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- 2020-06-19 17:01-

  铝型材挤压机电气系统的设计_工学_高等教育_教育专区。湘潭大学兴湘学院 毕业论文(设计)任务书 论文(设计)题目: 铝型材挤压机电路控制部分的设计 学号: 2008963038 指导教师: 陈格平 姓名: 李程 专业: 机械设计制造及其自动化 系主

  湘潭大学兴湘学院 毕业论文(设计)任务书 论文(设计)题目: 铝型材挤压机电路控制部分的设计 学号: 2008963038 指导教师: 陈格平 姓名: 李程 专业: 机械设计制造及其自动化 系主任: 周友行 一、主要内容及基本要求 1、设计铝型材挤压机 PLC 控制系统,要求能实现料胆缸进、料胆缸退、挤压缸快 进、挤压缸工进、挤压缸退、挤压缸下、挤压缸上、机械手上、机械手下等基本控制功 能。 2、PLC 连接图一张。 3、电动机启动控制图一张。 4、配电板接线、 根据接线图和流程图绘制 PLC 控制梯形图并编写 PLC 控制程序, 要求逻辑清晰, 简单明了,可读性强。 7、说明书一份,要求条例性强,语句通顺,无错别字,不少于 25 页。 8、英文文献翻译一份,不少于 3000 字。 二、重点研究的问题 1、铝型材挤压机 PLC 总体控制方案设计 2、 控制流程设计 三、进度安排 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 各阶段完成的内容 查阅资料、调研 开题报告、制订设计方案 实验(设计) 分析、调试等 写出初稿 修改,写出第二稿 写出正式稿 答辩 完成时间 2012 年 3 月上旬 2012 年 3 月中旬 2012 年 4 月上旬 2012 年 4 月中旬 2012 年 4 月下旬 2012 年 5 月上旬 2012 年 5 月中旬 2012 年 5 月下旬 四、应收集的资料及主要参考文献 [1] 周良得,朱泗芳.现代工程图学[M].湖南:湖南科学技术出版社,2000 [2] 项毅.机床电气控制[M].福建:东南大学出版社,2003 [3] [4] [5] [6] [7] [8] 赵云路,唐力志.铝塑型材挤压成型技术[M].北京:机械工程出版社 王占林.近代液压控制[M].北京:机械工业出版社,1997 孙玉安.液压技术在工程中的应用[M].南京:江苏科学技术出版社,1986 程宪平.机电传动与控制[M].武汉:华中科技大学出版社,2003 杨长能, 张兴毅.可编程控制器 (PLC) 基础及应用[M].重庆: 重庆大学出版社, 1992 张万奎.机床电气控制技术[M].北京:北京大学出版社,2006 湘潭大学兴湘学院 毕业设计(论文)评阅表 学号 2008963038 姓名 李程 专业 机械制造设计及其自动化 毕业论文(设计)题目: 评价项目 选题 综合训练的目的; 铝型材挤压机电气控制部分的设计 评 价 内 容 1.是否符合培养目标,体现学科、专业特点和教学计划的基本要求,达到 2.难度、份量是否适当; 3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。 1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力; 2.是否有综合运用知识的能力; 能力 3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力; 4.是否具备一定的外文与计算机应用能力; 5.工科是否有经济分析能力。 1.立论是否正确,论述是否充分,结构是否严谨合理;实验是否正确,设 论文 质量 计、计算、分析处理是否科学;技术用语是否准确,符号是否统一,图表 2.文字是否通顺,有无观点提炼,综合概括能力如何; 3.有无理论价值或实际应用价值,有无创新之处。 (设计) 图纸是否完备、整洁、正确,引文是否规范; 综 合 评 价 评阅人: 年 月 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文(设计)鉴定意见 学号:2008963038 姓名: 李 页 程 专业: 机械设计制造及自动化 图 表 5 张 毕业论文(设计说明书) 23 论文(设计)题目: 铝型材挤压机电气系统的设计 内容提要: 铝及其铝合金具有一系列的优异特性,在金属材料的应用中仅次于钢材 而居于第二位。随着全球经济的增长及铝型材料用途的不断扩展,全球铝型材的消耗 量预计至 2012 年将达到 1800 万 t.我国铝材的产量由 2001 年的 172 万 t 增加到 2009 年 的 729 万 t,建筑铝型材和工业铝型材的产量分别是 496 万 t 和 233 万 t。到 2012 年我 国铝型材产销量预计将达到 1440 万 t. 建筑业是我国国民经济的支柱产业, 也是铝消费 的最大市场之一。建筑铝型材销售量仍将长期旺盛,受益于城市化进程加快,旧有建 筑的更新,建筑型材销售量仍将长期旺盛,受益于城市化进程加快,旧有建筑的更新, 建筑铝型材的销售量将继续增长。铝材在建筑业上的主要作用是铝合金门、窗、幕墙 型材、铝塑复合板和管材等。