1、毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化多工位玻璃压机控制系统设计1选题的背景与意义玻璃器皿产业的发展加速了玻璃器皿行业机械化水平的迅速提升，同时也要求生产线快速更新以提升机械设备的自动化程度和提高产品质量。11玻璃压机的发展随着人民物质生活水平的逐步提高，作为生活必需品和装饰品的玻璃器皿行业近年来得到了蓬勃发展。20072009年，我国日用玻璃器皿产业在国际金融危机的背景下，产量并未萎缩，反而在强有力的刺激消费政策下，克服了金融危机的影响，年均复合增长率达1037。目前，我国日用玻璃器皿制品的产能还远不能满足国内市场快速增长的要求，尤其是高档玻璃器皿市场需求巨大。随着城镇化水平的提高及第三产业
2、的发展，未来几年，日用玻璃器皿每年还将以年均15左右的速度递增【1】。由于玻璃产品具有耐热、透明、化学稳定性好、生产可塑性强、生产自动化程度高等优点，所以无论从对市场的适应度还是适应现代人们的快节奏生活等，玻璃都具有很大的优势。市场的巨大潜力，促进了玻璃器皿行业的飞速发展，同时也加速了玻璃器皿行业机械化水平的迅速提升。上世纪80年代，玻璃器皿压制机械设备升级改造成为主流。由于看好这一产品在中国的市场前景，一些国际知名的玻璃机械生产商，纷纷在中国开设办事处如德国的瓦尔特WALTER玻璃机械公司等，或借助每年在中国北京、上海举办国际玻璃技术交流展览会的机会，推出他们的先进产品。而中国的玻璃机械制造
3、商也在市场的推动下加入到玻璃压机的开发、生产行列。其产品包括单冲头816工位的整体模、可开模玻璃压机、1224双冲头压机等系列型号的全自动玻璃压机。但是，由于国内企业的生产工艺及设备相对落后，高档玻璃器皿大多依赖进口和欧美生产商在国内合资企业来提供。除此之外，欧美等发达国家的玻璃器皿压制生产线已全部机械化,并在不断地采用先进的高新技术以提高自动化程度。压制主机采用机电气联合驱动,设备不仅运转平稳,生产率高,且能耗较低。各机械之间的输送衔接全部采用机械手,产品的废品率低,并大大减少了操作工人的数量,改善了工人的劳动条件。燃烧系统采用低压鼓风后经混合器燃烧,燃气与空气的配比及混合合理,燃烧充分,且
4、火焰分布符合工艺要求。而国内各玻璃器皿厂使用的百余条压制生产线与西方工业国家的生产线相比尚有一定的差距。因此,国内百余条玻璃器皿压制生产线急需更新,以提高机械设备的自动化程度和提高产品质量【2】。12玻璃压机控制系统的发展玻璃压机作为容器玻璃制品成型中应用最为广泛的机械设备，其驱动和定位机构的技术发展在玻璃压机满足玻璃制品朝高质量、高产量、低消耗的需求中发挥着极其重要的作用。压制类玻璃制品的成型工艺由加热、滴料、控料、成型、定型、冷却、取出等一系列过程组成，现代生产技术就是使这些工艺尽量细化，使之划分到不同工位，以达到分步同时完成的目的。间隙运动的多工位转盘机构就成了玻璃压机的主要结构，如何使
5、转盘在工位多、尺寸大的情况下，速度快、精度高，正是玻璃压机控制系统需要研究和解决的课题【3】【4】。一般的玻璃压机其控制环节通常由下面4个部分组成1安装制品的成型模具及相应工装的压机转盘生产线，2提供压机转盘所需动力的驱动系统，3制动系统，4定位系统。早期的生产以人工和半机械化为主，可以利用棘轮棘爪另加定位机构，这可应用于一些至今还是手工转动的简易压机上，将人工从繁重的驱动中解放出来，侧重于制品的成型工艺中。而过去在机械化生产中占主流的气动全自动玻璃压机是以气动连杆机构来驱动压机转盘的，现已淘汰。当前玻璃压机常用的驱动定位机构是槽轮机构，其次是凸轮机构，由于电气化伺服控制技术的发展，利用伺服的
6、高精度简化驱动定位机械结构，使压机工位柔性化的伺服驱动的玻璃压机还在发展期。值得关注的是目前世界上开发的全电驱动的玻璃压机转盘，其精度高、机构简单、磨损小、驱动力矩已不小，几乎达到玻璃压机转盘驱动的所有理想要求，正在发展更大的转矩以及在经济、成本方面有所突破。13选题意义第一综合了国内外玻璃压机的研究现状，以TW8/4可调工位玻璃压机生产线为例设计完整的控制系统，提出完整的设计方案。第二提出了以伺服电机作为动力源，经驱动齿轮传递到与玻璃压机相连的传动齿轮，定位机构采用外设端槽式槽轮的设计方案，利用FX2N软件编程控制玻璃制品生产线。第三提出了以PLC内置PID功能控制、采用SCR模块调节上下模
