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《吉林大学》 2004年
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自动辊锻机械手的研究与设计

李世彬  
【摘要】:将自动控制技术应用于加工设备上提高了金属材料成形的质量和加工效率,适应了机械工业向机电一体化方向发展的要求。辊锻工艺作为金属材料成形的一种传统加工方式,有着成熟的技术基础和广阔的应用空间,因此辊锻设备的自动化由此而显得更加重要。 传统的辊锻机都是人工送料,要实现其自动化首先要设计机械手,我们研究的自动辊锻机械手包括两个机械手:喂料机械手和辊锻机械手。辊锻机械手发挥的作用较大,结构也因此较为复杂,它包括四个主要机构:即夹钳,横向运动和定位,机架和底座。此外设计辊锻机械手时还需要注意的关键性问题有:本身的性能参数,包括最大高度、最大宽度、最大长度等;为使夹钳运动速度与锻件辊出速度同步采用随动机构;横移运动的定位用楔形撞块和定位档块来实现;机械手运动程过程采用电气控制;采用直线轴承实现机械手的横向移动和纵向运动。 自动辊锻机的机械手动作实现的动力除了辊锻机械手横移靠气缸外都来自液压系统。自动辊锻机械手的自控系统采用了现代液压技术,气动技术和电子技术相结合的方式,由此而具有低成本、高可靠的性特点。 自动辊锻机械手的电控系统包括电气连接原理图设计,PLC输入输出布线的连接图;设计中要考虑液压系统电机,润滑电机和锻辊电机的启动方式,电路的安全保护,如过载、过热也要考虑。电磁阀是自动辊锻机械手控制的关节性部件,因此在设计电路时电磁阀的电路连接也应给予充分考虑。自动辊锻机械手PLC控制系统的设计,不仅要知道继电器控制系统的设计方法,更要深入了解PLC控制在自动辊锻机械手控制系统中应用的优点。 PLC控制系统的控制点确定,电路的连接,梯形图程序编制,完善的完成这些设计任务之后, WP=70 便能充分发挥可编程控制器的优点,这也是我们课题研究的目的所在。 由于热加工设备的工作环境差,人们一直认为不适合配备比较“娇贵”的人机界面触摸屏,取而代之的一直是电控柜上面的按钮。这种以硬件形式存在的按钮虽然确实有其优点,但它也有着自身固有的缺点,例如按钮的硬接触形式使其在工作一段时间后容易损坏,导致控制失灵。同时随着热加工设备控制系统和触摸屏性能的改进,现代化的生产要求生产效率的不断提高,人机界面应用于热加工设备自动控制系统的应用条件已经成熟,人机界面应用在自动辊锻机械手的控制系统中,提高了其控制系统的可操作性和可靠性,从而能够极大的提高辊锻机的生产效率,适应现代化生产的要求。 将PLC和监控软件controX(开物)2000相连接,是由于controX2000不仅能够方便的设计操作性很强的人机界面,而且它也能够监控系统的运行情况,模拟系统的自动化运行过程。controX2000的脚本编程语言简单易学,初学者很快就能得心应手地用它设计人机界面和模拟系统。自动辊锻机有了人机界面才实现了真正的自动化,模拟系统的使用降低了系统调试成本和提高了系统可靠性,监控功能让操作者随时了解系统的工作情况,而且改善工作环境。 综上所述,本论文需要研究的内容包括有如下几个方面: 机械结构的设计 在论文研究过程中需要设计辊锻机的机械手机械结构,包括辊锻机械手和喂料机械手。 驱动系统的设计 论证以液压为主要驱动力的可行性,应用已知的设计公式和经验,设计液压系统原理图和气动系统原理图。 电控系统的设计 这部分需要研究的内容有电气原理图的设计,包括几个电机的启动电路,电路的安去保护和照明连接;确定PLC输入输出点,设计PLC的I/O布线图,完成控制流程图后编制PLC控制程序。 人机交互的设计 使用监控软件controX(开物)设计人机界面,包括主控人机界面,手动操作人机界面,液压系统控制人机界面,此外还使用此软件设计辊锻过程的模拟界面,模拟系统的运行过程。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP241

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【引证文献】
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1 赵金峰;TZG216-110型铁钻工控制系统的研究[D];兰州理工大学;2008年
【参考文献】
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【共引文献】
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