冲压机床自动送料控制实现说明书

1、本科毕业论文（设计）题目冲压机床自动送料控制实现毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），是本人在导师的指导 下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发 表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除 文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公 开发表或撰 写 过 的 研 究 成 果 。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人毕业论文（设计）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律 责任。论 文 作 者 签 名 : 年月日冲压机床自动送料控制实现摘要：随着社会的发展，科技水平不断提高，现

2、代工业的自动化程度越来 越高。冲压机床在制造业中起着至关重要的作用。然而现在还有很多冲压机床使 用手动送料和机械方式送料，这些方式存在着很多缺点，比如生产效率低、成本 较高，存在着安全隐患等等。本文通过对现有的普通冲压机床的运动规律进行了解与分析，设计一种通过 PLC 控制的自动送料系统，首先设计出自动送料装置的机械结构，然后使用 PLC 控制自动送料装置，从而实现冲压机床的自动送料。这种自动送料方式可以适用 于不同的机床，方便调节送料长度，跟随时代的进步，提高冲压的自动化程度、 冲压精度以及冲压效率。关键词：冲压机床；自动送料；PLC 控制IRealization of automatic

3、feeding control for stamping machineAbstract: With the development of society, punching machine plays an important role in manufacturing industry. But now there are a lot of stamping machine manual feed and feeding mechanical way, which has many shortcomings, such as low efficiency, high cost, and a

4、 potential safety hazard.In this paper, we understand and analyze the motion law of the existing ordinary stamping machine.A kind of automatic feeding system using PLC is designed. First of all, design the mechanical structure of the automatic feeding device is designed, then using the PLC control a

5、utomatic feeding device to realize the automatic feeding of stamping machine. This automatic feeding mode can be applied to different machine tools, so as to adjust the feeding length, follow the progress of The Times, improve the automatic degree of punching, punching precision and punching efficie

6、ncy.Keywords：Punching machine；mechanical feed；Programmable Logic Controller目 录III摘要IAbstractII1 绪论11.1 研究目的及意义11.1.1 研究的目的11.1.2 研究的意义11.2 国内外发展现状21.3 研究内容21.4 本章小结22 冲压机床结构分析32.1 冲压机床的原理32.1.1 简介32.1.2 工作原理32.2 冲压机床的分类32.2.1 滑块驱动力42.2.2 滑块运动方式42.2.3 滑块驱动机构42.2.4 本章小结53 控制方案设计63.1 冲压机床自动送料的功能要求63.2

7、送料方式的选择63.2.1 机械方式自动送料介绍63.2.2 冲床自动送料控制方法73.3 控制方案设计83.3.1 送料结构83.3.2 工作流程103.4 主要装置113.4.1 液压传动系统113.4.2 限位开关133.4.3 编码器153.4.4 本章小结154 控制系统164.1 方案选择164.2 电气原理174.2.1 I/O 分配174.2.2 电气原理图184.3 PLC 程序的编写194.4 本章小结215 总结22参考文献23致谢24附录 A 外文文献翻译25附录 B 接线图56附录 C 程序57附录 D 自动送料装置结构三维图581 绪论1.1 研究目的及意义1.1.

8、1 研究的目的在当今世界，科技的力量越来越强，各种琳琅满目的电子产品出现在我们的 生活和学习中，衣食住行处处可见智能化的发展，但是，基础的机械制造业仍然 在世界上有很高的地位，非但没有被逐渐淘汰，而且有了更好的发展。在机械制 造领域，各式各样的机床有着不可或缺的作用，大多数的机械零件、机械产品的 加工生产都用到了机床。冲压机床更是在机械加工工厂随处可见，小到手表的金 属后盖，大到汽车的外壳都用到了冲压技术。冲压机床通过对物料如金属板料进 行冲压使其变成所需要的产品形状，在现今这个讲究效率、低成本的社会，提高 冲压机床的自动化是大势所趋，冲压机床送料的方式性能对于其提高自动化有很 关键的作用。以

9、前的一些手动送料的方式已经不能满足现在大规模生产制造要求， 因此，冲压机床的自动送料的方法和装置渐渐出现并得到充分的利用。现如今，很多冲压式机床都是通过机械的方式实现自动送料，从而导致安装 时不方便，精度不易掌控，送料长度固定，要想改变送料长度，必须要通过重新 计算设计才能实现，极其的不便。因此，设计一种通过控制方法实现自动送料的 意义很大，它可以消除或者明显改善这些缺点、不足。本次设计采用控制方式实现其自动送料，适用于多种冲床，易调节送料间隔， 拆装简单方便，自动化程度提高，进一步提高生产效率以及生产质量。1.1.2 研究的意义冲压机床自动送料的控制实现具有以下意义;（1）提高冲压的自动化

