主動柱齒輪自動上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計與PLC控制說明書1 2

摘要本次所設(shè)計的課題是:主動柱齒輪自動上下料機(jī)構(gòu)與PLC控制。零件是長春一汽底盤分廠制造的汽車底盤中減速器里的主動柱齒輪，它主要用于載重汽車的底盤中，起著傳遞轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的作用。本次畢業(yè)設(shè)計主要研究上下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計，所要完成的任務(wù)包括：繪制零件圖（A3）、設(shè)計輸送工件毛坯用的送料機(jī)構(gòu)（A0），設(shè)計銑端面和打中心孔的起夾緊作用的液壓夾緊滑臺機(jī)構(gòu)（A0）、設(shè)計此套機(jī)構(gòu)的控制部分（主要使用歐姆龍C系列P型機(jī)進(jìn)行控制。設(shè)計送料機(jī)構(gòu)時，采用液壓缸壓力驅(qū)動，鏈條鏈輪、齒輪齒條傳動，實現(xiàn)傳送工件的目的；設(shè)計液壓夾緊機(jī)構(gòu)時，采用液壓缸壓力驅(qū)動，齒輪齒條傳動，實現(xiàn)滑臺兩側(cè)同時對工件夾緊；設(shè)計控制部分大采用C60P型PLC，對機(jī)構(gòu)所要求的功能進(jìn)行控制，并注意急停、保護(hù)部分。最后，將送料機(jī)構(gòu)]液壓滑臺、控制部分及同組同學(xué)所設(shè)計的機(jī)械手機(jī)構(gòu)、機(jī)床總體布局、液壓部分總體規(guī)劃，從而形成一個完整的機(jī)電一體化的上下料機(jī)構(gòu)，以完成自動加工主動柱齒輪的第一道工序。關(guān)鍵詞：液壓機(jī)構(gòu)；送料機(jī)構(gòu)；鏈輪鏈條；PLC控制。AbstractTheobjectofthisdesignjustbeforeourgraduationisainitiativepillargearforthecarbed---rocklyinginthedeceleratingdeviceoftheautomobilebed---rocks,whicharemanufacturedbytheFirstCar---ManufacturerofChangchun.Itisprimarilyusedtotransmitthetorsionandtorquesofthebed---rockinsideheavyautomobileandalsocandecelerate.Themainresearchingworkofthisdesigningistostudytheparticularfixtureamongitwhichincluding:drawingthepartdiagram(A3),designingastockfortransmittingthematerialsofworkpiece(A0),designastocktotightthetotaldiagram(A0),designingcontrollingpartofthismachine(mainlyusingOMRONseriousCsizePLCtocontrol).Whendesigningthestockfortransmitting,adoptingliquid,presstorealizegearandrack,wheeltrackandrack’sremoving,thenworkpiececanremoveonetoanother.Whendesigningthepressurestock,adoptingliquidpresstorealizegearandrack’sremoving,thenthestockcantighttheworkpiecebythetwosidesatthesametime.Whendesigningthecontrollingpart,usingC60PsizePLC,toachievethecommandingfunction,andnoticingurgentstopping,protectpart,Finally,designingsendingmachine,pressuremachine,controllingpart,andtheorientationdiagramofmachinetool.Thediagramofwholepartputting,thepressurepartwhichisdesignedbymyclassmateinthesamehard,formingawholemachineforupanddownthematerials,thenthefirstprocessofinitiativepillargearcanbeautoprocessed.KEYWORD:pressuremachine,amaterialfortransmitting,gearandrack’Wheelrackandrack,PLCcontrolling.前言在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域里,材料的搬運,機(jī)床上下料,整體的裝配等實現(xiàn)自動化是十分必要的。在機(jī)械工業(yè)部門,這些程序的費用占全部加工費用的三分之一以上，所費時間占加工時間的三分之二以上，且絕大多數(shù)的事故發(fā)生在這些工序.自動上下料裝置和工業(yè)機(jī)械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而設(shè)計的。工業(yè)機(jī)械手在二十世紀(jì)五十年代就已用于生產(chǎn)。它是在自動上下料的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種機(jī)械裝置。開始主要用于實現(xiàn)自動上下料和搬運工作,完成單機(jī)自動化和生產(chǎn)線自動化.隨著應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,現(xiàn)已用來操作工具和完成一定作業(yè)。而本次所設(shè)計的自動上下料專用機(jī)構(gòu),是利用液壓系統(tǒng)驅(qū)動和電器系統(tǒng)控制實現(xiàn)自動線的自動工作循環(huán)。在成批大量生產(chǎn)中,尤其在要求生產(chǎn)率很高,機(jī)動工時很短的情況下,上下料是一項重復(fù)而繁重的工作,為提高生產(chǎn)率,減輕體力勞動,保證安全生產(chǎn),采用自動上下料裝置是行之有效的方法.而且,實踐也證明,工業(yè)機(jī)械手在加工主動柱齒輪的時候可以代替人手減輕工人的勞動強度,改善勞動條件,提高生產(chǎn)率。因為液壓系統(tǒng)操作方便,電器系統(tǒng)控制靈活,成本低,工作可靠,完全能滿足我們的工作性能要求。因此本次主動柱齒輪自動上下料裝置采用液壓驅(qū)動及電器控制的工業(yè)機(jī)械手。伴隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展,自動化程度的迅速提高,實現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已愈來愈引起人們的重視。自動上下料裝置和工業(yè)機(jī)械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而設(shè)計的。