【導(dǎo)讀】撥叉加工小型自動(dòng)線設(shè)計(jì)是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主題。主要介紹內(nèi)容有加工手扶拖拉機(jī)。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。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。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)，的互鎖，由電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。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。

　　

【正文】 傳感器傳感器傳感器TTL 集成放大電路TTL 集成放大電路TTL 集成放大電路 處控制變位油缸的電磁閥 處控制變位油缸的電磁閥 處控制變位油缸的電磁閥工位 處電路工位 處電路工位 處電路工位 處電路 圖 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)。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 24 頁 共 30 頁 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 控制系統(tǒng)功能要求 1 電機(jī) 1 和電機(jī) 2 進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)控制； 2 行程控制； 3 鍵盤及顯示； 4 面板管理； 5 其他功能：光電隔離、功率放大、報(bào)警急停、復(fù)位等 。 控制主機(jī)及主要芯片的選用及控制原理框圖設(shè)計(jì) 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、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。 1 微處理器（選用 INTEL 公司的 8031CPU） 在方案中已確定使用 MCS51 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： MCS51 系列中最典型的產(chǎn)品； 寬工件電壓范圍： Vcc= ~ ； 全靜態(tài)工作方式： 0 ~ 24MHz； 2568 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。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 25 頁 共 30 頁 2 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 MCS51 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 MCS51 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。 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 5 位用來確定 A 口、 B 口以選通輸入輸出方式工作時(shí)是否允許中斷請求。第 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。 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 所示。 外部命令信號(hào) 信號(hào)控制脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)通信接口電路單片機(jī)功率放大電路步進(jìn)電機(jī) 圖 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)的情況控中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 26 頁 共 30 頁 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) IPC 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)。 系統(tǒng)運(yùn)行原理 電機(jī)控制系統(tǒng)的電路原理圖如圖 所示： 1 單片機(jī) 單片機(jī)采用常用的 8031，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()為串行輸入線， TXD()為串行輸出線。 ～ 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。 2 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) RS232 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 RS232 標(biāo)準(zhǔn)電平，工作電壓為 +12V/12V； MC1489 則將 RS232 的標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換成 TTL 電平，工作電壓為 +5V。 3 功率放大電路 功率放大電路中采用 74HC05N 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(N1 N22…) 擴(kuò)大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的各個(gè)相。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 27 頁 共 30 頁 圖 電機(jī)控制系統(tǒng)的電路原理圖 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁 共 30 頁 4 總結(jié) 我開始了我的畢業(yè)論文工作，時(shí)至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個(gè)寫作過程難以用語言來表達(dá)。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)畢業(yè)生重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，作為我們大學(xué)期間最后的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，這是很重要的。 是對大學(xué)四年中所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的一次系統(tǒng)的總結(jié)過程，強(qiáng)有力地檢驗(yàn)了所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)水平，實(shí)踐能力，解決問題的能力，動(dòng)手分析問題能力，并在此過程中提出改進(jìn)的方法。 五 個(gè)月的思考而又忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我深刻地明白了小型自動(dòng)生產(chǎn)線的意義和作用，理解了自動(dòng)生產(chǎn)線是如何有機(jī)地組織起來的。對自動(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。 由于自身缺乏工作 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和自己知識(shí)水平的所限，對問題的分析能力不透徹，難免會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的不足，這是在以后的工作和學(xué)習(xí)中要努力克服這些問題，并不斷地提高和完善自己。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁 共 30 頁 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 [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版． 1981． 52~90． [2]大連組合機(jī)床研究所．組合機(jī)床設(shè)計(jì) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社． 1975． 20~78． [3]李洪．機(jī)械加工工藝手冊 [M]．北京：北京出版社． 1990． 36~53． [4]李柱．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) (上冊 )[M]．北京：計(jì)量出版社． 1984． 36~78． [5]李宏勝．機(jī)床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用 [M]．北京：高等教育出版社． 2021． 32~47． [6]徐英南．組合機(jī)床及其自動(dòng)線的使用與調(diào)整 [M]．北京：勞動(dòng)人事出版社． 1987． 28~45． [7]張俊謨．單片機(jī)中級教程原理與應(yīng)用 [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社． 1999． 15~36． [8]馮辛安．機(jī)械制造裝配設(shè)計(jì) 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