连杆裂解工艺设备的集成控制系统研究

摘要

连杆裂解加工技术兴起于上世纪90年代，它是采用无屑断裂方法实现连杆盖与连杆体分离的一种新技术，该技术的三道关键工序为加工裂解槽、连杆大头孔定向胀断、定扭矩上螺栓。该技术具有工艺流程简单、低污染、加工效率及质量高等优点，目前已逐步成为连杆加工的主流技术。国外裂解技术已趋于成熟，已研制出成套裂解设备生产线，而在国内由于对该技术的研究起步较晚，研制出的裂解设备存在诸多不足，故研制出具有自主知识产权、技术含量高、可靠性高的连杆裂解设备具有紧迫性。
　　广东工业大学在2005年提出免穿丝线切割加工连杆裂解槽的工艺方法，有效降低连杆裂解槽的加工成本，具有较高的实用与推广价值。目前自主研制的第三代免穿丝连杆裂解槽线切割机床的功能是实现两根连杆的“V”型裂解槽的同时加工，该款机床主要由机械结构、短路检测系统、工作液过滤系统、电气运动控制系统构成。本文通过对机床工作过程及加工条件的分析，对短路检测系统、工作液过滤系统、电气控制系统进行了原创性的设计，整个系统的控制系统由单片机、PLC、人机界面(HMI)等组合来完成。通过机床的加工实验表明该套控制系统能够满足连杆裂解槽的加工质量要求，并且机床的加工效率较高，符合连杆量产化的需求。
　　连杆胀断机床是连杆裂解加工工艺的核心设备，广东工业大学于2015年初成功研发出第二代连杆胀断机床，该机床弥补了第一代胀断机床胀断力不稳定、可适应性差、液压系统繁琐等弊端，有效的提升连杆胀断工艺的简洁性与高效性。为实现该机床与第三代免穿丝连杆裂解槽线切割机床的组合控制，故对其电气运动控制系统进行了重新设计，最后对连杆胀断机床进行了组合调试并进行多次加工试验，实验结果表明，该机床自动化程度及可靠性较高，能符合连杆胀断的加工要求。
　　第三代免穿丝连杆裂解槽线切割机床与连杆胀断机床的组合可以促进国内连杆裂解半自动化生产线的发展，为推广连杆裂解加工技术创造了有利条件。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 本课题的研究背景

1．2．1 连杆裂解工艺的原理

1．2．2 连杆裂解工艺的优点

1．3 连杆裂解工艺的发展现状

1．3．1 国内外连杆裂解槽加工技术的发展现状

1．3．2 国内外连杆定向胀断技术的发展现状

1．4 本课题的研究概况

1．4．1 研究目的及意义

1．4．2 课题来源

1．4．3 课题的研究内容

第二章 连杆裂解工艺控制系统方案设计

2．1 连杆裂解工艺控制系统总体方案设计

2．2 控制系统核心器件的简介及选型

2．2．1 可编程控制器(FEe)概述

2．2．2 单片机概述

2．2．3 人机界面简介

2．3 本章小结

第三章 连杆裂解槽线切割机床简介及控制系统设计

3．1 引言

3．2 连杆裂解槽线切割机床技术要求

3．3 裂解槽线切割机床系统构成

3．4 裂解槽线切割机床机械结构介绍

3．4．1 定位装夹机构

3．4．2 连杆对中平台机构

3．4．3 连杆加工平台机构

3．5 电火花线切割中短路现象的介绍与检测方案设计

3．5．1 线切割中常见的间隙放电状态

3．5．2 运动控制系统对短路现象的处理

3．5．3 机床短路检测系统的设计

3．6 裂解槽线切割机床运动控制系统设计

3．6．1 机床核心运动控件的选择与设置

3．6．2 裂解槽线切割机床主电路设计

3．6．3 裂解槽线切割机床的电气元件型号

3．6．4 PLCI＼O地址分配

3．6．5 PLCI＼O单元接线

3．6．6 PLC软件系统的设计

3．7 裂解槽线切割机床的辅助配件及控制柜的设计

3．8 本章小结

第四章 新型工作液过滤系统设计

4．1 引言

4．2 工作液过滤系统的机械结构设计

4．2．1 过滤方式的选择

4．2．2 喷水嘴

4．2．3 溢油口

4．2．4 工作液冷却方式

4．2．5 工作液过滤系统总体结构设计

4．3 过滤控制系统方案及硬件电路设计

4．3．1 过滤控制系统总方案设计

4．3．2 过滤控制系统硬件电路设计

4．4 本章小结

第五章 连杆胀断机床控制系统设计

5．1 引言

5．2 连杆胀断机床技术参数要求

5．3 连杆胀断机床系统构成

5．4 连杆胀断机床的机械结构

5．4．1 夹具与定位机构

5．4．2 胀断执行机构

5．4．3 辅助复位机构

5．5 连杆胀断机床的液压系统介绍

5．5．1 液压系统的技术参数

5．5．2 液压系统基本回路功能及动作原理

5．6 连杆胀断机床控制系统的设计

5．6．1 胀断机床主电路及控制电路设计

5．6．2 胀断机床的电气元件型号

5．6．3 PLCI\O地址分配

5．6．4 PLC软件系统设计

5．7 连杆胀断控制柜的设计

5．8 本章小结

第六章 连杆裂解工艺人机界面设计

6．1 引言

6．2 连杆裂解槽线切割机床控制系统界面

6．2．1 参数设置界面

6．2．2 工位对中界面

6．2．3 工位加工界面

6．3 连杆胀断机床控制系统界面

6．3．1 参数设置界面

6．3．2 手动操作界面

6．3．3 液压缸手动及状态显示界面

6．3．4 自动操作界面

6．4 本章小结

第七章 连杆裂解工艺设备的调试与实验

7．1 连杆裂解槽线切割机床的调试与实验

7．1．1 连杆裂解槽线切割机床的调试

7．1．2 连杆裂解槽线切割机床的实验

7．2 连杆胀断机床的调试与实验

7．2．1 连杆胀断机床的调试

7．2．2 连杆胀断机床的实验

7．3 本章小结

附录

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表论文

声明

致谢