【正文】 謹以此設(shè)計獻給所有關(guān)心我、幫助我的老師和同學(xué)們。張老師治學(xué)嚴謹、工作務(wù)實、學(xué)識淵博、平易近人，是我學(xué)習(xí)的榜樣，并且他經(jīng)驗豐富，創(chuàng)新思維能力強，在我們做畢業(yè)設(shè)計期間，給我們提供了很多具有創(chuàng)意的設(shè)計方案供我們參考，我衷心地感謝張興國老師對我的幫助，使我的畢業(yè)論文得以按時順利完成。畢業(yè)設(shè)計 30 參考文獻[1].郁漢琪. 電氣控制與可編程序器應(yīng)用技術(shù)[M]. 南京：東南大學(xué)出版社， ,141218[2].王兆義，[M]. 北京：機械工業(yè)出版， [3].SMC（中國）有限公司編[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，[4].大連理工大學(xué)工程畫教研室編[M]. 北京：高等教育出版社， [5]. 應(yīng)用技術(shù)問答[M].北京：機械工業(yè)出版社， [6].賈德勝等 PLC 應(yīng)用開發(fā)實用子程序[M].北京：人民郵電出版社， [7].劉明，嚴曉照，[J]. 包裝與食品機械， 1995,13(3):3438 [8].張振華， PLC 芯片組的冰淇淋機控制器的開發(fā)[J].PLC、工控機與集散控制系統(tǒng)2022：5860[9].莫云輝， [J].機械工程師，1995.(5):2930[10].[J].CHINA EQUIPMENT,2022(10):4546[11].嚴曉照，朱龍彪， 型立體花式冰淇淋成型機的設(shè)計[J].技術(shù)開發(fā)與引進，199614(6):1113[12]. 控制系統(tǒng)設(shè)計概要簡述.[J].PLCamp。該成型機沒有實現(xiàn)完全自動化，不能實現(xiàn)自動取杯、放蓋。它達到了設(shè)計任務(wù)書上的要求，采用SMC 的氣動元件、三菱 PLC、MT5420T 觸摸屏。 可編程控制器的接線及分接盒配置可編程控制器簡單、靈活性強、可靠性高等優(yōu)點。PLC 盒安裝于立體花式冰淇淋成型機右端側(cè)蓋內(nèi)，固定在床身上。 PLC 盒設(shè)計所設(shè)計的 PLC 盒主要用于安裝可編程控制器及端子排的結(jié)構(gòu)部分。選擇操作模式后點擊“ 啟動”或“停止”按鈕，是成型機運行或停止。如果不符合要求則繼續(xù)調(diào)整各執(zhí)行器，直至滿足。按下不同的按鈕相應(yīng)的執(zhí)行器動作，對應(yīng)的指示燈也會閃動。運行設(shè)備后，點擊“菜單 ”，選擇運行模式：點動操作、連畢業(yè)設(shè)計 26 續(xù)運行、運行一次。我們通過軟件對觸摸屏進行設(shè)計、模擬，設(shè)置完整觸摸屏與 PLC 的通訊參數(shù)，然后到現(xiàn)場進行實際操作。觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標送給 CPU，同時能接收 CPU 發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。 觸摸屏觸摸屏是用于用戶操作的部分，客觀要求便于工人操作的位置。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶存儲器部分也稱為數(shù)據(jù)存儲區(qū)。當 PLC 運行時，CPU 首先以掃描的方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映像區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運算的結(jié)果送入 I/O 映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶的程序執(zhí)行完畢后，最后將 I/O 映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直至停止。C P UE P R O MR A M電 源 模 塊總線輸入模塊輸出模塊I/O接口通信接口用 戶 輸 入 模塊用 戶 輸 出 模塊外 圍 設(shè) 備計 算 機 或 其它 設(shè) 備主 機圖 51 PLC 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在圖 51 中，PLC 的主機由微處理器(CPU)、存儲器(EPROM、RAM)、輸入/輸出模塊、外設(shè) I/O 設(shè)備、通信接口及電源組成。