折彎機控制系統(tǒng)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）題目 折彎機控制系統(tǒng)設(shè)計 專心-專注-專業(yè)目 錄摘 要 Abstract1 緒論1 1.1 引言1 1.2 本課題研究的背景及意義1 1.3 折彎機控制系統(tǒng)的發(fā)展1 1.4 折彎機的發(fā)展趨勢2 2 任務(wù)分析及工作原理3 2.1 任務(wù)分析3 2.2 PLC在折彎機中的應(yīng)用3 2.3 彎絲機的簡介3 2.3.1 彎絲機的工作原理3 2.3.2 彎絲機的控制要求4 2.3.3 幾種成型的方法分析53 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計8 3.1 PLC的選型8 3.1.1 系統(tǒng)功能設(shè)計8 3.1.2 PLC型號選擇8 3.1.3 I/O口的點數(shù)及地址分配 9 3.1.

2、4 電器原理圖10 3.2 伺服系統(tǒng)的選型11 3.2.1 伺服電機的選擇11 3.2.2 伺服驅(qū)動器的選擇11 3.2.3 其他輔助元件的選擇12 3.3 液壓系統(tǒng)的選型14 3.3.1 液壓回路的設(shè)計14 3.3.2 電磁閥得電順序14 3.3.3 液壓元件的選擇154 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計18 4.1 零件設(shè)計18 4.2 零件尺寸的計算19 4.3 控制程序的設(shè)計20 4.4 程序流程圖305 總結(jié)32致謝34參考文獻35附錄36摘 要隨著現(xiàn)代科技的不斷進步，國內(nèi)外的很多制造行業(yè)也得到了較快的發(fā)展，在很多的地方都要用到線性材料，并且還要對其要求有復(fù)雜的形狀。在目前市場中的折彎機，多數(shù)都不能

3、滿足其控制要求及精度要求，在此要設(shè)計出一款能滿足其要求的折彎機，在本次的設(shè)計的要求中規(guī)定需要用PLC來控制，然后設(shè)計出的控制方案，并做出詳細的系統(tǒng)設(shè)計和功能設(shè)計。首先，要去了解折彎機的的背景，熟悉它的工作方式，并分析其工作原理，然后在去了解金屬線材制品的制作方式，并去分析幾種線材成型的過程。然后，就要設(shè)計詳細的控制系統(tǒng)方案，給出總體的PLC控制圖，液壓系統(tǒng)的原理圖，和伺服系統(tǒng)的控制圖。最后，根據(jù)設(shè)計的系統(tǒng)，設(shè)計出零件對其進行說明，編寫出PLC控制程序，并給出流程圖加以說明。關(guān)鍵詞：PLC 伺服系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)AbstractWith the continuous progress of mode

4、rn technology,Many Domestic and foreign manufacturing industries have also been rapid development,Linear materials are used in many places,And its also a complicated shape for it.In the current market in the bending machine,Most can not meet the control requirements and accuracy requirements,In this

5、 design a brake can meet its requirements,In the design of the requirements of the required PLC to control,Then design the control scheme,And make detailed system design and function design.First,To understand the background of the bending machine,Be familiar with its working style,And analyzes its

6、working principle,And then to understand the production of wire rod products,And to analyze the process of wire rod forming.Next,To design a detailed control system scheme,Overall PLC control chart is given,Hydraulic system schematic diagram,And control chart for servo system.Finally,According to th

7、e design of the system,Design spare parts for its description,Write out the PLC control program,And give the flow chart to explain.Keywords:PLC Servo system Hydraulic system1 緒論1.1 引言隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，各行各業(yè)的設(shè)備都要更新?lián)Q代了，都追求高精度，高效率，高質(zhì)量。其中折彎機不例外，折彎機是將材料進行折彎的設(shè)備，根據(jù)材料不同可分別為板料折彎機、線材折彎機、管料折彎機等。折彎機從傳統(tǒng)的折彎方式慢慢的發(fā)展到如今的數(shù)控折彎

8、，從根本上減少了工人的勞動強度，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量，降低了產(chǎn)品生產(chǎn)的勞動成本，現(xiàn)在所追求的就是全自動化控制，在加工的精度有很大的提高，工作效率也增加，操作的安全性也有改善。1.2 本課題研究的背景及意義對于傳統(tǒng)的折彎機，主要是靠人工操作，對于板料折彎機，則是根據(jù)模具的成型，人工去控制其折彎機的滑塊機構(gòu)，這樣就很難保證其折彎的質(zhì)量和精度，這樣就有可能導(dǎo)致折彎位置發(fā)生變化，折彎的角度沒有到位等，而且靠人工控制滑塊機構(gòu)，工人就有很大的勞動強度，經(jīng)常操作失誤的話也會浪費很多的板材，增加了勞動成本。對于線材折彎機相對板料折彎機而言，效果會好一點，因為線材的想讀比較小，只需要將材料固定，然后操作折彎裝置