10、可以适用于不同的机床，在安装时简单方便，操作起来较为简便，自动化程度高，容易调节送料的长度。（2）节省成本，生产效率高 操作时简单方便，对工人的技术水平要求不高，一人可以同时管理多台冲压机床。（3）操作安全 相对于手动送料的方式，控制方式实现自动送料不需要当每次冲压完成时，9人工将物料放入冲压机床冲头下边，在发生意外情况时，防止了工人受到伤害。1.2 国内外发展现状随着社会的不断进步，工业进展迅速，在机械制造业领域，冲压工艺的出现 简化了很多传统的机械加工，因此，冲压机床有着非常重要的地位。近几年，国内技术虽然没有国外技术更加成熟先进，但其差距已经越来越小。 大型的多工位压力机在过去只有工业发

11、达的国家，比如德国才拥有，我国只能从 外国进口，没有自己的技术。但在 20 世纪末，经过相关行业的技术人员不断摸索 和努力开发，我国终于也研制成功。在当今机械制造业，比如汽车，航天，电器 等领域，需要很多的各种各样的板料零件，特别是在汽车生产制造方面的行业， 随着人们对潮流的追逐，汽车的样式变得越来越丰富多样，以满足人们的不同品 味要求，在制造过程中也越来越自动化、规模化。随着 21 世纪的到来，人们的生 活越来越好，人们渐渐富裕起来，对美好的生活越来越向往，这使得汽车的需求 量大大加多，这使得机械制造领域对金属板料加工有了更大需求和要求，因此， 我国的冲压机床得到了快速发展。冲压机床为了满足

12、要求逐渐升级换代，运用到 了很多诸如信息技术、自动化技术之类的技术方法，然而，在冲压机床的自动送 料方面的技术并没有得到相对应的发展。1.3 研究内容本次设计的研究内容主要有以下几个方面:（1）对现有的冲压机床进行分析，了解其工作原理，分析冲压机床的运动规 律；（2）了解现有的冲压机床自动送料装置、分析其结构和工作原理；（3）采用控制方式实现冲压机床的自动送料。1.4 本章小结在本章中，主要介绍了冲压机床自动送料控制实现这个课题的研究目的，阐 明了冲压机床及其送料装置近几年的世界发展情况，并对本课题的研究方向及内 容进行了说明。2 冲压机床结构分析2.1 冲压机床的原理2.1.1 简介冲压机床

13、，一种对物料进行冲压从而改变物料形状，使其变为所需要的形状 简称冲床。当今，很多工厂、生产车间都在使用冲压机床，冲压机床使得很多机 械加工变得更为简便，大大的提高了工厂的生产力。冲压机床主要针对于板料， 可以进行冲孔、拉伸、成型等等，冲压机床运用于很多领域，在当今制造业有着 不可或缺的作用。比如汽车、摩托车，电脑、家用电器、导弹、飞机等等都用到 了冲压机床。2.1.2 工作原理冲压机床将电机的转动转换为冲床冲头的上下运动，从而实现对工件进行连 续冲压，使得板料成型。连杆的旋转到冲压机床冲头上的滑块上下动作通过一种球型机构或是圆柱型 机构连接起来，这种机构通过转化这两种运动使得冲压机床正常工作。

14、图 2.1 冲压机床2.2 冲压机床的分类现有的冲压机床可以从滑块的三个方面进行分类。2.2.1 滑块驱动力冲压机床是通过冲头的上下运动来对材料进行冲压的，冲头连接着冲床滑块， 因此，冲压机床的工作过程是通过带动滑块来完成的，不同的冲压机床有着不同 方式的驱动力，有的冲压机床是通过机械的方式驱动滑块，而有的冲压机床是通 过液压的方式驱动滑块。一般情况下，加工普通的金属板料时，大部分使用的都是机械式冲压机床。 液压式冲压机床使用的范围也较为广泛。2.2.2 滑块运动方式很多冲床为了适应不同的加工领域，其滑块设计出了不同的运动方式，以此 可分为三类：单动冲压机床、复动冲压机床、三动冲压机床。复动冲

