thmdtk3型机电设备柔性冲孔程序设计(附件)
本设计是通过借助THMDTK-3 型机电设备的二维送料机构（十字滑台），转塔部件，模具，自动冲压机构，自动上下料机构，同时使用PLC与触摸屏组态来组成冲床的控制系统，最终实现工件的柔性冲孔。本方案设计及实施过程中主要存在冲孔点的位置柔性及个数柔性两个难点。在PLC中采用表格形式，存储点的坐标及冲头形状，利用PLC本身变量及循环语句将点的坐标赋值于表格中，实现坐标的柔性输入。通过触摸屏，可以将图形原点、坐标及点的个数给予相应PLC变量，使用绝对坐标的加工方式，保证零件加工位置的准确性及零件的可重复性。关键词 冲床，柔性，PLC，触摸屏，组态
目 录
1 绪论 1
1.1 传统冲床 1
1.2 数控冲床 3
1.3 先进控制系统的应用 4
1.4 总结 4
2 THMDTK3 型机电设备的机械结构 5
2.1 二维送料部件（十字滑台）的简单介绍 5
2.2 转塔部件的简单介绍 6
2.3 自动上下料机构的简单介绍 6
2.4 自动冲压机构的简单介绍 7
3 控制系统要求的分析和方案的设计 7
3.1 控制系统要求 7
3.2 系统控制方案的选择 7
3.3 控制方案的设计 9
4 硬件设计 9
4.1 步进电机驱动装置的选择 9
4.2 伺服驱动装置的选择 11
4.3 变频器的选择 13
4.4 PLC的选择 15
4.5 触摸屏的选择 16
5 软件设计 17
5.1 操控面板 17
5.2 系统软件配置设计 21
5.3 PLC程序编写 21
5.4 触摸屏 27
6 调试 29
6.1 调试步骤 29
6.2 调试结果 30
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
1 绪论
1.1 传统冲床
1.1.1 冲床的工作原理
冲床设计的原理是将圆周运动转换为直 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
线运动[4]。由主电机提供输出，然后驱动飞轮转动，同时由于齿轮间相互啮合，从而带动偏心齿轮，进一步带动连杆运动，来达成滑块的直线运动，就这样可以把圆周运动转变成直线运动。
从连杆的圆 周运动转换到 滑 块的直线运动，其中需要一个转化机构，有两种机构设计，一种是球面机构，另一种是销式(圆柱)机构，通过它可以将圆周运动转化为直线运动。冲压的过程便是冲床对材料施加一定的压力，使其产生塑性变形，达到一定的形状和精度，因此要达到指定的形状和精度要求，必须要有一组模具（上模和下模）配合工作，与选用的材料相匹配，这样对材料进行变形处理，得到指定的形状和精度。冲床机构的示意图如图1.1所示。
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图1.1 冲床机构
1.1.2 冲床的分类
根据滑块的驱动力可分为机械冲床和液压冲床[5]。一般钣金冲压加工，大多采用机械冲床。液压冲床根据其对液体的使用，有液压冲床和气压冲床，液压冲床占大多数，气压冲床主要用于大型机械或特种机械。
根据滑块运动方法分类有单动、复动、三动等冲床,现在使用最广泛的是一个滑块的单动冲床,复动及三动冲床通常用在汽车车体及大型加工件的引申加工,其数目很少。
按滑块驱动机构分类：
（1）曲轴式冲床
利用曲轴机构的冲床称为曲轴冲床,大部份的机器冲床利用本机构。利用曲轴机构至多的来由是,轻易建造、可准确决议行程之下端位置及滑块活动曲线大体上适用于各类加工。是以,这类型式的冲压适用于冲切、曲折、拉伸、热间铸造、温间铸造、冷间铸造及别的几近全部的冲床加工。
（2）无曲轴式冲床
无曲轴式冲床又称偏心齿轮式冲床。与上述曲轴式冲床对比,无曲轴式冲床的轴都是直轴，刚性度高，轴的润滑磨损方面有优势,缺点则是价钱大。当行程较长时,无曲轴式冲床较为有利,行程较短时,曲轴冲床比较好。
（3）肘节式冲床