9、對其進行折彎，由于材料強度較低，則工人的勞動強度會有所降低，操控性也比板料折彎機更好，然而總的來說這些傳統(tǒng)的折彎機都已經(jīng)跟不上現(xiàn)代科技的步伐了，現(xiàn)在的需求量越來越大，要求的精度也是越來越高，所以折彎機也必須向自動化方向發(fā)展才能滿足需求。在目前的市場中，能控制到高精度的折彎機還不多，因此此次的研發(fā)設(shè)計對工業(yè)的發(fā)展具有深遠的意義。在現(xiàn)在的自動化控制系統(tǒng)中，控制核心也是多種多樣，有單片機、運動控制卡、PC、PLC等，現(xiàn)在的PLC技術(shù)不斷的成熟，應(yīng)用在折彎機控制系統(tǒng)中具有非?，F(xiàn)實的意義，在做本次設(shè)計的過程中，鞏固了所學(xué)的理論知識和專業(yè)知識，還能培養(yǎng)我的設(shè)計思想和創(chuàng)新能力，這些都有助于我以后的工作，是我

10、能快速的適應(yīng)，并讓我清楚的認識到，理論知識與實踐相結(jié)合的重要性與靈活性。1.3 折彎機控制系統(tǒng)的發(fā)展 現(xiàn)在科技越來越發(fā)達，各種各樣的技術(shù)都得到了很高的研究，在控制領(lǐng)域也有很多的研究發(fā)展，折彎機的控制系統(tǒng)也有著千變?nèi)f化的發(fā)展，但是這些都有共同發(fā)展的方向，首先是要向高精度發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)計的目的就是為了提高控制的精度，保證零件的質(zhì)量，從側(cè)面的降低生產(chǎn)成本。還要走向智能化，其目的就是降低工人的勞動強度，自動化程度越高，從而達到提高生產(chǎn)效率。還有就是網(wǎng)絡(luò)化，遠程控制技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛了，通過網(wǎng)絡(luò)控制就可以讓操作空間變得很大，就不需要隨時都守在機器身邊，就可以降低勞動強度。1.4 折彎機的發(fā)展趨勢 近

11、年來，隨著電子技術(shù)以及計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)折彎機也得到了較快的發(fā)展，折彎機應(yīng)用的范圍非常的廣泛，在飛機、汽車、船舶、電器等行業(yè)中都有著很多的應(yīng)用。就我國工業(yè)發(fā)展而言，在七八十年代，這是中國工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的初級階段，在各個行業(yè)都在飛速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)就得到較大的需求，各種各樣的金屬線材的形狀也要求不斷的變化，越來越復(fù)雜，從而就開始發(fā)展線材折彎機的設(shè)計開發(fā)。但是由于中國工業(yè)技術(shù)水平比較落后，很多的折彎設(shè)備都只能在初級階段徘徊，沒能有較大的突破。普通折彎機等方法進行折彎操作的，傳統(tǒng)的方法就靠著操作者的經(jīng)驗與技術(shù)來控制產(chǎn)品的質(zhì)量，所以，生產(chǎn)的產(chǎn)品形狀差異大，校正量就大，質(zhì)量也不能得到很好的保證

12、，在特別難以控制的地方就是圓度的折彎，內(nèi)半徑處起皺等，傳統(tǒng)的折彎的工序也非常的多，操作也復(fù)雜。到了二十世紀初期，我國的GDP水平有了很大的提高，傳統(tǒng)的折彎機已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在的工業(yè)需求，不僅技術(shù)需要改進，材料也有所變化，以前的空心管已發(fā)展到現(xiàn)在的實心線材，以前的二維折彎，已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的三維空間的折彎，就對此設(shè)計開發(fā)了線材折彎機，即彎絲機。2 任務(wù)分析及總體介紹2.1 任務(wù)分析本次設(shè)計的任務(wù)是首先去要去了解折彎機的應(yīng)用背景，分析折彎機的功能，然后確定系統(tǒng)方案，對系統(tǒng)進行液壓系統(tǒng)設(shè)計，并對其選擇相應(yīng)的元件，并畫出液壓原理圖，再進行控制系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計，畫出PLC電路連線圖，設(shè)計零件出來對控制進

13、行說明，寫出程序梯形圖。在設(shè)計過程中，主要的重點就是要自己設(shè)計出控制方案，并了解其PLC的控制方法核心，還要去了解伺服系統(tǒng)的工作原理等，結(jié)合理論知識并加以運用，要正確的運用才能使得這次的設(shè)計顯得更加完善。2.2 PLC在折彎機中的應(yīng)用 在現(xiàn)階段，全世界都在研究PLC的控制技術(shù)，怎樣才能更加完美的控制折彎機，并且實現(xiàn)高度自動化，從而達到提高生產(chǎn)率的目的。在折彎機的控制系統(tǒng)中，應(yīng)用PLC控制可以使控制變得很便捷、簡單，現(xiàn)如今的PLC技術(shù)也發(fā)展到很成熟的階段，PLC的功能也非常強大，在各個的控制領(lǐng)域都能有PLC的身影，已經(jīng)發(fā)展成為控制領(lǐng)域中的重要產(chǎn)品。2.3 彎絲機的簡介2.3.1 彎絲機的工作原理

14、在本次設(shè)計中，應(yīng)用到的折彎裝置，能夠繞線材做空間旋轉(zhuǎn)，所以能夠?qū)€材作三維平面內(nèi)的折彎加工。當彎絲機工作時，折彎軸對線材進行折彎操作，圓心軸作圓周運動并帶動折彎軸旋轉(zhuǎn)，線材在折彎軸的推動作用力的作用下就可以達到彎曲的效果。結(jié)構(gòu)簡圖如下：根據(jù)上圖所示，彎絲機的工作過程大概流程如下：（1） 送料機構(gòu)開始工作，線材前進到指定位置。（2） 圓心軸旋轉(zhuǎn)，帶動折彎軸作同角度旋轉(zhuǎn)，即折彎開始。（3） 圓心軸旋轉(zhuǎn)設(shè)定的角度之后，停止旋轉(zhuǎn)，然后復(fù)位。（4） 轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一定角度之后，在進行折彎就可以折出三維零件。（5） 重復(fù)（1）-（4）步驟。（6） 當一個零件的全部彎曲動作折彎完成后，再控制剪切裝置進行切斷操作。