15、压机床和三动冲压机床更多的用在需要加工较大材料的的地方，没有 单动式冲压机床运用的多。2.2.3 滑块驱动机构不同的冲压机床在滑块的驱动上使用的机构可能也不同，现如今，冲压机床 根据滑块的驱动机构可以分为八种，分类情况见表 2.1。表 2.1 机械式冲床种类冲详解 床种类滑块驱动机构主要用途特点性能应用范围曲轴式冲压机 床曲轴机构冲切、拉伸、 锻造、弯曲功能多，适用 范围广几乎所有的冲 床加工无曲轴式冲压 机床偏心齿轮冲切、拉伸、 锻造、弯曲轴刚性好、润 滑性能好行程较长的情 况锻压、压溃、多用性、造价摩擦式冲压机摩擦传动与螺弯曲、成形、低、但加工精已经逐渐被淘床旋机构拉伸度低、生产速汰度慢肘

16、节式冲压机压印加工、精滑块运动曲线冷间锻造床肘节机构整、压缩加工好主要用于耐火结构简单，制螺旋式冲压机螺旋机构材料的成型造容易，但效应用范围较广床率低齿条式冲压机齿条与小齿轮挤压、榨油、结构简单、制已经被液床机构压入造容易压式冲床取代连杆式冲压机连杆机构较大零件的加加工周期短、汽车主体面板床工床台面宽加工需要较小压力滑块的活动曲凸轮式冲压机凸轮机构的地方线好，但压力适用范围较小床较低2.2.4 本章小结本章中，对现存的冲压机床的原理进行了阐述，并对其结构进行了深入的研 究与分析。然后对世界上的各种冲压机床进行分类分析，了解其、冲压机床的各 种用途、结构、特点性能以及适用范围。通过以上方面开始对

17、冲压机床自动送料 的控制实现开始设计。3 控制方案设计3.1 冲压机床自动送料的功能要求在开始设计冲压机床自动送料系统时，首先需要明确它的作用和功能，再进 行具体设计。通过第一章对冲压机床的分析了解，冲压机床自动送料的功能作用 主要有以下几点：（1）当冲床还未开始冲压时，将板料送入冲床工作台面上；（2）当冲床向下运动准备进行冲压时，送料结束；（3）可以不断循环（1）（2）过程完成自动送料动作；（4）可以按照所需要的送料长度对冲床进行送料。 具体功能为：当冲床冲头提起时，根据多需要的送料长度进行送料，在冲头下压进行冲压之前送料结束完成一次冲压。当下一次冲床的冲头提起时，自动送 料装置继续根据所需

18、送料长度进行送料，依次循环。以上便是本次设计的冲床自 动送料装置的主要功能。3.2 送料方式的选择3.2.1 机械方式自动送料介绍图 3.1 单边辊轴送料装置原理图现今有一部分冲压机床送料方式是采用机械方式。机械方式的自动送料是将自动送料设备与冲压机床通过连杆机构连接起来，通过送料设备与冲压机床冲头 的配合进行自动送料。如上图所示，当冲压机床的冲头随滑块提起时，连杆带动大齿轮，然后大齿 轮带动辊轴使板料向前送进进行送料，当冲头下压快对板料进行冲压时，一次送 料结束。依次循环，完成冲压机床的自动送料。图 3.2 机械方式送料实物图3.2.2 冲床自动送料控制方法用控制方法实现自动送料是将送料机构

19、与冲压机床分开，安装便捷，可控性 高。对此，通过第二章对冲压机床结构及原理进行分析选出了以下几个方案来实 现冲压机床的自动送料。方案一：设计一种机械手，通过机械手来给冲压机床进行送料。通过机械手 将物料抓住然后送到冲压机床冲头下边然后松开回到最初位置完成一次送料，之 后按此循环即可实现冲床的自动送料。这种方式自动化程度高，方便更改送料长 度，但这种方式的自动送料对控制方面的要求较高，对机械手的设计难度也必较 高，并且其造价也较为昂贵。方案二：使用液压或者气压传动的方式与冲床配合进行自动送料。通过液压 或者气压的方式先将板料夹紧，然后向前送进所需的送料长度，所需的长度送进完成后，与板料分离并回到

