杜顯峰-鋼管旋切機(jī)設(shè)計(jì)-控制部分設(shè)計(jì)

河南科技學(xué)院2009屆本科畢業(yè)論文〔設(shè)計(jì)〕論文題目：鋼管旋切機(jī)設(shè)計(jì)—控制局部設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)號(hào)：20040315033學(xué)生姓名：杜顯峰所在院系：機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：機(jī)電技術(shù)教育導(dǎo)師姓名：陳錫渠完成時(shí)間：200摘要本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)薄壁鋼管的工藝性分析和無(wú)削切削工藝方案的分析，確定采用理論與實(shí)際相結(jié)合的方式并利用現(xiàn)有的條件來(lái)設(shè)計(jì)旋切機(jī)，在此根底上對(duì)鋼管旋切機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而得出整體結(jié)構(gòu)方案。通過(guò)主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)鋼管和選擇，最終確定其裝配總圖。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，掌握了機(jī)床電控的相關(guān)知識(shí)以及plc自動(dòng)控制的知識(shí)，對(duì)于ProE3.0/AutoCAD等軟件的應(yīng)用方面有了進(jìn)一步的提高。旋切機(jī)的電控局部進(jìn)行選擇和安裝，然后對(duì)鋼管旋切機(jī)的其它主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：電氣控制，薄壁鋼管，無(wú)屑切削，自動(dòng)切割，旋切機(jī)，plc.AbstractThedesignofthin-walledtubethroughanalysisoftechnologyandnocuttingprocessanalysisanddeterminationbycombiningtheorywithpracticeandusetheexistingconditionsofthewaytodesignthecuttingmachine,onthebasisofsteellathecuttingelectricalcontrolsystemdesign,andthewholestructurescheme.Throughthemaintechnicalindexesofsteeltubeandselection,determinethegeneralassembly.Throughthedesign,masterknowledgeofelectricmachineandPLCautomaticcontrolofknowledge,forProE3.0/AutoCADsoftwareapplicationshavefurtherimproved.Partoftheelectronicspinmachine,andthenchoosetoinstallandsteellathecuttingmachineoftheothermajorpartsdesignKeywords:electricalcontrol,tubes,withoutcrumbscutting,automaticlathecuttingmachine,cutting,PLC目錄1緒論12設(shè)計(jì)要求13主要技術(shù)指標(biāo)14現(xiàn)有鋼管旋切機(jī)的原理、特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)14.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀24.2現(xiàn)有鋼管旋切機(jī)的工作原理24.3特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)25鋼管旋切機(jī)改良方案26切割工藝分析26.1工藝特點(diǎn)26.2鋼管軋切過(guò)程36.3鋼管軋切時(shí)的變形分析56.4各參數(shù)對(duì)軋切工藝的影響66.4.1壓下量的影響66.4.2軋切速度的影響66.5刀具參數(shù)的影響66.6結(jié)論77旋切機(jī)的自動(dòng)控制77.1貯料與上料局部77.2裝料與進(jìn)料局部77.3軋切局部88電控系統(tǒng)88.1系統(tǒng)構(gòu)成88.2程序設(shè)計(jì)思想98.3割刀運(yùn)動(dòng)控制98.4卸料運(yùn)動(dòng)控制108.5鋼管旋切機(