15、（7） 準備下一個零件的折彎。2.3.2 彎絲機的控制要求上面則是線材折彎機的工作原理，其運動軸有四個：X軸-送料軸。Y軸-折彎軸。Z軸-三維旋轉(zhuǎn)軸。W軸-剪切軸。X軸與Z軸的驅(qū)動系統(tǒng)是使用的伺服電機，運用伺服系統(tǒng)進行控制可以提高系統(tǒng)的控制精度，Y軸與W軸則是用液壓馬達進行驅(qū)動控制，液壓馬達轉(zhuǎn)速慢，扭矩大，工作平穩(wěn)，然后再使用旋轉(zhuǎn)編碼器與液壓馬達進行配合使用，這樣也能達到控制精度要求。2.3.3 幾種成型的方法分析在折彎機的工作過程中，對線材的彎曲加工方法也有很多種，有繞彎法、推彎法和螺紋狀彎曲。（1） 繞彎法繞彎法的彎曲過程是由送料裝置先送料通過轉(zhuǎn)盤再到折彎裝置，穿過圓心軸與折彎軸之間的間隙

16、，再用液壓馬達驅(qū)動圓心軸轉(zhuǎn)動一定的角度，折彎軸在圓心軸的帶動下也做同角度的旋轉(zhuǎn)對線材進行折彎，這種方法的特點是線材的折彎半徑與圓心軸的半徑大小一致，如果想改變彎曲的半徑則只有改變圓心軸的半徑。加工示意圖：上圖中，1是折彎軸旋轉(zhuǎn)的角度即圓心軸旋轉(zhuǎn)的角度，是材料成型后零件折彎的角度，d為線材的直徑，r為圓心軸的半徑，R為零件成型后的半徑，這幾個參數(shù)有如下關(guān)系： （1） （2） （2）推彎法在上述繞彎法中，線材彎曲之后的零件的半徑就不能任意設(shè)計改變，只能有圓心軸決定，如果要改變半徑大小，即只有改變圓心軸的半徑大小，則這就有一定的局限性，所以繞彎法就不一定能滿足半徑的需求，然而可以使用另外一種方法來加

17、工，就是推彎法。推彎法的工作過程是首先讓折彎機構(gòu)旋轉(zhuǎn)一定的角度之后保持不動，送料機構(gòu)再連續(xù)不斷的送料，讓線材在折彎裝置的擠壓下進行折彎操作，在這種折彎的方法中，圓心軸與折彎軸對線材的作用力是保持恒定不變的，折彎示意圖如下：圖中，為折彎軸旋轉(zhuǎn)角度，d為線材直徑，r1為圓心軸半徑，r2為折彎軸半徑，R為線材彎曲半徑，AB是圓心軸軸心與折彎軸軸心之間的距離。在三角形ACD中， （3） （4） （5）由余弦定理得： （6）由前式得： （7）因此，只要給出線材的直徑d，圓心軸半徑r1，折彎軸半徑r2和線材需要折彎的半徑R，即可算出折彎角。 （3）螺紋狀彎曲螺紋狀加工就是加工螺紋狀的零件，如彈簧，他的加工

18、過程就是是送料機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)同時進行工作，保持勻速配合加工，就可以加工出螺紋狀零件，通過旋轉(zhuǎn)就使得折彎軸對線材的施力點不斷變化，從而使得線材呈螺紋狀彎曲，示意圖如下：圖中，l是彈簧成形后的長度，d是彈簧直徑，d1是彈簧的節(jié)距，d2是彈簧的中徑，是彈簧的螺旋升角。 (8)從而也能算出送料機構(gòu)的工作速度和轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的速度： (9) (10)如果想要算出其工作速度，就需要設(shè)計制作彈簧的時間，這樣就能控制轉(zhuǎn)盤和送料機構(gòu)配合加工，使得折彎機控制顯得更加的靈活。3 控制硬件的選型3.1 PLC的選型設(shè)計3.1.1 系統(tǒng)功能設(shè)計PLC作為控制系統(tǒng)的核心部分，在做選型的時候就尤為重要，首先要了解PLC需要控制哪

19、些元件，實現(xiàn)哪些系統(tǒng)功能。在本次的控制系統(tǒng)設(shè)計中，要使用PLC控制伺服系統(tǒng)，即PLC控制伺服電機，還要輸出一些中間繼電器，控制電磁閥的得電，使得換向閥能變換通路，改變液壓系統(tǒng)的油路流動方向，達到對液壓馬達進行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制，需要有自動、手動功能的雙重操作功能，需要設(shè)計的輸入功能有：自動按鈕，手動按鈕，停止按鈕，2個旋轉(zhuǎn)編碼器，手動送料進按鈕，手動送料退按鈕，手動轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)按鈕，手動轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)按鈕，手動折彎按鈕，手動折彎復(fù)位按鈕，手動切斷按鈕，泵開關(guān)按鈕，從而實現(xiàn)對折彎機進行控制，達到設(shè)計要求。3.1.2 PLC型號選擇在本次設(shè)計中，有13個輸入端口，18個輸出端口，再增加一些端口以備后期使用，則