为满足建材装饰市场对各种铝型材的大量需求。我们考 虑设计一种铝型材加工机械,我们设计的这种挤压机一方面保证产品的高质量。另一 方面也保证生产的高效率。我们采用 800 吨卧式挤压机,最大挤压力:高顿位 7850KN 低顿位 6540KN,挤压回程力 650KN。电气控制系统通过编程实现挤压机各道工序的 自动化进程,提高工作效率,提供劳动生产率,降低生产成本。 指导教师评语 指导教师: 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长: 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任: 年 月 日 目 录 摘要 .............................................................................................................................................................. 1 文献综述 ................................................................................................................................................... 3 1.1 PLC 的产生与发展 ................................................................................................................. 3 1.2 PLC 的特点 ................................................................................................................................. 4 第一章 机械部分设计简介 ........................................................................................................ 8 第二章 液压系统的设计简介 .............................................................. 错误!未定义书签。 2.1 液压缸机构形式确定.............................................................................. 错误!未定义书签。 2.2 2.3 液压缸尺寸的计算 ................................................................................ 错误!未定义书签。 液压系统图 ............................................................................................. 错误!未定义书签。 第三章 电气系统的设计 ...................................................................... 错误!未定义书签。 3.1 电气控制方法 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 3.2 挤压机的电控系统设计 .......................................................................... 错误!未定义书签。 3.2.1 设计方法 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2.2 系统工作循环顺序 ........................................................................ 错误!未定义书签。 3.2.3 分析各缸挤压过程 ........................................................................ 错误!未定义书签。 3.2.4 设置行程开关和压力继电器 ................................................... 错误!未定义书签。 3.2.5 设计重点环节 ................................................................................ 错误!未定义书签。 