jī)傳感器及行程開關(guān)的選擇108.6電氣控制系統(tǒng)電器的選擇118.7旋切機(jī)自動(dòng)控制PLC系統(tǒng)原理128.8故障保護(hù)15致謝15參考文獻(xiàn)161緒論目前我國(guó)機(jī)械工業(yè)鋼管使用量已到達(dá)數(shù)千噸以上，鋼管的切割量非常大；但就目前鋼管旋切技術(shù)過(guò)于陳舊落后，自動(dòng)化程度不高，加工精度低，噪聲環(huán)境污染嚴(yán)重，隨著國(guó)內(nèi)plc和變頻技術(shù)的不斷開展，為鋼管旋切機(jī)的改良提供了技術(shù)支持，此設(shè)計(jì)通過(guò)plc技術(shù)和傳感技術(shù)對(duì)鋼管的從上料到切斷完全實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化和自動(dòng)控制，不盡節(jié)省了人的體力勞動(dòng)，而且提高了生產(chǎn)率，節(jié)約了鋼材的浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，能培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析和解決實(shí)際中所遇到的問題，并且能穩(wěn)固和深化我所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，使我在調(diào)查研究和收集資料等方面有了顯著的提高，對(duì)所學(xué)過(guò)的一些東西又有了許多新的認(rèn)識(shí)，同時(shí)在理解分析能力、制定設(shè)計(jì)或試驗(yàn)方案能力、設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖能力方面有較大的進(jìn)步；另外我的技術(shù)分析和組織工作的能力也有了一定程度的提高。希望在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，能充分發(fā)揮出我們的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神，樹立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)，牢牢把握住這次在走上崗位之前的實(shí)踐時(shí)機(jī)，充分提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力，增強(qiáng)自己的工作能力。2設(shè)計(jì)要求鋼管旋切機(jī)的具體設(shè)計(jì)要求為：〔1〕對(duì)現(xiàn)有鋼管旋切機(jī)的原理、特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，擬定改良方案?！?〕進(jìn)行鋼管旋切機(jī)的工作原理設(shè)計(jì)。〔3〕對(duì)鋼管旋切機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。〔4〕對(duì)鋼管旋切機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)?！?〕利用Pro/ENGINEER軟件設(shè)計(jì)出鋼材旋切機(jī)各主要涉及部件的形狀及鋼管旋切機(jī)的總體形狀。3主要技術(shù)指標(biāo)〔1〕切管直徑50～80mm〔2〕割管壁厚1.5～5mm〔3〕割管長(zhǎng)度20～1000mm〔4〕鋼管長(zhǎng)度6m〔5〕軋切精度±0.15mm〔5〕液壓工作壓力7.85MPa〔7〕壓縮空氣壓力0.49MPa4現(xiàn)有鋼管旋切機(jī)的原理、特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)旋切機(jī)的開展?fàn)顩r國(guó)內(nèi)和國(guó)外有很大差異，主要原因是自動(dòng)控制技術(shù)和傳感技術(shù)以及plc和變頻技術(shù)的落后。4.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外旋切技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，無(wú)論從機(jī)械局部還是自動(dòng)控制局部，隨著傳感技術(shù)和變頻技術(shù)的不斷開展，機(jī)電一體化技術(shù)日趨完善，國(guó)內(nèi)旋切技術(shù)也一定的提高，但和外國(guó)相比還有很大差距。4.2現(xiàn)有鋼管旋切機(jī)的工作原理主運(yùn)動(dòng)：一臺(tái)主電機(jī)加一組減速機(jī)構(gòu)和一組切割片。