1、摘 要I本科毕业论文（20 届）多工位压力机控制系统设计所在学院 专业班级 自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘 要II摘 要多工位压力机是一种先进成型的发展迅速的专用机械设备。利用多工位送料机构（机械手） ，可将工件从一个模具上成型后传送到另一个模具成型，传送距离短，实现了多个工位在一个压力机上完成的目的。本次所设计的用于汽车板簧加工的多工位压力机为四工位压力机，包括压延，切头，压槽，打字四个工序。整个控制系统的由 PLC 为主控制，通过位置传感器来判断工件位置，液压阀和行程开关控制液压缸的进退，从而达到能够自动加工工件的目的。多工位压力机具有自动化程度高、生产率高、
2、用人少、占地面积少、操作安全、工件的生产周期等优点。随着多品种生产类型的不断增多，多工位压力机的应用前景日益明显。关键词: 多工位压力机,机械手,自动化,PLCAbstractIIIAbstractThe multi-station press is an advanced molding the rapid development of special machinery and equipment. Use of multi-position feed mechanism (robot), the workpiece can be transferred to another mold f
3、rom a mold after molding, molding, transmission distance is short more than one station in a press purpose of。Designed for the processing of automobile spring multi-station presses four presses, including rolling, cutting head, pressure tank, typing four processes. The whole control system by PLC-ba
4、sed control, the position sensor to determine workpiece position, the hydraulic valve and limit switch to control the advance and retreat of the hydraulic cylinder, so as to achieve the purpose of that automatically workpiece。The multi-station press with a high degree of automation, high productivit
5、y, employers, covers an area, the safe operation of the production cycle and the advantages of the workpiece. With the growing number of multi-variety production type, multi-station presses the outlook has become increasingly evident。Key words: multi-station presses, robotic automation, PLC目 录IV目 录摘
6、 要 . IABSTRACT. IV目 录 . III第一章 绪 论 . 11.1 资料调研与分析 . 11.2 课题的目的和意义 . 21.3 课题的主要技术参数和技术指标 . 3第二章 多工位压力机的组成原理及控制方案设计 . 52.1 原理分析与要求 . 52.2 控制方案的设计比较和选择 . 52.2.1 PLC 与 继 电 器 的 比 较 . 52.2.2 PLC 与 FCS、 DCS 的 比 较 . 62.3 多工位压力机控制原理图 . 72.4 多工位压力机控制系统连线图 . 9第三章 控制系统硬件设计 . 123.1 位置传感器的选型 . 123.1.1 传 感 器 的 原 理
