【正文】 課程的基本知識(shí)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)能力 ： 工作臺(tái)行程： 工作臺(tái)長(zhǎng)度 100mm；寬度 100mm； 脈沖當(dāng)量： ～ 其它參數(shù)如下表所列 3. 設(shè) 計(jì) 成果 ： 1） 相關(guān)計(jì)算 2） 相關(guān)硬件電路圖 3）相關(guān)程序 數(shù)控工作臺(tái)采用由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開 環(huán)控制結(jié)構(gòu)，其單向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示： 計(jì)算動(dòng)載荷 Cj Ca 根據(jù) Ca選擇滾珠絲杠副 根據(jù)《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，滾珠絲杠副額定動(dòng)載荷 Ca等于或者大于 Ca的原則，選用得絲杠副數(shù)據(jù)： 滾珠絲杠副校核 穩(wěn)定性運(yùn)算 計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速 kn 壓桿穩(wěn)定性計(jì)算 安全系數(shù)公式為 ，而 ， Fm=2300N 又 [S]=～ 計(jì)算行程長(zhǎng)度壽命 Ts 計(jì)算動(dòng)載荷 Cj 電機(jī)的初選 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩校核 按正常工作計(jì)算： 題目六 四工位組合機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目的： 學(xué)生通過 四工位組合機(jī)床 課程設(shè)計(jì) ,對(duì)所學(xué)課程理論知識(shí)進(jìn)行一次系統(tǒng)的回顧檢查復(fù)習(xí)和提高 ,并運(yùn)用所學(xué)理論 ,受到從理論到實(shí)踐應(yīng)用的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)理論解決具體問題的能力 。除了四個(gè)加工工位外，還有夾具、上下料機(jī)械手和進(jìn)料器四個(gè)輔助裝置以及冷卻和液壓系統(tǒng)共四部 分。要求具有全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)三種工作方式。 要求組 合機(jī)床能以手動(dòng)、半自動(dòng)、 全自動(dòng)三種工作方式工作。 一、主電路設(shè)計(jì) （ 1）主軸電動(dòng)機(jī)單方向起動(dòng)，要求有過載及短路保護(hù)。 （ 3）冷卻泵電動(dòng)機(jī)單向工作，過載及短路保護(hù)。要求在動(dòng)力頭工作進(jìn)給時(shí)，冷卻泵電動(dòng)機(jī) M3 才接通，但也可以隨時(shí)調(diào)整。其中： SQ、 YJ 為位置檢測(cè)傳感器開關(guān)； SA 為選擇開關(guān)；SB 為按鈕。其中： YV 為電磁閥； KM 為接觸器； HL 為指示燈 （ 3） 輸入元件數(shù)量 行程開關(guān) 12 個(gè) 按鈕 24 個(gè) 選擇開關(guān) 1 個(gè) 檢測(cè)元件 5 個(gè) （ 4） 輸出元件數(shù)量 電磁閥 16 個(gè) 接觸器 6 個(gè) 指示燈 5 個(gè) 根據(jù)本設(shè)計(jì)選用的 PLC 機(jī)型，將輸入輸出元件分配到 PLC 的輸入輸出接口。 PLC 的輸入點(diǎn)大部分是共點(diǎn)式，即所有輸入點(diǎn)具有一個(gè)公共端 COM。本設(shè)計(jì)中，輸入元件共 42 個(gè)，其中按鈕 SB24 個(gè)、檢查元件 YJ5 個(gè)、 行程開關(guān) SQ12 個(gè)，選擇開關(guān)1 個(gè)，基于對(duì)機(jī)床工作方式的控制要求，面板上應(yīng)設(shè)有選擇開關(guān) ISA、預(yù)停按鈕；鑒于手動(dòng)調(diào)整方式下，相應(yīng)按鈕發(fā)出控制命令，驅(qū)動(dòng)組合機(jī)床相應(yīng)部件運(yùn)動(dòng)，因此面板上應(yīng)設(shè)相應(yīng)按鈕 5SB24SB，鑒于對(duì)組合機(jī)床的啟動(dòng)，停止及潤滑故障的處理控制，應(yīng)在操作面板上設(shè)有按鈕 2SB、總停按鈕 1SB、潤滑故障切除按鈕 4SB、其他輸入元件均為檢測(cè)元件，不在操作面板中設(shè)置，由上面綜述，可得控制系統(tǒng)操作面板如下圖所示： 控制系統(tǒng)操作面板圖 PLC 控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖 根據(jù)本設(shè)計(jì)的控制與工藝要求，按 機(jī)床的動(dòng)作順序及每步所完成的任務(wù)，可得工作循環(huán)流程圖圖下圖所示： PLC 控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖 PLC 控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序 初始化程序見下圖： 設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序 顯示程序：根據(jù)機(jī)床的工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)指示燈顯示。能批量加工最大面積為 150 100mm2的印刷電路板上許多孔，最大孔徑可達(dá) 6mm。 中斷服務(wù) 0 是由 4 個(gè)行程開關(guān)觸發(fā)的，它觸發(fā)后通過單片機(jī)讀取 PA 口內(nèi)容，然后將結(jié)果反饋到 PB 口的 LED 上。 中斷服務(wù)流程圖 中斷服務(wù)流程圖 中斷服務(wù)流程圖 中斷服務(wù)流程圖如下 服務(wù)中斷圖 復(fù)位程序流程圖 軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)正 轉(zhuǎn) 程序流程圖 正轉(zhuǎn)流程圖 這是 X 軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)的程序，其他的 X 軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)、 Y軸電機(jī)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、 Y軸電機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)依此類推。 