高速角接触球轴承自动装配控制系统设计
本课题的研究目的是提高轴承部件加工后的装配自动化水平。高速角接触球轴承对游隙的要求非常高，轴承的各个部件都由人工选配，设计可提高轴承的装配效率。设计以PLC为控制核心。步进电机驱动平带传送机间断供给轴承部件；感应加热器对待加热工件加热并保持，温度传感器把温度信号送到PLC中，PLC对温度精确控制。本课题首先是整体方案设计，然后设计选择硬件，再绘制PLC接线原理图和状态流程图，最后设计系统的控制梯形图和触摸屏主控画面。
目录
1. 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 选题背景 1
1.3 国内外现状及发展 1
2. 总体方案选择 3
2.1 系统设计要求 3
2.2 检测模块方案选择 3
2.3 运动模块方案选择 3
2.4 加热模块方案选择 4
2.5 控制方案的选择 4
3. 硬件设计 5
3.1 系统结构简介 5
3.2 环形加热器的选择 5
3.3 输送机构的选择 7
3.4 气缸及电磁阀的选择 11
3.5传感器的选择 14
3.6 PLC的选择 16
3.7 扩展模块的选择 19
3.8 其他元器件选择 21
3.9 PLC系统相关设计 22
4. PLC控制程序的编写 25
4.1 系统流程图 25
4.2 PLC程序（梯形图） 26
5. 触摸屏的选型和画面编辑 31
5.1 触摸屏介绍 31
5.2 触摸屏硬件与软件选型 31
5.3 触摸屏界面设计 31
参考文献 36
结束语 37
附录 38
附录一 接线原理图 38
附录二 电器设备清单 39
附录三 流程图 40
附录四 梯形图 41
附录五 元器件布置图 53
附录六气动回路图 55
致谢 56
1. 绪论
1.1 引言
“高速
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
”是现代回转机械的重要特征。高速角接触球轴承是我国机械工业，特别是机床工业发展的关键产品。高速角接触球轴承应在允许的温升下长期保持精度和热稳定，并具有良好的刚性和高的可靠性。因此常在预紧状态下工作，采用油雾润滑。高速角接触球轴承的基本结构，外圈一个挡边加工成斜坡，斜坡截断滚道处距沟底留有锁量，装配后轴承保持为整体。保持架为整体结构，常用酚醛屈压布管精加工后制成。高速轴承采用15度接触角，接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力越强，但是速度性能随之变差。大接触角不适合高速，为提高速度性能，轻载时可用12度接触角。
1.2 选题背景
装配在滚动轴承生产过程中是最重要的环节。轴承结构的多样性决定了轴承的装配方式也是不同的，但最后的结果是一样的，那就是要得到合格的轴承。从分选开始，经过合套、检验，再到涂油、包装结束，轴承装配经过的工序并不简单，这样工人要有很高的技术水平。装配水平的高低，决定了轴承质量的高低，也决定了一个企业轴承生产加工水平的高低。
随着制造业的快速发展，轴承装配水平的也越来越高，装配从以前的机械化到现在的自动化，轴承的装配自动化程度逐步提高，有些企业的装配已实现了无人操作。轴承零件加工水平的提高使轴承装配更加方便，原来不能随意互换安装的零件，现在可以的直接组装，原来轴承部件精度达不到的关键轴承，现在也可以装配了。
1.3 国内外现状及发展
近三十年来，我国轴承工业得到了迅猛发展，大量优质的轴承出口到各国，举世瞩目。国内轴承的发展体系更加的完善，各类轴承企业与高校、科研单位合作组成了科研、学术与加工体系，这样可以使研究与生产相结合，创新和生产出由我国特色的轴承，通过这种方式，我国在产量增加、工艺改进、生产质量和生产自动化等方面获得了长足发展。通过设计和生产自己的生产线和装备，通过引进国外装配线和技术，我国轴承装配技术水平与国际水平已相差无几。加工技术在不断发展，工件的精度越来越高，轴承的装配水平也越来越高，我们要不断的创新满足人们对轴承精度的要求。提高装配自动化程度，逐步实现轴承产品加工的自动化，坚持不懈地提高轴承的装配水平和效率，这是我们长期而艰巨的任务。
目前国内轴承装配的装备水平各有差异，工人的水平参差不齐，对轴承装配的要求也不尽相同。但采用的原理是一样的，分析问题的方法是一样的。