7、温度的具体方案。2研究的基本内容与拟解决的主要问题21研究内容211设计玻璃压机机械结构A、设计转盘大小、承托方式、加料定位方式、开闭模及夹模机构设计、间隙动作流程；B、设计端槽式槽轮，定位方式；C、设计总的机械传动方案；212确定PLC硬件及软件，PLC接入方式A、确定伺服电机的型号、设计间隙运动机构；B、完成开闭模、夹模、承托机构、定位机构的气动控制；C、完成冲压机构液动控制；D、选择PLC型号，设计PLC端口接线方式；E、完成总的控制系统接线；F、确定玻璃压机动作流程，主要为供料机滴料压机成型顶杯及取杯；213根据玻璃压机动作流程，编写程序并调试。22拟解决主要问题1、开闭模及夹模机构的
8、设计及控制2、动力及传动系统、定位机构的选用及定位设计3、上下模的PID控制4、伺服电机、PLC、主电路线路图5、程序编制调试3研究的方法与技术路线31研究方法311文献研究法根据多工位玻璃压机控制技术这一课题，通过收集调查大量文献，全面、正确的了解国内外关于此技术的研究内容。312个案分析法针对伺服电机控制系统和玻璃压机机械结构中某特定对象个别分析研究，弄清其特点及设计方案。313分析归纳法通过综合掌握的全面信息对多工位玻璃压机控制技术的相关技术进行分类归纳总结，做到对此技术各个方面有层次有条理的整理。32技术路线321总体机械结构如图1所示图1总体机械结构图322具体的技术路线1、对国内外
9、玻璃压机控制技术的研究与应用情况进行调研分析，了解玻璃压机各相关技术在工程应用中的现状及发展趋势，并在此基础上总结各控制技术在工程应用中存在的问题；2、分析确定控制方案，计算设计各机构尺寸及规格选用，并根据液压及气压原理、设计液压传动及气动控制生产线方案3、在第二步的基础上，深入分析整体选用是否协调4、选定伺服电机型号及控制方式5、引入FX2N的PLC类型，根据各端口分析线路连接，编制控制程序6、实验调试得出正确程序，画出梯形图4研究的总体安排与进度41研究总体预期目标1、设计出与控制系统相关的机械结构；2、设计出完整的控制系统，包括液压控制、气动控制、自动化控制；3、设计出伺服电机选用接线方
10、案、PID控制方案、主电路。4、编制的程序可实现玻璃压机生产线正常循环工作。42研究具体进度安排20101101至20101231资料收集，确定多工位玻璃压机的控制原理及机械结构。撰写文献综述，提交开题报告；20110101至20110228完成整个控制系统机械结构及液压、气动控制的设计20110301至20110331完成PLC的选用及总的控制系统接线，编写完程序20110401至20110430调试程序，进行研究总结，撰写毕业论文20110501至20110515准备论文答辩参考文献1赵万邦玻璃器皿业发展迅猛高档制品需求巨大中国工业报，2010年第B04版122陈浩，保和平，李林和PLC在
11、玻璃器皿压制生产线中的应用天津轻工业学院,1998年第2期36373庄家琳玻璃压机的驱动和定位机构玻璃与搪瓷，2009年第37卷第2期27304徐洪福，张建国，王建康TW8/4可调工位玻璃压机的研制天津轻工业学院学报，1990年第2期39455孙桓等机械原理西北工业大学机械原理及机械零件教研室编，2008126颜嘉男伺服电机应用技术科学出版社，201047方昌林液压、气压传动与控制机械工业出版社，200178吴宏岐等热压成型机PLC控制系统设计电气自动化，2010年第32卷第4期44469KOICHIMARUAANDYUSAKUFUJIIADESIGNOFINTEGRATEDSCANNINGL
12、ASERDOPPLERVELOCITMETERUSINGARRAYEDWAVEGUIDEGRATINGSFRONTIERRESEARCHINNANOSCALESCIENCEANDTECHNOLOGY,SCIENCEDIRECTPHYSICSPROCEDIA22009455110戴之珉中国玻璃器皿成型工艺的自动化发展玻璃与搪瓷，2009年第37卷第1期404411ZHOUHUAMIN,XIGUODONGMODELINGANDSIMULATIONOFRESIDUALSTRESSESDURINGGLASSBULBPRESSINGPROCESSSCIENCEINCHINAPRESS,2007，VOL5
