐齒輪聯(lián)軸器等帶動(dòng)各個(gè)加工工位上用于控制滑臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的凸輪7。主分配軸3只能作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)角度約3600左右。自動(dòng)線每完成一個(gè)節(jié)拍，主分配軸3擺動(dòng)一次。隨行夾具的定位夾緊及動(dòng)力滑臺(tái)的快進(jìn)、工進(jìn)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(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給速度和定位夾緊動(dòng)作速度的調(diào)節(jié)是靠各工

23、位上進(jìn)給凸輪的曲線及通過調(diào)整油缸1的移動(dòng)速度來實(shí)現(xiàn)的。故這種傳動(dòng)系統(tǒng)比完全用機(jī)械集中傳動(dòng)具有一定的靈活性。 ⑶ 自動(dòng)線上的擴(kuò)鉸工位,刀具采用套裝式擴(kuò)鉸結(jié)構(gòu)，使支承點(diǎn)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(jìn)行程序控制。發(fā)信元件采用2J1-24型晶體管無觸點(diǎn)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(jì)詳見第3章。 圖2-5 集中控制的傳動(dòng)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(jìn)給圓柱凸輪 8—立式滑臺(tái) 9—臥

24、式滑臺(tái) 10—夾緊楔塊 11—夾緊銷 12—齒條 2.6 自動(dòng)線總聯(lián)系尺寸圖的繪制 自動(dòng)線總聯(lián)系尺寸圖，主要解決自動(dòng)線中機(jī)床之間、機(jī)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(jì)自動(dòng)線各個(gè)部件的依據(jù)，也是檢查各個(gè)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(gè)棘爪之間的距離,在確定輸送帶的步距時(shí)，既要考慮機(jī)床之間有足夠的距離，又要盡量縮短自動(dòng)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?。?

25、 (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(hào)有關(guān)，本設(shè)計(jì)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)

26、，決定輸送帶的步距為300mm，則為=300+18=318（mm） 2.6.2 機(jī)床與其他設(shè)備的聯(lián)系尺寸的確定 為了安全起見，相鄰的運(yùn)動(dòng)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(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置防護(hù)罩。 對(duì)于需要調(diào)整而不動(dòng)的相鄰部件之間的間距，一般取700mm。如果其中之一是運(yùn)動(dòng) 部件，則這距離還應(yīng)加大。 2.6.3 機(jī)床間距L的確定 兩臺(tái)機(jī)床之間的距離尺寸，見[ 1 ]可按下式求出： (2-5) 式中 ---

27、--輸送帶的步距（mm）； -----兩臺(tái)機(jī)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(dòng)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(duì)于組合機(jī)床自動(dòng)線，裝料高度是指機(jī)床底平面至固定夾具上定位面之間的高度尺寸。本設(shè)計(jì)是對(duì)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(dòng)線，裝料高度還可適當(dāng)增加至1300mm。 2.6.5 管道電氣

28、及其他裝置配置 為了對(duì)自動(dòng)線進(jìn)行集中控制，自動(dòng)線要設(shè)置中央操縱臺(tái)。操縱臺(tái)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(dòng)作的按鈕和開關(guān)外，還應(yīng)當(dāng)有反映自動(dòng)線工作狀態(tài)的信號(hào)裝置及故障尋檢系統(tǒng)。為了便于單機(jī)調(diào)整，在每臺(tái)機(jī)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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

29、發(fā)揮其生產(chǎn)效能。因此，必須平衡各工序的節(jié)拍，使實(shí)際的節(jié)拍與相等或稍短一些，才能使自動(dòng)線取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。自動(dòng)線所需要的設(shè)備臺(tái)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(shí)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(jì)算出每一工序的工作循環(huán)時(shí)間，見[ 1 ]按下式進(jìn)行： =+ （min） (2-6) (2-7) 式中 -----工

30、作循環(huán)時(shí)間（min）； -----基本工藝時(shí)間（min），包括切入幾切出時(shí)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(dòng)力部件的進(jìn)給量（mm/min）； -----與不重合的輔助時(shí)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 ] (2-8)