3.3 动作分析 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 3.3.1 主缸动作分析 ................................................................................. 错误!未定义书签。 3.3.3 机械手动作分析 ............................................................................ 错误!未定义书签。 3.3.4 剪切缸动作分析 ............................................................................ 错误!未定义书签。 3.3.5 设计要点 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 3.4 PLC 语句指令表 .................................................................................... 错误!未定义书签。 结束语 ...................................................................................................................... 错误!未定义书签。 参考文献 ................................................................................................................. 错误!未定义书签。 附录 ............................................................................................................................ 错误!未定义书签。 铝型材挤压机电气系统的设计及研究 摘要: 本文讲述铝合金挤压机电气控制系统的原理及设计过程。 本文首先介绍了挤压技术的相关知识,分析了挤压机的组成部分以及工作步骤,并对挤压机的 机械和液压设计部分做了简单的介绍。对电气控制分为电动机的启动控制和循环动作的控制。电动 机的启动控制采用继电器接触式控制,循环动作采用可编程控制器 PLC 控制, 本文重点对电气控制系统进行设计,同时还从整体上对机械和液压部分进行分析,从而达到了 对机、电、液等多方面知识的综合训练。 关键字: 铝型材、挤压机、液压系统、继电器、PLC The design of the aluminium extruded section extruder Abstract: This text related the principle and the process of the aluminum alloy extruder system.The text firstly introduced both the related knowledge technical of the extruding and the related requirements of the hydraulic system, aiming at applying the request of the design, the author used the new energy pump, and designed the whole slide valve loop. Then, the author made some improvement to the valves of the chief loop; completed simple conversion of valve from the traditional to the inserted pattern, let the switch of the oil loop and the movement of the parts respectively controlled, simplified the system. This text also designed the electrical control system in order to gain the comprehensive training containing machinery, electricity, hydraulics. Key Word: Extruder、Cartridge Valve、Hydraulic System、Relay、PLC 文献综述 当今社会,由于经济的飞速发展,城市建设的步伐显著加快,铝及铝合金的 应用日趋重要,高强度、低重量的铝型材结构钢架日益成为建筑领域的主导,压 力加工逐渐占据主导地位。铝型材挤压机加热棒厂家传统的铸造、熔炼方法已经不能满足对产品质量和大 批量生产的要求,因此,将目标集中在压力加工领域成为必然,挤压机的系统设 计应运而生。在陈格平老师的指导下,我们设计了铝型材挤压机。 