7、 . 123.1.2 位 置 传 感 器 的 型 号 及 参 数 . 133.1.3 液 压 阀 的 工 作 原 理 及 选 型 . 143.1.4 液 压 阀 的 参 数 指 标 和 工 作 原 理 . 153.2 PLC 的选型 . 173.2.1 PLC 的 简 介 . 173.2.2 可 编 程 控 制 器 的 优 点 . 183.2.3 可编程控制器的工作原理 . 193.3 输入输出模块的选择 . 20第四章 控制系统软件设计 . 23目 录V4.1 控制系统的主程序设计 . 234.1.1 主 程 序 流 程 图 设 计 . 234.1.2 主 程 序 梯 型 图 . 244.2
8、 控制系统子程序设计 . 254.2.1 压 延 子 程 序 设 计 . 254.2.2 切 头 子 程 序 设 计 . 274.2.3 压 槽 子 程 序 设 计 . 284.2.4 打 字 子 程 序 设 计 . 304.2.5 复 位 子 程 序 设 计 . 33结 论 . 35参考文献 . 36致 谢. 37第一章 绪论1第一章 绪 论1.1 资料调研和分析随着中国经济的高速发展，中国在国际上的地位日益显著，然而世界上金融危机。欧债危机,局部战争等不稳定因素也在不断的增加，一个国家的实体经济和国防力量的实力强弱，直接影响着这个国家应对这些不稳定因素强弱。我国必须坚持不断的发展我们的国防
9、航空事业，发展我们的汽车机械铁路等实体产业，来增强我们这个国家在应对不稳定因素时的“免疫力” 。模锻锻压在国防汽车工程机械等领域发挥着举足轻重的作用，是这些领域发展的基础。随着这些领域的不断发展对模锻件的要求也越来越高。然而传统的模锻成型设备，难以满足工业的要求，同时随着国家能源的日益消耗缺乏这些传统的模锻成型设备也难以满足国家节能减排的要求，所以应运而生了更加精密节能的模锻设备的产生。多工位压力机是一种先进成型的有着迅速发展前景的工业制造的机械设备。利用与多工位相匹配的机械手，将工件在一个工位上加工成型后运送到下一个工位进行加工，传送的距离较短，实现了多个不同的工位在通一个压力机上进行加工工
10、件的目的。采用多工位压力机成型具有自动化程度高、生产率高、用人少、占地面积少、操作安全、工件的生产周期等优点。由于可以分解为多道工序，因而模具可以简化，既有利于模具制造，同时又提高了模具寿命，同时还可以加工成型形状相对复杂的工件。随着多品种生产类型的不断增多，多工位压力机的应用前景日益明显。上世纪 80 年代以来,汽车工业中大型覆盖件冲压生产对冲压设备提出了越来越高的要求,促进了大型多工位压力机技术迅速发展。可编程控制器之处是实现了多工位压力机的高效率的工作。在多工位压力机加工工件时,依据工件成形的工艺要求,通过可编程控制器 进行实时控制。本文在通过研究产生 PLC 控制压力机方案基础上,对四
11、工位压力机系统进行设计与分析,建立四工位压力机系统的数学模型,并对四工位的压力机系统进行仿真分析和优化。第一章 绪论2表 1-1 压力机的性能比较类型性能多工位压力机 普通压力机占地面积 小 大加工速度 快 较慢自动化程度 高 低工件生产周期 固定 不固定生产效率 高 较低生产安全性 高 较低成本 较低 较高操作难度 较低 较高占用人力资源 较少 较高通过多工位压力机和普通压力机的对比可以看出，多工位压力机具有独特的性能优势，既有普通压力机的特长，它还克服了其他设备的劣势。具体性能优势可以从以下几个方面具体来阐述：1.多工位压力机的制造精度相比其他设备可以准确的控制。2.多工位压力机的加工速度
12、比普通压力机的速度要快，效率要高。能够在工件一次加热便可完成多个步骤的加工，从而避免了普通压力机加工过程中的加热锻造冷却再加热锻造冷却的繁琐步骤，从而实现了安全性高，操作难度小的优势。3.通过时间的证明，在工件生产加工过程中，反复加热次数越少，生产出的锻件的寿命越长。多工位压力机的加工过程中加热次数较少，锻件的寿命较长，这对于大批量生产非常重要。4.多工位压力机由于采用多个工位在同一台机器中，相当于普通压力机来说，占地面积更小。所需厂房更少，同时，生产的效率更高，加工工件速度较快，可有效的进行工件加工的大规模生产。5.由于多工位压力机的承受过载能力较强，允许超过公称压力的载荷作用第一章 绪论3