13、，NO110311712朱根土，陈茂水开模玻璃压机研制和使用玻璃与搪瓷，2002年第30卷第6期343913DANA,SANDSAGAHYROON,ADEVELOPMENTOFAMONITORINGANDCONTROLPLATFORMFORPLCBASEDAPPLICATIONSCOMPUTERSTANDARDSANDINTERFACES，2008，30315716614庄嘉琳玻璃压机冲压机构与模具接口技术玻璃与搪瓷，2008年第36卷第5期151815钟肇新等可编程控制器原理及应用华南理工大学出版社，2009616姜继海，宋锦春，高常识液压与气压传动高等教育出版社，2004417张建国，曾孝
14、宇，艾高烈机电一体化玻璃器皿压机传动与控制系统的研究玻璃与搪瓷，2000年第22卷第4期1721毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化多工位玻璃压机控制系统设计1多工位玻璃压机的发展现状随着玻璃器皿在医药、化学、汽车等行业的使用范围逐渐扩大，高档玻璃用品的需求量越来越大，玻璃压机的要求也越来越高。玻璃压机经历了从半自动化到全自动化、从气动驱动到电动驱动的过程，下面就玻璃器皿的发展、玻璃压机的发展状况分别介绍11玻璃器皿的发展我国的玻璃器皿行业起源于清朝末期,比东南亚及周边邻国要早30年左右。那时都是人工挑料手工压制成型。直到1951年,上海黄发记机器厂成功设计出第1台全气动控制12工位压杯机,
15、形成半自动化的生产方式。口杯成型工艺由上世纪80年代以上海、天津和广州为主的三大流派发展为目前以广东和安徽为主的两大流派,但半自动化的生产方式还在延用【1】。在欧洲,由于发达国家的环保要求高,劳动力成本高,以及原材料紧缺等原因,使得这些国家根本不适合生产低附加值劳动密集型产品。相反,在资源丰富、劳动力低廉、发展中的东南亚国家,部分厂商从上世纪60年代到70年代就从欧洲购进全自动压制生产线,同时从欧洲引进先进的成型工艺技术。这种跨跃式的技术进步至少比中国快了10年。然而他们的原材料及玻璃配方质量远不如中国。20世纪末的亚洲金融风暴使东南亚各国经济受到重创,一大半玻璃厂停工,他们采用大量进口玻璃制
16、品来补足国内市场需求。而中国正处于体制改革时期,有超前意识的企业家纷纷办玻璃厂,形成了中国玻璃工业的巨大规模。目前，我国日用玻璃器皿制品的产能还远不能满足国内市场快速增长的要求，尤其是高档玻璃器皿市场需求巨大。随着城镇化水平的提高及第三产业的发展，未来几年，日用玻璃器皿每年还将以年均15左右的速度递增【2】。12玻璃压机的发展早期的生产以人工和半机械化为主，可以利用棘轮棘爪另加定位机构，这可应用于一些至今还是手工转动的简易压机上，将人工从繁重的驱动中解放出来，侧重于制品的成型工艺中。而过去在机械化生产中占主流的气动全自动玻璃压机是以气动连杆机构来驱动压机转盘的，现已淘汰。当前玻璃压机常用的驱动
17、定位机构是槽轮机构，其次是凸轮机构，由于电气化伺服控制技术的发展，出现了利用伺服的高精度简化驱动定位机械结构，使压机工位柔性化的伺服驱动的玻璃压机。值得关注的是目前世界上开发的全电驱动的玻璃压机转盘，其精度高、机构简单、磨损小、驱动力矩已不小，几乎达到玻璃压机转盘驱动的所有理想要求，正在发展更大的转矩以及在经济、成本方面有所突破【3】。13我国多工位玻璃压机的发展现状从1947年生产出国内第1台全自动气动玻璃压机至今,我国部分玻璃企业经过不断的技术更新到马氏轮机构和伺服电机齿轮驱动的全电脑控制压机诞生，特别是近年开发出来的伺服驱动电脑控制多功能玻璃压机,符合玻璃制品生产企业的需求,功能先进,变
18、工位数的设计具有很好的实用性,减少玻璃制品企业的设备投入,对加速我国玻璃制造行业的发展具有良好的推动作用。该压机PLC编程技术和伺服驱动技术的应用是我国玻璃机械制造业的重大突破,能够大幅度提升我国玻璃机械设备的制造技术。在传动装置部分,更优化了原来的马氏轮传动机构,采用双回路电机驱动齿轮传动,达到工作平台任意转位任意变速。但该压机技术只是处于起步阶段，国内大多数的玻璃企业目前仍采用传统的半自动化生产技术。2多工位玻璃压机控制系统的设计意义1、玻璃器皿广泛使用促进了玻璃产业的发展，我国高档玻璃制品仍需从国外进口，这要求玻璃压制机械产业的升级，从而提高我国玻璃器皿在国外市场的竞争力。2、国外的PL
19、C编程控制技术的设备都需要2台以上的控制机柜进行控制,控制程序复杂，一般都需要较高学历人员经过专业培训后才能操作，因此需要设计一种生产操作简便的自动控制程序。3、多工位玻璃压机的设计使得压制类玻璃制品的成型工艺尽量细化，使之分到不同的工位，以达到分布同时完成的目的，从而缩短压制时间，增大效率，更加经济【4】。4、采用伺服电机控制，可以根据反馈信号精确控制电机做位置、速度或转矩的跟随控制，从而调整传动结构，减少废品、不良品，提高玻璃制品精度、表面光泽度【5】。5、伺服电机驱动的玻璃压机就可以在控制上进行设定，达到按制品的要求确定工位，这就为玻璃压制生产带来了方便，是真正的柔性生产，以适应玻璃制品
