【正文】 ...................................................... 25 結(jié) 論 ...................................................................................................................................... 26 致 謝 ...................................................................................................................................... 27 參考文獻 .................................................................................................................................. 28 附錄 .......................................................................................................................................... 29 1 緒論 機床介紹 PLC 控制票據(jù)打孔機是一種先進的打孔設(shè)備，它采用計算機程序控制，由交 流伺服電機通過同步帶拖動滾珠絲杠螺母副驅(qū)動夾緊鉗實現(xiàn)進給，它的傳動精度較高，同時通過摩擦離合器的開啟與閉合來進行上下料的操作。根據(jù)機床的輸入輸出要求和機床的工作環(huán)境選擇了西門子公司的 S7200 系列CPU為 226 型 的可編程控制器，此可編程控制器提供了 40 個 I/O點，其中 24個輸入 16個輸出完全滿足了機床的控制要求。在設(shè)計時首先對模具的結(jié)構(gòu)類型進行了對比， 其次， 根據(jù)設(shè)計的要求 確定設(shè)計方案 并 選擇單工序沖裁模， 再次， 對沖裁模的各個零件進行了設(shè)計計算和選擇，最終完成了滿足要求的針模。 K700 型票據(jù)自動沖孔機 設(shè)計 針模及控制部分 摘 要 本次設(shè)計的任務(wù)是票據(jù)自動 沖 孔機的針模及控制部分。 針模是機床的 重要的 加工部分，它的質(zhì)量的好壞影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。 控制部分是實現(xiàn)機床自動化控制的重要保證，所以要選擇安全可靠的生產(chǎn)率高的PLC系統(tǒng)。 最后對機床的操作以及安全須知進行了敘述，以便工作人員學(xué)習(xí)操作和簡單的故障排查。 該設(shè)備的控制系統(tǒng)及驅(qū)動系統(tǒng)分別選用德國西門子公司的近期產(chǎn)品，主電機驅(qū)動設(shè)置了變頻調(diào)速器，整機具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，剛性好，定位精度高，以及操作簡便，運行可靠，維護方便等優(yōu)點，是較理想的票據(jù)打孔設(shè)備。故該機設(shè)計時盡量簡化結(jié)構(gòu)，減少修配、調(diào)整工作量。皮帶輪兼做飛輪，離合器與皮帶輪一起套在曲柄的一端。曲柄轉(zhuǎn)動可使拉杠帶動滑塊沿導(dǎo)柱 (共有四根 )上下移動。 整體的鑄鐵滑塊由四套直線導(dǎo)軌作為導(dǎo)向，使滑塊定位非?？煽俊? 該機床身采 用鋼板組合的框架焊接結(jié)構(gòu)，焊后進行了定性處理。 特殊加工的組臺模具中固定排列有數(shù)百根針，由上針板，導(dǎo)針板，凹板 (下模板 )三層組成，它們由兩根導(dǎo)桿聯(lián)成一體。 紙張的移動部分采用了大導(dǎo)程滾珠絲杠與滾動導(dǎo)軌的組合，有效地保證了齒孔的連接精度?？刂撇竭M電機的信號通過接近開關(guān)傳遞到 PLC 主機中，靈敏度高。 任務(wù)書 本次設(shè)計的任務(wù)是票據(jù)沖孔機的針模部分及控制部分。 K700 型票據(jù)自動沖孔機采用 PLC 控制伺服系統(tǒng)進行票據(jù)自動定位、離合器自動控制，加工票據(jù)上的小孔。 設(shè)計沖孔機的控制部分，包括原理設(shè)計和程序設(shè)計。 針模部分的設(shè)計方案有三種： 簡單沖壓模 在沖壓的一次行程中僅完成一個沖壓工序的模具 。 本次設(shè)計的機械部分針模只是在票據(jù)周邊打孔工序簡單，而且精度要求不高，所以根據(jù)要求選擇簡單沖壓模?？煽啃愿?、運行速度快； 功能強大、組合控制靈 活；兼容性良好；程序編制及生成簡單、豐富，操作維護簡單。 根據(jù)設(shè)計要求，機床工作在的環(huán)境選擇 PLC 控制，因為 PLC 更加的穩(wěn)定可靠方便技術(shù)人員應(yīng)用。 普通沖裁是常見的沖裁工藝，材料在分離時由于受到?jīng)_裁力的作用，在凸 .凹模刃口之間的材料，被撕裂最終實現(xiàn)分離。 精密沖裁是采用特殊結(jié)構(gòu)的沖模，使凸凹模刃口處的材料受三向壓應(yīng)力的作用，形成很大的靜水壓效應(yīng)，抑制材料的斷裂，以塑性剪切變形狀態(tài)使材料分離。 本次設(shè)計的針模部分精度要求不高，而且是在一沖程過程中完成沖壓工序，所以選擇普通沖裁的簡單沖壓模。 沖裁件的精度與 粗糙度 沖裁件的經(jīng)濟公差等級不高于 IT14 級 ,一般落料公差等級最好低于 IT10 級 ,沖孔件公差等級最好低于 IT9級 ,所以孔中心與孔邊緣尺寸公差是177。而沖件孔中心距最高精度公差為 177。 確定工藝方案 . 該沖裁件 只有 沖孔 一 個基本工序 ,可采用的沖裁方案有單工序沖 裁 ,復(fù)合沖裁和級進沖裁三種 .