31、 鉆中心孔和盲孔時(shí)，=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(shí)， (一般取1~4mm)。 已知: L= 則有： 取 故：

32、 (3) 工序3: 擴(kuò)孔Φ13至Φ13.8，并倒角。 采用錐柄擴(kuò)孔鉆(GB1141-84,莫氏號(hào)為2)，主偏角。 由[ 3 ]得 (2-9) 式中 D-----擴(kuò)、鉸后的孔徑(mm)； -----擴(kuò)、鉸前的孔徑(mm)； 擴(kuò)鉆和擴(kuò)孔時(shí)， (一般取2~4mm)。 已知: L= 則有： 取 故： (4) 工序4: 鉸孔至Φ。 采用直柄機(jī)用鉸刀(GB1132-84)，主偏角。

33、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(gè)工序的工作循環(huán)時(shí)間都比自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)拍短,故不存在限制性工序。 2.8 自動(dòng)線周期表的繪制 2.8.1 概述 自動(dòng)線的周期表列出自動(dòng)線各臺(tái)機(jī)床及輔助裝置的動(dòng)作順序、動(dòng)作時(shí)間、自動(dòng)線的節(jié)拍。繪制工作循環(huán)周期表要從第一段的第一個(gè)運(yùn)動(dòng)開始,而且,各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作,應(yīng)按一定的順序進(jìn)行的，它們之間有著嚴(yán)格的互鎖要求。 先要計(jì)算出自動(dòng)線的基本工藝時(shí)間和輔助時(shí)間（見[ 1 ]）。 (1) 基本

34、工藝時(shí)間： (2) 輸送帶向前時(shí)間： （2-10） 式中 -----輸送帶行程長度（mm）； -----輸送帶傳動(dòng)裝置移動(dòng)速度，（一般取<16m/min）； -----輸送帶傳動(dòng)裝置行程終了制動(dòng)時(shí)間。（當(dāng)小于6m/min時(shí)，行程終了可以不用制動(dòng)或用很小一段制動(dòng)距離；當(dāng)移動(dòng)速度為7~16m/min時(shí)，制動(dòng)時(shí)間取=0.015~0.03min）。 取，，。 故有： 輸送帶向后時(shí)間，一般與基本工藝時(shí)間重合，返回終點(diǎn)時(shí)用緩沖器緩慢，消除沖擊，減慢時(shí)間可不計(jì)。 (3) 工

35、件定位夾緊時(shí)間：一般取0.03～0.1min，現(xiàn)取0.06min。 定位銷松開時(shí)間： 取0.04min。 (4) 動(dòng)力滑頭的快速行程時(shí)間： ① 快進(jìn)時(shí)間： （2-11） ② 快退時(shí)間： （2-12） 式中： -----動(dòng)力滑頭快進(jìn)向前行程長度（mm）； -----動(dòng)力滑頭快退向后行程長度（mm）； -----動(dòng)力滑頭快速行程速度（m/min）； 現(xiàn)取，，

36、 2.8.2 繪制周期表 圖2-7所示是撥叉全自動(dòng)線的周期表。 由于本自動(dòng)線是采用IPC（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）控制系統(tǒng)，輸送帶運(yùn)行的間隙時(shí)間必需根據(jù)自動(dòng)線上加工時(shí)間最長的工序確定。此自動(dòng)線分為四段加工工序，第一段加工工序時(shí)間最長。（粗、精刮端面的時(shí)間包含在第一段和第四段工序中）。 自動(dòng)線的動(dòng)作循環(huán)如圖所示，自動(dòng)線有四個(gè)工段，其動(dòng)作順序?yàn)椋喊聪聠?dòng)按鈕,自動(dòng)線循環(huán)開始,輸送帶向前移動(dòng)到終點(diǎn),同時(shí)給四段機(jī)床發(fā)出定位夾緊信號(hào),定位夾緊后,給動(dòng)力滑臺(tái)發(fā)出快進(jìn)信號(hào),動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)并自動(dòng)轉(zhuǎn)換為工作進(jìn)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(hào)； 當(dāng)?shù)谒亩畏祷氐脑缓?，給第三段輸送

