高频方管模具切割送料机构设计
摘要 本论文重点研究了送料机构主要硬件不同的选用和传动方案的设计。根据课题的一些要求，选择相应的滚珠丝杠类型配合步进电机工作，完成送料任务。步进电机通过控制转动的角度和速度的关系，来控制滚珠丝杠转速，进而实现精确的位移和速度的可控。另一方面利用PLC程序控制智能化和可变化，控制输入电机的频率和脉冲，。随意的控制尺寸变化，完成生产的多样化。其中还涉及到一些有关气压方面的知识。
目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2选题背景和意义 1
1.3 国内外现状及发展 1
第二章 机构及系统方案设计 3
2.1 总体设计要求 3
2.2 进给部分方案 3
2.3 控制系统方案设计 4
2.4 显示界面和输入方案 4
2.5 安全部分设计方案 4
第三章 系统的硬件设计 5
3.1 机身材料的选择 5
3.3.1步进电机及步进电机驱动器简介 13
3.3.2步进电机的选定 15
3.3.3负载惯量与负载转矩 16
3.4.1 单杆双作用缸的选型 20
3.4.2 二位四通换向电磁阀的选型 23
3.5 触摸屏PLC一体机的选型 24
3.5.1 可编程控制器的简介 24
第四章 PLC控制程序的编写 31
4.1 PLC程序 31
参考文献 32
总结 33
附录：机身结构二维图 33
致谢： 33
第一章 绪论
1.1 引言
在现代化自动生产领域，材料的搬运，机床的送料，整体的装配等实习自动化是非常必要的。然而送料是一份繁重而又重复的工作。由于当今社会劳动力短缺，工价上涨，必然造成生产成本的提高。为了提高生产效率，减轻体力劳动，保证生产安全，提升产品质量，所以采取自动送料是解决这一问题最行之有效的方法。
1.2选题背景和意义
本课题是依据常熟某零件公司要求而来。在原有车间中，送料过程需两名工人共同协作完成，一人负
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责将方管伸入冲压机床中模具适量的长度，并要确保方管夹紧，一人需用专属模具伸入方管中，用力抵在前面的模具上在冲压机床工作下完成零件生产，反复操作。此过程不但耗费时间，也耗费体力，产品精度也不能得到保证。在这种生产效率低下的情况下，为了提高公司生产水平，节约劳动力，降低成本，而研发的自动送料机构飞，是为改善这一问题。
在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高。现代化的车间，常配有送料机构，特别是随着机械行业向这先进制造技术方向的发展，计算机技术在机械设计与制造中得到广泛应用，对我毕业设计而言，将在学校学习的电气控制与PLC应用方面的基础知识与机械制造及自动化控制相结合，联系实际的小型机械产品机构进行设计，从而加强机械设计的意识，培养我的机械运动方案与结构创新能力，又可以锻炼计算机知识。
1.3 国内外现状及发展
到现在为止，一些科学技术比较先进的国家，在食品、医药、轻工、化工、纺织、电子、仪表和军工等工业部门，已经不同程度的形成了由原材料处理，中间加工和产品包装三大基本环节所组成的自动生产化过程。实现生产的机械化和自动化，尤其是实现具有高度灵活性的自动生产线，不仅体现了现代生产的方向，同时也能收获巨大的经济效益。由此可见，实现生产机械化和建设现代生产工业，乃是关系到国家民族发展的一件大事，也是搞好社会主义四个现代化的一项重要内容。
国内发展状况：我国自动工业送料历史短；整体技术水平和生产能力较低，但近年在国内巨大包装市场的促销下，并受国外高新技术的影响，发展速度很快，局部技术也有明显提高。该工业以成为我国国民经济中不可缺少的新兴行业。
国内的发展趋势是：
引进、消化、吸收国外先进技术，建立一些送料机骨干企业
大量引入高新技术，研制组合式、模块式等先进结构，使自动送料机产品设计先进，使用可靠，使用性能指标、工艺水平、三化水平高，向机电结合、主辅机结合、成套联线方向发展。
