简易转塔冲床柔性冲孔实现
本课题主要研究的任务是用PLC与触摸屏组态来组成冲床的电气控制系统，利用冲床机构、二维送料机构、上下料机构、转塔部件和控制开发柜等部件，控制冲床机构、二维送料机构和上下料机构，完成工件的柔性冲压。 此次设计的另一项改造就是转塔的设计。PLC写定程序输出的信号指令输出到转塔电机，使得转塔进行一定角度的旋转，完成模具的切换，省时省力。另一项创新就是触摸屏与PLC的组态。常用的冲床是由计算机写入程序到CNC，通过人工操作按钮来进行工件的加工，用了触摸屏之后，用户可以直接在触摸屏上进行现场操作，还可以通过触摸屏对系统运行状况进行监视，及时发现系统出现的问题。关键词 冲床，转塔，PLC，触摸屏，组态
目 录
1 绪论 1
1.1数控冲床的发展形势 1
1.2传统冲床的工作原理及分类 1
1.3先进控制系统在冲床中的应用 3
1.4总结 4
2 THMDZW2平台的机械结构 4
2.1自动冲压机构和转塔部件的装配与调整 4
2.2二维送料部件（十字滑台）的装配与调整 5
2.3自动上下料机构的装配与调整 6
2.4 操控面板 6
3 控制要求的分析和控制方案的设计 9
3.1系统控制要求 9
3.2系统控制方案 9
3.3控制系统设计 10
4 硬件设计 11
4.1 PLC的选择 11
4.2变频器模块的选择与设置 11
4.3伺服驱动装置 13
4.4触摸屏的选择 14
4.5 电气原理图 16
5 软件 17
5.1 PLC程序编写 17
5.2 触摸屏 23
6 调试 25
6.1调试步骤 25
6.2调试结果 25
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29 1 绪论
1.1数控冲床的发展形势
现如今科技水平飞速发展，工业产品市场竞争也非常激烈，冲床在生产中使用的相当普遍，涉及到制造业的许多方面。比如电器开关柜 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
、机床、军事设备、计算机、纺织、办公设备、家用电器、汽车、家具、航空航天等方方面面。据统计，2006年到2007年间，国内冲床购买量的涨幅达到1250台，2008年涨幅达1400台，由此可以看出企业对冲床的需求量正在日益增大。
这些年来，虽然国内冲床市场飞速发展，生产效率也随之提高，不过由于技术革新的限制，我国使用的冲床还停留在过时的技术水平，生产效率相对来说还是滞后很多，因此，解决这个问题的唯一途径就是对科学技术的不断革新。
1.2传统冲床的工作原理及分类
1.2.1冲床的工作原理
冲床工作原理是将圆周运动转变为直线运动，通过主电机输出，驱动飞轮，齿轮间相互啮合，带动偏心齿轮转动，从而带动连杆运动，将圆周运动转化成连杆的直线运动，从主体电机连杆运动到圆周运动。
连杆和滑块之间的圆周运动和直线运动转化，大致两个机构的设计，一个球，一个销式（圆柱形），通过该机构将圆周运动转化为直线运动。 冲压过程对材料的压力，塑性变形以及形状和精度都有一定的要求，因此必须与机器的压力下的一组模具（上模和下模）配合工作，与其间的材料相匹配，对材料进行变形处理。冲床的机械结构如下图所示。
图1.1 冲床机构示意图
1.2.2传统冲床的控制
机械传动的曲柄冲床在我国工业部门中使用量最大，是最基本、最常见的压力机械类型。
曲柄冲床操作系统包括离合器，制动器和控制机构。 离合器和制动器在控制冲压间歇冲压中起着重要的作用，也是安全保障的关键，离合器的结构对某些安全装置的设置产生直接影响。操纵装置一般采用脚踏开关。
1电动机 2小皮带轮 3大皮带轮 4制动器 5离合器 6小齿轮 7大齿轮 8小齿轮 9偏心齿轮 10芯轴 11机身 12连杆13滑块 14上模 15下模 16垫板 17工作台 18液压气垫
图1.2 冲床运动原理图
在电机不切断电源的情况下，滑块的移动和停止由脚踏开关，机构5和机构4控制。在踏板开关，制动器制动器，离合器，传动系统 和曲柄连接，动力输入，滑块的运动; 当需要停止滑块的移动时，释放踏板开关，离合器，驱动系统和曲柄连杆机构脱开，并有效地使制动器惯性制动，使滑块停止运动。
1.2.3转塔型组合冲床
传统冲床适合加工大批量、固定品种工件，对于小批量、多品种工件的加工，人工换模占用加工时间太长，加工效率大大降低，而且增加了成本，所以转塔型冲床的出现成为了工业生产发展的必然。
转塔冲压机有一对旋转头可以容纳几套模具。待处理的材料夹紧在夹板中，相对于滑块的中心，沿着上下转盘之间的X，Y轴方向定位，模具按照要求进行，并由滑块撞击而死，所以出来的所需尺寸和形状都是孔。这是一种通用，高效精密的冲压机，也是钣金加工的主要设备。由于转塔动力头具有单轴和多轴，具有垂直，水平和倾斜的形式，因此可形成多种数控转塔组合冲头。通过转塔头的旋转，同一工件可以多个步骤加工，不同工件可以加工不同的工件。由于该过程需要NC和NC编程的行程，进给速度和切割速度，因此具有较高的灵活性，适用于少量批量小批量和单品种或少数品种和品种的少量加工，具有良好的应用价值。
1.2.4数控冲床
众所周知，传统的冲床加工能力有限，难以加工一些比较复杂的工件。而且传统冲床自动化程度比较低，耗费人力与较长加工时间，生产效率低，生产成本高。