13、在设备上，对设备的锻压加工能力和寿命都是非常有益的。6.多工位压力机在工作时，在较小的空间内完成加工过程，设备与地面处理比较简单，投资比较少。另外还可以改造工作环境更加人性化，噪音污染较低。1.2 课题的目的和意义通过上面多工位压力机与普通压力机各项性能的比较，可以看出多工位压力机是随着时代的发展生产力的提升，不断优化完善的一种设备，它在各项性能之中所拥有的优势必将取代普通压力机，成为工件锻造加工的主流设备，普通压力机也必将被时代所淘汰。通过对多工位压力机的设计，可以让学生对多工位压力机的原理与应用更加深刻的认识，同时设计用到 PC 与 PLC 控制，可以让学生对所学的专业知识得到进一步的了解
14、和深化，将自己所学到的知识能够应用到实际的设计当中。1.3 方案 涉及的主要技术指标 1.3.1 本课题的主要目标本次设计是针对在汽车板簧生产过程中所需要的设备进行设计，为四工位压力机，共分为切头，切边，压槽，打字等四个步骤。同时对系统的要求就是为了保证机器的安全性能，最多允许 2 个工位同时进行工作。通过这次的设计，使得工件的加工能够实现自动化程度高，安全性高，生产方便等特点。同时能够使得本次对多工位压力机的理论设计应用到实际的生产当中。具体表现在1、深入分析多工位压力机尤其是四工位压力机的系统构成，对运行原理和工件加工工艺进行详细的描述。2、详细分析了多工位压力机的工件加工步骤，提出了一种
15、可行的设计方案。3、分析多工位压力机加工工件时的四个阶段，提出了有可编程控制器控制多工位压力机运作的方案。第一章 绪论44、根据位置传感器的原理，确定了由位置传感器确定工件位置的方案，并且根据位置传感器所发出的不同信号类型，来确定位置传感器的型号。5、根据设计的规格要求，总结了其核心部件选用和应用的部分问题。6、根据多工位压力机机械系统的构成和对工件加工的工艺要求，提出由PLC 与位置传感器来进行工件加工。7、编写多工位压力机控制系统软件，实现四工位压力机各功能，保证压力机的正常使用。8、总结了系统实现时的几个难点，并提出具体解决方案1.3.2 本课题的技术指标 最大成型力：F1=2000KN
16、； F2=F1/2=1000KN；模具闭合最大高度：150mm；工作频率：1025 次/min；单个模具安装工作面最大尺寸：600540mm；模具快进闭合速度：V=0.400m/S模具工进闭合速度：V=0.100m/S模具退回速度：V=0.400m/S。第二章多工位压力机组成原理及控制方案设计- 5 -第二章 多工位压力机的组成原理及控制方案设计2.1 原理分析与要求本次所设计的多工位压力机为四工位压力机，来生产应用于汽车板簧中的配件，四工位压力机包括压延，切头，压槽，打字四个步骤，首先对工件进行加热工件有传送带先传至压延工位，行程开关发出信号，由位置传感器来判断工件是否到位，当工件到位时，由
17、位置传感器发出信号，压延工位的液压缸开始进行动作，对工件进行压延动作，在压延过程中，对时间有延时的要求，压延完毕后，液压缸上升，传输带运输工件到切头工位进行加工，行程开关触发，由位置传感器判断工件是否代为，在工件到位后，液压缸进行切头加工，此工位为瞬发动作，无延时，加工步骤完成后，传输带进行动作，将工件运至压槽工位，行程开关动作，由位置传感器判断工件是否到位，工件到位以后，液压缸下降，对工件进行压槽的加工，这个过程中，需要进行延时，压槽工作完成后，液压缸上升，传送带动作，将工件传送至打字工位，行程开关动作，位置传感器判断工件是否到位后，液压缸下降，对工件进行打字动作，此动作为瞬发动作，完成后液压缸上升，传输带将工件运至机械手，进行下一阶段的加工。工艺要求：出于对机器安全性能的考虑，提出液压缸不能同时有 3 个或者3 个以上进行动作。 2.2 控制方案的设计比较和选择2.2.1 PLC 与继电器的比较1. 从控制逻辑上进行比较继电器控制逻辑利用硬件连接，用继电器的触点串联或并联，构成一个控制逻辑系统，连接多而复杂，体积大，能耗高，系统建设，要改变或增加功能，有明显的难度。另外，继电器的触点数量有限，每只只有 48 对触点，所以继电器控制系统的灵活性和可扩展性是非常有限的。而 PLC 采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需友变程序，