通过对《液压机的结构与控制》 、 《冶金机械液压传动系统 100 例》和《可编 程控制器(PC)基础及应用》等相关资料的阅读与分析,我了解到液压挤压机的 基本结构及组成,对其中有关电气控制系统部分现分述如下。 在本设计中, 采用继电器接触式来控制电机启动,用可编程控制器来控制循 环动作。 常用控制方法有两种,继电器接触式控制系统和可编程控制器(PLC)控制 系统。继电器接触式控制系统结构简单,价格低廉但是有明显的不足之处,继电 器接触式控制系统灵活性差,修改程序不方便。可编程控制器不仅结构简单,维 护方便,而且具有极高的灵活性,修改程序方便等优点。 1.1 PLC 的产生与发展 在可编程控制器出现前,在工业电气控制领域中,继电器控制占主导地位, 应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺 点,特别是其接线复杂、不易更改,对生产工艺变化的适应性差。 1968 年美国通用汽车公司(G.M)为了适应汽车型号的不断更新,生产工 艺不断变化的需要,实现小批量、多品种生产,希望能有一种新型工业控制器, 它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线,以降低成本,缩短周 期。于是就设想将计算机功能强大、灵活、通用性好等优点与电器控制系统简单 易懂、价格便宜等优点结合起来,制成一种通用控制装置,而且这种装置采用面 向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程,使不熟悉计算机的人也能很快 掌握使用。 1969 年美国数字设备公司(DEC)根据美国通用汽车公司的这种要求,研 制成功了世界上第一台可编程控制器,并在通用汽车公司的自动装配线上试用, 取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。 早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能,只是用 来取代传统的继电器控制 , 通常称为可编程逻辑控制器( Programmable Logic Controller )。随着微电子技术和计算机技术的发展,20 世纪 70 年代中期微 处理器技术应用到 PLC 中,使 PLC 不仅具有逻辑控制功能,还增加了算术运算、 数据传送和数据处理等功能。 20 世纪 80 年代以后,随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅 速发展,16 位和 32 位微处理器应用于 PLC 中,使 PLC 得到迅速发展。PLC 不仅 控制功能增强,同时可靠性提高,功耗、体积减小,成本降低,编程和故障检测 更加灵活方便,而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能,使 PLC 真正 成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其 实的多功能控制器。 自从第一台 PLC 出现以后,日本、德国、法国等也相继开始研制 PLC,并 得到了迅速的发展。 目前, 世界上有 200 多家 PLC 厂商, 400 多品种的 PLC 产品, 按地域可分成美国、 欧洲、 和日本等三个流派产品, 各流派 PLC 产品都各具特色, 如日本主要发展中小型 PLC,其小型 PLC 性能先进,结构紧凑,价格便宜,在世 界市场上占用重要地位。 著名的 PLC 生产厂家主要有美国的 A-B (Allen-Bradly) 公司、GE(General Electric)公司,日本的三菱电机(Mitsubishi Electric) 公司、欧姆龙(OMRON)公司,德国的 AEG 公司、西门子(Siemens)公司,法国 的 TE(Telemecanique)公司等。 我国的 PLC 研制、生产和应用也发展很快,尤其在应用方面更为突出。在 20 世纪 70 年代末和 80 年代初,我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国 外的 PLC。此后,在传统设备改造和新设备设计中,PLC 的应用逐年增多,并取 得显著的经济效益,PLC 在我国的应用越来越广泛,对提高我国工业自动化水平 起到了巨大的作用。目前,我国不少科研单位和工厂在研制和生产 PLC,如辽宁 无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门 A-B 公司等。 从近年的统计数据看,在世界范围内 PLC 产品的产量、销量、用量高居工业 控制装置榜首,而且市场需求量一直以每年 15%的比率上升。PLC 已成为工业自 动化控制领域中占主导地位的通用工业控制装置。 1.2 PLC 的特点 (1)使用简单 采用自然语言——梯形图语言编程方式,编程容易,更改方便。 PLC 的最大特点之一,就是采用易学易懂的梯形图语言,它是以计算机软件技术 构成人们惯用的继电器模型, 形成一套独具风格的以继电器梯形图为基础的形象 编程语言。 