一個好的自動上下料裝置應(yīng)該滿足以下條件：(1)提高工人勞動生產(chǎn)率,顯著減輕工人的勞動強度；(2)工作穩(wěn)定可靠，運轉(zhuǎn)噪聲小，不會損傷工人，使用壽命長；(3)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，最大限度采用標(biāo)準(zhǔn)化零部件，通用性好，易于制造，成本低。經(jīng)實踐驗證,本次設(shè)計的自動上下料專用機(jī)構(gòu)基本達(dá)到預(yù)期要求。同時，通過本次設(shè)計也對自己大學(xué)幾年來的專業(yè)課知識作了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，加深了理解。鑒于本人的學(xué)識能力有限和設(shè)計時間短暫，因此難免有一些差錯和不足，敬請各位老師批評指正。目錄摘要………………………1Abstract…………………2前言……………………3第1章傳動方案擬定………………….61.1概述………………61.2傳動方案的擬定…………………6第2章自動送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計…………82.1傳動方案的論證………………82.2液壓缸的設(shè)計計算……………102.2.1液壓缸類型的確定…………102.2.2基本參數(shù)的確定…………102.2.3結(jié)構(gòu)強度計算及穩(wěn)定性校核……………122.2.4計算流量…………………132.3鏈傳動的設(shè)計計算……………132.4傳動軸的設(shè)計計算……………..162.5平鍵的選擇與校核…………….182.6花鍵的選擇與校核……………..192.7齒輪參數(shù)的確定………………..19第3章液壓夾緊滑臺機(jī)構(gòu)的設(shè)計…………………203.1液壓夾緊滑臺的整體設(shè)計……………………213.2液壓滑臺相關(guān)數(shù)據(jù)計算………21第4章機(jī)構(gòu)的電氣控制部分設(shè)計…………………..244.1可編程控制器概述……………244.2機(jī)構(gòu)控制部分設(shè)計……………264.2.1OMRONC系列P型機(jī)簡介………………264.2.2設(shè)計所選機(jī)型…………….274.2.3機(jī)構(gòu)的I/O分配………….274.2.4機(jī)構(gòu)控制流程……………284.2.5機(jī)構(gòu)的梯形圖程序………29第5章工藝說明工書………………315.1零件的作用……………………315.2齒輪的毛坯選擇………………315.2.1毛坯的選擇………………315.2.2齒輪的計算………………315.3齒輪加工工藝分析……………325.3.1工藝過程分析……………325.3.2定位基準(zhǔn)的確定…………335.3.3齒端加工…………………335.3.4精基準(zhǔn)修正………………33結(jié)論……………………34謝辭……………………35參考文獻(xiàn)………………36第1章傳動方案擬訂1.1概述本次畢業(yè)設(shè)計我的課題是《主動柱齒輪自動上下料機(jī)構(gòu)與PLC控制》，需要完成的任務(wù)有：繪制零件圖設(shè)計送料用的送料機(jī)構(gòu)設(shè)計夾緊工件用的液壓夾緊滑臺機(jī)構(gòu)繪制送料機(jī)構(gòu)及液壓夾緊滑臺的典型零件圖設(shè)計此套機(jī)構(gòu)的PLC控制程序完成畢業(yè)設(shè)計說明書其中重點和難點是送料機(jī)構(gòu)，液壓夾緊滑臺機(jī)構(gòu)，PLC控制部分的設(shè)計。本零件是底盤制造廠制造的汽車減速器的主動柱齒輪，它主要用于載重汽車的底盤中，起著傳遞轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)速的作用。該零件需經(jīng)過毛坯鍛造，銑兩端面“，鉆中心孔等工序，才能夠生產(chǎn)出產(chǎn)品。該零件產(chǎn)量為30000件/年，零件重量約為15kg/件，可知其產(chǎn)量屬于中批量生產(chǎn)。為了提高加工質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，同時降低工人的勞動強度和減少廢品率，將進(jìn)行部分工序自動化，由專用機(jī)床代替工人生產(chǎn)，自動進(jìn)行送料，上下料等，既減少了工人工作時間，又提高了生產(chǎn)效益，因此一個工人可同時對多臺機(jī)床進(jìn)行操作，使人員配制更加合理。本著這些目的，進(jìn)行上下料自動機(jī)構(gòu)的設(shè)計是很必要的，而機(jī)械手的設(shè)計將為以后的生產(chǎn)線提供廣泛的用途。1.2傳動方案的擬訂在自動化生產(chǎn)線中，需要較多的機(jī)械手和送料機(jī)構(gòu)，要求使零件的設(shè)計和制造滿足產(chǎn)品的“三化”要求——系列化，通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。這樣才能夠使機(jī)構(gòu)不但制造和裝配方便，簡單，而且維修時各個零部件更換容易，故各送料機(jī)構(gòu)和上下料機(jī)構(gòu)機(jī)械手的傳動原理和結(jié)構(gòu)尺寸都設(shè)計成基本相同，差別只在于安裝的方向上，因此料道和機(jī)械手是整個生產(chǎn)線的基本組成單元。工件的傳動路線如下：毛坯放置在送料機(jī)構(gòu)的傳動鏈上→送料機(jī)構(gòu)將工件輸送到機(jī)械手能夠接觸到的地方（行程開關(guān)控制）→上料機(jī)械手夾持工件，將工件放置在托料架上→托料架動作，機(jī)械手回位→液壓夾緊滑臺夾緊工件→兩床頭橫向相向運動，進(jìn)行銑端面→兩床頭縱向相向運動，鉆中心孔→兩床頭反向縱向相背運動，鉆孔完成→兩床頭反向橫向相背運動，退出切削，夾具松開→托料架上升，工件進(jìn)位→下料機(jī)械手夾持工件，再將工件置于第二道工序的送料機(jī)構(gòu)上，如此反復(fù)，就可以實現(xiàn)工件的流水線了。在本次設(shè)計值得注意的是：行程開關(guān)，作為位置檢測元件，在檢測處定位精度較低，因而往往不單獨使用，而是輔以定位元件或擋塊等元件定位；使用位置傳感器作為更精密的位置檢測元件，以檢測元件是否放對位置（托料架上）；使用壓力傳感器作為判斷夾緊力的元件，以及判斷工件是否夾緊。由于此次設(shè)計所涉及的動作較多，故需要使用較多的I/O端子的PLC，因此選用OMRON的C系列P型號C60PPLC，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。第2章自動送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計2.1傳動方案的論證傳動方案的確定，在傳動系統(tǒng)的設(shè)計過程中起著相當(dāng)重要的作用，傳動方案是否合理，這直接影響著傳動機(jī)構(gòu)的工作效率，而合理的傳動方案不僅能夠滿足機(jī)器的功能要求，而且還應(yīng)該使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，傳動效率高，使用維修方便，以及適應(yīng)各種工作條件等要求，在傳動系統(tǒng)中的方案確定過程中，要同時滿足這些要求是比較困難的，因此我們要將擬訂的各種傳動方案進(jìn)行比較，使傳動能夠滿足重點要求的，綜合性能較高的方案就是我們所要的傳動方案。