零件屬于中批量生產(chǎn) ,且制件形狀多變，精度要求也不高，復(fù)合沖裁模，通用性差，適合中批大量生產(chǎn)，級進模沖裁適合中小零件大批生產(chǎn)，所以選擇價格低廉的單工序模沖裁， 通過合理設(shè)計可以達到較好的零件質(zhì)量和避免模具強度不夠的問題 ,根據(jù)以上分析 ,該零件采用 單工序模沖裁 工藝方案 . 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案 ,采用 單工序 沖裁模 . 操作與定位方式 零件中批量生產(chǎn) ,機床是自動化程度較高的設(shè)備，所以 采用 自動送料方式 達到批量生產(chǎn) ,且能降低模具 成本 ,保證孔的精度及較好的定位 。 模架類型及精度 由于尺寸較大，沖裁間隙較小，因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的中間導(dǎo)柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用 Ⅰ 級模架精度。 零件圖在 CAD 用計算機算得零件的面積為 26400mm 一個進距內(nèi)的坯料面積 :BXS=620X50=31000mm , 因此材料利用率為 : η=(A/BS)X100% =(26400/31000)X100% =85% 由利用率可知 ,圖 示 的排樣合理 。 (2)計算凸凹模刃口尺寸及公差 沖裁間隙值確定 :沖孔時間隙取在凹模兩側(cè)，合理的單邊間隙為板料的 5%～ 10%， 沖制孔件時選擇凸模刃口尺寸等于所要求的孔的尺寸，而凹模尺寸則是孔的尺寸加上兩倍的間隙值 [9]。 根據(jù)最小合理的間隙確定凹模尺寸，即將間隙取在凹模上，用擴大凹模刃口尺寸配制凹模。 Zmin=10% = dp=(1+ )= dd=(+)= 模具的 設(shè)計 沖裁 模具的 裝配 圖 如圖 所示： 1螺釘 ； 2定位 銷 ； 3凹模 ； 4凹 模固定板 ； 5 下模座 ； 6導(dǎo)柱 ； 7導(dǎo)套 ； 8上模座 ； 9卸料板 ； 10卸料螺釘 ； 11橡膠 ； 12凸模 固定板 ； 13針模 ； 14墊板 ； 15定位銷 ； 16螺釘 . 圖 單工序模 總裝圖 沖壓模具的零件 設(shè)計 (1)凹模設(shè)計 凹模的刃口形式：圓柱 形型孔凹模、臺階過渡凹模、可調(diào)間隙凹模、錐形孔凹模 [5]。 根據(jù)上述分析對比綜合考慮選擇錐形型孔凹模。 凹模輪廓尺寸計算如下 : 凹模輪廓尺寸的確定 凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 LXB(長 X寬 )及厚度尺寸 H。 查有關(guān)國家標準 ,并無厚度合適 ,所以是定制的尺寸。 (2)凸模設(shè)計 凸模結(jié)構(gòu)形式有普通沖裁凸模、無導(dǎo)向沖裁凸模、有導(dǎo)向沖裁凸模和帶臺肩凸模。 表 沖裁刃口選擇 注： ? 為材料之抗剪強度。 8186。材料厚度為 t=,斜刃高度 h=2t= 2=。 L=h1+h2+h3+(5～ 7)=12+8+0+= 式中 h1凸模固定 板厚度 h2卸料板厚度 h3導(dǎo)尺厚度 式中的 5～ 7是凸模進入凹模的深度、凸模修磨量、沖模正在閉和狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的距離。 考慮沖孔凸模的直徑很小， 而且凸模前端采用的是斜刃，沖裁的材料是非金屬材料票據(jù)，所以凸模強度是足夠的，不需再進行校核。 銷釘規(guī)格的選用 : 銷釘?shù)墓Q直徑可取與螺釘大徑相同或小一個規(guī)格 ,因此根 據(jù)標準選用 GB 11986 A6 20,選取材料為 45 鋼 。 (3)設(shè)計和選用卸料與出件零件 卸料以固定板卸料 ,出件是以凸模往下沖即可 ,因此不用設(shè)計出件零件 。 (4)選擇模架及其它模具零件 選擇模架 : 由凹模 周界 620X75,及安裝要求 ,選取凹模周界 :LXB=620X75,閉合高度 :H=, 上模座 :720X128X20， 下模座 : 720X128X20。 墊板 : 墊板的作用是承受并擴散凸模傳遞的壓力 ,以防止模座被擠壓損傷 ,因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板 .墊板的外形尺寸與凸模固定板相同 ,厚度可取 3～ 10mm,這里設(shè)計時 ,由于壓力較大 ,選取規(guī)格為 LXBXH=620X75X8。 橡膠：橡膠的自由高度是工作行程的（ ～ 4）倍，裝配高度是自由高度的（ ～） 倍，自由高度是 4mm,裝配高度是 。 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 PLC 系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循以下原則： (1)滿足要求； (2)安全可靠； (3)經(jīng)濟實用； (4)適應(yīng)發(fā)展。可連接 7個擴展模塊，最大擴展至 248路數(shù)字量 I/O 點或 35路模擬量 I/O 點。 6 個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 I/O 端子排可很容易地整體拆卸。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其性能的好壞，直接影響整個系統(tǒng)的工作性能。 PLC 主要由 CPU、存儲器、 I/O 接口、通信接口和電源等幾部分組成，如圖 所示。 存儲器 PLC 的 ROM 存儲器中固化著系統(tǒng)程序，不可以修改。 電源 將外部電源轉(zhuǎn)換為 PLC 內(nèi)部器件使用的各種電壓。 通信接口 它是 PLC與外界進行交換信息和寫入程序的通道。輸入接口電路如圖 所示。光電耦合器可以提高 PLC 的抗干擾能力和安全性能，進行高低電平（ 24V/5V）轉(zhuǎn)換。 圖 PLC輸入接口電路 輸出接口 PLC 的輸出接口有三種形式：繼電器輸出、晶 體管輸出和晶閘管輸出，如圖 所