国外发展状况：经过50多年的发展，国外自动送料工业以形成了独立完整的体系。成为机械制造的一个分支。首先，国外自动送料机产量稳定增长，由于消费结构和销售形势的变化，加之国际贸易的发展，对自动送料机的需求日益增长，因此产量逐年增加。其次，自动送料机产品门类齐全，品种繁多。最后，自动送料机生产自成一体，并向专业化生产方向发展。
国外的发展趋势是：
在系统优化升级的基础上，包装单机向高速化发展
广泛使用电子计算机
生产线向自动化和无人化过渡
向专业化和大型化发展，形成若干垄断性生产基地，以低廉的投入换取高额利润，实现企业快速发展。
第二章 机构及系统方案设计
2.1 总体设计要求
图2.1机身结构图
步进送料机大量应用于电子生产厂家，依据需要将购买回铁管按照设定的长度送进模具中。该课题设计的高频方管模具送料机构就是为了节约劳动力，较低生产成本而设计的自动控制系统。本设计要求能够实现以下基本要求：
（1）工件进给长度可以设置；
（2）工人能通过触摸屏控制操作台的前进和后退；
（3）要求生产出的工件与标准件之间的误差在+5mm_5mm。
根据控制要求，完成用PLC作为主控制器设计及触摸屏画面设计，并完成毕业设计说明书等相关任务。
2.2 进给部分方案
方案一：气压传动，利用汽缸活塞的伸长和收回，推动工件前进。考虑到存在的摩擦阻力，在机器工作时需要顶紧工件，且切割时会产生冲击和跳动，因此需要很大的推力，考虑到空压机和汽缸的性能所以不选用气压传动的方式。
方案二：步进电机转动带动滚珠丝杠转动，步进电机通过驱动器信号的输入的脉冲数量和频率实现步进电机的角度和速度的控制，来控制滚珠丝杠转速，来实现精确的位移和速度的可控，进而提高产品的精度。
2.3 控制系统方案设计
方案一：控制系统采用单片机作为主控制器，基于单片机的机控制系统。单片机的作用是产生驱动步进电机的脉冲信号，并输送给驱动电路，驱动电路根据控制信号工作，以实现步进电机的转速与方向控制。具体的实现过程需要编程实现，通过改变单片机输出控制信号的循环次序，来完成步进电机转动方向的改变；通过改变单片机输出信号的频率，来完成步进电机的切换。
目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2选题背景和意义 1
1.3 国内外现状及发展 1
第二章 机构及系统方案设计 3
2.1 总体设计要求 3
2.2 进给部分方案 3
2.3 控制系统方案设计 4
2.4 显示界面和输入方案 4
2.5 安全部分设计方案 4
第三章 系统的硬件设计 5
3.1 机身材料的选择 5
3.3.1步进电机及步进电机驱动器简介 13
3.3.2步进电机的选定 15
3.3.3负载惯量与负载转矩 16
3.4.1 单杆双作用缸的选型 20
3.4.2 二位四通换向电磁阀的选型 23
3.5 触摸屏PLC一体机的选型 24
3.5.1 可编程控制器的简介 24
第四章 PLC控制程序的编写 31
4.1 PLC程序 31
参考文献 32
总结 33
附录：机身结构二维图 33
致谢： 33
第一章 绪论
1.1 引言
在现代化自动生产领域，材料的搬运，机床的送料，整体的装配等实习自动化是非常必要的。然而送料是一份繁重而又重复的工作。由于当今社会劳动力短缺，工价上涨，必然造成生产成本的提高。为了提高生产效率，减轻体力劳动，保证生产安全，提升产品质量，所以采取自动送料是解决这一问题最行之有效的方法。
1.2选题背景和意义
本课题是依据常熟某零件公司要求而来。在原有车间中，送料过程需两名工人共同协作完成，一人负
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
责将方管伸入冲压机床中模具适量的长度，并要确保方管夹紧，一人需用专属模具伸入方管中，用力抵在前面的模具上在冲压机床工作下完成零件生产，反复操作。此过程不但耗费时间，也耗费体力，产品精度也不能得到保证。在这种生产效率低下的情况下，为了提高公司生产水平，节约劳动力，降低成本，而研发的自动送料机构飞，是为改善这一问题。