37、帶發(fā)出向前信號(hào)并等待，同時(shí)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(hào)；第三段退回原位后，給第三段輸送帶發(fā)出向前信號(hào)并等待。同時(shí)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(hào)；第二段退回原位后，給第二段輸送帶發(fā)出向前信號(hào)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(hào)；第一段退回原位同時(shí)給輸送帶發(fā)出向前信號(hào)。 這時(shí)自動(dòng)線又重復(fù)前述動(dòng)作，進(jìn)入下一次自動(dòng)循環(huán)。兩次輸送帶前進(jìn)的時(shí)間間隙為1.77分，由于第一段的加工時(shí)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(jìn)入下一循環(huán)。 2.9 主要專用部件設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置是集中控制機(jī)構(gòu)

38、的動(dòng)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(dòng)分配軸3回轉(zhuǎn)?；钊麠U的行程可以保證分配軸3回轉(zhuǎn)一整周。但實(shí)際上分配軸不一定要回轉(zhuǎn)一整周。其回轉(zhuǎn)行程和端點(diǎn)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(dòng)板件6沉分配軸的軸向移動(dòng)。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(gè)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(dòng)裝置油缸活塞的移動(dòng)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(dòng)各個(gè)動(dòng)力滑臺(tái)（見圖2-5）

39、，因而要承受 較大的扭矩。其受力情況與動(dòng)力滑臺(tái)的切削負(fù)載、摩擦阻力、以及驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)的凸輪壓力角有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)作具體分析，按承受最大扭矩的情況驗(yàn)算分配軸的剛度。 圖2-7 撥叉自動(dòng)線循環(huán)周期表 2.9.1 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(gè)，一個(gè)在工位2和3；一個(gè)在工位6和7（見圖2-4）。它是安裝臥式動(dòng)力滑臺(tái)的基礎(chǔ)部件，其中還裝有隨行夾具的定位和夾緊機(jī)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(gè)Φ5mm的銷6相聯(lián)。盤5上的圓柱銷7插在凸輪(圖2-8

40、中的9和10)的曲線槽中。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使定位銷3插入或撥出。銷6用作保險(xiǎn)環(huán)節(jié)，在出現(xiàn)偶然故障時(shí)剪斷銷6,使定位機(jī)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(dòng)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(shí)，裝在長桿8上的擋環(huán)9通過彈簧10推動(dòng)楔塊 11，使頂銷12向上,把隨行夾具壓緊在兩個(gè)定位平面N上。由于楔塊11的斜角很小，故具。 圖2-8 自動(dòng)線驅(qū)動(dòng)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(shí)，擋環(huán)13直接失

41、去楔塊11，使之松開隨行夾具。實(shí)踐證明，只要彈簧10選擇得當(dāng)，本設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)的工作是可靠的。 在分配軸14裝著兩個(gè)錐齒輪,通過錐齒輪16、軸17和浮動(dòng)聯(lián)軸節(jié)18驅(qū)動(dòng)每個(gè)動(dòng)力滑臺(tái)的傳動(dòng)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。 2.9.2 動(dòng)力滑臺(tái) 如圖2-10是動(dòng)力滑臺(tái)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(dòng)聯(lián)軸器想接合，將主分配軸的運(yùn)動(dòng)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(dòng)滾子6，通過支座7、絲桿8使滑臺(tái)產(chǎn)

42、生進(jìn)退運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)法蘭10可以使凸輪5轉(zhuǎn)動(dòng),從而對(duì)滑臺(tái)臺(tái)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。離合器3是不對(duì)稱的雙齒端齒盤，即在整個(gè)圓周上只有一個(gè)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(jìn)行調(diào)整。松開夾緊塊11，轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿8，可以改變滑臺(tái)與支座7的相對(duì)位置，即調(diào)整滑臺(tái)的原始位置。 滑座的后面裝有無觸點(diǎn)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(hào)。 滑臺(tái)各導(dǎo)