自動送料機(jī)構(gòu)的主要傳動要求是能夠?qū)崿F(xiàn)間歇運動，使工件在一個工件完成加工后再送入到待加工位置。為此我們擬訂了三種傳動方案：1.液壓傳動；2.氣壓傳動；3.電氣傳動。方案一的傳動特點：液壓傳動各執(zhí)行元件機(jī)構(gòu)的動作和力（力矩）是靠液體來傳動的，所以液體的質(zhì)量和清潔度將直接影響到液壓設(shè)備的運動狀況。在相等功率條件下，液壓傳動設(shè)備比機(jī)械傳動設(shè)備體積小，重量輕，運動慣性小，動態(tài)性能好，換向頻率高。其往復(fù)回轉(zhuǎn)動作可達(dá)每秒500次，往復(fù)直線運動可達(dá)1000次。液壓設(shè)備中，液壓系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)聯(lián)合使用，自動化程度高。液壓設(shè)備要保持良好的技術(shù)狀態(tài)就必須做到控制油液污染，控制泄露和控制溫升及吸空等。液壓設(shè)備由標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，通用較強的液壓元件組成，故便于設(shè)計制造和推廣使用。液壓傳動設(shè)備具有自我潤滑和自動防止過載的保護(hù)能力，故使用起來安全可靠。由于液壓傳動的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)所傳遞的力，速度，位移可無級調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)范圍可達(dá)1：2000），故能迅速適應(yīng)被控制參數(shù)的變化。液壓元件標(biāo)準(zhǔn)化，系列化的水平較高，故液壓設(shè)備一般比機(jī)械設(shè)備技術(shù)改造投資少，時間短，并且容易實現(xiàn)。液壓元件屬于精密零件，因此元件的維修比較困難。液壓設(shè)備的故障有隱蔽性和多樣性，因此故障原因的判斷要比機(jī)械故障的判斷難得多。方案二的傳動特點：氣體流動時慣性小，所以氣動元件的動作快，反映靈敏，在系統(tǒng)中建立起一定壓力和流速所需的時間短?？諝獾恼承孕。虼嗽诠艿乐辛鲃拥膲毫p失小，便于集中供氣和壓縮空氣的遠(yuǎn)距離傳輸。氣動系統(tǒng)中的工作介質(zhì)是空氣，因此不存在變質(zhì)，補充和更換問題，經(jīng)濟(jì)性好。氣動系統(tǒng)中回氣可直接排入大氣，不需要設(shè)置回氣管路，系統(tǒng)比較簡單。氣動系統(tǒng)的工作性能對溫度變化不敏感，幾乎在0~200℃范圍均可工作，并且在高溫下不會發(fā)生燃燒或爆炸。由于工作壓力低，可降低對氣動元件的材料和制造精度要求?？諝獾娜莘e模量比壓力油小得多，所以氣動元件的速度剛度比液壓系統(tǒng)低，低速穩(wěn)定性差。氣壓信號比電氣信號傳播速度慢，所以氣動系統(tǒng)的快速性和響應(yīng)頻率不如電氣控制系統(tǒng)。與機(jī)械傳動相比，也不如機(jī)械傳動準(zhǔn)確性高。氣動系統(tǒng)對一定的外泄是允許的，因為外泄的空氣不會污染工作環(huán)境，也不會影響氣壓傳動的質(zhì)量；但由于氣動系統(tǒng)本身工作壓力不高，所以要盡可能也減少泄露?？諝鉀]有潤滑性能，其中又含水蒸氣，所以氣動元件的工作條件比液壓元件差。方案三的傳動特點：結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，單機(jī)容量大，能實現(xiàn)高速傳動；電力傳動中的直流傳動系統(tǒng)有良好的調(diào)速性能，其調(diào)整的范圍也很寬，平滑性好，響應(yīng)速度和頻率高。電動機(jī)能夠輸出較大的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；電動機(jī)的容量選擇困難，其容量大小回造成電動機(jī)的工作環(huán)境要求較高，需要空氣中不含易燃易爆和防腐蝕的氣體。結(jié)合本送料機(jī)構(gòu)傳遞系統(tǒng)功率不大以及間歇傳動的特點，如果選擇氣壓傳動，不但會造成間歇傳動中的定位不準(zhǔn)確，而且產(chǎn)生的噪聲也大，是工人的工作環(huán)境變差，并且氣壓系統(tǒng)中的壓力也無法達(dá)到要求，故不選用氣壓傳動。電氣傳動結(jié)合本傳動系統(tǒng)的特點，就需要選擇步進(jìn)電動機(jī)，這樣不僅是使用設(shè)備是成本增加，而且還需要另設(shè)置單獨的控制系統(tǒng)，況且電動機(jī)在頻繁的啟動和制動的過程中容易損壞，故不選用電動傳動方案。因此，我們選用液壓傳動方案，這樣不僅可以達(dá)到本系統(tǒng)的要求，而且工作較平穩(wěn)，產(chǎn)生的噪聲相當(dāng)小，在工件傳動同時在一定程度上還避免了上述兩種方案所帶來的弊端。在工件傳動方案的選擇中，由于工件的質(zhì)量和體積較大，形狀比較復(fù)雜，無法選擇帶式傳動。結(jié)合鏈傳動的特點，可用于遠(yuǎn)距離傳輸，鏈條和鏈輪的平均傳動比恒定，而且在高溫，油，酸等惡劣環(huán)境下能夠可靠的工作，價格也比較便宜，傳動效率高，故選用鏈傳動作為工件的輸送形式。選定液壓驅(qū)動方式及采用鏈傳動的輸送形式后，如何使兩者能夠聯(lián)接起來形成一個整體統(tǒng)一的傳動機(jī)構(gòu)，也是一個重要的環(huán)節(jié)。由于本方案中采用的是齒輪齒條傳動，它的基本設(shè)計思路是：設(shè)計一齒條和齒輪嚙合并有鋸齒的齒輪，并將齒輪安裝在固定的長軸上。當(dāng)液壓驅(qū)動齒輪運動，齒條的往返移動帶動齒輪的旋轉(zhuǎn)，齒輪的旋轉(zhuǎn)使鋸齒相互配合，帶動另外的帶有鋸齒的齒輪旋轉(zhuǎn)，然后通過該齒輪（該齒輪與軸的花鍵部分配合）帶動軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使鏈條轉(zhuǎn)動，從而推動在鏈條上的工件進(jìn)位。在這里值得注意的是，實際工件的進(jìn)位只能夠是一個不變的方向，而不是變動的。因此，在設(shè)計的過程中我們考慮用鋸齒形齒的配合來實現(xiàn)，即當(dāng)齒條向工件移動的相反方向移動時，鋸齒雖然接觸但不產(chǎn)生反作用力，不能夠推動軸旋轉(zhuǎn)，從而工件不動，如此就實現(xiàn)了工件的間歇定向傳動。2.2液壓缸的設(shè)計計算液壓缸是液壓系統(tǒng)中的對外作功元件，它與工作部件直接相聯(lián)接，由于不同工作部件的用途和工作要求并不相同，因此在設(shè)計前要做好調(diào)查研究，準(zhǔn)備必要的原始材料和設(shè)計依據(jù)，其中主要有：主機(jī)的用途和工作條件工作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，負(fù)載情況，行程大小和動作要求液壓系統(tǒng)中的工作壓力和流量有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范2.2.1液壓缸類型由液壓缸工作條件及設(shè)備用途方面考慮，選用雙作用單活塞桿液壓缸。2.2.2基本參數(shù)的確定1.液壓缸工作負(fù)載的確定根據(jù)料道的液壓缸工作特點，其主要外負(fù)載為克服鏈傳動中齒輪與支座之間的摩擦，F(xiàn)m，以及運動部件速度變化時的慣性負(fù)載Fg，整個傳動系統(tǒng)中存在的摩擦阻力Ff,故F=Fm+Fg+Ff.