活塞结构设计与工艺设计

活塞结构设计与工艺设计

摘要：自动化生产设备是目前工业生产标准化、规模化的一个主要生产环节，用机器代替传统手工生产，用控制程序代替人工操作，严格按照流程进行生产适应了当代工业环境下的生产要求，很大程度上提高了生产效率，节省了劳动成本。铜丝成型产业作为老行业，因其大的需求量仍然经久不衰，但是行业虽老，生产线不能老，许多国家都面临着人口老龄化这个严重的问题，我国也不列外，因此为了减少劳动力的输出，铜丝自动切断成型装置被大量的运用到生产线上。本文阐述了在传统铜丝成型工艺上出现的问题，提出了解决方法，设计研究铜丝自动切断成型的电控设计，综合了电机学、工厂电气控制设备、PLC、组态技术、传感技术等多门课程，用电机来控制铜丝的送丝过程，用气缸来解决铜丝切断、成型、出料环节，用PLC来进行程序控制整个过程，用组态来实现人机界面。本文主要分为三部分，第一部分为引言部分，对铜丝有个大概的讲解，主要阐述了铜丝当前现状；第二部分为硬件设计部分，主要讲解了铜丝自动成型装置的硬件设计；第三部分为软件设计部分，主要讲解了铜丝自动成型装置的软件部分。

关键词：铜丝成型；自动化生产设备；组态；PLC

一、引言 1

1.1课题来源及研究意义 1

1.2铜丝如何形成 2

1.2.1铜变丝的方法 2

1.2.2 铜变丝的原理 2

1.3铜丝成型现状，缺点，以及改善方法 2

1.3.1铜丝成型现状 2

1.3.2铜丝成型现状的缺点 3

1.3.3改善方法 3

1.4本课题的主要研究内容 3

1.5选择控制方法 4

1.5.1 继电器-接触器控制 4

1.5.2 PLC控制 4

二、基于PLC控制的铜丝自动切断成型总体构造 6

2.1 PLC简介 6

2.1.1 PLC的产生与发展 6

2.1.2 PLC的主要产品 7

2.1.3 PLC的基本结构 7

2.2铜丝成型装置概述 8

2.3 铜丝成型系统硬件设计 11

2.3.1接近开关设计 11

2.3.2 步进电机设计 12

2.3.3 气缸设计 13

2.3.4 触摸屏设计 14

2.3.5 PLC控制系统设计 15

三、 PLC控制系统设计 17

3.1 控制要求 19

3.2 I/O地址分配 19

3.3 PLC外部接线图 20

3.3 PLC子程序 21

四、触摸屏软件设计 23

4.1组态介绍 23

4.1.1 组态含义 23

4.1.2 组态软件的功能与特点 23

4.2 MCGS软件 24

4.3 MCGS软件结构 24

4.3组态设计 25

4.4程序运行 28

五、全文结论 29

六、附录 30

附录一电机接线图 30

附录二梯形图 30

附录二接线图 33

七、致谢 34

参考文献 34

一、引言

1.1课题来源及研究意义

铜丝英文名字Copperwire，由热轧铜棒拉制而成的丝，它既有化纤、合成纤维及其成品的柔滑性，又具有作为金属自身的优良的导电、导热、耐腐蚀、耐高温等特征，普遍应用于石油、化工、工业过滤、电缆和印刷等各个行业。本课题纯属新课题，综合了电机学、工厂电气控制设备、PLC、组态技术、传感技术等多门课程的相关知识点来将铜丝切断成型用于生产生活的各个领域。然而，除了用铜丝制作工艺品，我们用户传统手工制作才能获得相应的价值，否则用老方法、老传统去手工将铜丝拉丝、切断、成型将会耗费大量的人力、物力，影响铜丝相关产业的生产进度，拉低了我国的经济发展水平。本课题基于铜丝在各个行业应用方面都很广泛，因此设计研究铜丝自动切断成型的电控设计，借助此装置来更好提高相关企业工作效率，增加产值，解决当前我国铜丝需求量，让企业获得更高的经济效益，使国家的发展更进一步。