20、選擇的PLC型號為三菱PLC FX1N-60MT-001，該產(chǎn)品的尺寸為：175*75*90，具有36個輸入點，有24個晶體管輸出點，該款PLC是三菱公司產(chǎn)品，具有強大的功能，可擴展I/O口點數(shù)多達128，還能增加擴展板和特殊功能模塊，通訊和數(shù)據(jù)功能等模塊也非常的完美。三菱PLC的FX系列是應(yīng)用最為廣泛的產(chǎn)品，其運算速度非?？?，性能高，系統(tǒng)配置能靈活運用也能固定使用，在便攜程序方面也非常的簡單，通俗易懂，此系列的PLC的運算速度可說是難求對手，還能進行高級的功能邏輯選件，還能進行定位控制，所以選擇此款PLC足以滿足控制要求。3.1.3 I/O口的點數(shù)及地址分配輸入輸出功能說明地址功能說明地址自

21、動按鈕SB1X0脈沖1輸出Y0手動按鈕SB2X1脈沖2輸出Y1停止按鈕SB3X2脈沖1方向Y2旋轉(zhuǎn)編碼器1X3速度模式正轉(zhuǎn)Y5旋轉(zhuǎn)編碼器2X4速度模式反轉(zhuǎn)Y6手動送料前進按鈕SB4X5SP1Y7手動送料后退按鈕SB5X6SP2Y10手動轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)按鈕SB6X7控制模式選擇Y11手動轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)按鈕SB7X10脈沖2方向Y12手動折彎按鈕SB8X11速度模式正轉(zhuǎn)Y13手動折彎復(fù)位按鈕SB9X12速度模式反轉(zhuǎn)Y14手動切斷按鈕SB10X13SP1Y15泵開關(guān)按鈕SB11X14SP2Y16控制模式選擇Y17泵電機KM1Y20電磁閥1YAY21電磁閥2YAY22電磁閥3YAY233.1.4 電器原理圖3.2

22、 伺服系統(tǒng)的設(shè)計伺服系統(tǒng)又稱為隨動系統(tǒng)，是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)可以讓物體的位置、狀態(tài)等輸出的唄控制量可以跟隨輸入的指令變化的自動控制系統(tǒng)。目前在國內(nèi)的現(xiàn)狀，我的制造行業(yè)不斷的發(fā)展，為伺服產(chǎn)業(yè)提供了非常大的市場空間，在最近這幾年，隨著數(shù)控機床的發(fā)展，還帶動了一些其他機械的高速發(fā)展，伺服系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也會越來越廣。3.2.1 伺服電機的選擇 隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，各種各樣的電機的性能也越來越強大，控制也越來越精確，伺服電機更是其中的佼佼者，能精確的控制速度、位置，反應(yīng)速度快，在現(xiàn)代工業(yè)中，控制驅(qū)動系統(tǒng)的主要選擇。交流伺服電機具有很多的有點，它的調(diào)速范圍很廣，現(xiàn)在能

23、達到幾千轉(zhuǎn)每分，適應(yīng)性也很強，具有很強的抗過載能力，運行平穩(wěn)，在低速運行時不會產(chǎn)生步進現(xiàn)象，控制反應(yīng)極快，具有很好的可靠性。根據(jù)機械部分的設(shè)計，所對應(yīng)選擇的送料驅(qū)動電機型號為HF-SP121(B)，所選擇的轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動電機型號為HF-SP201(B)，最大轉(zhuǎn)速均都為1000r/min，產(chǎn)品的尺寸為：3.2.2 伺服驅(qū)動器的選擇 三菱伺服驅(qū)動器MR-J3系列是在MR-J2S系列為基礎(chǔ)，開發(fā)的性能更高、功能更全面的交流伺服?？刂颇Ｊ接形恢每刂?、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制三種。還可以選擇轉(zhuǎn)矩/位置切換控制、位置/速度切換控制、速度/轉(zhuǎn)矩切換控制。不但可以用于普通工業(yè)機械的高精度定位，還可以精確控制速度、位置等

24、，應(yīng)用十分的廣泛。還有USB串行通信功能，可以使用裝有伺服設(shè)置軟件的電腦，進行參數(shù)的設(shè)定、試運行、狀態(tài)顯示的監(jiān)控等操作。該系列伺服電機采用了分辨率為脈沖/轉(zhuǎn)的絕對位置編碼器，與之前系列的驅(qū)動器相比，控制的精度要求更高。根據(jù)前面選擇的兩款伺服電機，則可以選擇同一型號的驅(qū)動器，型號為MR-J3-200A，以上所選擇的兩個驅(qū)動器要進行不同的運動控制，則所設(shè)置的參數(shù)也有所不同。 HF-SP121(B)對應(yīng)的驅(qū)動器主要參數(shù)設(shè)置：參數(shù)號參數(shù)名稱出廠值設(shè)定值說明PA01.0控制方式選擇01選擇位置/速度切換控制PA05電機每轉(zhuǎn)指令脈沖數(shù)0500電機每轉(zhuǎn)對應(yīng)的指令脈沖數(shù)PA13指令脈沖類型01正極性脈沖+方向