数控冲孔机采用数控技术控制冲孔机进行钣金冲压。 数控冲床的加工过程是由计算机对控制器进行编程，控制器对输入信号进行数据处理之后再输出控制指令，伺服控制点和数字控制信号传输到伺服系统，伺服系统完成定位，冲压，完成工作循环。 与传统冲孔机相比，数控冲孔机具有以下优点：
目 录
1 绪论 1
1.1数控冲床的发展形势 1
1.2传统冲床的工作原理及分类 1
1.3先进控制系统在冲床中的应用 3
1.4总结 4
2 THMDZW2平台的机械结构 4
2.1自动冲压机构和转塔部件的装配与调整 4
2.2二维送料部件（十字滑台）的装配与调整 5
2.3自动上下料机构的装配与调整 6
2.4 操控面板 6
3 控制要求的分析和控制方案的设计 9
3.1系统控制要求 9
3.2系统控制方案 9
3.3控制系统设计 10
4 硬件设计 11
4.1 PLC的选择 11
4.2变频器模块的选择与设置 11
4.3伺服驱动装置 13
4.4触摸屏的选择 14
4.5 电气原理图 16
5 软件 17
5.1 PLC程序编写 17
5.2 触摸屏 23
6 调试 25
6.1调试步骤 25
6.2调试结果 25
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29 1 绪论
1.1数控冲床的发展形势
现如今科技水平飞速发展，工业产品市场竞争也非常激烈，冲床在生产中使用的相当普遍，涉及到制造业的许多方面。比如电器开关柜 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
、机床、军事设备、计算机、纺织、办公设备、家用电器、汽车、家具、航空航天等方方面面。据统计，2006年到2007年间，国内冲床购买量的涨幅达到1250台，2008年涨幅达1400台，由此可以看出企业对冲床的需求量正在日益增大。
这些年来，虽然国内冲床市场飞速发展，生产效率也随之提高，不过由于技术革新的限制，我国使用的冲床还停留在过时的技术水平，生产效率相对来说还是滞后很多，因此，解决这个问题的唯一途径就是对科学技术的不断革新。
1.2传统冲床的工作原理及分类
1.2.1冲床的工作原理
冲床工作原理是将圆周运动转变为直线运动，通过主电机输出，驱动飞轮，齿轮间相互啮合，带动偏心齿轮转动，从而带动连杆运动，将圆周运动转化成连杆的直线运动，从主体电机连杆运动到圆周运动。
连杆和滑块之间的圆周运动和直线运动转化，大致两个机构的设计，一个球，一个销式（圆柱形），通过该机构将圆周运动转化为直线运动。 冲压过程对材料的压力，塑性变形以及形状和精度都有一定的要求，因此必须与机器的压力下的一组模具（上模和下模）配合工作，与其间的材料相匹配，对材料进行变形处理。冲床的机械结构如下图所示。
图1.1 冲床机构示意图
1.2.2传统冲床的控制
机械传动的曲柄冲床在我国工业部门中使用量最大，是最基本、最常见的压力机械类型。
曲柄冲床操作系统包括离合器，制动器和控制机构。 离合器和制动器在控制冲压间歇冲压中起着重要的作用，也是安全保障的关键，离合器的结构对某些安全装置的设置产生直接影响。操纵装置一般采用脚踏开关。
1电动机 2小皮带轮 3大皮带轮 4制动器 5离合器 6小齿轮 7大齿轮 8小齿轮 9偏心齿轮 10芯轴 11机身 12连杆13滑块 14上模 15下模 16垫板 17工作台 18液压气垫
图1.2 冲床运动原理图
在电机不切断电源的情况下，滑块的移动和停止由脚踏开关，机构5和机构4控制。在踏板开关，制动器制动器，离合器，传动系统 和曲柄连接，动力输入，滑块的运动; 当需要停止滑块的移动时，释放踏板开关，离合器，驱动系统和曲柄连杆机构脱开，并有效地使制动器惯性制动，使滑块停止运动。
1.2.3转塔型组合冲床
传统冲床适合加工大批量、固定品种工件，对于小批量、多品种工件的加工，人工换模占用加工时间太长，加工效率大大降低，而且增加了成本，所以转塔型冲床的出现成为了工业生产发展的必然。
转塔冲压机有一对旋转头可以容纳几套模具。待处理的材料夹紧在夹板中，相对于滑块的中心，沿着上下转盘之间的X，Y轴方向定位，模具按照要求进行，并由滑块撞击而死，所以出来的所需尺寸和形状都是孔。这是一种通用，高效精密的冲压机，也是钣金加工的主要设备。由于转塔动力头具有单轴和多轴，具有垂直，水平和倾斜的形式，因此可形成多种数控转塔组合冲头。通过转塔头的旋转，同一工件可以多个步骤加工，不同工件可以加工不同的工件。由于该过程需要NC和NC编程的行程，进给速度和切割速度，因此具有较高的灵活性，适用于少量批量小批量和单品种或少数品种和品种的少量加工，具有良好的应用价值。
1.2.4数控冲床
众所周知，传统的冲床加工能力有限，难以加工一些比较复杂的工件。而且传统冲床自动化程度比较低，耗费人力与较长加工时间，生产效率低，生产成本高。
数控冲孔机采用数控技术控制冲孔机进行钣金冲压。 数控冲床的加工过程是由计算机对控制器进行编程，控制器对输入信号进行数据处理之后再输出控制指令，伺服控制点和数字控制信号传输到伺服系统，伺服系统完成定位，冲压，完成工作循环。 与传统冲孔机相比，数控冲孔机具有以下优点：
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