20、多品种、多规格生产的需要。6、采用机械传动方式更改了之前的气动驱动，减少了能量传递过程中的损失，克服了气体传动效率低的缺点。7、采用PLC实现热压成型玻璃压机的自动控制，简化了控制系统的硬件接线，增强了控制系统的控制功能。提高了系统的可靠性，延长了系统维护周期和使用寿命，其手动、自动两种工作方式的设计，为调试和维修提供方便，也为生产提供可靠保障【6】【7】。3多工位玻璃压机控制系统的设计中存在的一些问题1、玻璃压机的主要机构为间隙运动的多工位转盘机构，所以主要解决的问题就是如何使转盘在工位多、尺寸大的情况下能够速度快、精度高。这就对动力控制系统及传动机构有比较高的要求。2、在设计过程中各机械机
21、构尺寸、动作的协调很难控制，这就要求正确建立机械结构参数与模具参数之间的关系。3、由于机械运动链的间隙影响，伺服压机的定位精度要做高，做到闭环控制目前还受成本影响，所以采取外设定位机构，需要选取正确的机构。4、伺服控制随时间积累可能会产生累积误差，需要在一定的时间内使伺服控制系统找零复位。5、自动控制系统中控制算法选择【8】。6、实际工程应用中的多工位玻璃压机控制系统以及分析系统也有待进一步改进和完善。4结束语就国内外发展情况来看，使用伺服电机驱动、齿轮传动、PLC编程控制的多工位玻璃压机可以大幅提高我国的玻璃机械设备的制造技术。尤其是采用齿轮传动从理论上其工位数可以任意设定，相比于常规的机械
22、式玻璃压机，可以在以后的生产中改变工位，影响着生产速率。采用PLC控制指令可以达到较高的控制精度，以满足具备热压成型特点的多工位玻璃压机的工艺要求，从而提高产品质量和生产效率。参考文献1戴之珉中国玻璃器皿成型工艺的自动化发展玻璃与搪瓷，2009年第37卷第1期40442赵万邦玻璃器皿业发展迅猛高档制品需求巨大中国工业报，2010年第B04版123庄家琳玻璃压机的驱动和定位机构玻璃与搪瓷，2009年第37卷第2期27304徐洪福，张建国，王建康TW8/4可调工位玻璃压机的研制天津轻工业学院学报，1990年第2期39455颜嘉男伺服电机应用技术科学出版社，201046吴宏岐等热压成型机PLC控制系
23、统设计电气自动化，2010年第32卷第4期44467陈浩，保和平，李林和PLC在玻璃器皿压制生产线中的应用天津轻工业学院,1998年第2期36378吴静，陈国杰基于PLC的液压拧接机自动控制系统设计电气自动化，2010年第32卷第4期50519孙桓等机械原理西北工业大学机械原理及机械零件教研室编，20081210方昌林液压、气压传动与控制机械工业出版社，2001711KOICHIMARUAANDYUSAKUFUJIIADESIGNOFINTEGRATEDSCANNINGLASERDOPPLERVELOCITMETERUSINGARRAYEDWAVEGUIDEGRATINGSFRONTIERRE
24、SEARCHINNANOSCALESCIENCEANDTECHNOLOGY,SCIENCEDIRECTPHYSICSPROCEDIA22009455112ZHOUHUAMIN,XIGUODONGMODELINGANDSIMULATIONOFRESIDUALSTRESSESDURINGGLASSBULBPRESSINGPROCESSSCIENCEINCHINAPRESS,2007，VOL5，NO1103117本科毕业论文（20届）多工位玻璃压机控制系统设计摘要【摘要】综合国内外玻璃压机的研究现状，对玻璃压机的机械结构、工作原理及控制系统的选择进行了全面分析，采用伺服电机通过传动齿轮将力与位移传给
25、槽轮机构，使玻璃压机转盘做间歇运动，高、低压油液压系统控制冲压过程，定时器配气控制辅助机械结构动作。以三菱公司FX2NPLC为系统主机，根据输入、输出点数确定PLC型号，采用温度传感器输出电信号给A/D模块，进而由PLC处理，传递给D/A模块，通过调节SCR模块电压来控制加热器加热。依据玻璃压机工作流程设计出具有手动和自动两种工作方式的PLC控制系统，并据此编写出完整的控制程序。另采用PID反馈调节控制玻璃压机上、下模温度，并通过显示屏显示，保证系统工作可靠。【关键词】玻璃压机；PLC；控制系统；反馈调节。ABSTRACT【ABSTRACT】COMPREHENSIVETHESTUDYSITUA