在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高。现代化的车间，常配有送料机构，特别是随着机械行业向这先进制造技术方向的发展，计算机技术在机械设计与制造中得到广泛应用，对我毕业设计而言，将在学校学习的电气控制与PLC应用方面的基础知识与机械制造及自动化控制相结合，联系实际的小型机械产品机构进行设计，从而加强机械设计的意识，培养我的机械运动方案与结构创新能力，又可以锻炼计算机知识。
1.3 国内外现状及发展
到现在为止，一些科学技术比较先进的国家，在食品、医药、轻工、化工、纺织、电子、仪表和军工等工业部门，已经不同程度的形成了由原材料处理，中间加工和产品包装三大基本环节所组成的自动生产化过程。实现生产的机械化和自动化，尤其是实现具有高度灵活性的自动生产线，不仅体现了现代生产的方向，同时也能收获巨大的经济效益。由此可见，实现生产机械化和建设现代生产工业，乃是关系到国家民族发展的一件大事，也是搞好社会主义四个现代化的一项重要内容。
国内发展状况：我国自动工业送料历史短；整体技术水平和生产能力较低，但近年在国内巨大包装市场的促销下，并受国外高新技术的影响，发展速度很快，局部技术也有明显提高。该工业以成为我国国民经济中不可缺少的新兴行业。
国内的发展趋势是：
引进、消化、吸收国外先进技术，建立一些送料机骨干企业
大量引入高新技术，研制组合式、模块式等先进结构，使自动送料机产品设计先进，使用可靠，使用性能指标、工艺水平、三化水平高，向机电结合、主辅机结合、成套联线方向发展。
国外发展状况：经过50多年的发展，国外自动送料工业以形成了独立完整的体系。成为机械制造的一个分支。首先，国外自动送料机产量稳定增长，由于消费结构和销售形势的变化，加之国际贸易的发展，对自动送料机的需求日益增长，因此产量逐年增加。其次，自动送料机产品门类齐全，品种繁多。最后，自动送料机生产自成一体，并向专业化生产方向发展。
国外的发展趋势是：
在系统优化升级的基础上，包装单机向高速化发展
广泛使用电子计算机
生产线向自动化和无人化过渡
向专业化和大型化发展，形成若干垄断性生产基地，以低廉的投入换取高额利润，实现企业快速发展。
第二章 机构及系统方案设计
2.1 总体设计要求
图2.1机身结构图
步进送料机大量应用于电子生产厂家，依据需要将购买回铁管按照设定的长度送进模具中。该课题设计的高频方管模具送料机构就是为了节约劳动力，较低生产成本而设计的自动控制系统。本设计要求能够实现以下基本要求：
（1）工件进给长度可以设置；
（2）工人能通过触摸屏控制操作台的前进和后退；
（3）要求生产出的工件与标准件之间的误差在+5mm_5mm。
根据控制要求，完成用PLC作为主控制器设计及触摸屏画面设计，并完成毕业设计说明书等相关任务。
2.2 进给部分方案
方案一：气压传动，利用汽缸活塞的伸长和收回，推动工件前进。考虑到存在的摩擦阻力，在机器工作时需要顶紧工件，且切割时会产生冲击和跳动，因此需要很大的推力，考虑到空压机和汽缸的性能所以不选用气压传动的方式。
方案二：步进电机转动带动滚珠丝杠转动，步进电机通过驱动器信号的输入的脉冲数量和频率实现步进电机的角度和速度的控制，来控制滚珠丝杠转速，来实现精确的位移和速度的可控，进而提高产品的精度。
2.3 控制系统方案设计
方案一：控制系统采用单片机作为主控制器，基于单片机的机控制系统。单片机的作用是产生驱动步进电机的脉冲信号，并输送给驱动电路，驱动电路根据控制信号工作，以实现步进电机的转速与方向控制。具体的实现过程需要编程实现，通过改变单片机输出控制信号的循环次序，来完成步进电机转动方向的改变；通过改变单片机输出信号的频率，来完成步进电机的切换。
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