【導讀】金相試樣拋光機控制系統(tǒng)整體框架設計思想..............錯誤!

　　

【正文】 數(shù) n=300~500r/min 由公式： T=n P9550000，所以 P=95500005001100?=，查《機械設計師手冊》表 3159，選擇 90SZ51 電機 表 341 轉矩 轉速 功率 電壓 電流電樞 電流勵磁 允 許正反轉速差 5200Nm 1500r/min 80W 110V 100r/min 所以，電機和拋光盤之間采用三角橡膠帶傳送，傳送比為 1： 3，在主軸周圍設計了一個方形承槽，上端用防水擋板與外殼固定在一起，水槽底部安裝有排水管道，以排除拋光時的污水。 帶輪的計算選擇 電機和拋光盤之間用窄 V帶傳動，電機 P=80W,查表 86的工作情況系數(shù) KA =,故 Pca = KA P=88W 根據(jù) Pca ， n (電機轉速 1500r/min)由圖 89確定選擇 Y型 由表 83和 87 取主動帶輪的基準直徑為 d1d =26mm. 則從帶輪的基準直徑 d2d =i d1d =3 26? =78mm 查表 87，取 d2d =80mm 確定 V 帶的基準長度和傳動中心距： 根據(jù) （ d1d + d2d ） ?? 0a 2（ d1d + d2d ），初步確定中心距 a0 =53mm 計算帶所需的基準長度 本科畢業(yè)設計（論文） 25 Ld39。 =2 a0 +2?（ d1d + d2d ） +? ?021d24d add? (318) = [2534 )2680()8026(253 2??????? ?]=220mm 查《機械設計師手冊》表 8129 得 Ld =200 實際中心距 a a= a0 + 2 39。DLLd ? =(53+200220)=33mm 計算 V帶的根數(shù) z Z=laca KKPP P )(00 ?? (319) 由 n=1500r/min, d 1d =26mm,i=3, 查《機械設計師手冊》 表 8133 得P0 =, kwP ?? , ??K ,KL = 則 Z=)( 0 8 ??? = 取 Z=3 根 本科畢業(yè)設計（論文） 26 4 夾具的設計 安裝槽螺栓擋板 安裝槽螺栓擋板 （ a） (b) (c) 41 夾持盤 夾具 (夾持盤 )在保證拋光質(zhì)量中起著十分重要的作用。夾持盤中試樣安裝槽是根據(jù)試樣形狀和尺寸設計，常規(guī)試樣以圓柱形，柱形和片狀為主，因此設計了 3種形狀如圖 41所示。圖 a主要用于夾持長方形試樣，長 70mm，厚 20 mm。圖 b主要用于裝卡圓試樣，試樣大本科畢業(yè)設計（論文） 27 小為 ? 6? 24，數(shù)量可有 3～ 9塊標準試樣。圖 c主要用于夾持薄片狀試樣，每一夾板內(nèi)可以夾一組薄片狀試樣。不規(guī)則試樣，尺寸極小的試樣和帶滲層的試樣，由于占比例不大，可采用鑲嵌方法。為了使多塊試樣便于裝卡在同一平面上，設計了一個裝樣平臺，使試樣裝卡時凸出試樣夾持盤平面 3 mm，裝卡時選用了內(nèi)六角螺絲作為緊固螺釘，以防試樣在裝卡時松動。 5金相試樣拋光機調(diào)速部分設計 51輸入與顯示面板 本科畢業(yè)設計（論文） 28 如圖 51 所示，液晶顯示屏上實時顯示三個拋光參數(shù) ：時間，壓力，轉速。其中，時間采用分鐘和秒顯示，中間以冒號隔開（前兩位為分鐘數(shù)，后兩位為秒數(shù)）；壓力和轉速分別采用 3 位顯示（ 000～ 999）。當按下“參數(shù)設定”按鍵時，光標將在參數(shù)部位（開始時光標定位在時間的分鐘部位）閃爍，每按一次，閃爍光標將移位一次。此時，可通過“ +”或“ ”按鍵調(diào)整各個參數(shù)值。這樣，就可以根據(jù)實際需要設定不同的拋光參數(shù)。當各參數(shù)設定完畢且正確后，按下“啟動”鍵，拋光過程正式開始?！皰伖獗P轉向”按鍵可以方便拋光過程中對拋光盤進行手動控制?！巴Ｖ埂辨I可以及時中止拋光，以便于處理拋光過程中 出現(xiàn)的一些意外狀況和問題。 52控制系統(tǒng)整體設計圖 該控制系統(tǒng)可分為按鍵輸入模塊、液晶顯示模塊、監(jiān)測系統(tǒng)模塊、拋光機驅動模塊。按鍵輸入作為人機交互的輸入端，操作人員可通過它來設置拋光時間、拋光盤轉速、拋光壓力。核心處理器對按鍵輸入的工作參數(shù)進行處理后，通過拋光機驅動模塊來控制整個拋光過程。拋光機監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)測、采集拋光機工作 過程中的拋光壓力和拋光轉速等拋光參數(shù)，并將采集的參數(shù)及時傳遞 MCU進行分析。液晶顯示模塊作為人機交互的輸出端，可實時顯示當前的轉速、壓力和拋光剩余時間，方便了工作人員操作。所以，該控制系統(tǒng)本科畢業(yè)設計（論文） 29 主要用來實現(xiàn)拋光參數(shù)界面設置，按照設置的拋光參數(shù)自動完成拋光作業(yè)，并對拋光狀態(tài)進行實時監(jiān)視的功能。驅動系統(tǒng)控制動力頭上升和下降，由壓力監(jiān)測系統(tǒng)將壓力傳回 MCU；拋光盤電機的轉速由轉速監(jiān)測系統(tǒng)傳回 MCU，從而形成完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 伺服電機的調(diào)速研究 調(diào)速系統(tǒng)是最基本的拖動控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)研究的是直流伺服電動機 。