觸摸屏安裝于機身表面，便于操作；PLC 盒安裝于床身端部的側(cè)蓋位置，打開側(cè)蓋可進行編程、更換 ROM 盒等操作，同時裝于內(nèi)部可以起到一定的保護 PLC 的作用。主機的各個部分均通過電源總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線連接。將傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和氣壓傳動控制融為一體，使控制靈活、細致，進而使產(chǎn)品造型豐富多彩，更好實現(xiàn)花型設(shè)計，而且花型的變更可通過軟件調(diào)整有關(guān)參數(shù)及更換相應(yīng)的模具方便的實現(xiàn)。SMC 產(chǎn)品以其品種齊全、可靠性高、經(jīng)濟耐用、 、結(jié)構(gòu)精巧細致，質(zhì)量優(yōu)良。這三個氣缸的動作順序是由氣缸的上的位置傳感器與 PLC 配合完成的。由氣動原理圖可以看出，只有在 P0 缸（輸送帶驅(qū)動氣缸）有桿腔為高壓，即輸送帶停止時，氣動閥左腔接通后其他氣動執(zhí)行器才能上氣執(zhí)行操作。P 0V J 3 2 2 0 5 BY A 0V F A 5 2 2 0圖 41 氣—電互鎖回路如圖 41 所示。壓縮空氣工作壓力一般在 0．4～0．8MPa，故輸出力和力矩不太大，傳動效率較低；空氣有壓縮性，運動速度的穩(wěn)定性較差，實現(xiàn)精密 控制較難；信號傳遞速度比液壓、電氣小，因空氣傳動方式有自己的優(yōu)缺點，在選擇傳動和控制方式時應(yīng)揚長避短，對某個工程對象，最理想的傳動和控制方式，可以是單一式，也可以是混合式?？諝庠诠艿纼?nèi)的流動損失小，可遠距離輸送，壓縮空氣便于貯存，故氣動常被做為低成本自動化氣動的最佳手段。一個典型的氣動系統(tǒng)是由方向控制閥、氣動執(zhí)行元件、各種氣動輔助元件以 及氣源清凈化元件所組成。果醬放在 1 果醬儲備機構(gòu)中，當需要生產(chǎn)花式冰淇淋時，氣動電動機，帶動輸出泵，把果醬輸送到果醬灌注頭中畢業(yè)設(shè)計 18 第四章 氣動系統(tǒng)設(shè)計立體花式冰淇淋成型機是生產(chǎn)高檔花式冰淇淋的自動生產(chǎn)設(shè)備，進口設(shè)備多采用凸輪—氣動控制系統(tǒng)，本機在設(shè)計中采用了 PLC 控制系統(tǒng)，一方面簡化了機構(gòu)，同時使控制更準確，更可靠。為了提高使用壽命，在導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間需要潤滑，采用油環(huán)結(jié)構(gòu)，開油杯孔即可實現(xiàn)。為了在裝配時保證這種垂直關(guān)系，導(dǎo)柱的上端與固定板配合處采用間隙配合，保證軸肩端面與固定板之間的接觸。 ZLA102 合金板的上、下面均經(jīng)拋光處理，這樣可以增加結(jié)構(gòu)的外形美觀，上面安裝位置有凸臺，減少加工面，降低加工成本。 模具造型頭通過軟件程序的配置與模具造型頭的更換，以及氣動有關(guān)參數(shù)的調(diào)整，可以實現(xiàn)多種立體花式冰淇淋的造型。且操作簡單，占用空間小，可以完全滿足生產(chǎn)形式及需求。料斗固定在分度頭的右側(cè)不動，在料斗下面設(shè)計送料滑槽 A，滑槽的高度可調(diào)（由手輪 B 來調(diào)整：手輪的轉(zhuǎn)動可使 α角的大小產(chǎn)生變化，導(dǎo)致 h 的數(shù)值也隨之發(fā)生變化，從而達到適合不同直徑的工件的調(diào)整使用）調(diào)整的幅度為 50mm 以上，由汽缸推動滑槽向左或向右運動。2）. 耐熱輸送帶：普通耐熱輸送帶和 Ep 耐熱輸送帶表 31 普通耐熱輸送帶各參數(shù)型號最高試驗溫度 /℃最高短時運行溫度 /℃代號 價格 （元/平米）Ⅰ 100 150 T1 22畢業(yè)設(shè)計 11 Ⅱ 125 170 T2 24Ⅲ 150 200 T3 27Ⅳ 175 250 T4 30表 32 Ep 耐熱輸送帶各參數(shù)型號EP100 價格元/平米EP200 價格元/平米EP300 價格元/平米Ⅰ 30 34 38Ⅱ 34 38 42Ⅲ 38 42 44Ⅳ 42 44 46表 31 為普通耐熱輸送帶各參數(shù)，表 32 為 Ep 耐熱輸送帶各參數(shù)。目前市場上銷售的輸送帶有以下幾種：1）強力型輸送帶：尼龍輸送帶（NN 輸送帶）和聚酯輸送帶（EP 輸送帶） ，其中聚酯輸送帶每平米比尼龍輸送帶高 1 元。