肝素帽自动装配线平面凸轮仿真设计及其控制研究

摘要

当今世界制造业即将进入全盘自动化的时代,自动化制造系统的实施标志着人类进入了现代文明生产的新纪元。
　　 在各类自动化机械的传动结构中,凸轮机构有着广泛的应用。首先,本课题结合PRN自动装配线凸轮传动机构中某一平面凸轮设计实例,对当前应用较为广泛的凸轮曲线进行了总结,给出了各自相应的正确曲线公式,并对这些凸轮曲线的特性进行了分析比较。然后介绍了设计凸轮的一般步骤,进而研究了在Pro/E中如何利用基准曲线特征通过参数方程设计凸轮轮廓曲线的方法,得出了在笛卡尔坐标系下的曲线变换规律,并在此基础上成功设计出平面凸轮,并利用Pro/E的Mechanism仿真模块对凸轮机构做了运动仿真分析。通过此种方法设计凸轮,简单易行,所设计的凸轮轮廓准确,为工程设计人员高质量的进行凸轮设计提供了一种新的思路。
　　 其次,在对该自动化装配线研究的基础上,分析了气动控制、凸轮传动以及伺服驱动的特点,实现了自动化制造系统的动作驱动。通过分析完成了控制器的选择,设计了基于PLC控制的自动化制造系统。并对基于PLC和电子凸轮的动作控制和基于PLC位置控制单元的伺服控制进行了研究,探讨了各自相应的使用方法,成功实现了该自动装配线的自动控制。
　　 最后,成功设计了该装配线的人机界面。设计的人机界面可以很好的对生产运行状态进行监控,方便了操作者和维修人员的使用。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 自动装配技术的现状和发展

1.1.2 凸轮机构研究的历史与现状

1.1.3 伺服控制及可编程控制器

1.2 课题的研究意义

1.3 课题主要研究内容

1.3.1 平面凸轮机构设计及仿真分析

1.3.2 肝素帽自动装配线的驱动与控制

1.3.3 肝素帽自动装配线人机界面设计

第2章 肝素帽自动装配线总体设计

2.1 肝素帽自动装配线设计

2.2 回转工作台

2.2.1 上料机构

2.2.2 加工机构

2.2.3 检测机构

2.2.4 剔除机构

2.2.5 卸料机构

2.2.6 凸轮驱动机构

2.3 肝素帽自动装配线工艺流程

第3章 平面凸轮机构设计及仿真分析

3.1 凸轮概述

3.2 凸轮曲线

3.2.1 凸轮曲线的无量纲化

3.2.2 凸轮曲线的特性

3.2.3 各种凸轮曲线

3.3 平面凸轮设计

3.3.1 凸轮设计顺序

3.3.2 凸轮元素的确定

3.3.3 中心距的确定

3.3.4 摆杆长度的确定

3.4 装配线卸料工位平面凸轮设计

3.5 平面凸轮的计算机辅助设计

3.5.1 Pro/E笛卡尔坐标系变参数函数变换

3.5.2 Pro/E的图形曲线特征

3.5.3 基于Pro/E的平面凸轮设计

3.5.4 基于Pro/E的平面凸轮仿真分析

3.6 本章小结

第4章 肝素帽自动装配线的驱动与控制

4.1 肝素帽自动装配线的驱动特点

4.2 肝素帽自动装配线控制器的选择

4.3 PLC I/O地址的分配

4.4 PLC控制程序的编制

4.4.1 控制主程序和子程序

4.4.2 基于PLC和电子凸轮的动作控制

4.4.3 基于PLC位置控制单元的伺服控制

4.5 本章小结

第5章 肝素帽自动装配线人机界面设计

5.1 人机界面的选择

5.2 NS系列触摸屏的功能

5.3 NS系列触摸屏的通讯

5.4 人机操作界面的设计

5.4.1 主画面的设计

5.4.2 手动控制画面设计

5.4.3 参数输入画面设计

5.4.4 运行状态画面设计

5.4.5 警报信息画面设计

5.4.6 画面连接切换

5.4.7 监控画面的下载

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 研究展望

参考文献

致谢

附录 A 气动控制系统图