25、輸入PC05內(nèi)部速度110020手動操作20轉(zhuǎn)/分PC06內(nèi)部速度210031.2設(shè)定31.2轉(zhuǎn)/分 HF-SP201(B)對應(yīng)的驅(qū)動器主要參數(shù)設(shè)置：參數(shù)號參數(shù)名稱出廠值設(shè)定值說明PA01.0控制方式選擇01選擇位置/速度切換控制PA05電機每轉(zhuǎn)指令脈沖數(shù)03600電機每轉(zhuǎn)對應(yīng)的指令脈沖數(shù)PA13指令脈沖類型01正極性脈沖+方向輸入PC05內(nèi)部速度110010手動操作10轉(zhuǎn)/分PC06內(nèi)部速度21003.6設(shè)定3.6轉(zhuǎn)/分 以上兩個驅(qū)動器的重要參數(shù)設(shè)置完成，其中PA1.0是控制方式選擇，設(shè)置的是位置/速度控制模式，即可以用位置模式也可以用速度模式，只需要再程序中控制LOP端口的輸出即可實現(xiàn)，P

26、A05則是設(shè)置電機每轉(zhuǎn)指令脈沖數(shù)，即伺服電機轉(zhuǎn)一周，驅(qū)動器需要接收的脈沖數(shù)，PA13是設(shè)置指令脈沖類型，2個驅(qū)動器都設(shè)置為正極性脈沖+方向輸入類型，在PLC控制中就需要有2個輸出端口對驅(qū)動器進行控制，一個輸出脈沖，另一個則是輸出方向。PC05、PC06是設(shè)置再速度模式下的運行速度，由PLC控制伺服驅(qū)動器中的SP1、SP2、SP3三個端口，選擇不同的速度。3.2.3 其他輔助元件的選擇 在以上選取的主要元件之外，還有一些輔助元件也是必不可少的，沒有這些輔助元件，就不能構(gòu)成一個整體的系統(tǒng)，主要元件跟輔助元件搭配使用，才能使得液壓系統(tǒng)更加完善，以下就是需要選擇的輔助元件：熔斷器是電路中必不可少的，起

27、到保護電路的作用，其工作原理就是當電路中有過載或者短路時，電流就會急劇增加，從而使得電路發(fā)熱使熔斷器內(nèi)的熔斷絲熔化，從而達到斷開電路的目的。在此次設(shè)計電路圖中只需要兩個熔斷器，選擇插入式熔斷器，一個用于主電路電路保護，另外個則用于三相交流電機的過載保護。交流接觸器是電路控制中很常見的元件之一，其工作原理就是當線圈通電時，靜鐵芯會產(chǎn)生一定的吸引力，可以將動鐵芯吸引閉合，從而達到開關(guān)的效果，當通電結(jié)束，也會自動斷開，從而實現(xiàn)自動化控制，在本次設(shè)計這幾選型中需要一個交流接觸器控制三相交流電機的起停，型號選擇CJX2系列。按鈕開關(guān)也是控制系統(tǒng)中的主要元件，用于手動操作，按鈕開關(guān)的種類非常的多，有普通的

28、撳鈕式、蘑菇頭式、自鎖式等。按鈕開關(guān)可以完成一般的簡單操作，如啟動、停止、正反轉(zhuǎn)等。一般情況下，一個按鈕開關(guān)對應(yīng)兩個觸點，一個常開觸點，一個常閉觸點，當按下按鈕開關(guān)時，常開觸點閉合，而常閉觸點斷開，從而達到雙向控制。在此次設(shè)計的電路中，所用到的按鈕開關(guān)一共有11個，選用的型號是PBC（Y090）11BN。旋轉(zhuǎn)編碼器是用于旋轉(zhuǎn)角度測量的裝置，并配合PWM技術(shù)輸出脈沖信號，用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角，他的輸出脈沖有兩種，一種是單路輸出，則是輸出一個脈沖串，另外個就是雙路輸出，這個則是輸出相位差90的脈沖，這就不僅可以檢測轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角，還能判斷出其旋轉(zhuǎn)的方向，分辨率是編碼器測量旋轉(zhuǎn)的重要參數(shù)，每旋轉(zhuǎn)360通過

29、了多少刻線，就能看出這個編碼器能檢測到的精度有多高，選擇型號為多摩川旋轉(zhuǎn)編碼器OIH 60-6000P4-L6。3.3 液壓系統(tǒng)的選型3.3.1 液壓回路的設(shè)計以上兩個液壓馬達分別獨立工作，當送料機構(gòu)把線材送到位，則PLC控制電磁閥1YA得電，折彎馬達進行正轉(zhuǎn)，即折彎機開始折彎，在折彎途中編碼器輸出信號，當計數(shù)器達到設(shè)定值，1YA斷電，馬達停止旋轉(zhuǎn)，折彎完畢。然后2YA得電，液壓馬達進行反向旋轉(zhuǎn)，進行折彎復(fù)位，當?shù)竭_原位2YA斷電，馬達停止，則折彎過程結(jié)束。當零件全部折彎完畢，PLC則控制電磁閥3YA得電，切斷馬達進行正轉(zhuǎn)切斷，當切斷馬達旋轉(zhuǎn)一周，PLC檢測到編碼器信號，使得3YA斷電，馬達停