考慮到在實際情況中各處動力損失較復(fù)雜，故將工作負(fù)載擴(kuò)大50%。Fm=μN=0.2×431=86.2N故支座重力（即齒條所受壓力）N=πR2hρg=431N=216NFf根據(jù)工作情況，估算Ff=1500N故F=1500+86.2+216×（1+50%）=2703.3N因此取F=3000N工作速度的確定根據(jù)實際工作情況，選用GE系列調(diào)節(jié)流量閥，查得最小流量為0.05L/min，由實際工作中可得Vmin=80cm/min。行程確定液壓缸的工作行程長度應(yīng)該根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實際工作的最大行程確定。由于工作的最大外徑為Φ150min，再加上工件之間應(yīng)該有適當(dāng)距離，故取工件之間的距離為250mm，參照參考資料[3]，取標(biāo)準(zhǔn)值為200mm。液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定根據(jù)參考資料[2]表37.5-3，37.5-5查得，P1=2MPa，P2=0.3MPa。所以D=47mm。根據(jù)參考資料[2]，表37.5-8，取標(biāo)準(zhǔn)值D=50mm。根據(jù)參考資料[2]，37.5-6取d/D=0.5，因此d=0.5×D=25mm。壁厚及外徑計算液壓缸的壁厚是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處厚度。由于本次設(shè)計中系統(tǒng)的工作壓力較低，屬于中低壓系統(tǒng)，液壓缸的壁厚無法用公式進(jìn)行計算，只能按經(jīng)驗選取δ=10mm。缸體的外徑D1=D=+2δ=50+2×10=70mm。缸蓋厚度的確定選取液壓缸蓋為平地底缸蓋，缸蓋上根據(jù)需要鉆有進(jìn)油口、出油口和緩沖器作用的沉孔，缸蓋厚度為=17mm。[δ]查閱相關(guān)資料得[δ]=25MPa，Py為最大工作壓力的1.25～1.5倍。圓整取t=18mm，故缸蓋厚度為18mm。7.活塞寬度B和缸體長度一般B=（0.5～1.0）D，由于系統(tǒng)的壓力較低，取B=0.5D=0.5×50=25。液壓缸內(nèi)部的長度應(yīng)是活塞的行程和活塞的寬度之和，故得液壓缸的內(nèi)部長度為L=200+25=225mm。缸體的外部長度除了要考慮內(nèi)部長度外，還應(yīng)考慮到兩端蓋的厚度，所以液壓缸的外部長度為L1=L=2t=225+2×18=261mm。2.2.3結(jié)構(gòu)強度計算與穩(wěn)定性校核1.液壓缸的穩(wěn)定性驗算根據(jù)材料力學(xué)的理論，一根受壓的直桿，在其軸向負(fù)載F超過穩(wěn)定臨界力Fk時，即失去原有直線狀態(tài)下的平衡，或稱為失穩(wěn)。對于液壓缸其穩(wěn)定條件為：Nk為穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般Nk取2～4。其中，μ為長度折算系數(shù)；E為活塞桿材料的縱向彈性模，E取205.9GPa；I為活塞桿斷面的最小慣性矩；r為活塞桿橫斷面的回轉(zhuǎn)半徑，。經(jīng)計算得：Fk=71040N，式中Nk=2。，故液壓歸納感穩(wěn)定。2.活塞桿強度校核用的A系≤[σ][σ]為活塞桿材料的許用應(yīng)力，查參考資料[4]，表2-7查得σs=355MPa，[σ]=σs/n=236.667MPa，式中σs為材料的屈服極限，n為安全系數(shù)，n=1.4～2。實心活塞桿d1=0。因此=6.115MPa＜[σ]故活塞桿強度足夠。2.2.4計算在各工作階段液壓缸所需流量直線型運動液壓缸只有兩種工作狀態(tài)，即工進(jìn)與有退回。速度公式為：流量公式為：Q=VA工進(jìn)時行程為180mm，所需時間為2.5s，故工作速度為V退回=（180×10-3×60）/2.5=4.32m/min，Q工進(jìn)=πD2V工進(jìn)/2.5=8.48L/min。退回時行程為180mm，所需時間為1.5s，所以V退回=（180×103×60）/2.5=7.2m/minQ退回=π（D2-d2）V退回/4=10.6L/min2.3鏈傳動的設(shè)計計算鏈傳動是應(yīng)用比較廣泛的一種機(jī)械傳動，特點如下：鏈傳動為帶有中間撓性件的嚙合傳動，與帶傳動相比，無滑性滑動和打滑現(xiàn)象，故能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞圓周力大，張緊力比帶傳動??；與齒輪傳動相比，鏈傳動能吸振和緩和沖擊，結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低廉，安裝精度要求低，適用于較大中心距的傳動，能在惡劣環(huán)境中工作。運轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比不宜在載荷變化大和急速反向傳動裝置中應(yīng)用；工作有噪聲，鏈條鉸鏈易磨損，只能傳遞平行軸間的同向轉(zhuǎn)運動。鏈傳動在送料機(jī)構(gòu)中是最重要的傳動形式，它直接決定著工件能否準(zhǔn)確地被送到需要的位置。本次設(shè)計中為了使鏈條采購方便，采用普遍應(yīng)列套筒滾子鏈，初步選取傳遞功率P0為1.2Kw，鏈輪的轉(zhuǎn)速n0為20r/min，并且為了使工件能夠較好的在水平線上移動，因此選取兩鏈輪的直徑大小相同，從而使鏈條在水平線上傳動，達(dá)到了使工件平移的目的。初步選取傳動比為i=1。1.確定鏈輪齒數(shù)Z1，Z2取奇數(shù)，鏈節(jié)數(shù)Lp為偶數(shù)時，可使鏈條和鏈輪齒磨損均勻，根據(jù)優(yōu)先選用齒數(shù)，（參考資料[5]中表7-4）選取Z1=25。因為i=Z1/Z2，即1=Z2/25。所以Z2=25。即從動鏈輪的齒數(shù)為25。2.設(shè)計功率PdPd=KAPK2（1）式中KA-工況系數(shù)，選取KA=1.0，查閱參考資料[6]表（3-5）。P-傳遞功率，KW；K2-小齒輪數(shù)系數(shù)，K2=1.35。則Pd=1.0×1.2×0.611=0.73KW。3.特定條件下單排鏈條傳遞的功率P0式中：Kz-從動鏈輪齒數(shù)系數(shù)，由參考資料[5]選取Kz=1.34，Kp-排數(shù)系數(shù)，選取系數(shù)Kp=1。于是P0=0.90KW。4.鏈條節(jié)數(shù)P為使傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，宜采用小節(jié)矩單排鏈。根據(jù)P0和n，選取ISO鏈號為20A，節(jié)矩P=31.75（A級鏈用于重載，高速和重要場合）5.初定中心距a0一般取a0=（30～50）P，無張緊裝置時，a０＜２５p，當(dāng)i＝４時，a０min＝0.2z１(i+1)p，得a０min＝10P．６.以節(jié)距計算初定中心距a０p(3)所以a０p＝40節(jié)７.鏈條節(jié)數(shù)LP式中，．知Ｋ＝０．則LP＝105為避免使用過度鏈節(jié),將LP值圓整為偶數(shù),則LP=106.8.鏈條長度L代入數(shù)據(jù)L=3.37m.9.計算中心距ac當(dāng)z1=z2時,代入數(shù)據(jù)ac=1285.9mm10.實際中心距a為了使鏈條松邊有合適的垂度,需將計算中心距減小(<a).