43、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(tái)后臺(tái)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(hù)機(jī)座的整潔。 2.9.3 剛性主軸 為了使自動(dòng)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(dòng)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(kuò)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(gè)套裝主軸。擴(kuò)孔時(shí)套裝主軸先伸出，進(jìn)入 工件前面的導(dǎo)向中（圖2-2工位6）以增加剛性。鉸孔時(shí)，鉸刀裝在套裝主軸上，使之相對(duì)于剛性主軸來說有一定的浮動(dòng)性。另一種如圖2-11b所示，設(shè)有伸縮的套裝主軸，

44、用于鉆孔 和粗刮端面。 圖2-10 動(dòng)力滑臺(tái) 1—聯(lián)軸器2—傳動(dòng)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 2.9.4 變位油缸 在自動(dòng)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(duì)于每一種撥叉，此不通孔的深度不同。但是滑臺(tái)進(jìn)給凸輪升程是恒定的，所以必須相應(yīng)改變滑臺(tái)的原始位置來適應(yīng)鉆削不同的孔深。在工位2的滑臺(tái)上裝有變位油缸，

45、來實(shí)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(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)變位，須裝圖2-10中的絲桿8與滑臺(tái)脫開聯(lián)接。將變位油缸固定在滑臺(tái)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(jìn)給凸輪回轉(zhuǎn)時(shí)，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(gè)油缸帶動(dòng)滑臺(tái)進(jìn)退。當(dāng)管道A、B和C具有不同的進(jìn)、回油狀態(tài)時(shí)，變位油缸就會(huì)帶著滑臺(tái)移動(dòng)，使之處在不同的原始位置上。 根據(jù)滑臺(tái)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(tái) 2—油缸蓋 3—小活塞 4—缸體 5—浮動(dòng)活塞 6—油缸蓋 7—活塞桿 8

46、—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(tái)相對(duì)位置 進(jìn) 油 回 油 處于最后端位置 B C、A 滑臺(tái)向前15mm C、A B 滑臺(tái)向前24mm C A、B 第 3 章 電氣控制部分設(shè)計(jì) 3.1 概述 隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，對(duì)電器的控制要求愈來愈精確。用微機(jī)對(duì)電機(jī)實(shí)施精確位移和速度控制有極大的優(yōu)越性。數(shù)控電機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)是由IPC（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）發(fā)出命令，通過與單片機(jī)之間的通信，使單片機(jī)產(chǎn)生控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的脈沖波形，使電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)和停止等，還可自成系統(tǒng)自

47、動(dòng)運(yùn)行。 本設(shè)計(jì)自動(dòng)線控制系統(tǒng)方框圖如圖3-1所示: 圖3-1 自動(dòng)線控制系統(tǒng)方框圖 其原理如圖示：通過差動(dòng)變壓器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)交流放大器放大并整流后儲(chǔ)存在由場(chǎng)效應(yīng)管組成的儲(chǔ)存器中，將切換信號(hào)保持一個(gè)工作節(jié)拍。儲(chǔ)存器的輸出電壓控制零值鑒別器，當(dāng)儲(chǔ)存器的輸出電壓大于零值鑒別器的翻轉(zhuǎn)電壓時(shí)，零值鑒別器便控制鉆床的進(jìn)刀繼電器動(dòng)作，作好鉆削的工作準(zhǔn)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(hào)，輸送帶驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行工作。其余的加工階段實(shí)行并行控制。 本設(shè)計(jì)對(duì)鉆削動(dòng)力滑頭的兩個(gè)主要驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行電氣控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、快退、工進(jìn)和停止等運(yùn)動(dòng)。 3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 3

48、.2.1 控制系統(tǒng)功能要求 ⑴ 電機(jī)1和電機(jī)2進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)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(bào)警急停、復(fù)位等； 3.2.2 控制主機(jī)及主要芯片的選用及控制原理框圖設(shè)計(jì) 3.2.2.1 芯片選擇 本控制電路芯片采用8031單片機(jī)控制，該控制電路包括：CPU、擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、擴(kuò)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(bào)警電路、急停和復(fù)位等電路、面板管理電路。 本控制電路芯片采用8031單片機(jī)控制，該控制電路包括：CPU、擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、

49、擴(kuò)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(bào)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(jī)8031。由INTEL公司生產(chǎn)的此型號(hào)單片機(jī)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(chǔ)器（ROM）及128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（EPROM），與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的80C51指令集與引腳分布相兼容。它的特點(diǎn)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; ● 2