1.2铜丝如何形成

1.2.1铜变丝的方法

我们都知道在塑形加工的过程中，压力远远优于拉力。因为压力作用下，金属断裂受到的压力要远远大于金属本身分子间的拉力，因此在加工铜丝的过程中一般采用轧制的方法。

1.2.2 铜变丝的原理

我们知道了铜丝形成的方法，窥一斑，可见全貌，铜变丝的原理就像轧面条那样，确切点说叫平辊压扁轧制成型工艺。一般是热轧，热轧的坯料是铜条，经过多个平辊组径向碾压，（通常我们采用的是一组水平，一组竖直，这样出来的铜丝就会更加均匀。），然后再进行水冷。需要我们注意的一点事热轧钢丝表面没有那么滑，很滑的基本上都是直接是冷轧出来的，或者是再加工过的。

1.3铜丝成型现状，缺点，以及改善方法

1.3.1铜丝成型现状

在21世纪飞速发展的今天，仍然有许多小型工业采用传统的铜丝成型方法，很难满足当前我国经济建设的需求，以及人们在日常生活生产方面的需求。众所周知，铜是人类发现最早的金属之一，也是最早使用的金属。在很早的史前时代，人们就开始采掘露天的铜矿，并用采集而来的铜制造武器，生活生产工具以及其他器皿，可以这样说铜的使用对于早期人类文明进步有着深远的影响。同时，作为铜的延伸品铜丝，更是当前社会人类普遍使用的一种原料，它特有的导电性，导热性，高强度性，高弹性，耐磨防腐性，耐高温，在氧化环境中有热稳定的特征，使铜丝及其成品作为一种工业基本原料普遍运用于石油化工、航空航天、电子通信、印刷、环保、纺织、医疗和日常生活等诸多范畴，更有望用于解决能源问题的核工行业。是以，铜丝成型在当前社会出现着一种求过于供的近况。

1.3.2铜丝成型现状的缺点

钢丝成型在目前市场上供不应求的现状毋庸置疑，但是造成这种现状的根本原因我认为有两点。一是铜丝的广泛应用，各个行业都离不开它，一句话就是需求量大；二则是传统的人工铜丝成型暴露出了诸多弊端，传统的铜丝成型就需要劳动力，对于我们这些应届毕业生来说如果在网上找工作随处可见某某企业，某某工厂找拉丝工，并且早在15年国家就鼓励生二胎，可想而知当前劳动力需求多，劳动力的报酬肯定也是比较高的，这就导致相关企业在原材料的成本之外又要支付劳动力成本，支出就相对较高，总结一下就是生产效率低，劳动力少，成本高等问题。

1.3.3改善方法

针对上述缺点，本课题设计设计研究了铜丝自动切断成型的电控设计装置来进行改善当前制造行业所遇到的缺点。采用步进电机和气缸来完成Ø2的铜丝自动送入、拉直、切断、压入成型、出料等各个环节。这样用设备来代替人工，更大程度上实现了近几年来所提倡的自动化控制，解决如今铜丝成型所面临的巨大难题。

1.4本课题的主要研究内容

本课题紧紧围绕铜丝自动送入、拉直、切断、压入成型、出料等环节，结合电机学、工厂电气控制设备、PLC、组态技术、传感技术等多门课程的知识点设计了如图1-2所示的整个电控装置示意图。以PLC控制为基础，采用气缸、步进电机、接近开关单电控电磁阀来控制铜丝的送入、拉直、切断、压入成型、出料。首先将Ø2的铜丝放在指定位置，然后铜丝送入由步进电机控制的两个轮子之间进行拉直，当铜丝到达一定长度后会触碰到接近开关，这时气缸1接到指令后开始动作，将铜丝切断，气缸1缩回，切断的铜丝继续动作，气缸2开始动作，将铜丝压入成型，气缸2缩回，气缸3动作，铜丝出料，气缸3缩回。当铜丝出料完成后，电磁阀打开，将圧缩成型的铜丝吹出。

参考文献

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[6] 陈伟.全自动砂轮磨料配料线关键技术研究[D].合肥：合肥工业大学，2015

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[8] 张武琨.PLC 控制与继电控制电路差异分析[J].中国新通信,2013(11):1673-4866