主電機(jī)通過(guò)減速裝置進(jìn)而帶動(dòng)切割片旋轉(zhuǎn)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：主電機(jī)裝在一機(jī)架上，通過(guò)移動(dòng)機(jī)架，使切割片對(duì)固定的壁鋼管進(jìn)行切割。4.3特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：工作原理簡(jiǎn)單，工作可靠，使用維護(hù)方便，便于攜帶運(yùn)輸，價(jià)格廉價(jià)，適用于加工精度不高的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：加工精度不高，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，生產(chǎn)效率低，浪費(fèi)資源，不宜與實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，勞動(dòng)強(qiáng)度大。5鋼管旋切機(jī)改良方案根據(jù)現(xiàn)在旋切機(jī)加工精度不高，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，生產(chǎn)效率低，浪費(fèi)資源，不宜與實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，勞動(dòng)強(qiáng)度大的缺點(diǎn)，做如下改良：采用無(wú)屑軋切工藝，生產(chǎn)效率高管材利用好，可對(duì)不同直徑，壁厚和長(zhǎng)度的鋼管作定長(zhǎng)切斷，鋼管自動(dòng)上料，自動(dòng)切斷，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，有可編程控制器對(duì)液壓缸，電機(jī)，電磁閥，傳感器等系統(tǒng)進(jìn)行控制，從上料、裝料、定位、進(jìn)料到軋切，整個(gè)加工過(guò)程完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。該設(shè)備還裝有累加計(jì)數(shù)和預(yù)置計(jì)數(shù)裝置，分別對(duì)切斷的工件進(jìn)行累計(jì)和設(shè)定計(jì)數(shù)，便于統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量和計(jì)數(shù)更換刀具。6切割工藝分析此鋼管切割機(jī)是利用金屬材料的塑性，對(duì)鋼管進(jìn)行塑性切斷，以此來(lái)滿足下道加工工序要求的、符合規(guī)定形狀和尺寸的坯件。6.1工藝特點(diǎn)此設(shè)備是利用管料塑性軋制切斷，簡(jiǎn)稱塑性軋切工藝它具有如下特點(diǎn)：〔1〕效率高軋切速度為1～2mm/s，與普通車削工藝相比，可提高成效10倍以上。〔2〕材料利用率高因?yàn)闊o(wú)屑切削，切斷過(guò)程中不產(chǎn)生切屑，管材可得到充分利用。同有屑切斷工藝相比，材料利用率可提高13%左右，割管長(zhǎng)度越短，效果越為明顯。〔3〕精度高采用專門的機(jī)械定位裝置，切割長(zhǎng)度偏差不超過(guò)士0.15mm，外表粗糙度Ra可達(dá)1.6。〔4〕斷口直接成形—凡對(duì)斷口形狀有一定要求的工件，利用刀具刀刃形狀，就可一次直接成形。〔5〕刀具形狀簡(jiǎn)單—與斜軋或楔橫軋所用的軋輥相比，本工藝所用刀具形狀簡(jiǎn)單，因而易于制造，本錢低廉，且安裝、調(diào)整方便。在軋切工藝中，各工藝參數(shù)、刀具形狀參數(shù)及軋切溫度等因素對(duì)軋切過(guò)程與軋切質(zhì)量均有較大的影響。6.2鋼管軋切過(guò)程切割階段分析如圖1所示，被軋切的管子2置于一對(duì)托輪3上，首先刀具1先旋轉(zhuǎn)，隨后液壓缸帶動(dòng)連桿迫使刀具向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切割。整個(gè)切割過(guò)程可分為三個(gè)階段：(1)切入階段——旋轉(zhuǎn)的刀具開始切入靜止的管子，并通過(guò)摩擦力帶動(dòng)管子轉(zhuǎn)動(dòng)；(2)軋切階段——刀具在帶動(dòng)管子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)軋切工件，此時(shí)管子材料因屈服而產(chǎn)生塑性變形，刀具刃口下部的管材沿徑向、軸向和切向三個(gè)方向產(chǎn)生流動(dòng)，使管壁厚度逐漸減小。(3)切斷階段——在刀具持續(xù)軋切下，管壁越來(lái)越薄，直到管子被切斷為止。