26、TIONATGLASSCOMPRESSORANDANALYSISTHEMECHANICALSTRUCTURE,WORKINGPRINCIPLEANDCONTROLSYSTEMSELECTION,ADOPTSERVOMOTORTHROUGHTHETRANSMISSIONGEARSWITHFORCEANDDISPLACEMENTTOSLOTWHEELMECHANISMTOMAKETHETURNTABLEDOINTERMITTENTMOVEMENTHIGHORLOWPRESSUREOILHYDRAULICSYSTEMCONTROLSTAMPINGPROCESSANDTHETIMERCONTROLAU
27、XILIARYMACHINERYSTRUCTUREACTIONWITHGASAGLASSCOMPRESSORPLC,WITHMITSUBISHISFX2NINFORTHISSYSTEMSMAINFRAMEWITHMANUALMOLDANDAUTOMATICMOLD,ISDESIGNEDWITHTWOA/DMODULETORECEIVECURRENTSIGNALFROMTEMPERATURESENSORANDTWOD/AMODULETOADJUSTTHESCRMODULECONTROLHEATERBESIDES,ITSMODELDECIDEDACCORDINGTOTHEINPUTANDOUTPU
28、TPOINTANOTHERPIDFEEDBACKADJUSTMENTTOCONTROLTHEGLASSCOMPRESSORSTEMPERATUREANDSHOWSTHROUGHTHESCREEN,ENSURETHISSYSTEMISRELIABLE【KEYWORDS】GLASSCOMPRESSOR；PLC；CONTROLSYSTEM；FEEDBACKADJUSTMENT目录摘要12ABSTRACT13目录141绪论1611玻璃压机的应用现状1612玻璃压机基本工作原理162玻璃压机机械机构及传动系统设计1821辅助机械结构18211开闭模及夹模机构18212承托与定位机构2022传动系统212
29、21机械传动系统21222槽轮机构的选择22223液压冲压装置23224气动控制装置253玻璃压机控制系统电路设计及工作原理2631控制系统电路设计26311系统组成26312系统主电路设计26313伺服电机选择27314PLC控制电路设计3232控制系统工作原理334PLC控制系统软件设计3541PID控制35411PLC模拟量控制过程35412PID控制概述35413PID指令的调用及参数设置3642程序设计395总结41参考文献42致谢错误未定义书签。附录错误未定义书签。161绪论11玻璃压机的应用现状玻璃压机是指采用冲压成型技术生产玻璃制品的机器。当前玻璃压机常用的驱动定位机构是槽轮机
30、构，其次是凸轮机构，随着电气化伺服控制技术的发展，出现了利用伺服高精度简化驱动定位机械结构，工位柔性化伺服驱动的玻璃压机。目前世界上开发的全电驱动的玻璃压机转盘，其精度高、机构简单、磨损小、驱动力矩小，几乎达到玻璃压机转盘驱动的所有理想要求，目前正在发展更大的转矩以及在经济、成本方面有所突破。目前我国有出现伺服驱动电脑控制多功能玻璃压机，利用PLC编程技术和伺服驱动技术调节生产精度，在传动装置部分,采用双回路电机驱动、齿轮传动,工作平台任意转位任意变速。但该压机技术只是处于起步阶段，国内大多数的玻璃企业目前仍采用传统的半自动化生产技术【1】。本文综合伺服电机驱动技术，考虑到做到闭环控制受成本影
31、响，故选用槽轮机构驱动转盘间隙运动，并设计定时器配气控制辅助机械结构、液压冲压装置。在冲压过程中通过PID变频器控制上、下模温度，动作流程由选用的三菱FX2N型号的PLC控制实现。12玻璃压机基本工作原理玻璃压机通过电磁阀控制液压缸驱动上模的上下移动，工作时，先使模具的加热器带电加热，使其温度升高到设定值，然后滴料至下模，启动液压泵，上模下移与下模合模，并在规定温度下保持压力。达到规定的工艺时间后，上模自动上移到位停止等待，待重新到达滴料工位后，开始下一个产品成型。如此循环工作，直到玻璃压机工作结束。13玻璃压机的基本控制要求根据成产工艺，要求1、玻璃压机上、下模均采用PID温度控制；2、液压
32、泵、气泵在上下模温达到时自行启动；3、控制系统设置“手动调整”和“自动17控制”两种模式，用开关SA1进行选择；4、玻璃压机各个部分工作时要有信号灯显示；5、要有必要的辅助机械结构控制；6、具有必要的连锁保护环节。182玻璃压机机械机构及传动系统设计21辅助机械结构211开闭模及夹模机构A、开闭模机构如图1所示，开闭模用来在一定位置上闭合或打开，以便冲压工件【2】。图1开闭模机构机构由1、2半模架，3、4弹簧连杆，5销钉，6推杆和7凸轮构成，当凸轮在转盘的带动下转动时，推动推杆前进或后退，经弹簧的压缩或舒张实现连杆的摆动，从而实现半模架的开闭。假设机构初始状态下半模架张开，弹簧处于自然状态，弹
33、簧最大压缩量为X。销钉连接的半模架起始夹角为，销钉连接杆长为A，弹簧连杆在弹簧自然状态下的总长为B，推杆大端的垂直距离为C，闭模距离为Y。则作图2图2开闭模设计19由图2知，M为推杆的水平移动距离，由此设凸轮为对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，工作条件为中速轻载。推杆要求凸轮转过90时，推杆前进M的距离，继续180时不动，再转60时，推杆后退M，其余推杆又停止不动。则滚子R（0105）R0S0R02E2R0XR0SSIN,YR0SCOSAS分段计算（1）推程阶段0190/2S1H1/01SIN21/01/2H21/SIN41/210,/2（2）远休止阶段02180S2M20,（3）回程阶段0360
34、/3S3H13/03SIN23/03/2H133/SIN63/230,/3（4）近休止阶段0430/6S4040,/6（5）推程段和回程段压力角ARCTANDS/D/R0S取时间间隔为5，将以上各式代入式（A）计算理论轮廓线上各点坐标值。其中推程阶段1，远休止012，回程阶段01023，近休止200102034。由于凸轮最大压力角远小于需用压力角，故如有必要，凸轮基圆半径可适当减小，凸轮轮廓曲线根据坐标值取得。B、夹模机构如图3所示，夹模机构与开闭模配合使用，旨在使剖分模具在闭合状态下牢固可靠。图3夹模机构机构由1气缸，2活塞，3、4、5、6、7杆，8弹簧，9挡块和A、B凸块构成。活塞处于最右
35、端时，3、4杆被压紧，使得5、6杆左端向外张开，夹紧开闭模半模架。活塞左移时，首先带动3、4杆左移，使5、6杆与半模架间产生间隙，直到凸块A、B接触，压缩弹簧，使整个机构左移，以便工作台转盘时不至于发生干涉。则气缸右移位置应在凸块A、B恰好脱离接触至5、6杆间距离小于半模架间距12MM的位置。左移位置在凸块A、B恰好接触至弹簧达到最大压缩量之间。212承托与定位机构工作转盘支承在立柱上，周缘悬空类似悬臂梁，工件、模具等距分布在转盘边缘。冲头每冲压一次，都会使模具连同转盘局部受较大冲击，产生的弯矩较大，为改善这种状况，设置承托装置。如下图4所示21图4承托机构为了提高制品的质量，保证器皿厚度均匀
36、，冲头与模具间同心度至关重要，故需要设置专门的定位机构。如下图5所示图5定位机构22传动系统221机械传动系统机电一体化多工位玻璃压机主要由若干个模具的工作台转盘机构、冲压机构、送料机构、承托机构、顶出机构、机械定时器、钳出机械手、电气控制系统和润滑系统组成。其中，工作台转盘的主传动系统、机械定时器等为机械驱动，其余为气动驱动，各机构的协调与衔接靠机械定时器控制【3】。22图6为传动系统简图图6传动系统简图传动过程为伺服电机齿形带变速箱弹性联轴器涡轮减速器马氏机构（工作台随其间歇运动）；变速箱另一输出轴涡轮蜗杆减速器定轴轮系凸轮及动轴轮系组成的各气动机构控制系统。电机驱动齿形带转动，通过Z1、
37、Z2带动涡轮减速器及电磁离合器，再驱动槽轮机构的拔销，从而实现工作盘转台的槽轮转动。Z5、Z6、Z7可沿变速箱输出轴滑动，通过Z2、Z3、Z4改变输出速度。222槽轮机构的选择如图10所示图10槽轮机构23其中，1拔盘2槽轮3滚轮，机构为Z8，K2的外啮合槽轮机构。此槽轮机构没有普通槽轮明显的静止定位弧，同时拔槽很宽。驱动拔盘与传动齿轮同轴，在主动齿轮的带动下，拔盘上设有两个对称的滚轮，其中一个进入拔槽的半槽里，使槽轮做分度运动。其停止的机理是另外一个滚轮刚好包住槽轮的一端，在槽轮的每个入口处设有同滚轮运动轨迹相切的圆弧作为停止弧。但由于停止弧的弧长很短，一般是不能直接用于压机的工艺时间使用的