口輸出控制電磁鐵的吸合。 外部 I/O 擴(kuò)展的數(shù)據(jù)讀取。 二、 CPU 接口設(shè)計(jì) CPU 接口部分包括傳感器部分、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分、人機(jī)交互界面三部分。 （ 2）通過程序?qū)崟r(shí)控制電動(dòng)機(jī)和電磁鐵的運(yùn)行。 的 I/O 口線分配如下： （ 1） 控制 XY兩個(gè)方向步進(jìn)電機(jī)的 A、 B、 C 線圈通電，形成 AABBBCCCAA三相六拍正轉(zhuǎn)模式和 AACCCBBBAA 的反轉(zhuǎn)模式。 （ 3） 和 兩個(gè)中斷源中 INT0 優(yōu)先級(jí)最高，它讀入行程開關(guān)的狀態(tài)并 觸發(fā)中斷；INT1 讀入點(diǎn)動(dòng)、復(fù)位、圓弧插補(bǔ)開關(guān)的狀態(tài)而觸發(fā)中斷。 （ 5） 和 決定 8155 的 PA、 PB、 PB、 PC 口的地址。 PA 口低四位反映觸發(fā)中斷 1 的 4 個(gè)行程開關(guān)的狀態(tài)。 三、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖 其正轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)椋?AABBBCCCAA，其反轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)椋?AACCCBBBAA。其光電耦合部分采用的是達(dá)林頓管，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電磁鐵的電流比較大。此系統(tǒng)中用到的電源電壓為 27V、 12V、 5V，為了便 于管理和電源容量需求，就此采用了標(biāo)準(zhǔn)的 27V 電源作為基準(zhǔn)，通過芯片進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換得到所需的 12V 和 5V 電壓。此外，在具體應(yīng)用的過程中， LM7805 必須加上散熱片。而 Z4012 的參數(shù)如下： 即在滿足能批量加工量大面積為 2100150 mm? 的孔條件下 X 向拖板 （上拖板）尺寸可為： 導(dǎo)軌是數(shù)控機(jī)床的重要部件之一，它在很大程度上決定數(shù)控機(jī)床的剛度，精度與精度保持性。 （ 1）滑動(dòng)導(dǎo)軌 滑動(dòng)導(dǎo)軌主要有：金屬對(duì)金屬、金屬對(duì)塑料，后者較為常用。其缺點(diǎn)是：耐熱性差 ，導(dǎo)熱率低，須注意散熱，剛性也比較差，吸濕性大易影響尺寸的穩(wěn)定，應(yīng)選用在水或者油中尺寸穩(wěn)定且能耐酸和弱堿的塑料。每組滾動(dòng)體 1 m? ；精密機(jī)床全部滾動(dòng)體為 1 m? ，每組滾珠體為 m? 。 表面粗糙度：普通機(jī)床，磨削不低于 m? ，精密機(jī)床磨削不低于 m? 。導(dǎo)軌面上容易出現(xiàn)凹坑， 但對(duì)加工精度影響不大，其材料一般位淬火鋼。 滾針導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌的特點(diǎn)是尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。 動(dòng)導(dǎo)軌的支承 在數(shù)控機(jī)床上使用的滾動(dòng)導(dǎo)軌有兩種形式：滾動(dòng)滑塊式滾柱導(dǎo)軌和組裝式直線滾針導(dǎo)軌。使用的壽命小，抗振性好；承載能力大；摩擦發(fā)熱小，導(dǎo)軌的溫升小。 導(dǎo)軌型式：圓形截面滾珠導(dǎo)軌 導(dǎo)軌長(zhǎng)度 ③ 選用導(dǎo)軌的型號(hào)： GTA16 ④ 直線滾動(dòng)軸承的選型 由于本系統(tǒng)負(fù)載 相對(duì)較小，查表后得出 LM10UUOP 型直線滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷為370N，大于實(shí)際動(dòng)負(fù)載；但考慮到經(jīng)濟(jì)性等因素，最后選擇 LM16UUOP型直線滾動(dòng)軸承。 滾珠絲杠的負(fù)載包括銑削力及運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力。 （ 1）最大動(dòng)負(fù)載 Q的計(jì)算 （ 2）滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計(jì)算 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù) （ 3）傳動(dòng)效率計(jì)算 （ 4）剛度驗(yàn)算 （ 5）穩(wěn)定性驗(yàn)算 電機(jī)的有關(guān)參數(shù)見下表 因 步 進(jìn) 電 機(jī) 步 距 角 ??15b? ， 滾 珠 絲 杠 螺 距 t=4mm ， 要 實(shí) 現(xiàn) 脈 沖 當(dāng) 量stepmmp /?? ，在傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)加一對(duì)齒輪降速傳動(dòng)。 2. 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容及 要求 ：根據(jù)給定條件，計(jì)算出所需滾珠絲杠的精度、載荷、所需直徑等參數(shù)，結(jié)合相關(guān)手冊(cè)，完成 x 向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的滾珠絲杠 ，并完成相關(guān)校核。 減速時(shí)間 3t (s) 重復(fù)定位精度 ? （ mm） 177。 2. 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容 及要求 ：根據(jù)給定條件，計(jì)算出所需 直線導(dǎo)軌的精度、載荷 等參數(shù)，結(jié)合相關(guān)手冊(cè)，完成 x 向 支撐導(dǎo)向 系統(tǒng)的 直線導(dǎo)軌 ，并完成相關(guān)校核。 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 及要求 ：利用 RAM/IO 擴(kuò)展 8155 聯(lián)接鍵盤、顯示器，利用定時(shí)器 T0 的模式 1定時(shí)中斷，控 制電子鐘走時(shí)，同時(shí)顯示時(shí)、分、