圖1管子扎切示意圖1管子扎切示意1－刀具；2－工件；3－托盤管子的旋轉(zhuǎn)條件為使旋轉(zhuǎn)的刀具壓住管子后能帶動(dòng)它轉(zhuǎn)動(dòng)，某些工藝參數(shù)和刀具參數(shù)必須滿足一定條件，稱之為旋轉(zhuǎn)條件。軋切初期，沿刀刃和管子之間的接觸圓弧AB，工件受到刀刃所加的壓力，該壓力是一種分布載荷，同時(shí)工件還與刀刃處于轉(zhuǎn)動(dòng)接觸狀態(tài)，而受到摩擦力的作用，如圖2所示。為簡(jiǎn)化分析起見，作如下兩點(diǎn)假設(shè)。圖2軋切力分析(1)刀刃作用于工件的分布?jí)毫偷度信c工件間的摩擦力均看作為集中力，它們均作用于接觸弧的中點(diǎn)C；刀刃對(duì)工件的壓力以P表示,其方向?yàn)檠氐毒叻ㄏ?；摩擦力以T表示，方向沿刀具的切向，順轉(zhuǎn)向?yàn)檎?。圖2中a——T力離工件中心的垂直距離；圖2軋切力分析b——P力離工件中心的垂直距離；?——接觸弧AB所對(duì)應(yīng)的刀具圓心角；r0——工件入口處的半徑；r——工件出口處的半徑；R——刀具半徑；Z——壓下量；(2)工件在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中所受的其他阻力忽略不計(jì)。由圖2可知，作用于管子的力P與T分別產(chǎn)生軋制力矩Mp和摩擦力矩Mt，為滿足旋轉(zhuǎn)條件，Mp必須大于或等于Mt，即Mt≥Mp，或Ta≥Pb6-1因T=μP，得到b/a≤μ其中μ為摩擦系數(shù)。由圖2分析可得cosФ/2=a+R/R+r推出a=r·cosΦ/2-RcosΦ/2(1/cosΦ/2-1)于是可得a=[r-R(1/cosΦ/2-1)]cosΦ/26-2將b=(R+r)sinΦ/2，及a=[r-R(1/cosμ/2-1)]cosФ/26-3代入上式，且當(dāng)Ф≈0時(shí)，cosФ/2≈1，2/3可得μ≥(1+R/r)tgФ/2經(jīng)變換，上式可簡(jiǎn)化為[2]≥(1+d/D)·(Z/d)或Z/d≤·(1+d/D)6-4由上式可見，μ值越大，旋轉(zhuǎn)條件越容易滿足，這是很顯然的。當(dāng)摩擦系數(shù)μ，管子與刀具直徑之比d/D一定時(shí)，存在有一個(gè)相應(yīng)的滿足旋轉(zhuǎn)條件的極限相對(duì)壓下量Z/d。當(dāng)管子與刀具直徑之比d/D較大時(shí)，相對(duì)壓下量必須取較小的值，而d/D較小時(shí)，那么允許的相對(duì)壓下量就比擬大。當(dāng)?shù)毒咧睆紻=300mm，管子直徑d=70mm，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際工況取摩擦系數(shù)μ=0.1時(shí)，可算出極限壓下量Zmax=0.6mm。而設(shè)備工作時(shí)的實(shí)際壓下量?jī)H0.1～0.2mm，故旋轉(zhuǎn)條件能充分得到滿足。6.3鋼管軋切時(shí)的變形分析軋切時(shí)，隨著楔形刀刃的軋入，鋼管在徑向壓力的作用下，產(chǎn)生劇烈而復(fù)雜的變形，這種變形，是由刀刃刃口及兩側(cè)作用于鋼管所引起的。刃口作用于鋼管主要產(chǎn)生徑向壓縮、切向擴(kuò)展及軸向延伸等變形。其中徑向壓縮包括鋼管的徑向壓縮和材料本身的徑向壓縮，前者指材料向鋼管內(nèi)部流動(dòng)產(chǎn)生的減徑作用后者那么是軋切的主要變形，唯此鋼管才得以被塑性切斷。刀刃軋入工件后，局部材料沿切向流動(dòng)，使工件呈橢圓狀。刀刃下部的材料還會(huì)沿軸向延伸而變形，這時(shí)在連皮材料內(nèi)部將產(chǎn)生拉應(yīng)力，成為延伸變形的阻力。刀刃側(cè)面作用于鋼管,使材料產(chǎn)生徑向壓縮、切向擴(kuò)展、軸向壓縮和外徑擴(kuò)展等變形。其中徑向壓縮和切向擴(kuò)展同刀刃刃口作用時(shí)所產(chǎn)生的變形情況相似。軸向壓縮使刃口下部的連皮材料產(chǎn)生拉應(yīng)力，外徑擴(kuò)展是指切口斜面受壓后，材料向管子外徑方向流動(dòng)，致使工件沿切口外徑邊緣處略微鼓起并呈橢圓狀。以上凡由切向擴(kuò)展和外徑擴(kuò)展所引起的橢圓變形，在整個(gè)軋切過(guò)程中沿整個(gè)圓周不斷重復(fù)交替出現(xiàn)，隨著軋切深度的增加將逐漸減弱，甚至接近消失。因外徑擴(kuò)展產(chǎn)生的凸起狀，將在托輪的對(duì)滾碾壓作用下漸趨敷平。軋切時(shí)，管子在刀具刃口及兩側(cè)的作用下，產(chǎn)生劇烈而復(fù)雜的變形。刃口作用于管子，主要產(chǎn)生徑向壓縮、切向擴(kuò)展及軸向延伸。徑向壓縮包括管子的徑向壓縮和材料本身的徑向壓縮，前者指材料向管子內(nèi)部流動(dòng)產(chǎn)生的減徑作用，后者那么是軋切的主要變形，唯此管子才得以被塑性切斷。刀刃軋入工件后，局部材料沿切向移動(dòng)產(chǎn)生切向擴(kuò)展，并使工件呈橢圓狀。