梯形图符号的和定义与常规继电器展开图完全一致,电气操作人员使 用起来得心应手,不存在计算机技术和传统电气控制技术之间的专业“鸿沟” 。 在了解 PLC 简要工作原理和它的变成技术之后,就可结合实际需要进行应用设 计,进而将 PLC 用于实际控制系统中。 此外,PLC 输入输出接口可以与各种开关、传感器、继电器、铝型材挤压机保值吗接触器、电磁 阀连接,接线)可靠性高、抗干扰能力强 ①硬件方面: 采用微电子技术开关动作由无触点的半导体电路及大规模集成电路完成, CPU 与输入输出之间,采用光电隔离措施,隔离了它们之间电的联系。 ②软件方面: 有自身的监控程序, 对强干扰信号、 欠电压等外界环境定期检查, 有故障时, 存现状态到存储器,并对其封闭以保护信息;监视定时器 WTD,检查程序循环状 态,超出循环时间时报警;对程序进行校验,程序有错误进输出报警信息并停止 执行。 (3)灵活、通用 控制功能改变,只要改变软件及少量的线)功能强、体积小 纵向——PLC 不仅可能完成各种条件控制,还能完成模/数、数/模转换并进 行数字运算,可以完成对模拟量的控制;横向——可以控制一台至几台设备,还 可实现远距离控制;重量轻,体积小,便于安装。 (5)设计施工周期短 使用 PLC 完成一项控制工程,在系统设计完成以后,现场施工和 PLC 程序可 以同时进行,周期短,而且程序的调试和修改都很方便。 综上所述,可编程序控制器在性能上均优于继电器逻辑控制,铝型材挤压机结构与微型计算 机 、单片机相比,它也是一种用于工业自动化控制的理想工具。 3.挤压原理简介 所谓挤压,就是通过对放在容器(挤压筒)中的锭坯一端施压力,使之通过 模孔成型的一种压力加工方法。在生产断面较复杂的管材、型材方面,挤压法是 唯一可以的压力加工方法。因此,铝型材加工采用挤压法实现。 挤压法的实现方式又可分为两种:正挤压和反挤压。正挤压时,金属的流动 方式与挤压杆的运动方向相同, 其主要特征是锭坯与挤压筒内壁间存在着较大的 外摩擦。反挤压时,金属的流动方向与挤压的运动方向相反,其特点是金属与挤 压筒内壁间无相对滑动, 继而也就不存在外摩擦。正挤压和反挤压的不同特点对 挤压过程、产品质量和生产效率都有着极大影响。 本设计采用正向法,原因如下: (1) 铝合金流动性较大,摩擦力对型材质量影响较小。 (2) 反向挤压是将模子设置在挤压杆内部, 这样对挤压杆挤压强度要求较 高,且模座更换异常复杂,生产效率不高。 (3) 反向挤压法对型材长度有一定限制,应用场合将大大减小。 正向挤压法产生棒材、线材、型材的示意图如图 1 所示,通常是将铸锭加热 至规定的温度后放入挤压筒中,永乐国际注册登录, 比挤压筒内径稍小的挤压杆迫使金属通过模孔流 出而变成与模孔形状、尺寸相同的制品。为了减少挤压杆磨损,将挤压杆直径做 得比挤压筒内径稍小, 并在其端头加一个直径几乎与挤压阀中的部分金属称为压 余。 图 1 正向挤压法挤压成型示意图 1—棒材 5—垫片 2—模座 6—挤压筒内衬 3—模子 7—料胆 4—锭坯 8—挤压缸 挤压机构由挤压机和挤压工具组成。挤压机分卧式和立式两类。挤压杆运动 方向与地面平行的称其为卧式机,能力一般为 1000~5000 吨;挤压杆运动方向 与地面垂直的为立式机, 能力一般为 300~1000 吨。 考虑到立式机对型材长度要 求有限制,故本设计采用卧式挤压机。 挤压工具一般包括模子、穿孔针(管材用) ,挤压垫和挤压筒(或称料胆筒) 以及一些其他配件。 模座:模座是挤压产生中重要的工具,它的结构形式,各部件尺寸,以及所 用材料和加工处理挤压力、金属流动均匀性、制品尺寸的精度、表面质量及其使 用寿命都有极大影响。最基本的使用最广泛的是平模和锥模。 穿针孔: 穿孔针或芯棒是用来确定空心制品内部尺寸和形状的工具。当用实 心锭挤压时,用来穿针工具称为穿孔针,而在用空心锭挤压时,称为芯棒。 挤压垫: 它用来将锭坯与挤压杆隔离, 一方面防止骤热损坏挤压杆表面质量; 一方面代替挤压杆与挤压筒内壁摩擦。二者都有利于提高挤压质量。 挤压杆: 它用来向锭坯施加压力。 由于在挤压过程中长时间承担大吨位压力, 故对其质量要求也相当严格。 否则,挤压不均匀或者使管材偏心都是常见的废品 形成原因。此外,工作时挤压杆还可能产生压溃、龟裂和碎裂等,永乐国际注册登录都会影响产品 质量。 挤压筒: 它由两层或者三层以上的村套以过盈热配合组装在一起,是挤压过 程中的关键部件。 挤压筒内表面装态和润滑情况决定了铸锭与筒壁相接触表面上 摩擦力的大小。当表面光滑且润滑良好时,摩擦力小,挤压均匀。所以将挤压筒 设置多层铜套降低摩擦,且摩损后易更换。加工过程中挤压筒应紧靠模座,并保 持一定锁紧力,以避免出现飞边、流涏。 以上部件见图 2: 图 2 模子、穿孔针、挤压垫和挤压筒 液压控制部分包括供锭机构、合模机构、挤压机构、剪切机构和换模机构。 整个压力过程简述如下: 泵启动→料胆缸前进, 料胆筒紧压模座→供锭缸上升送锭至挤压中心→挤压 缸快进推锭入模→供锭缸复原→挤压缸工进挤压成形→料胆缸退使压余、 垫片脱 离料胆筒→挤压缸快退复原→料胆缸复原→剪切缸下行剪断型材→剪切缸复原 →模座缸下行换模→模座缸复原并锁定。至此一个循环结束。 第一章 机械部分设计简介 挤压机工作顺序如下图: