畢業(yè)論文塑窗清角機數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(已修改)
2025-07-08 00:30 本頁面
【正文】 1 前言 設(shè)計的目的和意義塑鋼門窗因堅固耐用、保暖性良好、價格低廉等優(yōu)勢而贏得市場。它正以迅猛的速度發(fā)展, 并將逐漸取代金屬門窗。隨著加工水平的提高, 塑鋼門窗正進入高檔建材市場, 這對塑窗的加工提出了更高更精確的要求[1]。塑鋼門窗使用塑鋼材料作為門窗邊框, 經(jīng)過四角焊接后成為門窗的主框架, 在成為成品前需經(jīng)過焊縫清理這最后一道工序。門窗的焊縫總在相鄰的兩條邊框的45度角平分線所在的垂直平面內(nèi),所以清理工作主要包括對外角和上、下表面焊縫的清理。針對不同的型材, 清理加工的運動形式會有不同, 但加工面都集中在一個平面內(nèi)[1]。在塑鋼門窗的焊縫清理方面，國外主要采用數(shù)控形式。數(shù)控清角機是利用數(shù)控技術(shù)控制刀具運動進行塑窗焊縫清理的數(shù)控機床。數(shù)控清角機的一般工作過程為：零件加工代碼經(jīng)由磁盤等信息載體、由計算機通訊或由操作工人輸給控制裝置，由數(shù)控裝置進行編譯，再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，將伺服控制點數(shù)值及控制信號輸給伺服系統(tǒng)，由伺服系統(tǒng)完成刀具的定位，定位后，刀具或旋轉(zhuǎn)或直線圓弧運動，完成插補運算，完成一個工作周期[2]。目前我國已有一些廠家開始生產(chǎn)這方面的數(shù)控加工設(shè)備, 然而它們所生產(chǎn)的清縫清角機一般采用專用的數(shù)控系統(tǒng)，其可開發(fā)性較差，改進數(shù)控系統(tǒng)的成本高，有些加工要求還不能很好實現(xiàn)。所以，設(shè)計一款新型的，經(jīng)濟實用型的能完成各種加工要求的開放式的數(shù)控塑窗清角機成為必要課題。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀塑鋼門窗的加工應(yīng)用在國外已經(jīng)有幾十年的歷史, 自從上世紀八十年代初塑鋼門窗在我國逐步推廣使用以后, 最早的塑窗加工設(shè)備全部從國外進口, 國外的一些塑窗加工設(shè)備廠家如URBAN(歐鵬) 、WEGOMA(威格瑪) 、HAFFNER(哈福納)等廠家的設(shè)備陸續(xù)進入我國。這些早期的國外引進設(shè)備，由于控制技術(shù)水平有限, 大部分產(chǎn)品都是采用中間繼電器、時間繼電器、接觸器、熔斷器、熱繼電器、熱電偶等電器件的搭配組合來實現(xiàn)設(shè)備的電氣控制，國外引進設(shè)備中普遍采用了單片機控制技術(shù)來實現(xiàn)設(shè)備的特殊要求[3]。隨著半導(dǎo)體技術(shù),尤其是微處理器及微型計算機的發(fā)展, 以微處理器作為中央處理器的可編程邏輯控制器PLC在工業(yè)界已普遍應(yīng)用。PLC在塑窗行業(yè)的應(yīng)用也大大簡化了塑窗清角機的電路設(shè)計, 提高了其電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性[3]?？傊?，國內(nèi)外的塑窗設(shè)備行業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展至今已研制出了包括鋸切、銑削、焊接、清角四大類上百個品種的產(chǎn)品。在這十幾年中,隨著計算機科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動化提出的愈來愈高的要求，可編程控制技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，工業(yè)自動化領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化。國內(nèi)的塑窗設(shè)備生產(chǎn)廠家緊跟時代潮流，對工業(yè)自動化領(lǐng)域的變化作出了敏感的反應(yīng)，PLC、PCC、IPC、NC、CNC等各種各樣的新技術(shù)、新器件在各個產(chǎn)品上不斷得到應(yīng)用[3,4]。