對于中心距不可調(diào)或無張緊裝置的傳動,△a取小值,中心距可調(diào)的取大值,a=ac*△a.一般△a=(0.002～0.004),選△a=0.003ac.11.鏈條速度v代入數(shù)據(jù)v=0.264m/s12.計算作用在軸上的壓力QF=10000Pd/v=2765NQ=1.3F≈3595N13.計算鏈傳動分度圓直徑=280.97≈281mm=7.2°齒頂圓直徑:da=P(0.54+ctg180°/2)=295.65mm齒根圓直徑:df=d-dr=261.92mmdr為滾子外徑,本次設(shè)計中滾子外徑dr=19.05mm14.鏈輪材料及熱處理材料:40Cr;齒圈淬火,硬度HRC40～50;σb=980MPa,σs=785MPa.15.選擇潤滑方式設(shè)計中采用開式鏈傳動,只能夠定期拆下用煤油澆洗,即等鏈條干燥后將鏈條浸入70～80℃的潤滑油中,待鏈條間隙充滿油液后使用.對于v≤0.6m/s的低速鏈傳動,其主要的失效形式是鏈條靜力拉斷,故低速鏈應(yīng)該按靜強度條件進(jìn)行計算.設(shè)計時,可依據(jù)已知條件初選鏈條的型號,然后進(jìn)行校核計算,滿足靜強度條件即可選用.靜強度應(yīng)滿足下式:≥4～8式中,s—靜強度安全系數(shù);Q’—鏈條的最低破壞載荷,N;(查得Q’min=8670N);F’—有效圓周力,N;KF—載荷系數(shù),取為1.0.由上面計算可知,F’=F=2765N,Q’=7977N.小、查閱參考資料[6]表5-11,Q’=173500N.所以=173500/2765≥4～8根據(jù)校核計算可知,選用型號為20A的套筒滾子鏈?zhǔn)呛线m的.滿足使用要求.由參考資料[6]表5-11可知,鏈號為20A的滾子尺寸為:節(jié)距P=31.75mm;排距Pt=35.76mm;滾子外徑dr=19.05mm;內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1=18.90mm;內(nèi)鏈節(jié)外寬b2=27mm;外鏈節(jié)內(nèi)寬b3=27.6mm;滾子外徑d1=19mm;套筒內(nèi)徑d3=10mm.2.4傳動軸的設(shè)計轉(zhuǎn)矩和彎矩是軸的主要承受載荷,軸的常見形式有直軸和彎軸,而根據(jù)本次設(shè)計中機(jī)構(gòu)的特點,選擇傳動軸為直軸.軸上的傳遞功能,由于要經(jīng)過鏈輪和鏈條的嚙合,等傳送到軸上時,已經(jīng)損失了一部分的功率,故軸上的傳遞功率近似估計為1.5KW,軸的轉(zhuǎn)速和鏈輪的轉(zhuǎn)速是相同的,由前計算可知n=20r/min.因此軸的轉(zhuǎn)矩為T=9.55×106×(p/n)=716250Nm選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力選擇軸的材料為45鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)后,再使用.由參考資料[5]表10-1查得:硬度:HBS217～255;屈服強度極限:σs=360MPa;抗拉強度極限σb=650MPa,彎曲疲勞強度極限σ1=300MPa.由表10-3查得[σ-1]b=55MPa.初步確定軸的直徑按照扭轉(zhuǎn)強度估計軸輸出端直徑由表10-2查得C=107～108由式,得d=(107～108)=44.94～49.56圓整后,得d=45～50,考慮到有鍵槽,將直徑增大5%,則d=(45～50)×(1+5%)=47.25～52.5mm.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸上零件的定位、固定、裝配在本次設(shè)計中,鏈輪安排在粗軸上,并且兩兩對稱,右端配有矩形齒輪嚙合的花鍵及螺紋,軸做成階梯形,在軸上裝入鏈輪(2個)、軸承、端蓋、齒輪、彈簧等件.確定軸各個階段直徑和長度Ⅰ段既裝有鏈輪段,此段因為是送料機(jī)構(gòu)的主要零件,考慮到所傳遞的功率,軸取稍微大些.取為d1=60mm,L1=360mm.初選6012型號的深溝球軸承(d=60、D=95、B=18),基本額定載荷Cr=31.5KN,基本額定靜載荷Cor=24.2KN,深溝球軸承主要承受徑向載荷,也能承受一定的雙向載荷.Ⅱ段主要是裝齒輪、花鍵、彈簧及起固定作用,再根據(jù)步驟2中所確定的軸的軸徑,選其直徑為d2=50mm,L2=148mm.按照彎扭合成強度校核軸的強度根據(jù)傳動情況,可估計圓周力Ft=3000N,軸向力Fa=600N,徑向力Fr=1000N.繪制軸受力簡圖軸承支反力=19.23NFRBV=FR+FRAV=1000+19.23=1019.23N.計算彎矩:截面C右側(cè)彎矩MCV=FRBV×(L/2)=66.25Nm截面C左側(cè)彎矩MCV’=FRAV×(L/2)=1.25Nm繪制水平彎矩圖軸承支反力:FRAH=Ft/2=1500NC處彎矩:MCH=FRAH×(L/2)=97.5Nm繪制合成彎矩圖NmNm繪制轉(zhuǎn)矩圖T=716250Nm繪制當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化,取α=0.6,截面C處的當(dāng)量彎矩Nm校核危險截面C的強度MPa<55MPa故軸的強度足夠.軸的受力圖和彎扭矩圖如下:2.5平鍵的選擇與校核鍵是標(biāo)準(zhǔn)件,常用45鋼,根據(jù)設(shè)計需要,確定為平鍵,查閱參考資料[4],表4-1.查得使用鍵18×11GB1096-79(圓頭普通平鍵A型b=18mm,h=10mm,l=63mm).抗壓強度條件校核MPa耐磨性校核=33MPa]由參考資料[6]表10-5查得[σ]P=120～150,[P]=50.可見σP<[σ]P,P<[P]故所選平鍵符合要求.上式中,T—轉(zhuǎn)矩,N·mm;d—軸徑,mm;h—鍵的高度,mm;l—鍵的工作長度,mm;[σ]P—許用擠壓應(yīng)力,N/mm2;[P]—擠壓壓強,N/mm2.2.6花鍵的的選擇與校核假設(shè)載荷沿各齒的接觸長度均勻分布,載荷在各齒上的合力N作用在平均直徑dm處,并且載荷不均勻系數(shù)φ來估算實際載荷分布不均勻的影響,φ=0.7～0.8.本次設(shè)計中所選用的花鍵為8×46×50×9,即N=8mm;d=46mm,D=50mm,B=9mm.抗壓強度條件校核:MPa耐磨性校核:MPa其中,T—轉(zhuǎn)矩,N/mm2;l—齒的工作長度,mm;h—花鍵齒側(cè)面工作高度,h=(D-d)/2-2c;D—花鍵外徑’D為花鍵內(nèi)徑;C—倒角尺寸,所以h=1.4;dm—花鍵平均直徑;[σ]P—許用擠壓應(yīng)力,N/mm2;[P]—擠壓壓強,N/mm2.查表得,[σ]P=80～120N/mm2;[P]=25～40N/mm2;可見σP<[σ]P,P<[P]故所選花鍵符合要求.2.7齒輪參數(shù)的確定根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計查參考資料[5]選取齒輪的參數(shù)為模數(shù)m4齒數(shù)z40分度圓直徑dd=mz160mm齒頂圓直徑dada=d+2ha*m168mm齒根圓直徑dfdf=d-2(ha*+c*)150mm齒距pp=πm12.56mm基圓直徑dbdb=d·cosα152.17mm齒形角α20°第3章液壓夾緊滑臺機(jī)構(gòu)的設(shè)計3.1液壓夾緊滑臺機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計液壓夾緊滑臺機(jī)構(gòu)是用來夾緊工件的餓，它的設(shè)計基本原理是用液壓缸作為動力,液壓缸帶動V形塊來夾緊工件,由于夾緊工件是夾在工件的外圓上,因此就需要保證工件的中心和V型塊的中心保持在同一水平面上.