双模轮胎硫化机机械手控制系统设计【全套CAD图纸+答辩毕业论文】

买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 目 录 一 设计任务书 二 硫化机的用途与分类 三硫化机的结构 及参数 四机械手 五微机控制系统的设计 六设计总结 七参考文献 设计任务书 一、设计内容 (1) 硫化机机械手运动机构设计 (2) 微机控制系统的设计 (3) 控制程序设计 二、应完成的内容： （ 1）硫化机主机图 （图幅不小于 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 （ 2）硫化机机械手部装图 （图幅不小于 （ 3）机械手控制程序清单 （ 4）机械手控制程序磁盘文件 （ 5）机械手控制电路（总图幅不小于 （ 6）机械手程序 框图 （总图幅不小于 （ 7） 硫化机中非标零件图（总图幅不小于 （ 8） 设计说明书 硫化机的用途与分类 轮胎定型硫化机主要用于空心轮胎（汽车胎、工程胎、飞机胎、摩托车胎、力车胎等）的外胎硫化。 轮胎定型硫化机是在普通个体硫化机的基础上发展起来的。本次设计的硫化机名为双模轮胎定型硫化机，其型号 220 X 2。该硫化机主要适用于普通外胎及子午线结构外胎等充气轮胎定型硫化。能自动进行装胎、定型、硫化、卸胎及后充气冷却等一系列工艺操作。采用蒸锅式（或热板式）加热， 可使用两半膜，也可以使用活络膜，并配备有充气装置，供用户硫化尼龙帘布线轮胎时配套使用。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 我国轮胎定型硫化机的发展十分迅速，自 1963 年开始设计制造 型硫化机从无到有取得很大的成绩。国产定型硫化机已基本形成系列。近年来，对于定型硫化机买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 组开展了研制工作，已取得了可喜的发展。 轮胎定型硫化机按不同角度分类 按胶囊特点可分为： A 型定型硫化机的（胶囊向下收藏）； B 型定型硫化机（胶囊向上收藏）； 定型硫化机（胶囊成“ U”型收藏）。 按加热方式可分为：罐式定型硫化机；夹套式 定型硫化机；板式定型硫化机。 按传动方式可分为：连杆式定型硫化机；液压式定型硫化机，液压锁环式定型硫化机。 按是否用胶囊可分为：有胶囊定型硫化机；无胶囊定型硫化机。 硫化机的结构及参数 一、系统结构 位置显示 微 机 系 统 放大 控制执行系统 硫化机机械手 控制面板 反馈电路 控制输入 位置信号反馈 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 本机属 曲柄连杆传动，采用蒸锅式（或热板式）加热，升降翻转式开合模。胶囊伸直或收缩由中心机构操纵；机械手升降、转动、卸胎机构进出均采用水缸驱动；后充气采用二位四点式装置；控制系统采用 编程控制程序控制。本机主要由机器、传动装置、中心机构、 蒸汽室、装胎机构、卸胎机构、脱模机构、活络模操纵装置、管路系统、电气控制系统等组成。 系统主要参数和功能 序 号 项 目 参 数 1 蒸汽室数目 2 个 2 蒸汽室内径 1525 最大合模力 4220 X 2 模型高度 258 适用钢圈直径 16 24 主电机 3 890 r/ 机械手爪张开（闭合）直径 632（ 360） 胶囊真空度 0 05 过热 水压力 2 8 0 硫化蒸汽压力 0 7（热板 1 动力水压力 0 7 ， 2 动力空气压力 2 1 2 5 3 控制气源压力 0 36 4 最大充气压力 1 4 5 开（合）模理论时间 约 100s 16 垂直开模距离 662 文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 17 抓胎器最大升降行程 1622 8 外型尺寸（长 X 宽 X 高） 7010X 5522X 5953 9 总重 约 60 t 20 动力空气 压力 2 硫化内压 最大 28kg/2 23 硫化外压 最大 7cm/2 四、机械手 一 机械手 示意图 : 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 功 能： 机械手的作用是将生胎从存胎器上提取送至下模上定位，并在定型过程中对胶囊进入胎内起导向作用；硫化后，将轮胎从卸胎装置上取出，放至放胎位置。 二、机械手工作原理 机械手由钩爪，连杆及托架板汽缸等组成，机械手由双向汽压驱动，当汽缸向 下时 ,八瓣钩胎爪张开至最大，当汽压缸向上时，钩胎胚是不会脱落的，因为连杆在张开时接近一字行，足以平衡钩胎爪胚的作用力。这种机械手钩胎爪设成锥体对偏心 25 125变形厉害的生胎同样能抓起来。 机械手球鼻其主要是配合装胎时定型。根据轮胎规格调节定型弹簧，当胶囊受内压囊筒翻出进入胎胚时，胶囊的凹处与球鼻的球面吻合接触，当胶囊内压继续增加，球鼻及定型盘受压上升，弹簧经定型板传给胶囊一个大小相等方向相反的作用力控制住胶囊的中心定位，当定型压力达到一定值时，定型杆上升，碰到行程开关，发出信号，胶囊内压降低 定型完毕，机械手及球鼻返回。 