雖然國內(nèi)的數(shù)控清角機得到了很大的發(fā)展，但是和發(fā)達國家相比還比較落后，很多關(guān)鍵技術(shù)如數(shù)控系統(tǒng)、大功率伺服電機等還依賴于進口。 設(shè)計的內(nèi)容本課題研究的最終目標是：根據(jù)塑窗清角機工作的需要，完成其數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)，包括數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計、控制軟件的開發(fā)等。數(shù)控系統(tǒng)完成后，通過現(xiàn)場的調(diào)試和實驗，能達到正確控制機床動作的目的，并且可以滿足清角機加工速度及精度的要求。本設(shè)計的創(chuàng)新部分是：全觸屏的操作界面設(shè)計和示教界面的圖形顯示功能。本設(shè)計的主要設(shè)計步驟為：第一部分了解塑窗行業(yè)和數(shù)控清角機的現(xiàn)狀和發(fā)展?fàn)顩r，研究本設(shè)計的課題來源和研究內(nèi)容；第二部分進行總體方案的設(shè)計，首先分析數(shù)控清角機實際工作需要，提出大體的設(shè)計方案，經(jīng)比較分析，最后得到總體方案；第三部分分析性能要求和精度要求，然后對其硬件設(shè)計的電機選擇、驅(qū)動電路等電氣模塊和運動控制器的選擇模塊給出相應(yīng)方案；第四部分從各個子功能模塊入手，依據(jù)不同功能相設(shè)計界面和編寫程序；第五部分是對整個設(shè)計過程進行評估。2 總體方案設(shè)計（1）塑窗清角機機械本體組成：主要由底座、活動平臺、清角刀具、塑窗定位架構(gòu)成?；顒悠脚_及塑窗定位架固定在底座上，塑窗定位架固定在底座的右側(cè)，活動平臺固定在底座的左側(cè)[5]。 ① 工件定位夾緊裝置該裝置主要由工作臺平板、回轉(zhuǎn)定位板、定位柱、定位氣缸、定位撞塊、壓緊氣缸及壓緊機構(gòu)等組成。工作臺平板設(shè)計成左右分體式，由螺釘和定位銷將其固定到機架上。工作臺前端設(shè)兩塊回轉(zhuǎn)定位板，用于工件的外角定位。后設(shè)兩個定位柱，定位柱的安裝軸頸與定位外圓設(shè)置了偏心，可以微調(diào)定位位置。在兩塊工作臺平板的中間，設(shè)置了兩塊導(dǎo)板，導(dǎo)板中部設(shè)導(dǎo)向槽，裝于定位塊兩側(cè)的4只球軸承即被套在導(dǎo)向槽內(nèi)，使定位撞塊被夾持在兩導(dǎo)板之間，并能沿槽作滑動，定位工作是由定位氣缸帶動曲柄滑塊機構(gòu)，使定位撞塊在導(dǎo)向槽的約束下作起伏移動來完成的：定位氣缸借助肘關(guān)節(jié)軸承與曲柄和連桿的鉸支點相連，定位氣缸活塞桿伸出時，即壓迫曲柄和連桿向上回轉(zhuǎn)，迫使定位撞塊升出工作臺并向前行進，定位撞塊前端圓弧部分與工件內(nèi)角接觸，導(dǎo)引工件前行，最后壓向回轉(zhuǎn)定位板和定位柱，從而被正確定位。待工件被夾緊后，定位氣缸活塞桿回縮，即帶動曲柄連桿向下回轉(zhuǎn)，迫使定位塊后退并降回工作面之下。工件的壓緊裝置由壓頭、壓緊氣缸、柱、氣缸夾板等部分組成，左右兩壓頭分別與兩活塞桿連接，松開氣缸夾緊板螺釘即可使氣缸夾緊板上下左右移動，用以調(diào)整壓緊的位置和高度。定位機構(gòu)將工件正確定位后，一對微動開關(guān)發(fā)出電信號，使壓緊氣缸充氣，活塞桿伸出,將工件壓緊在工作臺板上,全部清角工作完成之后,電控系統(tǒng)又發(fā)信號,使壓緊氣缸排氣,將工件松開。工作臺板外側(cè)各設(shè)兩塊UPVC滑板，是為清理小尺寸窗框時避讓焊縫渣所設(shè)。在清理上述窗框時可適當(dāng)移動滑板，讓開焊縫，以避免焊縫焊渣將工件頂起而產(chǎn)生歪斜。② 拖板部分：本機共設(shè)X軸和Z軸兩個座標軸，沿此二軸的主運動，皆由數(shù)控系統(tǒng)控制拖動。Z向主運動控制清外角銑刀的升降，X向主運動控制鋸片
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