目前我国的轴承生产企业中，多数工序都是由工人完成的，但是随着装备制造业的发展，对轴承的清洁度、噪音、游隙等要求越来越高，轴承装配过程的自动化水平要求也越来越高。所以装配作业机械化、自动化尤为重要。因此制造我国的轴承自动装配系统已成为我国轴承业的一大目标。
2. 总体方案选择
2.1 系统设计要求
基于PLC的高速角接触球轴承自动装配控制系统可以很好的完成轴承的装配，本设计要求能完成以下要求：
需要对人工选配完成的待装配轴承进行非金属检测。
加热温度可调，并且不超过150℃。
（3）单个加热装配过程不超过15s。
（4）控制系统采用PLC+触摸屏控制，要求能控制系统自动完成轴承装配工作。
（5）要考虑设备的安全和控制系统的安全保护功能。
2.2 检测模块方案选择
检测方案的选择是要完成轴承部件的非金属检测，完成轴承部件的温度实时检测，完成轴承部件运动到加热区的检测，气缸上下运动到位检测。具体方案是轴承部件被放到传送带上时，通过磁性开关来检测工人是否把轴承部件摆放好，当轴承部件运动时，通过光电开关检测轴承部件是否到达加热区，加热器在气缸带动下进行上下运动，通过安装在气缸上的磁性开关检测加热器是否到位，通过温度传感器实时检测轴承部件的温度。
2.3 运动模块方案选择
运动方案的选择是要完成轴承部件的传递。
方案一
通过三相异步电机和传送带来实现轴承部件的传递。三相异步电机可以提供源源不断的动力，可以方便的实现启动和停止。传送带可以持续传送物体，实现轴承生产线装配。
方案二
通过步进电机和传送带来实现轴承部件的传递。步进电机可以稳定驱动传送带，可以用不同速度驱动传送带。传送带可以持续传送物体，实现轴承生产线装配。
对比两种方案，第二种方案更加灵活，可以改变传送速度，更好完成各种任务，所以选择第二种方案。
2.4 加热模块方案选择
加热模块的选择是实现轴承部件的热装配。
方案一
电阻加热器和气缸实现轴承部件的加热。电阻加热器通过热传递实现轴承部件的加热，气缸实现加热器的上下运动。
方案二
感应加热器和气缸实现轴承部件的加热。感应加热器通过电磁感应原理实现轴承部件加热。气缸实现加热器的上下运动。
对比两种方案，第二种方案更好。感应加热的效率更高，更加的节能，对周围的影响更小。电阻加热对传送带有很大的影响。
2.5 控制方案的选择
目录
1. 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 选题背景 1
1.3 国内外现状及发展 1
2. 总体方案选择 3
2.1 系统设计要求 3
2.2 检测模块方案选择 3
2.3 运动模块方案选择 3
2.4 加热模块方案选择 4
2.5 控制方案的选择 4
3. 硬件设计 5
3.1 系统结构简介 5
3.2 环形加热器的选择 5
3.3 输送机构的选择 7
3.4 气缸及电磁阀的选择 11
3.5传感器的选择 14
3.6 PLC的选择 16
3.7 扩展模块的选择 19
3.8 其他元器件选择 21
3.9 PLC系统相关设计 22
4. PLC控制程序的编写 25
4.1 系统流程图 25
4.2 PLC程序（梯形图） 26
5. 触摸屏的选型和画面编辑 31
5.1 触摸屏介绍 31
5.2 触摸屏硬件与软件选型 31
5.3 触摸屏界面设计 31
参考文献 36
结束语 37
附录 38
附录一 接线原理图 38
附录二 电器设备清单 39
附录三 流程图 40
附录四 梯形图 41
附录五 元器件布置图 53
附录六气动回路图 55
致谢 56
1. 绪论
1.1 引言
“高速
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
”是现代回转机械的重要特征。高速角接触球轴承是我国机械工业，特别是机床工业发展的关键产品。高速角接触球轴承应在允许的温升下长期保持精度和热稳定，并具有良好的刚性和高的可靠性。因此常在预紧状态下工作，采用油雾润滑。高速角接触球轴承的基本结构，外圈一个挡边加工成斜坡，斜坡截断滚道处距沟底留有锁量，装配后轴承保持为整体。保持架为整体结构，常用酚醛屈压布管精加工后制成。高速轴承采用15度接触角，接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力越强，但是速度性能随之变差。大接触角不适合高速，为提高速度性能，轻载时可用12度接触角。