50、568位內(nèi)部RAM； ● 32條編程I/O口線； ● 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器； ● 5個(gè)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(kuò)展接口（8155） 8155芯片內(nèi)包含有256字節(jié)RAM，2個(gè)8位和1 個(gè)6位的可編程并行I/O口， 1個(gè)14位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。8155可直接與MCS-51單片機(jī)聯(lián)接，不需要增加任何硬件邏 輯。由于8031單片機(jī)外接一片8155后，就擴(kuò)展了數(shù)據(jù)RAM、I/O端口和定時(shí)/計(jì)數(shù)器，因而是MCS-51單片機(jī)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(gè)控制命令寄存器和一個(gè)狀態(tài)寄存器。81

51、55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(shí)是否允許中斷請(qǐng)求。第6、7位用來設(shè)置定時(shí)/計(jì)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(shí)的狀態(tài)控制信號(hào)線。其工作情況與8255方式0、方式1時(shí)大致相同，控制信號(hào)的含義也基本一樣。另外，在8155中還設(shè)有一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志寄存器，用來存放A口和B口的狀態(tài)標(biāo)志。狀態(tài)標(biāo)志寄存器的地址與命令寄存器的地址相同，CPU只能讀出，不

52、能寫入。 在8155中還設(shè)有一個(gè)14位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，可用來定時(shí)或?qū)ν獠渴录?jì)數(shù)，CPU可通過程序選擇計(jì)數(shù)長度和計(jì)數(shù)方式。計(jì)數(shù)長度和計(jì)數(shù)方式由輸入給計(jì)數(shù)寄存器的計(jì)數(shù)控制字來確定。 3.2.2.2 系統(tǒng)運(yùn)行原理 電機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理框圖如圖3-2所示。 圖3-2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理框圖 IPC（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）是電機(jī)控制系統(tǒng)的主機(jī)，負(fù)責(zé)從鍵盤接收外部命令，通過串行口發(fā)送到單片機(jī)，然后接收單片機(jī)回送的相同數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)正確接收命令；如果不相同，則在屏幕上顯示出錯(cuò)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(shí)現(xiàn)I

53、PC串行口信號(hào)與單片機(jī)TTL信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)IPC與單片機(jī)的正常通信。 單片機(jī)負(fù)責(zé)接收來自IPC的命令，并將其轉(zhuǎn)換成控制脈沖信號(hào)，從并行口輸出，去控制電機(jī)的運(yùn)行；在脫離IPC控制時(shí)，還要保證系統(tǒng)能按一定的程序自動(dòng)運(yùn)行。 功率放大電路是將單片機(jī)并行口輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行電流和電壓放大，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)隨著不同的控制脈沖信號(hào)作各種運(yùn)轉(zhuǎn)。 電機(jī)是執(zhí)行動(dòng)作的設(shè)備，當(dāng)脈沖按一定順序輸入電機(jī)各個(gè)相時(shí)，它就能實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而帶動(dòng)固定在其上的其它設(shè)備如攝像頭等做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。 3.2.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行原理 電機(jī)控制系統(tǒng)的電路原理圖如圖3-3所示： ⑴ 單片機(jī) 單片機(jī)采用常用的803

54、1，并連接擴(kuò)展芯片8155，由PC口輸出脈沖信號(hào)，分兩路控制步進(jìn)電機(jī)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(hù)開關(guān)，作為二維步進(jìn)電機(jī)正、反向最大行程的保護(hù)。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(jī)與單片機(jī)通過串行口進(jìn)行通信。由于IPC配置的是標(biāo)準(zhǔn)RS-232串行接口，而單片機(jī)的輸入、輸出的是TTL電平，因此必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。有MC1488將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232標(biāo)準(zhǔn)電平，工作電壓為+12V/-12V；MC1489則將RS-232的標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換成TTL電平，工作電壓為+5V。