其轉速和其他參量關系可表示為： N=?eKIRU? （ 51） 式中， N一一轉速， r/min U 一一電樞電壓， V I—— 電樞電流， A R—— 電樞回路總電阻， Q ? —— 勵磁磁通， Wb Ke —— 電機結構決定的電動勢常數(shù) 由上式可以看出，可以有三種方法調(diào)節(jié)電動機的速度： (1)調(diào)節(jié)電樞供電電壓 U； (2)減弱勵磁磁通 ? ； (3)改變電樞回路電阻 R； 對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓方式為最好。改變電阻只能有級調(diào)速。減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速。但調(diào)速范圍不大，往往只配和調(diào)壓方案，在基速以上做小范圍的升速。因此，自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。 本科畢業(yè)設計（論文） 30 調(diào)劑光柵 功率驅動電機電源信號調(diào)理測速機信號調(diào)理圖一 53 系統(tǒng)結構框圖 模擬調(diào)速系統(tǒng)一般是由 2個閉環(huán)構成的，既速度閉環(huán)和電流閉環(huán)，為使二者能夠相互協(xié)調(diào)、發(fā)揮作用，在系統(tǒng)中設置了 2 個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉速和電流。 2 個反饋閉環(huán)在結構上采用一環(huán)套一環(huán)的嵌套結構，這就是所謂的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，他具有動態(tài)響應快、抗干擾能力強等優(yōu)點，因而得到廣泛地應用。圖 53 是系統(tǒng)的結構框圖，其中 ASR， ACR 分別是速度和電流調(diào)節(jié)器，通常是由模擬運放構成 PI 或 PID 電路；信號調(diào)理主要是對反饋信號進行濾波、放大?？紤]到直流電機的數(shù)學模型，模擬調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)傳遞函 數(shù)關系 。 在模擬調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試過程中，因電機的參數(shù)或負載的機械特性與理論值有較大差異，往往需要頻繁更換 R， C 等元件來改變電路參數(shù)，以獲得預期的動態(tài)性能指標，這樣做起來非常麻煩，如果采用可 編程模擬器件構成調(diào)節(jié)器電路，系統(tǒng)參數(shù)如增益、帶寬甚至電路結構都可以通過軟件進行修改，調(diào)試起來就非常方便了 。 本科畢業(yè)設計（論文） 31 6 總結 采用機電一體化技術設計的金相試樣拋光機，系統(tǒng)可根據(jù)不同的試樣調(diào)整加壓機構，實現(xiàn)拋光壓力的持續(xù)可調(diào)，并實現(xiàn)拋光盤轉速緩升一穩(wěn)定運行一轉速緩建的運行模式。具有較高的性能價格比，提高了制樣效率及準確性。 本科畢業(yè)設計（論文） 32 本科畢業(yè)設計（論文） 33 參考文獻 [1] 王會強 ， 孫維連 ， 楊鈺瑛 . 金相試樣拋光機的機械設計與研究 . 機械與電子， 20xx，2528 [2] 陳文娟， 孫維連 . 金相試樣拋光機的機械設計與控制系統(tǒng)的研究 . [碩士學位論文 ]. 河北 : 河北農(nóng)業(yè)大學， 20xx [3] 王會強，孫維連，溫新林 , 史立喜 , 劉志國， 趙志剛 . 國內(nèi)外金相試樣拋光機的發(fā)展概況 . 熱處理， 20xx， 22（ 3）： 716 [4] 陳文娟，孫維連，楊鈺瑛，賈亞雷，李杰 . 金相研磨拋光機自動控制系統(tǒng)的研究 . 現(xiàn)代機械， 20xx， 6： 1011 [5] 陳就 . 拋光機磨頭驅動部件的動態(tài)特性分析 . 機械與設備， 20xx,6（ 63）： 2426 [6] 施興華 . 拋光機在表面處 理工藝上的應用比較 .紡織器材， 20xx， 32（ 6）： 3738 [7] 陸長明 . 基于 DSP的超精密拋光機模糊控制系統(tǒng)設計 . 20xx年機電一體化論壇， 20xx，22（ 12）： 1113 [8] 劉新佳，肖繼德，許鶴群 . 金相試樣電解機械復合拋光工藝 .新技術新工藝， （ 3） ： 4344 [9] 吳宗澤 . 機械設計師手冊 . 機械工業(yè)出版社 （ 1） [10] 成大先 . 機械設計圖冊 . 化學工業(yè)出版社 （ 1） [11] 曹彤，王滿還，張郁蕓 . 機械設計制圖習題集 . 高等教育 出版社 （ 2） [12] 楊叔子 . 機械加工工藝師手冊 . 機械工業(yè)出版社 （ 1） [13] 史國生 .電氣控制與可編程控制器技術 . 化學工業(yè)出版社 （ 1） [14] 濮良貴，紀名剛 .機械設計 . 高等教育出版社 （ 7） [15] 吳宗澤 .機械設計實用手冊 .化學工業(yè)出版社 （ 6） [16] 馮辛安，黃玉美，關慧貞 .機械制造裝備設計 .機械工業(yè)出版社 （ 2） 本科畢業(yè)設計（論文） 34 致 謝 在本次論文設計過程中， 劉玉高 老師對該論文從選題，構思到最后定稿的 各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教導 ,使我得以最終完成畢業(yè)論文設計。在學習中 ,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，導師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。這 四 年中還得到眾多老師的關心支持和幫助。在此，謹向老師們致以衷心的感