20、原始位置，完成一次送料。依次循环完成冲压机床的 自动送料。整个过程基本为：夹紧板料送进板料分离板料退回复位。需要两个双 作用液压缸或者气压缸，其中一个双作用缸负责夹紧和分离板料，另一个双作用 缸负责送进和退回，两个双作用缸相互配合完成冲压机床的自动送料。对于液压传动，它是通过加装油液进行工作的，油液的温度较大时不易保持 传动速度的稳定性，油液污染对传动的性能也有较大的影响；对于气压传动，它是通过吸取空气进行工作的，因此在使用时比较方，而且 其对环境没有污染，反应也较为迅速。但气压传动运动的润滑性能不高，在工厂 车间，空气质量较差，不利于气压传动。这两种传动方式的精度都不高，不容易控制，造价也较

21、为昂贵。 方案三：使用电机带动滚轮，通过滚轮的滚动将板料送进冲压机床。如图 3.3所示，板料上方的滚轮通过连接一个电机来带动其旋转，与板料下的滚轮配合夹紧板料使得板料向前送进。这种自动送料方式比较容易控制，工作效率高。3.3 电机带动滚轮进行送料综上分析，本此设计选择方案三，使用电机带动滚轮，通过滚轮的滚动将板 料送进冲压机床。3.3 控制方案设计3.3.1 送料结构根据冲床自动送料控制方法中的方案三设计出送料结构。对于开始送料与一 次送料结束的控制方法有两种方案可供选择。以下是这两种方案的对比分析：方案一：如图 3.3 所示，两个滚轮始终夹紧板料，上滚轮连接电机。当开始送料时启动电机，电机带

22、动滚轮使板料向前输送，当送料长度达到以后，电机停 止转动，从而使板料停止输送完成一次冲压，依次循环。送料的一次循环基本过 程为：电机启动开始送料电机停止送料结束。这种方式控制起来比较简单， 但冲床在冲压频率较高的情况下，电机不断的开始和停止转动，很容易损坏电机。方案二：与方案一一样，上滚轮同样连接电机，但开始送料之前上滚轮与板 料分开，先启动电机，当开始送料时，将上滚轮下压但板料上与下滚轮夹紧板料 使板料向前输送，当送料长度达到以后，将上滚轮提起，从而使板料停止输送完 成一次冲压动作，依次循环。送料的一次循环的基本过程为：滚轮下压开始送 料滚轮上提送料结束。这种方案电机一直处于启动状态，连续转

23、动，容易控 制送料长度。综上分析，选择方案二作为本次设计的自动送料装置结构方案。图 3.4 冲压机床自动送料结构具体的结构设计如图 3.5 所示，其中滚轮 1 上安装有电机和液压系统装置。电机负责带动滚轮转动，液压装置负责将滚轮 1 下压到板料上和从板料上提起，滚轮 1 的初始位置为如图所示的提起状态。滚轮 2 上安装有正交编码器，板料在向前输送时，会带动滚轮 2 转动，通过滚轮 2 的转动从而计算出将板料的送进长 度。为了防止当滚轮 1 松开时，板料由于惯性会继续向前送进，因此设计滚轮 3和滚轮 4 来夹紧板料从而增加与板料之间的摩擦力，防止板料因惯性前移影响到 冲床冲压。3.3.2 工作流

24、程冲压机床的自动送料工作流程如图 3.5 所示。图 3.5 自动送料工作流程冲床自动送料控制系统具体工作流程如下：（1）先手动将板料放入自动送料机；（2）启动自动送料装置，电机开始转动并带动滚轮 1 转动；（3）启动冲床，冲床冲头对板料冲压，并带动连杆，冲压完成时，冲头带19动连接杆触碰到限位开关从而给安装在滚轮 1 上的液压装置一个信号；（4）液压系统接收到该信号后，此时冲床冲压刚抬起，然后液压装置通过 液压缸将滚轮 1 下压到板料上，使其与滚轮 2 配合夹紧板料，使得板料向前送料；（5）当编码器测得所需要的送料长度之后，液压装置通过液压缸将滚轮 1提起复位，一次送料结束。（6）依次循环,实

25、现冲床的自动送料。3.4 主要装置3.4.1 液压传动系统为了更好的配合冲床冲压，通过分析对比，在用机械方式来控制滚轮 1 的上提与下压和用液压传动控制滚轮 1 的上提与下压之间两种方案里，选择了液压传 动的方式。在滚轮 1 上装有液压传动系统，用液压传动的方式来提升和下压滚轮 1 实现 开始送料与停止送料。图 3.6 滚轮 1 液压传动系统工作原理图1-溢流阀；2-油管；3-换向阀；4-液压缸；5-油箱；6-液压泵；7-单向阀 如图 3.6 所示，为冲床自动送料装置中安装在滚轮 1 上的液压传动系统工作原理。其回路为：液压泵单向阀电磁换向阀液压缸油箱。当电磁阀 3 通电，液压缸活塞向下运动，