38、，所以本装置工作时滚轮是停止的，仅作分度和初定位。当制品工艺时间完成后再启动，使转盘进入下一个工位【5】【6】。由于每个滚轮转动180时槽轮转过一个工位，这样驱动滚轮转一周时，槽轮转过两个工位。已知外啮合槽轮机构的槽数Z8，滚轮数K2，中心距为A，拔盘转速为N1。槽轮的尺寸及运动参数如表3表3槽轮尺寸及运动参数项目计算结果槽轮运动角22查相关表格得2245拔盘运动角21查相关表格得21135拔盘半径R1查相关表格得03827，故R1A03827A槽轮名义外圆半径R2查相关表格得09239，故R2A09239A滚子半径RRRRR1/8槽轮实际外圆半径RSRSR22R211/2槽底半径RDRDA（
39、R1RR）槽深HHR2RD锁止弧所对中心角（360/K）21（360/2）13545槽轮的最大角速度W2M及其相应位置角1M查相关表格得（W2/W1）M062,故W2M062X（2N1/60），它发生在1M0处，即滚子中心位于槽轮和拔盘连心线上。槽轮的最大角加速度2M及相应位置角1M查相关表格（2/W21）M0699,故2M0699X（2N1/60）2，它发生在1M23处，即滚子中心位于槽轮和拔盘连心线两侧各23滚子进出轮槽时的角加速度2查相关表格（2/W21）10414，所以210414X（2N1/60）2动停比JK2，J3运动系数K2，3/4223液压冲压装置冲压装置的作用是把下模内的料滴
40、冲压成形，为获得较大、平稳的冲压力，24本文的冲压装置采用液动控制。如图11所示【7】,其工作原理如下1、启动按启动按钮，电磁铁全部处于失电状态，恒功率变量泵输出的油以很低的压力经电磁溢流阀4流回油箱，泵空载启动。2、上模快速下行使电磁铁YV1、YV2、YV31得电，电磁溢流阀4的二位二通电磁铁右位工作，切断泵的卸荷通路。同时三位四通换向阀9的左位接入工作，泵向冲压缸上腔供油。因阀7的电磁铁YV2得电，其右位接入工作，所以回油经阀9和7回油箱，使其快速下行。这时的主油路是进油路滤油器1变量泵2管路5单向阀6三位四通换向阀9的P口到A口单向阀12管路11冲压缸上腔；回油路冲压缸下腔管路10阀9的
41、B口到T口换向阀7油箱。3、减速在上模与玻璃料接触之前，首先碰到减速开关，发出一个电信号，使阀7的电磁铁YV2失电，左位工作，冲压缸回油经节流阀8回油箱，实现慢进。4、保压当上模接触玻璃料后，压力达到预定值，压力继电器13发出信号，使YV1、YV2和YV3均失电，阀9回中位，冲压缸上、下腔封闭，进行保压，保压时间由人为进行设置。5、快速回程使电磁铁YV1、YV32带电，阀9右位工作，泵打出的油进入冲压缸下腔，同时控制油路打开单向阀16，冲压缸上腔的油经阀16回到高位油箱17。这时冲压缸的油路是进油路滤油器1泵2管路5单向阀6阀9右位的P口到B口管路10冲压缸下腔；回油路冲压缸上腔阀16高位油箱
42、17。6、原位停止当冲压缸上升到上模上限位时，触碰限位开关，电磁铁YV32失电，阀9中位工作，使冲压缸下腔封闭，冲压缸停止不动。7、紧急停止当启动紧急停止按钮时，电磁铁YV31失电，阀9中位工作，使冲压缸上腔封闭，冲压缸停止不动。25图11液压冲压装置224气动控制装置由于玻璃压机的工作机构多，各工作机构配合衔接精度要求高、动作快，因此除特殊部分外，其余的辅助机械结构开闭模、夹模、承托机构及定位机构均采用压缩空气为动力源，各机构的信号由机械定时器控制。图12为气动控制系统工作原理图。动作过程是由定时器气路三位四通电磁阀各机构气缸【8】【9】【10】。图12气动控制图263玻璃压机控制系统电路设
43、计及工作原理31控制系统电路设计311系统组成图13为以PLC为核心的系统控制框图图13玻璃压机PLC控制系统框图系统由七部分组成分别为主控制器PLC；驱动玻璃压机上模升降的液压系统及各辅助气动系统；上模内加热系统；下模内加热系统；上下模温度显示装置；上下模PID温度控制的给定设定装置；各个部分工作状态的信号显示。312系统主电路设计图14为玻璃压机主电路图图14主电路机械传动系统伺服电机通过由PLC扩展模块控制的伺服驱动器实现反馈控27制，接触器KM1和KM2触点控制液压系统中液压泵与气动系统中气泵的启动与停止，为使安全工作，采用了断路器QF对其进行短路保护和欠压保护，采用热继电器FR对其进