為了能夠保證這一設(shè)計要求,設(shè)計一個托起液壓缸,它的作用是托起工件,通過調(diào)整它來使工件和V型塊在同一水平面上.因為這個液壓缸只要能夠托起工件就可以了,而且工件的重量也只有15Kg左右,重量相對較輕,所以這個液壓缸不需要進(jìn)行校核設(shè)計.在設(shè)計夾緊用的液壓缸時,采用的是活塞固定,而液壓缸移動的動作方式,活塞桿固定在支架上;支架又與底座相連.由于工件在加工過程中采用的是兩臺機(jī)床同時動作對其進(jìn)行加工,兩臺機(jī)床使用相同的切削用量,因而工件所承受的軸向力基本上相互抵消(合力為零),故不需要有軸向的夾緊力設(shè)計計算;兩臺機(jī)床加工工件時轉(zhuǎn)向相反,故徑向力也基本上相互抵消,也不需要對它進(jìn)行校核計算.此夾具裝置還設(shè)計了一個齒輪齒條機(jī)構(gòu),其作用是當(dāng)夾緊液壓缸是一端滑臺向左運動時(假設(shè)),通過齒輪齒條相互嚙合的作用,使令一端的滑臺相繼向右運動,這樣的設(shè)計充分考慮了夾緊用的輔助時間,使用此夾緊方案可以縮短輔助時間.同時,這樣也能夠很好的保證在夾緊工件時工件的中心線與托起液壓缸的V型塊中心線在同一水平面上,從而起到更好的夾緊作用.3.2液壓夾緊滑臺機(jī)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)的計算1.校核連接齒條的螺釘⑴.估算齒條重量齒條材料45鋼,直徑Ф40,長約30mm,查閱參考資料[4]表1-5,ρ45鋼=7.8g/cm3其質(zhì)量為m=ρv=22Kg,故其重力為G=mg=215.6KN,圓整為220KN.⑵.分析受力在運動中,齒條所受主要力為齒條與拖槽之間的摩擦力,故螺釘所承受的軸向載荷即為此力;查閱參考資料[4]表1-11,選取摩擦系數(shù)μ=0.1,故Ff=μN=22KN,考慮到實際工況中還有其他軸向載荷,故稍做放大,取Ff=25KN.查參考資料[6],知螺栓受軸向載荷后,螺栓中總拉力F∑為工作壓力與剩余預(yù)緊力F0’之和.即F∑=F+F0’,由表9-3選取F0’,因此連接屬于一般連接且工作載荷穩(wěn)定,故F0’=(0.2～0.6)F.取F0’=0.4F=10KN,故F∑=35KN.⑶.設(shè)計受軸向外載荷的螺栓聯(lián)接設(shè)計公式為由參考資料[6]表9-6查得,[σ]=σs/s式中,σs—屈服極限;S—安全系數(shù),S=1.2～1.5,取為1.5;σs查表9-5為355MPa.[σ]=355/1.3=273MPa,∴MPa根據(jù)實際工況,以及傳動中的平穩(wěn)性與聯(lián)接的穩(wěn)定性,將螺釘直徑適當(dāng)擴(kuò)大,故M16符合要求,滿足實際情況.2.托料架設(shè)計及V形擋塊設(shè)計不論定位基面是否經(jīng)過加工,不論是完整的柱面還是局部圓弧,都可以用V型塊進(jìn)行定位,優(yōu)點是對中性好,既能使工件的定位基面軸線對中在V型塊兩斜面的對稱平面上,而不受定位基面直徑誤差的影響,并且安裝方便.在本次設(shè)計中,由于零件是一個多階梯軸,故使用用于較長的階梯軸定位的V型塊.V型塊又有固定式和活動式兩種,根據(jù)工件與V型塊的接觸母線長度,固定V型筷可以限制兩個或四個自由度.V型塊上兩斜面的夾角α,一般選用60°、90°、120°,以90°應(yīng)用最為廣泛,V型塊的典型結(jié)構(gòu)和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)V型塊時,主要尺寸:D—V型塊檢驗心軸直徑,即工件定位基面直徑,mm;H—V型塊的高度,mm;α—V型塊兩限位基面間夾角;T—V型塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度,即檢驗心軸中心高.設(shè)計步驟如下:確定D:本設(shè)計中,D已確定,并且V型塊主要用于工件Ф114部分的定位.N與H的確定:本例中選取α=90°;故N=1.41-2α=112一般取α=0.21D=23.94×2≈49查閱資料用于小徑定位時,取H≤1.2D=137考慮到經(jīng)濟(jì)性及工藝性,選取H為68mm.T的計算,由下圖可知T=H+OE=H+(OB-BE)OB=D/(2sinα/2)=80.6mm,BE=N/(2tgα/2)=56∴T=H+0.707D-0.5N=136.6≈138厚度選為12mm,B=12.依上述步驟可以計算出V型擋塊各部分尺寸:Ф74D=74mm;α=75°;N=66;H=80mm,B=20mm,T=98mm,厚度為20mm.Ф160D=160mm;α=110°;H=40mm,B=12mm,T=98mm,厚度為20mm.液壓夾緊滑臺機(jī)構(gòu)的雙聯(lián)齒輪設(shè)計計算參數(shù)符號大齒輪小齒輪模數(shù)M1.251.25齒數(shù)Z7230傳動比i11分度圓直徑d9040齒頂圓直徑Da9444齒根圓直徑df8536齒形角α20°20°第4章機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計4.1可編程控制器概述可編程序控制器（ProgrammableLogicController）是以微處理器為核心，綜合了微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置。英文縮寫為PC或PLC。它具有體積小、功能強、程序設(shè)計簡單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點，特別是它的高可靠性和較強的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，更始得到擁護(hù)的好評。因而在各種領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)在工業(yè)控制的三大支柱之一。PLC梯形圖的設(shè)計一般分為以下幾個步驟：1、對實際問題進(jìn)行分析，確定哪些是輸入量，哪些是輸出量；2、根據(jù)所需的I/O點數(shù)和控制的復(fù)雜程序進(jìn)行PLC造型；3、將輸入量依次分配給輸入繼電器，輸出量依次分配給輸出繼電器，畫出I/O端子分配圖；4、明確控制對象的控制要求，根據(jù)控制的特點和復(fù)雜程度進(jìn)行PLC梯形圖的設(shè)計；5、根據(jù)梯形圖寫出指令；6、上機(jī)調(diào)試，模擬運行。由于控制對象的復(fù)雜性，使用環(huán)境的特殊性和運行工作的連續(xù)長期性，使得PLC在設(shè)計結(jié)構(gòu)上具有其他控制器所無法相比的特點可靠性高，抗干擾能力強為了滿足PLC“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計”采用了如下硬件和軟件的措施光電耦合隔離和R-C濾波器，有效地防止了干擾信號的進(jìn)入；內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾；采用優(yōu)良的開關(guān)電源，防止電源線引入的干擾；具有良好的自診斷能力，可以對CPU等內(nèi)部電路進(jìn)行檢測，一旦出錯，立即報警；對程序及有關(guān)數(shù)據(jù)用電池供電進(jìn)行后備，一旦斷電或運行停止，有關(guān)狀態(tài)及信息不會丟失；對采用的器件都進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選和老化，排除了因器件問題而造成的故障；采用冗余技術(shù)進(jìn)一步增強了可靠性。