30、止旋轉(zhuǎn)，切斷結(jié)束。3.3.2 得電順序表1YA2YA3YA折彎馬達正轉(zhuǎn)+-折彎馬達反轉(zhuǎn)-+-切斷馬達正轉(zhuǎn)-+3.3.3 液壓元件的選擇 （1）液壓馬達的選擇液壓馬達是講液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的一種裝置，可以輸出轉(zhuǎn)矩、回轉(zhuǎn)運動的一種執(zhí)行元件，液壓馬達在一般的液壓回路中都有它的身影，有著非常重要的地位，在最近幾年，隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓系統(tǒng)也不斷的完善，對液壓元件的也不斷的追求高精度、高質(zhì)量、高可靠性。液壓馬達在工作時，噪音很小，幾乎聽不到雜音，對環(huán)境的污染也很小，運行起來也非常地平穩(wěn)，所以，大扭矩液壓馬達就成為了液壓系統(tǒng)的發(fā)展重要元件。液壓馬達與一般的電機相比較具有很多的優(yōu)點：反應(yīng)速度快

31、，即可瞬時轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)；具有自我保護的功能，無論堵轉(zhuǎn)多久，都不會對液壓馬達造成損壞；控制方便，可以根據(jù)轉(zhuǎn)速間接的控制其轉(zhuǎn)矩；具有很高的效率，在傳遞同樣的的功率的情況下，液壓馬達的質(zhì)量體積是最小的。液壓馬達的應(yīng)用范圍非常的廣泛，在各個行業(yè)都有著它的身影，比如：在挖掘機的轉(zhuǎn)向驅(qū)動和行走驅(qū)動系統(tǒng)都是由液壓馬達作為動力元件，還有壓路機、壓實車、叉車、機場車輛、拖拉機等都有液壓馬達的驅(qū)動。在本次設(shè)計中，折彎裝置與剪切裝置室友液壓馬達作為動力元件，則需要旋轉(zhuǎn)兩個液壓馬達，在折彎與剪切的運動中需要平穩(wěn)運行，則選擇NHM型低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達，折彎裝置對應(yīng)的馬達型號為NHM1-140,剪切裝置所對應(yīng)的馬達型號為NH

32、M1-63。兩款液壓馬達的技術(shù)參數(shù)如下表：型號NHM排量(mL/r)壓力/MPa轉(zhuǎn)矩/Nm轉(zhuǎn)速范圍r/min額定壓力最高壓力額定轉(zhuǎn)矩單位理論轉(zhuǎn)矩NHM1-6377253228411151500NHM1-140138202541020151000 （2）液壓泵的選擇液壓泵是在液壓回路中為油路提供壓力的一種動力元件，它是靠發(fā)動機或者電動機驅(qū)動的，把機械能轉(zhuǎn)化為油路中液體的壓力能，從液壓箱中吸入油液，然后形成壓力排出，從而使得液壓系統(tǒng)可以正常的運行，液壓泵的種類有很多種，按流量是否可以調(diào)節(jié)為依據(jù)可分為：變量泵和定量泵，按液壓系統(tǒng)中的泵的結(jié)構(gòu)為依據(jù)可分為：葉片泵、齒輪泵和柱塞泵。液壓泵的應(yīng)用也是非常的

33、廣泛，在不同行業(yè)都可以用到，液壓泵由鋁合金材料制造，具有很高的耐腐蝕性、很高的強度、但是其質(zhì)量非常輕、可以靈活的應(yīng)用到不同環(huán)境中。根據(jù)前面所選取的兩款液壓馬達，排量分別為77mL/r和138mL/r，所選擇的液壓泵至少要滿足其排量需求，并對其額定壓力也要達到一定的要求，對此數(shù)據(jù)我所選擇的液壓泵型號為軸向柱塞泵160*CY（M）14-1B，其參數(shù)如下：160*CY（M）14-1B軸向柱塞泵的參數(shù)型號公稱壓力Mpa公稱排量ml/r公稱流量L/min最大傳動效率KW最大理論扭矩Nm重量Kg1000r/min1500r/min1000r/min1500r/min160*CY（M）14-1B31.516

34、016024093140891138-168 其排量為160mL/r能滿足138mL/r的需求，公稱壓力31.5也能滿足其額定壓力。 （3）其他液壓元件的選擇泵電機是用來驅(qū)動液壓泵的，對于液壓泵的驅(qū)動沒有過多的要求，只需要滿足其轉(zhuǎn)速要求就行，我所選擇的是三相異步電動機，型號為Y160M-4，此系列的三相異步電動機效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運行安全可靠。其性能參數(shù)如下：型號極數(shù)同步轉(zhuǎn)速頻率額定轉(zhuǎn)速額定功率效率功率因數(shù)最大轉(zhuǎn)矩重量Y160M-44150050146011880.842.3123 溢流閥在液壓系統(tǒng)中也是必不可少的，在液壓系統(tǒng)中的作用非常的重要，起到定壓溢流、穩(wěn)壓、卸荷