44、行过载保护。玻璃压机里的上下模内各自采用了一套一体化三相调压模块SCR（其内部集三相移相触发电路、单相可控硅、RC阻容器吸收回路及电源电路于一体），其模块上的电压控制端，接受来自主控器PLC的D/A模块输给的控制电压信号，改变模块输出端的电压值，实现加热器上的电压调节，从而控制加热器输出功率，达到模具内温度定值调节的目的。接触器KM3触点和KM4触点实现调压模块SCR1和SCR2的带电与失电控制，短路器FU1和FU2实现线路短路保护【11】。313伺服电机选择A、伺服电机的基本结构及控制原理图7虚线内所示为伺服电机系统，分为伺服驱动器和伺服电机两部分【4】。图7伺服电机控制框图伺服电机必须有驱
45、动器才能旋转，因此市面上所称伺服电机包含伺服驱动器。通用交流伺服电机驱动器依据控制方法，一般分为三种控制信号模式PCOMMAND（位置伺服），VCOMMAND（速度伺服），TCOMMAND（转矩伺服）。较通用的控制方法为PCOMMAND及VCOMMAND。伺服驱动器的工作目的，主要是根据伺服控制器送出的指令（P，V，T）工作。同步电机并非完全同步于旋转磁场，驱动器必须进行修正工作，使电机工作稳定不失步。所以，驱动电机正确跟随控制指令工作是伺服驱动器的主要工作。本文采用通用伺服电机系统PCOMMAND，图8为位置伺服驱动器系统方框图28图8伺服驱动器系统框图驱动器与伺服电机之间为闭环控制系统，驱
46、动器由编码器送回数据进行控制修正工作。B、伺服电机的选用每种型号电机的规格项内均有额定转矩、最大转矩及电机惯量等参数，各参数与负载惯量间必定有相关联系存在，选用电机的输出转矩应符合负载机构的运动条件要求，如加速度的快慢、机构的重量、机构的运动方式等。运动条件与电机输出功率无直接关系，但是一般电机输出功率越高，相对输出转矩也会越高。因此，不但机构重量会影响电机的选用，运动条件也会改变电机的选用。惯量越大时，需要越大的加速及减速转矩，加速及减速时间越短时，也需要越大的电机输出转矩。（1）计算负载惯量JL0W/8XD21D22W1/8XD28R2式中，JL0为负载轴上的负载惯量（KGM2）；D1为圆
47、盘的外径CM；D2为圆盘的内径CM；W为圆盘的重量KG；W1为制件的重量KG；D为制件的外径CM；R为制件的旋转半径CM经丝杠减速后的惯量为J0JV2/V12式中，J为丝杠惯量（KGM2）；V1为减速前速度M/S；V2为减速后速度M/S29则，负载惯量为JLJL0J0按大于1/10负载惯量选用电机，则电机惯量大于1/10JL，最大转矩为TMAX，额定转矩为T额定（2）计算负载转矩TLTL0/NTF式中，TL为负载转矩NM；TL0为负载轴上的负载转矩NM；TF为旋转摩擦负载转矩NM；为驱动部的效率；N为减速比（N1为减速，N1为加速）（3）计算加速转矩TAJMJLXN0/955X104XTPSA
48、式中，TA为加速转矩NM；JM为电机惯量（KGM2）；JL为伺服电机轴换算负载惯量（KGM2）；N0为电机转速（R/MIN）；TPSA为加速时间（S）（4）与选用电机转矩比较当加速转矩TA负载转矩TL最大转矩TMAX时，所选电机规格符合加速要求。（5）计算连续瞬时转矩TRMST2MAXTPSAT2LXTCT2MDXTPSDT2LHXTL/TF式中，TPSA为加速时间；TC为匀速时间；TPSD为减速时间；TL为停止时间；TF为运行周期；TMA为加速转矩；TL为负载转矩；TMD为减速转矩；TLH为保持转矩（6）选用结果当连续瞬时转矩TRMS额定转矩T额定时，选用电机规格符合额定转矩要求。在此运行条
49、件下，还可根据计算结果选择较小型号电机。C、伺服电机的控制伺服电机PCOMMAND的输入信号是脉冲，本文选用正/反转脉冲。由PLC扩展脉冲输出模块FX2N1PGE输出脉冲串连接伺服电机驱动器，驱动器型号为MRJ2SA。PLC与脉冲输出模块采用FROM/TO指令进行信息交换，占8个输入点。30FX2N1PG的配线端子说明如表1端子功能SG信号接地点，与FX2N主机SG端子接线STOP减速停止输入点，外部停止指令操作输入点DOG不同模式时，具有以下功能1、机械原点复位模式时为近点信号输入端2、中断插入1速位置定位模式时为中断插入信号输入端3、外部信号定位模式时为减速开始输入点S/SSTOP及DOG输入端的电源24VDC，输入端连接传感器电源，由PLC或外部电源供应PG0零相信号的电源输入端，连接驱动器或外部电源PG0由驱动器输出的零相信号输入端VIN脉冲输出的电源输入端，连接驱动器或外部电源控制器（524VDC，35MA）FP正转脉冲输出端100KHZ,20MA,524VDCCOM0正反转脉冲共节点RP反转脉冲输出端100KHZ,20MA,524VDCCOM1C