55、 ⑶ 功率放大電路 功率放大電路中采用74HC05N1、N2將單片機(jī)PC口輸出的脈沖控制信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，并經(jīng)三極管去控制光電耦合器。信號(hào)經(jīng)光電隔離之后，再經(jīng)DK63功率管(N12、N22…) 圖3-3 電機(jī)控制系統(tǒng)的電路原理圖 擴(kuò)大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的各個(gè)相。圖3-3中Lxx即為步進(jìn)電機(jī)的各相線圈。 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，作為我們踏入社會(huì)前的最后一課，其重要性是不言而喻的。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年中所學(xué)的專業(yè)知識(shí)一次系統(tǒng)的總結(jié)、復(fù)習(xí)，有機(jī)地檢驗(yàn)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)水平，實(shí)踐能力，以及動(dòng)手分析問題，解決問題的能力，并在此過程中提出改進(jìn)的方

56、法。 經(jīng)過兩個(gè)月的緊張而又忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深切地懂得一條生產(chǎn)線是如何有機(jī)地組織起來的，懂得小型自動(dòng)生產(chǎn)線的意義和作用。對(duì)自動(dòng)線的類型、輸送方式、驅(qū)動(dòng)裝置、返回方式、排屑系統(tǒng)等有了更進(jìn)一步的了解。同時(shí)這次設(shè)計(jì)也同時(shí)培養(yǎng)了我圍繞專題收集、閱讀、分析和運(yùn)用資料與各種設(shè)計(jì)手冊(cè)的能力。最重要的是此次設(shè)計(jì)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(shí)際經(jīng)驗(yàn)和自己知識(shí)水平的所限，對(duì)問題的看法很不全面，難免會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的錯(cuò)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(jì)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(jì)完成得這么順利。

57、 參考文獻(xiàn) ［1］ 華中工學(xué)院機(jī)械制造科研室．機(jī)床自動(dòng)化與自動(dòng)線．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981 ［2］ 大連組合機(jī)床研究所．組合機(jī)床設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975 [3] 李洪．機(jī)械加工工藝手冊(cè)．北京：北京出版社，1990 [4] 李柱．互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)(上冊(cè))．北京：計(jì)量出版社，1984 [5] 李宏勝．機(jī)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(jī)床及其自動(dòng)線的使用與調(diào)整．北京：勞動(dòng)人事出版社，1987 [7] 張俊謨．單片機(jī)中級(jí)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(jī)械制

58、造裝配設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [9] 何家才．單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [10] 曹巧嬡．單片機(jī)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(qiáng)，蔣廷彪，劉電霆．單片機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)．北京：高等教育出版社，1998 [14] 吳振彪主編．機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)．中國人民大學(xué)社，2000 [15] 黃調(diào)．

59、趙松年主編．機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用．機(jī)械工業(yè)出版社，1999 致 謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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，他總是耐心地給我講解和分析，并提出寶貴的意見，他時(shí)時(shí)關(guān)心著我的設(shè)計(jì)進(jìn)程，我能取得這些收獲，與周圍老師和同學(xué)的幫助是分不開的。這篇論文是在我的導(dǎo)師多次指導(dǎo)下完成的。從論文的選題到結(jié)構(gòu)安排，從內(nèi)容到文字潤飾，都凝聚了他大量的心血。在這篇論文的寫作過程中，老師不辭辛勞，多次與我就論文中許多核心問題作深入細(xì)致地探討，給我提出切實(shí)可行的指導(dǎo)性建議，并細(xì)心全面地修改了我的論文。老師對(duì)本論文從選題、構(gòu)思、資料收集到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì)心的

60、指引和教導(dǎo),使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更加深刻的認(rèn)識(shí),并最終得以完成畢業(yè)論文,對(duì)此,我打心眼里表示我最衷心的感謝.老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度、積極進(jìn)取的科研精神以及誨人不倦的師者風(fēng)范是我畢生的學(xué)習(xí)楷模.老師的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。老師這種一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，使我深受感動(dòng)。更重要的是老師在指導(dǎo)我的論文的過程中，始終踐行著“授人以魚，不如授之以漁”的原則。他常教導(dǎo)我要志存高遠(yuǎn)，嚴(yán)格遵守學(xué)術(shù)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范，為以后的繼續(xù)深造打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此，請(qǐng)?jiān)试S我向尊敬的老師表示真摯的謝意！ 附錄1 中文翻譯 實(shí)時(shí)隨機(jī)路徑規(guī)劃機(jī)器人導(dǎo)