35、、系統(tǒng)安全保護的作用。在定量泵的液壓系統(tǒng)中，定量泵所提供的流量是恒定不變的，當系統(tǒng)壓力過大時，會使得流量的需求減小，此時，溢流閥開啟，起到定壓溢流的作用。在一般的液壓系統(tǒng)中，正常工作時，閥門是處于關(guān)閉狀態(tài)，當負載超過系統(tǒng)規(guī)定的極限時，溢流閥開啟，起到保護回路的作用。選擇的溢流閥的型號為KLA-08.調(diào)速閥也是很普遍的的液壓元件，它是進行了壓力補償?shù)墓?jié)流閥。調(diào)速閥的作用是調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，液體的流動速度，從而達到控制目的，調(diào)節(jié)進出液壓馬達的流量，即可改變液壓馬達的轉(zhuǎn)速。選擇調(diào)速閥的型號是Q1-10。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)控制中起到核心作用，根據(jù)電磁閥兩邊的電磁鐵的得失電，從而達到控制液壓回路中液體的流向

36、的目的，如控制液壓缸的前進和后退、控制液壓馬達的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)等。電磁換向閥從原理上來說有三大類，分為直動式電磁閥、分步直動式電磁閥和先導(dǎo)式電磁閥。電磁閥具有很高的耐腐蝕性，電磁閥的公稱壓力應(yīng)該超過回路中的最高工作壓力，所以它具有很好的安全性。還有很強的適應(yīng)性，可適應(yīng)不同的工作環(huán)境，它的工作時間廠，控制動作反應(yīng)快，具有很好的可靠性。在本次設(shè)計回路中，選用了2個電磁換向閥來控制液壓馬達，一個是三位四通電磁換向用來控制折彎液壓馬達的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，另一個則是二位四通電磁換向閥用來控制切斷液壓馬達的正轉(zhuǎn)。此次設(shè)計中所選擇的產(chǎn)品型號分別為DSG-02-2B2-DL-R220和DSG-02-2B2L-D24-D

37、L。4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 零件的設(shè)計為了更加清楚的對本次設(shè)計的控制系統(tǒng)進行說明，設(shè)計出兩個加工零件，零件一為只需單軸運動的普通三維零件，零件二則是需要進行兩軸聯(lián)動的彈簧狀三維零件，本次設(shè)計的這兩個的兩件比較有代表性，一個是普通的三維空間零件，只需要單軸運動，另一個則是特殊的三維空間空間，就需要兩軸同時聯(lián)動進行加工，這兩個零件的加工就足以說明本次設(shè)計的折彎機的靈活性。設(shè)計的零件一尺寸圖如下所示：此零件的尺寸是在X軸方向長度500mm，此段與Z軸形成90，然后在Z軸方向長度400mm，中間段再與Y軸形成90，在Y軸方向長度為300mm。此零件的加工順序為：首先在Y軸方向送料300mm處停止并

38、進行折彎，然后再進行送料400mm出停止，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)至Z軸平面并進行折彎，最后再向X軸方向送料500mm并切斷，完成零件的加工。設(shè)計零件二的尺寸如下： 此零件的尺寸為彈簧的直徑為50mm，螺距為40mm，線材的直徑為10mm，總?cè)?shù)為3圈。其加工過程是首先送料前進300mm將線材送至折彎裝置處停止，然后在控制折彎系統(tǒng)轉(zhuǎn)動至折彎角，再控制轉(zhuǎn)盤機構(gòu)和送料機構(gòu)同時工作，到達彈簧總長后，轉(zhuǎn)盤和送料機構(gòu)都停止運行，再控制剪切裝置進行切斷操作，零件制作完成。4.2 零件尺寸的計算在機械部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，送料機構(gòu)的傳動比為1：1，送料機構(gòu)的傳送輪直徑為100mm，則一周的周長為100mm，送料的伺服驅(qū)動器設(shè)定

39、PA05參數(shù)的值為500，即驅(qū)動器接收500脈沖，伺服電機轉(zhuǎn)一周，則可以算出送料電動機的脈沖當量為0.63mm。轉(zhuǎn)盤機構(gòu)的傳動比為3：2，轉(zhuǎn)盤的伺服驅(qū)動器設(shè)定PA05的值為3600，即驅(qū)動器接收3600個脈沖，伺服電機一周，則可算出轉(zhuǎn)盤電機的脈沖當量為0.067。根據(jù)零件一的設(shè)計，首先送料600mm，其中包括切斷裝置與折彎裝置的距離300mm和零件尺寸300mm，折算成脈沖個數(shù)為952個，折彎角為90，則算出脈沖個數(shù)為1350個，以此類推即可算出每個步驟所需控制的數(shù)據(jù)。根據(jù)尺寸2的設(shè)計，設(shè)計的彈簧螺距40mm，直徑50mm，將數(shù)據(jù)代入公式（7）得出折彎軸折彎角為：彈簧的螺升角為：彈簧一圈的自由

40、長度l為： 根據(jù)機械部分的設(shè)計，設(shè)計的送料機構(gòu)的齒輪直徑為100mm，則送料電機轉(zhuǎn)一周所送料的長度為100mm，則彈簧制作一周，送料機構(gòu)需要轉(zhuǎn)動的圈數(shù)n1為：即彈簧制作一周，送料電機轉(zhuǎn)0.52周，轉(zhuǎn)盤電機轉(zhuǎn)動0.04周。設(shè)定制作彈簧所用時間為1秒，則送料電機的轉(zhuǎn)速為v1=0.52r/s=31.2r/min，轉(zhuǎn)盤電機的轉(zhuǎn)速v2=0.04/2*3m/2=3.6r/min。4.3 程序設(shè)計 首先是對零件一進行的程序設(shè)計如下： 對零件二的程序設(shè)計如下：4.4 程序流程圖對應(yīng)上述兩個零件所設(shè)計的控制程序，畫出對應(yīng)的流程圖，零件一的程序流程圖如下：此流程圖的運行步驟是：首先開始程序，按下泵開關(guān)按鈕，整個系