三、触胎杆 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 触胎气是机械手的主要执行部件，其作用是感知胎的位置及大小。由于触胎杆的主要作用是感触，因此其特点主要是：力求结构紧凑，以减少惯性力。 现取导杆 82 直径为 15 导向板 72 厚为 6 触胎板 54厚取 6手指设计 硫化机机械手的手部是用来 抓持工件的部件，将直接影响到工业机械手的工作性能，它是工业机械手的关键部件之一。 计时要注意的问题： (1) 结构尽量紧凑重量轻，以利于腕部和臂部的结构设计 (2) 手指应有一定的开闭范围。它的大小不仅与工件的尺寸有关，买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 而且应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响。 (3) 手指应有足够的夹紧力，除考虑夹持工件的重力外，还应考虑工件在传送过程中的动载荷 (4) 应能保证工件在手指内准确定位。 零件的计算 V= (h =02150 =329931(m= v G= 800*329931/109=) 其中 g 取 10N/文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 取 G=26（ N） 力的计算： f 为手指与工件的静摩擦系数，工件材料为 40 号钢，手指为钢材，查表 2f=以 64 =43（ N） 驱动力的计算 14 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 为斜面倾角， ， 为传动机构的效率，这里为平摩擦传动， 查表 这里取 以 )(43154 0 取 p=55(N) 五大小臂的设计 1） 小臂的设计 臂部是机械手的主要执行部件，其作用是支撑手部和腕部，主要用来改变工件的位置。手部在空间的活动范围主要取决于臂部的运动形式。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 1 设计时注意的问题 (1) 刚度要好，要合理选择臂部的截面形状和轮廓尺寸，空心杆比实心杆刚度大的多，常用钢管做臂部和导向杆，用工字钢和槽钢左支撑板，以保证有足够的刚度。 (2) 偏重力矩要小，偏重力矩时指臂部的总重量对其支撑或回转轴所产生的力矩。 (3) 重量要轻，惯量要小，为了减轻运动时的冲击，除采取缓冲外，力求结构紧凑，重量轻，以减少惯性力。 (4) 导向性要好。 2. 小臂结构的设计 把小臂的截面设计成工字钢形式，这样抗弯系数大，使截面面积小，从而减轻小臂重量，使其经济、轻巧。 选 10 号工字钢。理论重 ,120, 1 . 2 6 1 k g /m 3 ,小臂长为 800 较核： N） 取 100N 其受力如下图 : 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 F=100+105=205（ N） ).(M P 0(2 其中 h 为工字钢的高度， 所以 M P 005 33 所以选 10 号工字钢合适。 3. 轴的设计计算 大轴的直径取 25料为 45号钢。 受力如下图 : 验算： )(1 2 401010 124 221 F=205N M P 0010(240 232 所以合适 2) 大臂的设计 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 1. 结构的设计 把大臂的截面设计成工字钢形式，这样抗弯系数大，使截面面积小，从而减轻小臂重量，使其经济、 轻巧。 选 14 号工字钢。理论重 ,165, 6 . 8 9 0 k g /m 3 ,小臂长为 950 较核： N） 取 160N 其受力如图 : F=100+105+160=365（ N） ).(00)052)2()( 2大臂21小臂210M P 0(2 其中 h 为工字钢的高度， 所以 M P 065 33 所以选 10 号工字钢合适。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 验算： )(2 0 011014 21 F=320N M P 0010( 0 0 1 2321 所以合适 大轴轴承的选择：因为上轴承只受径向，下轴承受轴向力和径向力，所以选用圆锥滚子轴承，按机械零件手册表 91（ 97 7304E， d=20mm 3 1 .5 k e=承的校核 因为此处轴承做低速的摆动，所以其失效形式是，接 触应力过大，产生永久性的过大的凹坑（即材料发生了不允许的永久变形），按轴承静载能力选择的公式为： 000 其中0决于轴承的使用条件。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 S 此处 上轴承受纯径向载荷 , )(200110 所以 )( 0 0 1000 因此轴承合适 . 