同時(shí)刀刃下部的材料還會(huì)向軸向壓縮，這時(shí)管壁尚相連局部材料內(nèi)部將產(chǎn)生拉應(yīng)力，成為延伸變形的阻力。刀刃兩側(cè)作用于管子，使管子材料產(chǎn)生徑向壓縮、切向擴(kuò)展、軸向壓縮和外徑擴(kuò)展等變形。其中，徑向壓縮和切向擴(kuò)展同刃口作用時(shí)情況相似。軸向壓縮使刃口下部尚相連局部材料產(chǎn)生拉應(yīng)力，外徑擴(kuò)展是指材料向管子外徑方向流動(dòng)，致使切口外徑邊緣處略顯鼓起并呈橢圓狀。由切向擴(kuò)展和外徑擴(kuò)展共同引起的橢圓變形，在整個(gè)軋切階段中，沿整個(gè)圓周不斷地重復(fù)交替出現(xiàn)，隨著軋切深度的增加，這種變形逐漸減小，甚至近乎消失。至于外徑擴(kuò)展產(chǎn)生的突起狀，將在托輪的對(duì)滾碾壓作用下趨于敷平。在軋切初期，變形主要由刃口的作用引起，到軋切后期，刀刃兩側(cè)造成的軸向壓縮變形所產(chǎn)生的軸向拉應(yīng)力起主要作用，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)材料的拉伸強(qiáng)度時(shí)，管子就被切斷。根據(jù)以上的工藝分析，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)各有關(guān)的工藝參數(shù)、刀具形狀、參數(shù)、軋切溫度以及潤(rùn)滑條件等因素，作了細(xì)致、合理的選擇，實(shí)踐說(shuō)明本設(shè)備的工藝要求能得到充分的滿足。6.4各參數(shù)對(duì)軋切工藝的影響6.4.1壓下量的影響壓下量Z一方面影響到管子的旋轉(zhuǎn)，另一方面影響到軋切壓力、軋切力矩與軋切效率。壓下量Z越大，軋切效率就越高，但軋切壓力與軋切力矩也越大，對(duì)機(jī)床的力學(xué)要求也就越高，當(dāng)然壓下量的增大受到極限壓下量Zmax的限制，否那么將影響軋切過(guò)程的順利進(jìn)行。壓下量Z越小，軋切壓力與軋切力矩就越小，但軋切效率也就越低。在軋切初期刀刃開始作用于管子時(shí)，刀刃與管子摩擦?xí)r間增多，刀刃受到的沖擊力增多。在軋切時(shí)刀刃兩側(cè)與管子的摩擦?xí)r間增多，特別在管子不直時(shí)，刀刃受到的軸向沖擊力增多，刀具極易崩刃。另外，壓下量Z越大，在軋切時(shí)每一瞬時(shí)對(duì)管子端面的壓下量也大，在軋切結(jié)束時(shí)管子端面的不平整程度就大，成形質(zhì)量差，尺寸精度下降，反之成形質(zhì)量好，尺寸精度高。故應(yīng)從整體上選擇適宜的壓下量Z，使刀具具有較長(zhǎng)的壽命，對(duì)機(jī)床的力學(xué)要求相對(duì)較低，同時(shí)具有較高的生產(chǎn)效率。軋切速度的影響軋切速度直接影響軋切效率，速度越低效率越低，反之速度越高效率越高。但軋切速度不可能無(wú)限提高，因其受到機(jī)床輸入功率與機(jī)床力學(xué)性能的限制,特別是在被軋切管子的直線度較差時(shí)，刀刃受到的不穩(wěn)定沖擊力大增，刀刃極易崩裂。另外，軋切速度提高將使刀具溫升增大，磨損增大，刀具壽命降低。故應(yīng)在保證軋切能順利進(jìn)行的前提下，盡可能選取大些的軋切速度，同時(shí)采取有效措施降低刀具溫升，減小摩擦。6.5刀具參數(shù)的影響(1)刀具直徑刀具直徑對(duì)軋切過(guò)程的影響主要在同樣刀具轉(zhuǎn)速下，管子轉(zhuǎn)速隨刀具直徑變大而變大，此時(shí)相對(duì)壓下量可適當(dāng)取大些，可提高工作效率。其次，當(dāng)?shù)毒咧睆皆龃髸r(shí)，其對(duì)管子產(chǎn)生的切向擴(kuò)展將會(huì)變小，可減小軋制力矩。(2)刀刃角刀刃角的大小對(duì)管子材料的變形有較大影響，當(dāng)?shù)度薪禽^大時(shí)，其兩側(cè)作用于管子，使材料產(chǎn)生的徑向壓縮增大，軸向延伸與外徑擴(kuò)展減小，其對(duì)軋切壓力與軋切力矩的影響也較大。刀刃角越大所需軋切壓力與軋切力矩也越大。當(dāng)然，刀刃角的大小決定了切割后工件端面的倒角，也就是說(shuō)其實(shí)際上取決于工件的形狀要求。如果可能的話，將其設(shè)計(jì)得小些，對(duì)減小軋切壓力與軋切力矩是有利的。6.6結(jié)論(1)軋切的旋轉(zhuǎn)條件為：μ2≥(1+d/D)·(Z/d)或Z/d≤μ2/(1+d/D)；6-5(2)刀具直徑D越大，允許的相對(duì)壓下量Z/d也越大；(3)刀刃刃角越大，軋切壓力與軋切力矩也就越大；(4)應(yīng)選擇適宜的刀刃圓角，以提高其強(qiáng)度與使用壽命；7旋切機(jī)的自動(dòng)控制該設(shè)備的機(jī)械局部主要由貯料、上料、裝料、送料及軋切等局部組成，下面對(duì)各局部的構(gòu)成與作用作扼要表達(dá)。