普通冲床送料装置的自动化改造.doc

1、摘 要冲压形成的冲压件具有重量轻、厚度薄、刚性好和质量稳定等优点，冲压设备被广泛使用。本文在总结了普通冲床的送料装置系统和电源数字化的研究的基础上，对冲床的送料装置进行了自动化的改造，并对该设计过程进行了论述。本设计主要包括自动送料装置的设计及其控制系统的设计。控制系统设计主要是利用单片机AT89C52通过程序控制X-Y方向的两个步进电机来带动滚珠丝杠机构和工作台的协调工作，从而达到自动送料的目的，并借助于键盘和液晶显示来完成运动的启动、停止和速度的选择等控制操作。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，

2、而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步矩角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常简单。自动送料装置的设计主要是：导轨的设计、选择与验算，滚珠丝杠的设计、选择与验算，电机的选择和验算。X-Y工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作台、滚珠丝杠螺母副以及步进电机等部件构成。其中步进电机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和步进电机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。通过该设计来完成系

3、统的机械传动以及工作套在X-Y方向的移动，而自动送料装置的设计与该控制系统的设计的相互结合，就完成了普通冲床的自动送料装置的自动化改造。关键词：单片机控制； 自动送料装置； 冲床改造； X-Y工作台AbstractStamping parts stamping formation has the advantages of light weight, thin, good rigidity and stable quality stamping equipment is widely used. On the basis of summed up the general press feedi

4、ng equipment and systems for power digital punch feeders automated transformation of the design process are discussed in the article.Control system design is the use of SCM AT89C52 through the program control XY direction two stepper motor driven ball screw agencies and the table coordination, so as

5、 to achieve the purpose of automatic feeding, and by means of keyboard and LCD to complete the start movement , stop and speed of the chose and other control operations.The stepper motor is the electrical pulses into angular displacement or linear displacement of the open-loop control components in

6、the case of non-overload, the motor speed, the stop position depends only on the frequency and number of pulses of the pulse signal,without the impact of load changes ,a pulse signal to the motor plus ,the motor is turned one step angle.The existence of this linear relationship, And the stepper moto

7、r are only have periodic error without accumulated error characteristics, making in the speed , position etc control field use the stepper motor is becoming very simple.Automatic feeding device design is:rail design,selecting and checking;design, choice and checking of the ball screw; selection and

8、checking of the motor.X-Y table:usually constitute by the rail seat, move the slider, table, the ball screw nut and the stepper motor and other components.The stepper motor as the actuator used to drive the ball screw, ball screw driven the movement of the slider and the table on the rail, to comple

9、te the linear movement of the table in the X, Y directions.The guideway, ball screw nut and stepper motors have been standardized.Production by specialized manufacturers,you can only need to according to select by the working load when in the design.Through the design to complete the system of mecha

10、nical transmission, as well as table moves in the XY direction,the design of the automatic feeding device and the control system design combined with each other to complete the automated transformation of the automatic feeding device in the general press.Keywords: MCU control；Automatic feeding devic

11、e； Punch transformation； X-Y table目 录1 绪论11.1 问题提出的背景、目的和意义11.2 自动送料技术国内发展概况及发展趋势12 系统的总体设计22.1 系统的组成22.2 方案的确定22.2.1专用数控系统22.2.2继电接触器控制22.2.3PLC控制方式32.2.4单片机控制33 机械部分设计33.1 确定系统脉冲当量43.2 工作台外形尺寸及重量初步计算43.3 滚动导轨副的计算、选择53.3.1导轨的组成种类及应满足的要求53.3.2导轨材料的选择与热处理63.3.3滚动导轨副的计算、选型73.4 滚珠丝杠计算、选择93.4.1 丝杠的介绍93.

12、4.2滚珠丝杠副的计算133.5 步进电机的计算选择183.5.1步进电机驱动器的原理与参数的设定183.5.2步进电机启动转矩的计算8203.5.3步进电机的控制方式224 硬件系统的详细设计244.1 驱动器的连接与参数的设定244.2 AT89C52单片机的工作原理244.2.1AT89C52单片机概述254.2.2引脚说明254.2.3时钟电路274.2.4复位电路284.2.5步进电机的驱动电路设计16294.3 显示电路及控制按键的设计304.3.1显示电路304.3.2键盘模块的设计314.4 单片机软件设计334.4.1系统软件设计的基本原则334.4.2主程序的设计334.4

13、.3显示子程序的设计35（2）LCD1602液晶显示流程364.4.4键盘子程序的设计364.4.5驱动程序流程图374.4.6调速程序流程图38系统原理图405 结论41谢 辞42参考文献43附 录I44程序441 绪论1.1 问题提出的背景、目的和意义冲压成形是一种塑性加工方法，因冲压件具有重量轻、厚度薄、刚性好和质量稳定等优点，所以冲压设备被广泛使用。冲压件无论在汽车制造业、农业机械、动力机械、建筑机械、化工机械、精密机械等等各个门类行业，都具有举足轻重的地位1。冲床是属于点位控制机床，在中间行程中不进行加工，由于一般加工产品单一，模具不经常进行更换，所以在传统的冲床控制中一般采用继电气

14、控制，送料一般采用手工送料，但是这种方式存在着效率低、速度慢、精度不能保证、安全存在隐患等方面的一系列问题。而在我国存在着一部分的小微企业由于受到资金管理等方面的限制，大多数还在使用那些比较简单那的普通冲床，送料基本是人工送料，而且缺乏保护的装置，所以这些厂总是存在着“效率低、劳动强度大”的特点。而且这些厂中的员工基本上都是不经过正规的培训便直接上岗，因此给操作者带来了较大的安全隐患。冲床送料装置自动化改造的目的就是尽可能的减少在生产过程中会发生的安全隐患，同时有效的提高生产效率、产品精度等等，而且又可以减少购买设备的成本，这样便可以为那一部分的小微企业带来既减少成本而又同时挺高了他们的生产效

15、率等等有利的条件。送料装置自动化就是材料的供给、制品、冲床的调整和运转、冲压过程的异常状况的监视等作业过程的自动化。自动送料机构作为冲压加工生产地基本要求，它的自动化程度的高低直接影响着冲压的生产效率、生产的节拍。1.2 自动送料技术国内发展概况及发展趋势随着社会经济的发展，特别是中国还将会在较长时间内处于制造业大国阶段，这个形式的发展对于我国的生产效率的要求越来越高，所以国内的许多机械设备均需要信息化改造来提高其生产效率，在数控设备引进后，特别是国内的设备出现了信息化改造成功之后，便出现了一个改造的热潮。同时，这也是我国近期设备发展的一个趋势，因为通过改造对于引进新的设备或是直接研发一款新的设备来说会节约更多的成本，而同时改造后的设备的性价比也会相对的提高很多。为了提高部分小微企业的生产能力及其其在国内的竞争力，拥有送料装置改造的冲床设备是其一个有力的条件。而且当代残品对精度的要求越来越高，很多精密零件的误差范围要求在微米以内，而自动送料装置的精度是直接影响产品的精度，追求自动送料装置的高精度化是永恒的主题，着主要表现在定位和进给量上2。2 系统的总体设计2.1 系统的组成自动送料装置的的系统控制部分主要包括两个步进电机、单片机、步进电机驱动动器等。机械部分主要是自动送料机构的设计。 该系统的工作原