通用性強，使用方便現(xiàn)在的TLC產(chǎn)品都系列化和模塊化了，PLC配備有各種各樣品種齊全的I/O模塊和配套部件供用戶使用，可以很方便的組成能滿足不同控制要求的控制系統(tǒng)。程序設(shè)計簡單、易學(xué)、易懂PLC是一種新型的工業(yè)自動化控制裝置，其主要的使用對象是廣大的電氣技術(shù)人員。PLC一般采用與繼電器控制原理圖非常相似的梯形圖語言，學(xué)習(xí)使用這種編程語言十分方便。采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組合靈活方便PLC的各個部件，包括CPU電源I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機(jī)架和電纜將各模塊連接起來。系統(tǒng)的功能和規(guī)?？筛鶕?jù)用戶的實際需要自行組合，這樣便可實現(xiàn)用戶要求合理的性能價格比。系統(tǒng)設(shè)計周期短由于系統(tǒng)硬件的設(shè)計任務(wù)僅僅是依據(jù)對象的要求配置適當(dāng)?shù)哪K，這樣大大地縮短了整個設(shè)計所花費的時間，加快了整個工程的進(jìn)度。安裝簡便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小PLC可在各種工業(yè)環(huán)境下運行，使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連，系統(tǒng)便可投入運行。PLC的軟件設(shè)計和調(diào)試都可在實驗室里進(jìn)行，用模擬實驗開關(guān)代替輸入信號，其輸出狀態(tài)就可觀察PLC上的相應(yīng)發(fā)光二極管，模擬調(diào)試好后，在將PLC控制系統(tǒng)安裝到現(xiàn)場，通過連機(jī)調(diào)試，既可節(jié)省時間又方便。由于PLC本身故障率低，又有完善的自診斷能力和顯示功能，一旦發(fā)生故障，可根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提高的信息迅速查明原因，這樣提高了維護(hù)的工作效率保證了生產(chǎn)的正常運行。對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行PLC實質(zhì)上是一種工業(yè)控制計算機(jī)，其控制操作的功能是通過軟件編程來確定生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，不必改變PLC硬件設(shè)備，只需改變PLC的程序即可PLC硬件結(jié)構(gòu)基本上與微機(jī)相似，但也有特殊的地方，其硬件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：在上圖中，主機(jī)由微處理器、存儲器、輸入/輸出模塊、外設(shè)I/O接口及電源組成。主機(jī)內(nèi)的各個部分均通過總線連接，總線分為：電源總線、控制總線、數(shù)據(jù)總線和地址總線。PLC的工作方式采用循環(huán)掃描工作方式，即PLC對用戶程序進(jìn)行反復(fù)地循環(huán)掃描，逐條地解釋用戶程序，并加以執(zhí)行。其過程可用下圖描述：輸入采樣→程序執(zhí)行→輸出刷新→輸入采樣由于PLC掃描用戶程序的時間一般只有幾十毫秒，因此可滿足大多數(shù)工業(yè)控制的需要，而且響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于繼電器控制（繼電器動作時間在100ms以上）。4.2機(jī)構(gòu)的控制部分的設(shè)計4.2.1OMRONC系列P型機(jī)簡介OMRONC系列P型機(jī)為袖珍型PLC，一般用于小型系統(tǒng)控制系統(tǒng)。它包括主模塊（CPU）、I/O擴(kuò)展模塊和I/O鏈接模塊，I/O點數(shù)一般分為20點、28點、40點和60點。主模塊和I/O擴(kuò)展模塊可根據(jù)實際需要。再考慮成本和適當(dāng)I/O點冗余來進(jìn)行選擇和適當(dāng)搭配。注意，擴(kuò)展模塊I/O點數(shù)要小于或等于CPU模塊的I/O點數(shù)。C系列P型機(jī)的的輸入、輸出的內(nèi)部變量單元分為通道和繼電器，通道用CH表示，每個通道16個繼電器，編號為00～15。內(nèi)部輔助繼電器簡稱MR，共136個，通道為CH10～CH18，繼電器編號為1000～1807，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于繼電器接觸器電路中的中間繼電器，不能直接控制外部負(fù)載，保持繼電器及其編號，之所以稱為保持繼電器，是因為在電源出現(xiàn)故障時保持它們原來狀態(tài)。C系列P型機(jī)有16個保持繼電器，分為10個通道，每個通道為16個點，編號為HR000～HR915。TIM/CNT及其編號在C系列P型機(jī)中，有定時器，高速定時器，計數(shù)器和可逆計數(shù)器共48個，編號為00～47。在同一個程序中，如果一個編號用做定時器，則不能再做計數(shù)器使用。除程序中所涉及的繼電器外，C系列P型機(jī)還有專用內(nèi)部輔助繼電器，數(shù)據(jù)存儲器，暫時存儲繼電器。4.2.2設(shè)計選用機(jī)型根據(jù)此次控制部分的設(shè)計需要，選擇適應(yīng)機(jī)型。由于、所需輸入，輸出端口較多，故選用C60P型。單元名稱電源電壓輸入輸出C60PCPUAC100～240VDC24V32點繼電器2A晶體管1A雙向晶閘管1A28點DC24V2點AC100V130點繼電器2A雙向晶閘管1A4.2.3機(jī)構(gòu)控制I/O分配表如下：開關(guān)及按鈕在操作面板上的布置如下圖：4.2.4機(jī)構(gòu)控制流程圖如下：4.2.5梯形圖程序如下：程序分析：啟動：按下總啟動按鈕（不在PLC內(nèi)），整個電路得電，做好準(zhǔn)備。連續(xù)動作：當(dāng)按下啟動按鈕（SB1）時，傳送帶開始運送工件，當(dāng)?shù)轿粫r，有行程開關(guān)（SQ1輸入點0100）進(jìn)行到位指示，并對下一個動作發(fā)出信號。當(dāng)工件到位后，機(jī)械手得到由SQ1發(fā)出的信號，開始動作，去夾緊工件，當(dāng)夾緊工件后（由傳感器發(fā)出信號，此傳感器用來判斷工件是否到位，及是否夾緊，夾緊時傳感器自帶電動按鈕SB2動作），液壓升降滑臺將接受到信號（SB2閉合），滑臺將升到預(yù)定位置（此位置由SQ2限位0102）。SQ閉合后，機(jī)械手便得到運送工件的指令，由擺動液壓缸帶動大臂翻90°，小臂再轉(zhuǎn)90°，到為由行程開關(guān)SQ3（0102）限位，機(jī)械手便可放開工件，使用傳感器判斷工件是否放好，放好后，由傳感器上自帶點動開關(guān)SB3。0002閉合，機(jī)械手、便可回位，去等待夾緊下一個工件，回位仍由行程開關(guān)SQ4（0103）限位。當(dāng)機(jī)械手回位后，SQ4閉合，齒條快推，但傳動鏈不動，保持原位，到位后，SQ5動作，加工部件便得電，準(zhǔn)備加工。