下轴 承受径向和轴向载荷 , R 为径向载荷 A 为轴向载荷 X Y 分别为径向轴向载荷系数，其值按机械设计表 13 5查取 因为 所以 10 0 0 1000 所以 )( 0 0 1000 因此轴承合适 小轴承受力很小，所以不用教核 如果 10C 为基本额定动载荷， P 为所受当量动载荷），可按公式 : 估算 其中 : 为滚动轴承摩擦因数， F 为轴承载荷， d 为轴承内径。 查表得 ， 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 所以也可以用此公式估算 所以 ).( 查表得 ， 所以也可以用此公式估算 所以 ).(0 0 4 1 ) 6 0 7 4 0 2 0 1 总 取 五微机控制系统的设计 定型硫化机的自动化水平是较高的，一般对内温、内压及蒸汽室内（或蒸汽夹套）等的温度均能测量、记录与控制。整个硫化周期亦有采用程序控制的（包括后充气作业），此外还设有定型控制装置，模型清洁与涂隔离剂装置，胶囊预热装置，胶囊泄漏检查器，胶囊使用次数记录器，安全杆与压力开关（蒸汽室有内压时不能打开）等， 故定型硫化机基本上可不用手操作，只需要在硫化机前的存胎器的胎座能保证供应生胎，整个周期即可自动连续进行。 按定型硫化机的控制方法可分为单机自控和群控形式两种。 目前，单机自控在国内外使用较为普遍，它们的控制通常由主令控制（包旋凸轮和微机开关组成），时间继电器、时序控制器、行程开关、压力开关及继电器、电磁阀元件组成，由这些元件来实现，硫化过程中各工序的自动控制。 一、 基本原理 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 橡胶制品的硫化过程，就是将其放在一定温度，一定压力的硫化模腔内，保持一定的时间，进行一种高分子反应，橡胶硫化性好坏 取决于其所 达到的硫化程度。过硫会使产产品发脆，欠硫化使产品发软，表面出现“白霜”。因此，在橡胶制品生产过程中，硫化工艺是必不可少的重要一环，也是对产品质重大影响的关键一步。 为了使橡胶达到性能的最佳的硫化程度，传统的做法是，通过控制硫化时间来完成整个硫化过程，这一种方法称为定时硫化工艺，它是以模腔内温度和压力恒定作为前提条件的。但是为了降低成本，橡胶厂一般采用饱和蒸汽作为热介质的，由于生产组织和环境的复杂性，以及某些机械和电气设备的故障，使得模范作用热锅炉的蒸汽压力经常产生或大或小的波动，从而这种供热系统不能使硫化模腔内的温度保持不变。对于大厂来讲，锅炉大，热惯性大，加上采用开环或闭环温度稳定系统来调节饱和热蒸汽压力，尚可减小温度波动的幅度，而对于小厂来讲，这个问题就显得更加突出了。同时，就是时间控制，也因这样那样的原因而不能得到准确保证。因此，定时硫化工艺不能实现最佳硫化。 根据橡胶硫化理论，硫化效应是衡量胶料硫人程度深浅的一个尺度。因此，只要使橡胶制品获得最佳硫化效应，就可使其达到最佳硫化程度。基于这种等效硫化概念来控制橡胶制品硫化过程的方法，称为等效硫化工艺。 在硫化湿度恒定的情况下，硫化效应： E=I t=k(10 t 式中 I 硫化强度 K 硫化湿度系数 T 从橡胶制品特定部位实测得的硫化温度 t 硫化所经历的时间 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 规定硫化所采用的标准温度 在一定范围内，忽略 k、 随 T 的非线性变化，因而有范德霍夫方程 2 K k(10 选 0，因而 t，因此等效硫化工艺可根据温度的变化，随时间调整硫化时间，确保最佳硫化效应的实现。 二、 设计思想 定型硫化机主传动系统的控制，主要是控制主电机的工作过程，当机械手把生胎存放好后，主 电机旋转带动横梁合模，定时器 时 15 秒，合模后进行硫化，定时器 时 76 分钟，得到最佳硫化轮胎，主电机又开始工作，带动横梁开模，定时器 延时 15 秒，然后这样重复下去，硫化第二个轮胎，为了安全起见，在横梁的极限位置装上限位器。 三、 硬件的设计 为保证主电机的正反转，主电路中接入两个接触器 控制电路中也有两个辅助触点 在控制电路中，可用电气控制，也可用单片机来进行控制，但单片机本来龙去脉就有蕊片集成度过高，结构设计紧凑小而全的特点， 51 单片机在简单的场合下应用，几乎 不需要增加其他的硬件资源，就可构成一个最小应用系统，使用非常方便。不过对于复杂的应用场合，最小应用系统往往不能满期足要求，必须在片外扩展相应的资源，单片机的系统扩展包括程序内存储器 扩展，数据存储器（ 展， I/O 扩展，定时 /计数扩展，中断系统扩展，以及其他特殊功能的扩展。 橡胶硫化机单片微型电脑控制器的模拟输入量为温度和内压信号，需 A/D 转换，从精度考虑， 8 位就够了，其它输入信为：起动信号，上限位置信号，和下限位置信号。起动信号由机械手放外买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 胎，离开模子后按动电钮开关给出，单片机只有接收 到起动信号才能开始硫化，并自动达到最佳硫化程度，自动开模结束硫化过程。上、下限位置相应于