1.2 选题背景
装配在滚动轴承生产过程中是最重要的环节。轴承结构的多样性决定了轴承的装配方式也是不同的，但最后的结果是一样的，那就是要得到合格的轴承。从分选开始，经过合套、检验，再到涂油、包装结束，轴承装配经过的工序并不简单，这样工人要有很高的技术水平。装配水平的高低，决定了轴承质量的高低，也决定了一个企业轴承生产加工水平的高低。
随着制造业的快速发展，轴承装配水平的也越来越高，装配从以前的机械化到现在的自动化，轴承的装配自动化程度逐步提高，有些企业的装配已实现了无人操作。轴承零件加工水平的提高使轴承装配更加方便，原来不能随意互换安装的零件，现在可以的直接组装，原来轴承部件精度达不到的关键轴承，现在也可以装配了。
1.3 国内外现状及发展
近三十年来，我国轴承工业得到了迅猛发展，大量优质的轴承出口到各国，举世瞩目。国内轴承的发展体系更加的完善，各类轴承企业与高校、科研单位合作组成了科研、学术与加工体系，这样可以使研究与生产相结合，创新和生产出由我国特色的轴承，通过这种方式，我国在产量增加、工艺改进、生产质量和生产自动化等方面获得了长足发展。通过设计和生产自己的生产线和装备，通过引进国外装配线和技术，我国轴承装配技术水平与国际水平已相差无几。加工技术在不断发展，工件的精度越来越高，轴承的装配水平也越来越高，我们要不断的创新满足人们对轴承精度的要求。提高装配自动化程度，逐步实现轴承产品加工的自动化，坚持不懈地提高轴承的装配水平和效率，这是我们长期而艰巨的任务。
目前国内轴承装配的装备水平各有差异，工人的水平参差不齐，对轴承装配的要求也不尽相同。但采用的原理是一样的，分析问题的方法是一样的。
目前我国的轴承生产企业中，多数工序都是由工人完成的，但是随着装备制造业的发展，对轴承的清洁度、噪音、游隙等要求越来越高，轴承装配过程的自动化水平要求也越来越高。所以装配作业机械化、自动化尤为重要。因此制造我国的轴承自动装配系统已成为我国轴承业的一大目标。
2. 总体方案选择
2.1 系统设计要求
基于PLC的高速角接触球轴承自动装配控制系统可以很好的完成轴承的装配，本设计要求能完成以下要求：
需要对人工选配完成的待装配轴承进行非金属检测。
加热温度可调，并且不超过150℃。
（3）单个加热装配过程不超过15s。
（4）控制系统采用PLC+触摸屏控制，要求能控制系统自动完成轴承装配工作。
（5）要考虑设备的安全和控制系统的安全保护功能。
2.2 检测模块方案选择
检测方案的选择是要完成轴承部件的非金属检测，完成轴承部件的温度实时检测，完成轴承部件运动到加热区的检测，气缸上下运动到位检测。具体方案是轴承部件被放到传送带上时，通过磁性开关来检测工人是否把轴承部件摆放好，当轴承部件运动时，通过光电开关检测轴承部件是否到达加热区，加热器在气缸带动下进行上下运动，通过安装在气缸上的磁性开关检测加热器是否到位，通过温度传感器实时检测轴承部件的温度。
2.3 运动模块方案选择
运动方案的选择是要完成轴承部件的传递。
方案一
通过三相异步电机和传送带来实现轴承部件的传递。三相异步电机可以提供源源不断的动力，可以方便的实现启动和停止。传送带可以持续传送物体，实现轴承生产线装配。
方案二
通过步进电机和传送带来实现轴承部件的传递。步进电机可以稳定驱动传送带，可以用不同速度驱动传送带。传送带可以持续传送物体，实现轴承生产线装配。
对比两种方案，第二种方案更加灵活，可以改变传送速度，更好完成各种任务，所以选择第二种方案。
2.4 加热模块方案选择
加热模块的选择是实现轴承部件的热装配。
方案一
电阻加热器和气缸实现轴承部件的加热。电阻加热器通过热传递实现轴承部件的加热，气缸实现加热器的上下运动。
方案二
感应加热器和气缸实现轴承部件的加热。感应加热器通过电磁感应原理实现轴承部件加热。气缸实现加热器的上下运动。
对比两种方案，第二种方案更好。感应加热的效率更高，更加的节能，对周围的影响更小。电阻加热对传送带有很大的影响。
2.5 控制方案的选择
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