此時主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)（SB60005，SB100009）到位后，銑端面，延時30s，退回10s，進(jìn)給電機(jī)正轉(zhuǎn)（SB80007，SB120011）到位后延時30s，退回（SB90008。SB130012）后，下料機(jī)械手運動，基本動作相同，在此不做贅述。加工部分急停：（SB50004）當(dāng)加工過程中出現(xiàn)故障時，按下SB5將加工部分停止，其他部分不受影響。機(jī)構(gòu)急停：（ SB160107）當(dāng)在上下料或加工過程中，出現(xiàn)故障時，按SB16將使整個機(jī)構(gòu)動作停止。第5章工藝說明書5.1、零件的作用雙聯(lián)齒輪就是兩個齒輪連成一體.這種雙聯(lián)齒輪在輪系中(變速器)被稱為滑移齒輪,它的作用就是改變輸出軸的轉(zhuǎn)速或速度.齒輪箱里,有滑移齒輪就可以有多種轉(zhuǎn)速或速度,沒有滑移齒輪就只有一種轉(zhuǎn)速或速度.5.2、齒輪的毛坯選擇5.2.1毛坯的選擇為了制造出質(zhì)量高，成本低競爭力強的產(chǎn)品，要科學(xué)合理的對眾多選材進(jìn)行全面分析。材料的使用性能使用性能主要是指在工作條件下，材料應(yīng)具有的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，這是選材時首先應(yīng)予保證的。對于機(jī)械零件和工程構(gòu)件，最重要的是力學(xué)性能。齒輪在機(jī)器中的主要作用是傳遞功率與調(diào)節(jié)速度。在工作時，齒輪通過齒面的接觸傳遞動力，周期的受彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力。在嚙合的齒面上，還承受強烈的摩擦力和沖擊力等。因此要求齒輪材料具有：較高的彎曲疲勞和接觸疲勞強度；齒面有較高硬度和耐磨性；齒輪心部要有足夠的強度和韌性，所以材料采用40Cr。材料的工藝性能制造每一個零件都要經(jīng)過一系列的加工過程，因此，將材料加工成零件的難易程度，將直接影響零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。工藝性能中最突出的問題是切削加工性和熱處理工藝性。因此絕大部分材料需經(jīng)過切削加工和熱處理。材料的經(jīng)濟(jì)性在滿足使用性能的前提下，選用材料時應(yīng)注意降低零件的總成本。零件的總成本包括材料本身的價格、加工費和其他費用，有時甚至還要包括運費與安裝費用。在金屬材料中，非金剛和鑄鐵的價格都比較低廉，而且加工方便。因此在能夠滿足零件力學(xué)性能與工藝性能的前提下，選用非合金鋼和鑄鐵可降低成本。對于一些只要求表面性能高的零件，可選用廉價鋼種進(jìn)行表面強化處理來達(dá)到。另外，在考慮材料的經(jīng)濟(jì)性時不宜單純的以價格來比較材料的優(yōu)劣，而應(yīng)以綜合經(jīng)濟(jì)效益來評價材料的經(jīng)濟(jì)性。5.2.2齒輪的計算5.3齒輪加工工藝分析圓柱齒輪加工工藝過程常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀、精度等級、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件不同而采用不同的工藝方案。5.3.1工藝過程分析零件材料為40Cr，精度為7-6-6級，齒輪加工工藝過程大致要經(jīng)過如下幾個階段：毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、經(jīng)基準(zhǔn)修正及齒形精加工等。加工的第一階段是齒坯最初進(jìn)入機(jī)械加工的階段。由于齒輪的傳動精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時采用的定位基準(zhǔn)（孔和端面）的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個階段主要是為下一階段加工齒形準(zhǔn)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。第二階段是齒形的加工。對于不需要淬火的齒輪，一般來說這個階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過這個階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。對于需要淬硬的齒輪，必須在這個階段中加工出能滿足齒形的最后精加工所要求的齒形精度，所以這個階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。加工的第三階段是熱處理階段。在這個階段中主要對齒面的淬火處理，使齒面達(dá)到規(guī)定的硬度要求。加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過淬火后所引起的齒形變形，進(jìn)一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達(dá)到最終的精度要求。在這個階段中首先應(yīng)對定位基準(zhǔn)面（孔和端面）進(jìn)行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均勻會產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行齒形精加工，是很難達(dá)到齒輪精度的要求的。以修整過的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，余量分布也比較均勻，以便達(dá)到精加工的目的。5.3.2定位基準(zhǔn)的確定定位進(jìn)準(zhǔn)的精度對齒形加工精度有直接的影響。軸類齒輪的齒形加工一般選擇頂尖孔定位，某些大模數(shù)的軸類齒輪多選擇齒輪軸頸和一端面定位。盤套類齒輪的齒形加工常采用兩種定位基準(zhǔn)。內(nèi)孔和端面定位選擇既是設(shè)計基準(zhǔn)又是測量和裝配基準(zhǔn)的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，既符合“基準(zhǔn)重合”原則，又能使齒形加工等工序基準(zhǔn)統(tǒng)一，只要嚴(yán)格控制內(nèi)孔精度，在專用芯軸上定位時不需要找正。故生產(chǎn)率高，廣泛用于成批生產(chǎn)中。外圓和端面定位齒坯內(nèi)孔在通用芯軸上安裝，用找正外圓來決定孔中心位置，故要求齒坯外圓對內(nèi)孔的徑向跳動要小。因找正效率低，一般用于單件小批生產(chǎn)。5.3.3齒端加工齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪，沿軸向滑動時容易進(jìn)入嚙合。倒棱可去除齒端的銳邊，這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動中易崩裂。用銑刀進(jìn)行齒端倒圓，倒圓時，銑刀在高速旋轉(zhuǎn)的同時沿圓弧作往復(fù)擺動（每加工一齒往復(fù)擺動一次）。加工完一個齒后工件沿徑向退出，分度后再送進(jìn)加工下一個齒端。齒端加工必須安排在齒輪淬火之前，通常多在滾（插）齒之后。5.3.4精基準(zhǔn)修正齒輪淬火后基準(zhǔn)孔產(chǎn)生變形，為保證齒形精加工質(zhì)量，對基準(zhǔn)孔必