61、航 詹姆斯布魯斯（ jbruce@cs.cmu.edu ） 曼努埃拉維羅索（ mmv@cs.cmu.edu ） 計(jì)學(xué)機(jī)科學(xué)系 卡內(nèi)基梅隆5000福布斯大道 賓夕法尼亞州匹茲堡15213 ，美國。 引言 移動(dòng)機(jī)器人經(jīng)常發(fā)現(xiàn)自己面臨的情況下，他們必須找到一種軌跡到另一個(gè)寶沉積在自己的環(huán)境中，受制約因素所造成的障礙和能力的機(jī)器人本身。這是問題的路徑規(guī)劃，通過持續(xù)不斷的網(wǎng)域，這幾個(gè)辦法已經(jīng)制定出來。每個(gè)都有一定的局限性如何有史以來，包括要求國家，迅速探索隨機(jī)樹（ RRTs ）是最近開發(fā)的代表上快速連續(xù)域路徑 規(guī)劃人員可以根據(jù)。在這項(xiàng)工作中，我們建立了一個(gè)路徑 規(guī)劃系統(tǒng)的基礎(chǔ)上RRTs

62、認(rèn)為交錯(cuò)計(jì)劃 寧和執(zhí)行，首先在模擬評(píng)估 然后應(yīng)用到物理的機(jī)器人。我們的規(guī)劃 算法， ERRT （執(zhí)行延長回應(yīng)法） ，介紹 隨帶兩種新型擴(kuò)展以往回應(yīng)法的工作， 緩存的路點(diǎn)和適應(yīng)性成本刑罰搜索， 其中重新改進(jìn)效率和質(zhì)量 生成路徑。 ERRT成功地應(yīng)用于 實(shí)時(shí)多機(jī)器人系統(tǒng)。結(jié)果表明 這是顯著ERRT更有效率寧比基本隨機(jī)回應(yīng)策劃，表演競(jìng)爭(zhēng)或優(yōu)于現(xiàn)有的啟發(fā)式和反應(yīng) 主動(dòng)實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃方法。 ERRT是一個(gè) 向前邁出的重要一步有可能使 路徑規(guī)劃共同實(shí)際機(jī)器人，即使是在挑戰(zhàn)持續(xù)，高度活躍的領(lǐng)域。陡峭的效率與準(zhǔn)確性權(quán)衡，或難以增加交叉執(zhí)行。導(dǎo)言路徑規(guī)劃的問題是一樣古老移動(dòng)機(jī)器人，但沒有一個(gè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種普遍適用

63、的解決辦法。具體來說，在復(fù)雜的，快速發(fā)展*本研究是由贈(zèng)款第DABT63 - 99-1-0013 ，F(xiàn)30602 - 98 - 2 - 0135和F30602 - 97 - 2 - 0250 。該信息在本出版物不一定反映的立場(chǎng)，供資機(jī)構(gòu)，也沒有正式認(rèn)可應(yīng)該推斷。 環(huán)境，如機(jī)器人[ 3 ] ，目前種群 細(xì)胞的方法路徑規(guī)劃有自己的長處，但仍然有待改進(jìn)。特別是，最 要求一個(gè)國家的離散和最適合 網(wǎng)域放寬時(shí)間限制的規(guī)劃。一個(gè)相對(duì)最近開發(fā)工具 可能有助于解決這個(gè)問題的實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃 寧正迅速探索隨機(jī)樹（ RRTs ）[ 7 ] 。RRTs采用隨機(jī)探索國有大型 空間高效，能夠形成的基礎(chǔ)，概率 雖然完成非最佳動(dòng)