在滑块驱动上利用肘节机构者称为肘节式冲床。这种冲床具有在下死点附近的滑块速率会变得很是缓慢（和曲轴冲床对比）的不同的滑块活动曲线。并且也正确地决定行程之下死点位置,是以,这类冲床适合于压印加工及精整等之紧缩加工,当今冷间锻造用到的最多。
（4）磨擦式冲床
具备磨擦驱动和螺杆机构的冲床称为磨擦冲床。该冲床最适合锻压，也可用于弯曲、成形、拉拔等。它具备多用途的功能，因为其价格低廉，得到了普遍的使用。因为没法肯定行程下端位置，加工精度不高，出产速度慢，控制操纵误差会发生过载，使用需要熟练技术等缺点，正在慢慢淘汰。
（5）螺旋式冲床
滑块驱动机构上的螺杆机构的使用称为螺旋冲头。
（6）齿条式冲床
在滑块驱动机构上利用齿条和小齿轮机构称为齿条冲床。螺旋冲床拥有与齿条冲床大体一致的特点，其特点与液压冲床基本相同。过去用在挤压套管、碎屑和其他用在挤压、抽油、捆包和外壳等的物品，但如今已被液压冲床取代，除非在非常特殊的情况下不再使用。
（7）连杆式冲床
在滑块驱动机构上使用各种连杆机构的冲床称为连杆式冲床。采用连杆机构的目的是在加工伸长过程中使拉伸速度保持在极限范围内,缩短加工周期的同时,利用引伸加工速度变化的减少,加快从上限位点到加工起始点的接近行程与从下限位点至上限位的复归行程的速度,使其比曲轴冲床具有更短的周期,以提高生产性。这种冲床自古以来就被用于圆筒状容器之深引伸,床台面较窄,而近来则被用于汽车主体面板之加工、床台面较宽。
（8）凸轮式冲床
利用凸轮结构作为滑块机构的冲床称为凸 轮冲床。这类冲床的优点是相应的凸轮形状,方便地得到相应的滑块活动曲线；缺点是由于凸轮的性质，很难传达较大的力矩,不适合大型冲床加工。
1.2 数控冲床
1.2.1 数控冲床的发展形势
自动化、智能化是未来机 械生产加工设备的发展方向，现在数控系统的大规模应用，正是机 械智能化发展潮流的体现，其中数控冲床就是一种非常具有代表性的数控加工设备。
1.2.2 数控冲床的优点
数控冲床与传统的冲床相比，有不少优点。首先，数控冲床安置了可编程控制结构，可以自主进行工 件加工程序的编制和修改，在数控指令编辑完成之后数控冲床的编译系统就会自动将这些可视化的语言命令翻译成可由机器识别的指令从而指导数控冲床进行加工。
目 录
1 绪论 1
1.1 传统冲床 1
1.2 数控冲床 3
1.3 先进控制系统的应用 4
1.4 总结 4
2 THMDTK3 型机电设备的机械结构 5
2.1 二维送料部件（十字滑台）的简单介绍 5
2.2 转塔部件的简单介绍 6
2.3 自动上下料机构的简单介绍 6
2.4 自动冲压机构的简单介绍 7
3 控制系统要求的分析和方案的设计 7
3.1 控制系统要求 7
3.2 系统控制方案的选择 7
3.3 控制方案的设计 9
4 硬件设计 9
4.1 步进电机驱动装置的选择 9
4.2 伺服驱动装置的选择 11
4.3 变频器的选择 13
4.4 PLC的选择 15
4.5 触摸屏的选择 16
5 软件设计 17
5.1 操控面板 17
5.2 系统软件配置设计 21
5.3 PLC程序编写 21
5.4 触摸屏 27
6 调试 29
6.1 调试步骤 29
6.2 调试结果 30
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
1 绪论
1.1 传统冲床
1.1.1 冲床的工作原理
冲床设计的原理是将圆周运动转换为直 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
线运动[4]。由主电机提供输出，然后驱动飞轮转动，同时由于齿轮间相互啮合，从而带动偏心齿轮，进一步带动连杆运动，来达成滑块的直线运动，就这样可以把圆周运动转变成直线运动。