41、統(tǒng)才能開始工作，然后再判斷是按下的自動按鈕還是手動按鈕，如果是手動按鈕，則程序網(wǎng)右邊運行，再判斷接下來按下的是那個手動按鈕，有送料前進按鈕、送料后退按鈕、轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)按鈕、轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)按鈕、折彎按鈕、折彎復(fù)位按鈕這6個按鈕，這幾個按鈕設(shè)計的都是按一下走一下的形式，可根據(jù)操作者的意圖隨意的操作，在送料前進按鈕與送料后退按鈕、轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)按鈕和轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)按鈕、折彎按鈕和折彎復(fù)位按鈕的程序設(shè)計中還應(yīng)該要有互鎖程序，如果不能互鎖，2邊都能同時操作就容易損壞機器，這就是手動操作的步驟。如果是旋轉(zhuǎn)的自動按鈕，則系統(tǒng)就開始根據(jù)設(shè)計的程序自動運行，首先送料60cm，包括零件30cm與機構(gòu)間隙30cm，當脈沖結(jié)束標志M802

42、9得信號，則開始下一步動作，進行折彎操作，液壓馬達驅(qū)動折彎軸進行折彎操作，旋轉(zhuǎn)編碼器就跟著旋轉(zhuǎn)并輸出脈沖信號，當計數(shù)器接收到設(shè)定的脈沖信號值，就輸出信號是液壓馬達停止，再控制液壓馬達反轉(zhuǎn)進行折彎復(fù)位，然后旋轉(zhuǎn)編碼器繼續(xù)輸出信號，則這次的計數(shù)器是反相記數(shù)，當計數(shù)器達到0時，則表明液壓馬達轉(zhuǎn)回原位，這是就輸出信號控制液壓馬達停止，再進行下一步，送料機構(gòu)又送料40cm，然后脈沖結(jié)束標志得信號并輸出信號停止送料，然后驅(qū)動伺服電機控制轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，達到預(yù)定角度，脈沖輸出信號控制其停止，再控制液壓馬達進行折彎操作，然后折彎到位又復(fù)位回來，再進行送料操作，當送料到位之后，控制液壓馬達2驅(qū)動剪切裝置對線材進行切斷

43、操作，然后又循環(huán)回去操作第一步，如此的自動循環(huán)。零件二的程序流程圖如下：此流程圖的運行步驟是：首先是開始程序，按下泵開關(guān)按鈕，程序開始工作，判斷是選擇自動還是手動操作，手動操作如同零件一程序，如果選擇自動，先由送料機構(gòu)送料30cm，使得線材到達折彎位置，然后折彎機工作折彎到37.5停止，再控制送料機構(gòu)與轉(zhuǎn)盤機構(gòu)同時工作，并設(shè)定延時吃呢供需，當延時時間到，則彈簧制作完成，折彎機復(fù)位，再切斷。5 總結(jié)光陰似箭，大學(xué)四年校園生活一晃就即將結(jié)束了，現(xiàn)在回憶起大一時懷著激動的心情走進校門，那時的情景都歷歷在目，感覺就發(fā)生在昨天，在這大學(xué)四年里，從一個懵懂的少年慢慢長大，現(xiàn)在已經(jīng)學(xué)到很多的知識，也懂得了怎

44、么與人相處才能交到更多的朋友，畢業(yè)季已經(jīng)到來，我們也即將離開學(xué)校，在這幾個月所做的畢業(yè)設(shè)計也即將完成，在做畢業(yè)設(shè)計之前對畢業(yè)設(shè)計的概念非常的抽象，沒有經(jīng)驗，不知道到底是什么，要做什么，到現(xiàn)在才明白畢業(yè)設(shè)計的主要作用就是將我們在大學(xué)四年里所學(xué)的知識進行運用，并且還有一些沒有涉及到的知識，就需要自己去學(xué)習，不斷的充實自己。在拿到畢業(yè)設(shè)計題目的時候，就覺得這個東西感覺不難啊，就這樣做做就行了，可惜我錯了，看似簡單的東西，要從根本去了解其原理等，那也是一件非常難的事情，不斷的學(xué)習，不斷的進步，這樣才能是自己更加強大。這次的設(shè)計題目感覺比較陌生，平時沒有接觸到這個機器，剛拿到題目的時候就有些茫然從而感到手足無措，經(jīng)過與指導(dǎo)老師的見面，老師對我們的題目一一的進行解說，并給我們講一些設(shè)計思路，通過老師的講解，我才對這題目有了大概的了解，也對本次設(shè)計有了一定的設(shè)計方向，我的課題是用PLC對折彎機進行數(shù)控控制，這就不僅是對PLC的知識進行鞏固，還要對伺服系統(tǒng)的控制進行學(xué)習，首先要了解折彎機的背景，知道它是怎樣工作的，然后設(shè)計出總體方案，看看能不能達到其控制要求，再根據(jù)總體方案，設(shè)計出詳細的方案，并對細節(jié)進行設(shè)計，設(shè)計完成后再根據(jù)設(shè)計的零件編寫出程序圖，這就是做這次設(shè)計的思路