64、態(tài)路徑規(guī)劃[ 8 ] 。其優(yōu)點(diǎn)是，他們可以有效地找到計(jì)劃高維 空間，因?yàn)樗麄儽苊鈬野l(fā)生爆炸， 離散的臉。此外，由于其增量 精神性的，他們可以維持復(fù)雜因子- 馬蒂奇如果有必要的限制。一個(gè)基本的規(guī)劃基地 算法使用RRTs如下：首先小事 只有樹組成的初始配置。那么 迭代：隨著概率p ，尋找最近的點(diǎn)目前的樹木和擴(kuò)大對(duì)目標(biāo)灣前 往往意味著增加一個(gè)新的指向樹 涵蓋了從點(diǎn)的樹朝克，而主 泰寧無論運(yùn)動(dòng)學(xué)約束存在。在 其他部門，以概率1 -磷，選擇一個(gè)點(diǎn) x一律從配置空間，找到 最近點(diǎn)在目前的樹，并擴(kuò)展到- 區(qū)十因此，樹的建立相結(jié)合 隨機(jī)探索和偏見的運(yùn)動(dòng)走向目標(biāo)配置。 最新的機(jī)器人系統(tǒng)，已發(fā)展的 oped迄今

65、控制的啟發(fā)式或電位 TiAl合金領(lǐng)域的方法上的最低水平，許多前 往往這種向上的水平路徑導(dǎo)航[ 5 ] 。由于時(shí)間作出反應(yīng)，必須有界，無功 方法用于建立時(shí)間不變或有界 啟發(fā)式的方向取得進(jìn)展的目標(biāo)。一個(gè) 一套反應(yīng)的方法，已證明相當(dāng)流行 血管是潛在的領(lǐng)域和汽車架構(gòu)[ 1 ] 。鋁 盡管它們滿足下需要采取行動(dòng)的時(shí)間約束，這些方法因缺乏- 頭部，從而導(dǎo)致高度非最優(yōu)路徑 和問題振蕩。這是常見的交流，并處理了在更高層次的系統(tǒng) 透射電子顯微鏡檢測(cè)失敗或當(dāng)?shù)刈畹?，并嘗試 擺脫它。RRTs中所用我們的工作和本文提出，應(yīng)提供一個(gè)良好的溝通，非常簡單的控制算法，并采取 許多復(fù)雜的撰寫他們 形成一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)。具體來局部

66、極小 可大大減少通過前進(jìn)，并 罕見的情況下不必列舉，因?yàn)橐?guī)劃 有一個(gè)非零概率上找到解決辦法 通過自己的搜索。此外，隨機(jī)回應(yīng)系統(tǒng) 透射電鏡可夠快，以滿足嚴(yán)格定時(shí) 所需的快速導(dǎo)航。雖然不是熱門的啟發(fā)式方法，非無功規(guī)劃方法的交叉規(guī)劃 和執(zhí)行已經(jīng)制定，有一些 可喜的成果。其中包括代理中心 A *搜索方法[ 4 ]和D *變異的A * 搜索[ 9 ] 。但是，使用這些規(guī)劃要求 離散或貼磚的世界，以便操作 吃在連續(xù)域。這就引出一個(gè)折衷 更高的分辨率之間，與更高的內(nèi)存 和時(shí)間要求，以及低決議 非最優(yōu)由于離散。大多數(shù)的有限元分析， 期貨代理為中心的搜索方法不依賴 關(guān)于A *的為基礎(chǔ)，然而，讓我們可以實(shí)現(xiàn)許多 他們使用的是隨機(jī)回應(yīng)利益基礎(chǔ)策劃適合 更加自然成域連續(xù)狀態(tài) 空格?；貞?yīng)法制定規(guī)劃，我們大致 競(jìng)爭(zhēng)與這些其他方法，這兩個(gè) 能滿足嚴(yán)格的時(shí)序要求，并可以重復(fù)使用 信息從以往的計(jì)劃，但在這一點(diǎn)上 它不執(zhí)行明顯的。其 實(shí)力不是主要在于作為一種概念證明， 因?yàn)榛貞?yīng)法制度的基礎(chǔ)是相對(duì)容易的前 通常環(huán)境下運(yùn)動(dòng)障礙，高 三維狀態(tài)空間和運(yùn)動(dòng)的限制。 它的首要目標(biāo)，因此我們的工作，以惡魔 戰(zhàn)略的可行性，回應(yīng)法