輸送帶是通過雙排鏈傳動實現(xiàn)其傳動的，那么，杯座與鏈條之間是如何連接的呢？在圖 33 中給出了簡圖：圖 33 杯座與鏈條聯(lián)接關(guān)系簡圖從圖 33 中可以看出，杯座與鏈條是通過中裝片連接在一起的，從而實現(xiàn)了杯座隨鏈條的步進運動。　 　 3． 齒 面 傾 斜 角 的 確 定　 　 棘 輪 齒 面 與 徑 向 線 所 夾 α稱 為 齒 面 傾 斜 角 。 棘輪機構(gòu)的設(shè)計　 　 棘 輪 機 構(gòu) 的 設(shè) 計 主 要 應(yīng) 考 慮 ： 棘 輪 齒 形 的 選 擇 、 模 數(shù) 齒 數(shù) 的 確 定 、 齒 面 傾 斜 角 的確 定 、 行 程 和 動 停 比 的 調(diào) 節(jié) 方 法 。 制 動 輪 4 按 逆 時 針 方 向 自由 轉(zhuǎn) 動 ， 棘 爪 3 在 棘 輪 齒 背 上 滑 動 ， 若 該 輪 向 相 反 方 向 轉(zhuǎn) 動 ， 則 4 輪 被 被 制 動 。 當 曲 柄 1 轉(zhuǎn)動 時 ， 經(jīng) 連 桿 2 帶 動 搖 桿 5 作 往 復(fù) 擺 動 ； 搖 桿 5 上 裝 有 雙 向 棘 輪 機 構(gòu) 的 棘 爪 3， 棘輪 4 與 絲 杠 6 固 連 ， 棘 爪 帶 動 棘 輪 作 單 方 向 間 歇 轉(zhuǎn) 動 ， 從 而 使 螺 母 （ 即 工 作 臺 ） 作 間歇 進 給 運 動 。 棘輪上取八個齒槽，均勻分布。畢業(yè)設(shè)計 8 1. 棘 輪2. 機 架3. 片 簧4. 止 回 棘 爪5. 棘 爪 圖 32 棘輪機構(gòu)的組成圖 32 棘輪機構(gòu)由棘輪、棘爪及機架組成，用于輸送帶每次步進時的定位。 如 果 希 望 調(diào) 節(jié) 的 精 度 高 于 一 個 棘 齒 所 對 應(yīng) 的 角 度 ， 可 應(yīng) 用 多 棘 爪 棘 輪 機 構(gòu) 。 為 了 確 保 棘 輪 不 反 轉(zhuǎn) ， 常 在 固 定 構(gòu) 件 上 加 裝 止 逆棘 爪 。畢業(yè)設(shè)計 7 圖 31 齒輪齒條傳動示意圖成型機根據(jù)工藝要求，當傳送帶停止時，其他執(zhí)行器才開始操作，操作完畢后，傳送帶開始下一次步進，在設(shè)計中采用了“氣—電” 互鎖的方案，保證在驅(qū)動氣缸活塞桿前伸時其他執(zhí)行器因無氣而不會動作。傳送帶的驅(qū)動單元由驅(qū)動氣缸、齒條軸、齒輪、棘輪機構(gòu)等幾個主要部分組成。機架內(nèi)部留有空間用于安裝電磁閥板，這樣使得整機結(jié)構(gòu)緊湊。在高度方向上尺寸的設(shè)計中考慮到用戶操作方便、舒適。在設(shè)計中是通過將驅(qū)動部分與工作部分分開來實現(xiàn)此要求的，有效的防止了驅(qū)動潤滑脂對冰淇淋的影響。隨著更多先進的技術(shù)引入中國,競爭也向著多層次發(fā)展,國內(nèi)冰淇淋行業(yè)首先要避免走單純的測繪仿制的老路,開發(fā)出多品種多規(guī)格大型化,適合中國國情的設(shè)備。冰淇淋機傳統(tǒng)的控制方式是接觸器繼電器式的，但是這種控制方式在開發(fā)周期、硬件的靈活性、適應(yīng)性，準確性上很難滿足客戶的需求，尤其在高性能的軟冰淇淋成型機方面。在正常的生產(chǎn)期間，操作人員也可直接通過查看屏幕了解設(shè)備的運行情況。進入正常運行后，還可以根據(jù)實際的工況環(huán)境，對一些參數(shù)進行調(diào)整。在保留原有成型機優(yōu)點的同時，我們對成型機作了改進：把原有的控制系統(tǒng)改為 PLC 進行控制，利用人機界面進行操作。 設(shè)計方案論證與比較這次設(shè)計的課題是在原有成型機的基礎(chǔ)上改進的。PLC 具有可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、功能強大、更加人性化的特點。成型機每 6 秒一個工作節(jié)拍，這樣可以保證日產(chǎn)量很大，放畢業(yè)設(shè)計 3 杯盒取杯均是由人工完成，又可以大大減少設(shè)備的成本，進而生產(chǎn)的冰淇淋的成本不高，非常適合中小企業(yè)。當傳送帶停止運動時，料斗打開冰淇淋料流入杯子中。果醬泵奶酪泵圖 21 冰淇淋成型機加工過程示意圖 冰淇淋成型機的加工過程如 圖 2Error! 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