7.1貯料與上料局部這局部主要由貯料架和上料機(jī)構(gòu)組成。每次可在儲(chǔ)料板上放置10根鋼管，儲(chǔ)料板設(shè)置一定的斜度，可使鋼管自動(dòng)向下滾落。儲(chǔ)料板上裝料完成時(shí)，按下啟動(dòng)開關(guān)，擋塊縮回，物料慢慢向下滾落，當(dāng)檢測(cè)物料的傳感器檢測(cè)到傳動(dòng)鏈上有物料后，驅(qū)動(dòng)控制電器使擋塊伸出，以擋住上面的物料不再繼續(xù)下落，同時(shí)送料電機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)減速器帶動(dòng)傳動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)物料傳動(dòng)過(guò)去時(shí)，檢測(cè)物料的傳感器再次啟動(dòng)，擋塊收回，再次使物料向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)有物料放到傳動(dòng)鏈上時(shí)，檢測(cè)物料的傳感器再次啟動(dòng)，擋塊擋住上面的物料不繼續(xù)下落，如此循環(huán)。7.2裝料與進(jìn)料局部裝料局部主要由管子支架、擋塊、裝料機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置、傳送裝置等部件組成。支架起支承鋼管的重量和儲(chǔ)料的作用；擋塊起防止儲(chǔ)料板上的物料持續(xù)下落的作用；檢測(cè)裝置主要由傳感器控制其它電器來(lái)完成；傳送裝置主要是完成鋼管的傳送。裝料時(shí),先使物料擋塊縮回，因儲(chǔ)料板有一定的傾斜度，鋼管開始向下慢慢滾動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)物料的傳感器檢測(cè)到有物料經(jīng)過(guò)時(shí)，擋塊伸出以防止上面的物料繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)送料電動(dòng)機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)送料的目的。由液壓缸帶動(dòng)控制軋切局部沿滑槽上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀具的向下壓緊或抬起放松。軋切時(shí)，首先切削電機(jī)旋轉(zhuǎn)并通過(guò)帶輪帶動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，通過(guò)液壓缸帶動(dòng)切削局部沿滑槽向下運(yùn)動(dòng)或上升，實(shí)現(xiàn)軋切。液壓缸帶動(dòng)軋切局部以適當(dāng)?shù)膲毫鹤′摴?，以減少鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的徑向跳動(dòng)。進(jìn)料機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)，進(jìn)料時(shí)，傳動(dòng)鏈帶動(dòng)鋼管向前運(yùn)動(dòng),直到鋼管端頭被擋塊擋住為止，送料電機(jī)隨即停轉(zhuǎn)。進(jìn)料傳感器檢測(cè)到物料到達(dá)后，軋切電機(jī)開始啟動(dòng)并通過(guò)傳送帶帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，通過(guò)液壓缸的伸縮使軋切局部沿滑槽上下移動(dòng)，依此控制刀具上下移動(dòng)，控制刀具以適當(dāng)?shù)膲毫χ饾u切入鋼管，隨著切入深度的一步步加深，直到拉應(yīng)力超過(guò)材料的拉伸強(qiáng)度時(shí)，管子就被切斷為止，切斷的鋼管自動(dòng)落入料槽，檢測(cè)物料傳感器控制液壓缸帶動(dòng)刀具上升，進(jìn)料電機(jī)再次啟動(dòng)進(jìn)行送料，實(shí)現(xiàn)下一次的切削。7.3軋切局部這局部主要由割刀部件、支撐托輪、擋塊和導(dǎo)向滑槽等組成，其中割刀部件包括主軋電動(dòng)機(jī)、傳送帶、控制液壓缸等機(jī)件。刀具安裝在傳送帶輪的輸出軸上，主軋電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳送帶裝置帶動(dòng)刀具轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速也可通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)。刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由液壓缸帶動(dòng)軋切局部上下移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，支撐輪在軋切過(guò)程中起支撐工件的作用。擋塊裝在所需料長(zhǎng)的固定位置上。當(dāng)傳送帶傳送鋼管到位被擋塊擋住后，切割電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳送帶帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，控制液壓缸帶動(dòng)軋切局部沿滑槽向下運(yùn)動(dòng)，隨著軋切深度的不斷加深，鋼管最終被切斷，隨后刀具在控制液壓缸的作用下向上運(yùn)動(dòng)，送料電機(jī)隨后起動(dòng)繼續(xù)向前等待下一次的切削，滾輪主要起支撐物料實(shí)現(xiàn)軋切的目的。擋塊前端頂盤的仲出長(zhǎng)度及其中心高度，可分別予以調(diào)整，以適應(yīng)不同直徑的鋼管和不同長(zhǎng)度的割件。導(dǎo)向滑槽的作用是通過(guò)液壓缸帶動(dòng)軋切局部上下移動(dòng)。切斷的物料可直接掉入料槽中。8電控系統(tǒng)8.1系統(tǒng)構(gòu)成本系統(tǒng)采用FP0型可編程控制器(PLC)作為控制核心，選用了一個(gè)十槽的CPU框架和一個(gè)十槽的擴(kuò)展框架。除CPU模塊外,框架中共裝有11個(gè)輸入、輸出模塊和1個(gè)撥盤模塊，模塊的選用，主要根據(jù)觸點(diǎn)的數(shù)量，負(fù)載的大小和動(dòng)作頻率的上下而定。輸入器件中包括操作控制面板上的按鈕和選擇開關(guān)，各種功能和限位傳感器。其中輸出局部還包括：圖3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖三項(xiàng)交流電動(dòng)機(jī)、以及接觸器和直流電磁閥線圖3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖PLC體積小，可靠性高，尤其是它無(wú)需改動(dòng)任方便地改變輸出器件的狀態(tài)或動(dòng)作順序的控制柔性，特別適用于本設(shè)備這一類機(jī)電一體化產(chǎn)品。8.2程序設(shè)計(jì)思想PLC的控制程序，是根據(jù)管子的軋切工藝、設(shè)備功能和操作要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)備開機(jī)后只需按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備即開始自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行。對(duì)這一運(yùn)行狀態(tài)，程序的根本設(shè)計(jì)思想如下：首先判定支承上有無(wú)料，假設(shè)有料，進(jìn)入正常軋切循環(huán),直到將割剩的料尾推出為止。此時(shí)支承處于無(wú)料狀態(tài)，于是需判定支架上是否有料，如有料，那么向支承裝料，然后返回前面的程序，如無(wú)料，進(jìn)一步判定貯料架中是否有料，假設(shè)貯料架有料，那么先向支架上料，然后再向支承裝料。8.3割刀運(yùn)動(dòng)控制割刀運(yùn)動(dòng)是整個(gè)加工過(guò)程中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它將直接關(guān)系到軋切的質(zhì)量和效率。前已提及割刀的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由軋切液壓缸帶動(dòng)軋切機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為控制進(jìn)刀距離，采用了一對(duì)行程開關(guān)控制軋刀的上下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)薄壁鋼管的直徑和厚度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，已到達(dá)切斷鋼管的目的。8.4卸料運(yùn)動(dòng)控制當(dāng)薄壁鋼管被切斷后，軋刀停止轉(zhuǎn)動(dòng)，1.5秒后刀具上升至上限位行程開關(guān)處，等待下一循環(huán)，當(dāng)上料電機(jī)開始上料時(shí)將滾筒上的鋼管頂落入料巢。8.5鋼管旋切機(jī)傳感器及行程開關(guān)的選擇〔1〕傳感器選擇物料檢測(cè)和扎切長(zhǎng)度檢測(cè)用傳感器檢測(cè)，物料檢測(cè)用電感式傳感，長(zhǎng)度檢測(cè)用對(duì)射光電傳感器。