从连杆的圆 周运动转换到 滑 块的直线运动，其中需要一个转化机构，有两种机构设计，一种是球面机构，另一种是销式(圆柱)机构，通过它可以将圆周运动转化为直线运动。冲压的过程便是冲床对材料施加一定的压力，使其产生塑性变形，达到一定的形状和精度，因此要达到指定的形状和精度要求，必须要有一组模具（上模和下模）配合工作，与选用的材料相匹配，这样对材料进行变形处理，得到指定的形状和精度。冲床机构的示意图如图1.1所示。
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图1.1 冲床机构
1.1.2 冲床的分类
根据滑块的驱动力可分为机械冲床和液压冲床[5]。一般钣金冲压加工，大多采用机械冲床。液压冲床根据其对液体的使用，有液压冲床和气压冲床，液压冲床占大多数，气压冲床主要用于大型机械或特种机械。
根据滑块运动方法分类有单动、复动、三动等冲床,现在使用最广泛的是一个滑块的单动冲床,复动及三动冲床通常用在汽车车体及大型加工件的引申加工,其数目很少。
按滑块驱动机构分类：
（1）曲轴式冲床
利用曲轴机构的冲床称为曲轴冲床,大部份的机器冲床利用本机构。利用曲轴机构至多的来由是,轻易建造、可准确决议行程之下端位置及滑块活动曲线大体上适用于各类加工。是以,这类型式的冲压适用于冲切、曲折、拉伸、热间铸造、温间铸造、冷间铸造及别的几近全部的冲床加工。
（2）无曲轴式冲床
无曲轴式冲床又称偏心齿轮式冲床。与上述曲轴式冲床对比,无曲轴式冲床的轴都是直轴，刚性度高，轴的润滑磨损方面有优势,缺点则是价钱大。当行程较长时,无曲轴式冲床较为有利,行程较短时,曲轴冲床比较好。
（3）肘节式冲床
在滑块驱动上利用肘节机构者称为肘节式冲床。这种冲床具有在下死点附近的滑块速率会变得很是缓慢（和曲轴冲床对比）的不同的滑块活动曲线。并且也正确地决定行程之下死点位置,是以,这类冲床适合于压印加工及精整等之紧缩加工,当今冷间锻造用到的最多。
（4）磨擦式冲床
具备磨擦驱动和螺杆机构的冲床称为磨擦冲床。该冲床最适合锻压，也可用于弯曲、成形、拉拔等。它具备多用途的功能，因为其价格低廉，得到了普遍的使用。因为没法肯定行程下端位置，加工精度不高，出产速度慢，控制操纵误差会发生过载，使用需要熟练技术等缺点，正在慢慢淘汰。
（5）螺旋式冲床
滑块驱动机构上的螺杆机构的使用称为螺旋冲头。
（6）齿条式冲床
在滑块驱动机构上利用齿条和小齿轮机构称为齿条冲床。螺旋冲床拥有与齿条冲床大体一致的特点，其特点与液压冲床基本相同。过去用在挤压套管、碎屑和其他用在挤压、抽油、捆包和外壳等的物品，但如今已被液压冲床取代，除非在非常特殊的情况下不再使用。
（7）连杆式冲床
在滑块驱动机构上使用各种连杆机构的冲床称为连杆式冲床。采用连杆机构的目的是在加工伸长过程中使拉伸速度保持在极限范围内,缩短加工周期的同时,利用引伸加工速度变化的减少,加快从上限位点到加工起始点的接近行程与从下限位点至上限位的复归行程的速度,使其比曲轴冲床具有更短的周期,以提高生产性。这种冲床自古以来就被用于圆筒状容器之深引伸,床台面较窄,而近来则被用于汽车主体面板之加工、床台面较宽。
（8）凸轮式冲床
利用凸轮结构作为滑块机构的冲床称为凸 轮冲床。这类冲床的优点是相应的凸轮形状,方便地得到相应的滑块活动曲线；缺点是由于凸轮的性质，很难传达较大的力矩,不适合大型冲床加工。
1.2 数控冲床
1.2.1 数控冲床的发展形势
自动化、智能化是未来机 械生产加工设备的发展方向，现在数控系统的大规模应用，正是机 械智能化发展潮流的体现，其中数控冲床就是一种非常具有代表性的数控加工设备。
1.2.2 数控冲床的优点
数控冲床与传统的冲床相比，有不少优点。首先，数控冲床安置了可编程控制结构，可以自主进行工 件加工程序的编制和修改，在数控指令编辑完成之后数控冲床的编译系统就会自动将这些可视化的语言命令翻译成可由机器识别的指令从而指导数控冲床进行加工。
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