【導讀】撥叉加工小型自動線設計是本次畢業(yè)設計的主題。主要介紹內容有加工手扶拖拉機。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。帶運行節(jié)拍為一個生產節(jié)拍。小型自動線的控制系統(tǒng)亦有兩種類型。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)，的互鎖，由電氣系統(tǒng)實現(xiàn)。除了鼓輪轉位及輸送帶運行。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。

　　

【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 自動線控制系統(tǒng)方框圖 其原理如圖示：通過差動變壓器轉換成電壓信號，經交流放大器放大并整流后儲存在由場效應管組成的儲存器中，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，當儲存器的輸出電壓大于零值鑒別器的翻轉電壓時，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，輸送帶驅動器進行工作。其余的加工階段實行并行控制。 本設計對鉆削動力滑頭的兩個主要驅動電機進行電氣控制設計，實現(xiàn)快進、快退、工進和停止等運動。 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 24 頁 共 30 頁 系統(tǒng)總體設計方案 控制系統(tǒng)功能要求 1 電機 1 和電機 2 進給伺服運動控制； 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、報警急停、復位等 。 控制主機及主要芯片的選用及控制原理框圖設計 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、急停和復位等電路、面板管理電路。 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 8031。由 INTEL 公司生產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： MCS51 系列中最典型的產品； 寬工件電壓范圍： Vcc= ~ ； 全靜態(tài)工作方式： 0 ~ 24MHz； 2568 位內部 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。 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 25 頁 共 30 頁 2 可編程 RAM/IO 擴展接口（ 8155） 8155 芯片內包含有 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 MCS51 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 MCS51 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是否允許中斷請求。第 7 位用來設置定時 /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 中還設有一個 14 位定時 /計數(shù)器，可用來定時或對外部事件計數(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。 系統(tǒng)運行原理 電機控制系統(tǒng)的工作原理框圖如圖 所示。 外部命令信號 信號控制脈沖驅動信號通信接口電路單片機功率放大電路步進電機 圖 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)的情況控中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 26 頁 共 30 頁 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 信號之間的轉換，實現(xiàn) IPC 與單片機的正常通信。 單片機負責接收來自 IPC 的命令，并將其轉換成控制脈沖信號，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，驅動電機，使電機隨著不同的控制脈沖信號作 各種運轉。 電機是執(zhí)行動作的設備，當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備如攝像頭等做相應的運動。 系統(tǒng)運行原理 電機控制系統(tǒng)的電路原理圖如圖 所示： 1 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()為串行輸入線， TXD()為串行輸出線。 ～ 設置為行程保護開關，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。 2 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 RS232 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換。有 MC1488 將 TTL 電平轉換為 RS232 標準電平，工作電壓為 +12V/12V； MC1489 則將 RS232 的標準電平轉換成 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 PC 口輸出的脈沖控制信號進行增強驅動能力，并經三極管去控制光電耦合器。信號經光電隔離之后，再經 DK63 功率管(N1 N22…) 擴大，驅動步進電機的各個相。 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 27 頁 共 30 頁 圖 電機控制系統(tǒng)的電路原理圖 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 28 頁 共 30 頁 4 總結 我開始了我的畢業(yè)論文工作，時至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。歷經了幾個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下帷幕。回想這段日子的經歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 畢業(yè)設計是大學畢業(yè)生重要的教學環(huán)節(jié)，作為我們大學期間最后的系統(tǒng)學習，這是很重要的。 是對大學四年中所學的專業(yè)知識和專業(yè)技能的一次系統(tǒng)的總結過程，強有力地檢驗了所學基礎知識水平，實踐能力，解決問題的能力，動手分析問題能力，并在此過程中提出改進的方法。 五 個月的思考而又忙碌的畢業(yè)設計，讓我深刻地明白了小型自動生產線的意義和作用，理解了自動生產線是如何有機地組織起來的。對自動線的類型、輸送方式、驅動裝置、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計手冊的能力。最重要的是此次設計還培養(yǎng)了我與其他同學共同協(xié)作的能力。 由于自身缺乏工作 實際經驗和自己知識水平的所限，對問題的分析能力不透徹，難免會出現(xiàn)這樣那樣的不足，這是在以后的工作和學習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 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 29 頁 共 30 頁 參考文獻 [1]華中工學院機械制造科研室．機床自動化與自動線 [M]．北京：機械工業(yè)出版． 1981． 52~90． [2]大連組合機床研究所．組合機床設計 [M]．北京：機械工業(yè)出版社． 1975． 20~78． [3]李洪．機械加工工藝手冊 [M]．北京：北京出版社． 1990． 36~53． [4]李柱．互換性與測量技術基礎 (上冊 )[M]．北京：計量出版社． 1984． 36~78． [5]李宏勝．機床數(shù)控技術及應用 [M]．北京：高等教育出版社． 2021． 32~47． [6]徐英南．組合機床及其自動線的使用與調整 [M]．北京：勞動人事出版社． 1987． 28~45． [7]張俊謨．單片機中級教程原理與應用 [M]．北京：北京航空航天大學出版社． 1999． 15~36． [8]馮辛安．機械制造裝配設計 [M]．北京：機械工業(yè)出版社． 2021． 37~77． [9]何家才．單片機控制工程實踐技術 [M]．北京：化學工業(yè)出版社． 2021． 21~61． [10]巧嬡．單片機原理及應用 (第二版 )[M]．北京：電子工業(yè)出版社． 2021． 23~78． [11]立民． MCS51 系列單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)設置與接口技術 [M]．北京：北京航空航天大學出版社． 2021． 210~251． [12]高富強，劉電霆．單片機原理及應用 (MCS51)[M]．重慶：重慶大學出版社． 2021． 80~98． [13]宗澤．羅圣國．機械設計課程設計手冊 (第二版 )[M]．北京：高等教育出版社． 1998． 36~78． [14]張春宜．拔叉加工工藝研究 [M]．洛陽：中國一拖集團有限公司． 2021． 121~165． [15郭連湘 ． 公差 配合與技術測量實驗指導書 [M]． 北京：化學工業(yè)出版社 ． 2021． 123~154． 中北大學 2021 屆畢業(yè)設計說明書 第 30 頁 共 30 頁 致 謝 在本次畢業(yè)設計過程中，得到了老師的耐心講解和熱情幫助，每當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 時時關心著我的設計進程，對此，特表示衷心的感謝！ 同時也感謝跟我一起搞這個設計題目的同學，正因我們的合作精神才能使這個設計得以順利完成，在此感謝他在設計期間的合作！ 此外，對設計期間協(xié)助過我的老師和同學表示深深的感謝！