電感式接近開關(guān)〔見圖4〕型號(hào)：LJ6A3-1-Z/BX泄漏,消耗,靜態(tài)電流:DC三線消耗<3.0mA檢測(cè)物體：A3鐵材(磁性金屬)響應(yīng)頻率：DC:150HZAC:25HZ圖4電感接近開關(guān)輸出電流：300mA(要求更大電流可定做)圖4電感接近開關(guān)工作環(huán)境溫度：-25攝氏度-+55攝氏度輸出電壓降：DC三線<=0.8VDC二線<=4V外殼材料：黃銅鍍鉻對(duì)射傳感器〔見圖5〕產(chǎn)品型號(hào)：XL-E3KG-10D工作電壓：DC12-24V感應(yīng)距離：10米內(nèi)輸出方式：繼電器輸出，一種常開+常閉觸點(diǎn)圖5對(duì)射光電傳感器出觸點(diǎn)容量：1A250VAC圖5對(duì)射光電傳感器從直徑8mm-直徑30mm,接近距離最大15mm行程開關(guān)〔見圖5〕額定電壓/電流:10(4)A,125,250VAC/6(2)A，380VAC電感負(fù)載接觸電阻:25mΩ以下(初期值)絕緣電阻:100mΩ以上(在500VDC)耐電壓:同極端子間：10VAC,50/60HZ持續(xù)1分鐘載電流與無(wú)載電流零件間：50/60HZ持續(xù)1分鐘各端子與地之間：1500VAC，50/60HZ持續(xù)1分鐘電氣壽命：500，000次10A250VAC機(jī)械壽命：10，000，000次以上操作速度：5mm/sto0.5m/s(2)PLC的選擇〔見圖6〕型號(hào)：FP0-C16程序容量：16點(diǎn)圖6FP0PLC連接方法：MIL連接器型圖6FP0PLC工作電壓：24VDC輸入類型：24VDC輸出類型：繼電器8.6電氣控制系統(tǒng)電器的選擇交流接觸器：CJX2-1810[5]〔見圖7〕額定電壓：AC380V圖7圖7交流接觸器額定電流：10A電壓頻率：50HZ小繼電器的選擇型號(hào)：歐姆龍OMRONLY2NJ，帶工作指示燈工作電壓：DC24V，〔見圖8〕觸點(diǎn)負(fù)載：10A240VAC(阻性〕出頭數(shù)：兩對(duì)額定電流：20mA圖8中間繼電器斷路器圖8中間繼電器型號(hào)：DZ108系列低壓塑料外殼斷路器額定電壓：AC220V-AC380V額定電流：20A脫扣器電流：15-20A主觸頭數(shù)：3對(duì)圖9液控電磁閥輔助觸點(diǎn)：2對(duì)圖9液控電磁閥電磁閥〔液壓〕[13](見圖9)型號(hào)：4V210-08位置數(shù)：二位五通耗電量：3w額定電壓：DC24V最高動(dòng)作頻率：3次／秒圖10氣動(dòng)電磁閥電磁閥〔氣動(dòng)〕〔見圖10〕圖10氣動(dòng)電磁閥型號(hào)：2V025－08耗電量：DC24Ｖ3Ｗ額定電流：120ｍＡ額定電流：DC20.4∽26.4Ｖ液壓缸的選擇〔見圖11〕型號(hào)：MOB─FA圖11液壓缸缸徑：Φ160mm圖11液壓缸受壓面積：122.26cm2液壓工作壓力：7.85MPa氣壓缸的選擇：〔見圖12〕型號(hào)：SSC-50Χ50-S-LB圖12氣壓缸缸徑：Φ80mm圖12氣壓缸氣缸工作壓力：0.49MPa8.7旋切機(jī)自動(dòng)控制PLC系統(tǒng)原理旋切機(jī)裝配圖如下〔見圖13〕圖13裝配圖圖13裝配圖旋切機(jī)可編程控制器I/O分配表[6]PLC輸入：X0啟動(dòng)按鈕X1停止按鈕X2急停按鈕X3物料檢測(cè)X4軋切上限位X5軋切下限位X6軋切長(zhǎng)度測(cè)量X7上料上限位PLC輸出：Y0啟動(dòng)指示燈Y1上料液壓缸向下Y2軋切刀具上升Y3軋切刀具下降Y4軋切電動(dòng)機(jī)Y5進(jìn)給電動(dòng)機(jī)Y6停止指示燈圖14I/O分配表旋切機(jī)plc電氣接線圖〔見圖15〕圖圖15電器接線圖旋切機(jī)PLC梯形圖〔如圖16所示〕圖16PLC梯形圖旋切機(jī)PLC指令表〔如圖17所示〕圖17PLC指令表8.8故障保護(hù)本設(shè)備設(shè)有較完善的故障檢測(cè)系統(tǒng)，電控系統(tǒng)裝有過(guò)載保護(hù)和過(guò)流保護(hù)裝置，一擔(dān)發(fā)生短路或過(guò)載立刻關(guān)斷電源啟動(dòng)保護(hù)作用，并配有急停開關(guān)，一擔(dān)按下急停開關(guān)，真?zhèn)€系統(tǒng)停止工作。致謝非常感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師給我提供了這次良好的深入學(xué)習(xí)的時(shí)機(jī)和寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不但使我將大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)再次回憶學(xué)習(xí)，而且也