26、使得其带动滚轮 1 下压与滚轮 2 配合夹紧板料并将板料向前输送；当电磁阀断电，液压缸活塞向上运动，使得其带 动滚轮 1 提起与板料分开，从而停止送料。溢流阀：当液压系统的压力超过了调定的压力时，阀口将会打开，保障了液 压系统的正常工作，也可称之为安全阀。溢流阀主要分为直动式溢流阀和先导式 溢流阀，经过分析，根据送料需求，如图 3.7 所示，本次液压传动系统的设计采 用先导式溢流阀。图 3.7 先导式溢流阀工作原理图及实物图油管：输送液压油的管道。换向阀：如表 3.1 所示，为现有的各种换向阀。换向阀的作用非常大，它可 以调节油液运动的方向。表 3.1 换向阀的分类液分类 压阀阀芯运动方式操作

27、方式阀芯位置通口数目换向阀转阀手动换向阀二位阀二通阀滑阀机动换向阀三位阀三通阀夜动换向阀四通阀电液换向阀五通阀电磁换向阀本次设计使用的是二位四通电磁换向阀，它是利用电磁铁的吸引力来推动阀 芯换向，从而改变液压系统中油液的运动方向。图 3.8 双作用液压缸原理图液压缸：液压缸有很多不同的类型。根据送料装置结构和工作要求，本次设 计使用的液压缸为双作用单杆缸，其原理图如图 3.8 所示。液压泵：现今在液压系统中使用的液压泵的工作原理基本都是一样的。它是靠液压密封的工作腔体积的变化来实现压油和吸油的液压泵根据一定时间内输出 的油液体积是否可以改变可以分为变量泵和定量泵，顾名思义，变量泵在一定时 间内

28、输出的油液体积可以变化，而定量泵不可以。单向阀：本次设计中使用的是普通单向阀，如图 3.9 所示。其作用是避免油 液回流，使得油液只能流到一个方向。图 3.9 单向阀1-阀体；2-阀芯；3-弹簧3.4.2 限位开关在本次设计中，限位开关主要用于控制是否开始送料，当冲床冲头对板料冲 压后，连接在冲头上的连杆碰压到行程开关，此时液压系统启动将滚轮 1 下压， 实现送料。图 3.10 限位开关它的原理是当机械部件触压到开关时，使得开关改变控制电路（闭合或断开）。 这种开关是一种很常见的小电流主令电器元件。表 3.1 位现有的各种限位开关结 构和主要功用。表 3.2 限位开关结构及作用结构作用限位开关

29、外壳定位控制操作头顺序控制触点位置状态接触式限位开关在当开关的触头触碰到挡块时，切断或改变控制电路，设备 便会根据控制要求做出下一步动作，比如停止运行、向与之前运动方向相反的方 向运动等。非接触式限位开关顾名思义，就是不需要物理接触就可以实现电路的 控制。表 3.3 为现有的各种限位开关的型式分类。表 3.3 限位开关的分类分类限位开关型式结构接触式限位开关直动式行程开关滚轮式行程开关非接触式限位开关微动式行程关组合式行程开关直动式行程开关的原理很简单，就像常见的电灯开关原理一样，当机械设备 触压到行程开关时，行程开关的触头便会动作，当机械设备与行程开关分开后，行程开关的触头在弹簧的作用下回到

30、原始的位置。单轮的滚轮式行程开关是当运 动部件触压到滚轮时，使得开关动作，运动部件离开滚轮后，开关上的滚轮通过 弹簧回到最初的位置。但双轮旋转式行程开关只能当运动部件向与之前运动方向 相反的方向运动然后触压到另一个滚轮时才会回到原始位置。3.4.3 编码器本次设计根据自动送料装置的功能要求，使用的编码器为正交编码器。本设 计中，在自动送料装置上的滚轮 2 上装有正交编码器，使用正交编码器来测量板料送进的长度，当滚轮 1 下压开始送料后，板料带动滚轮 2 转动，这时装在滚轮2 上的编码器就会测出滚轮转动的圈数。正交编码器是把位移转换为周期性电信 号，然后把电信号转化为脉冲，位移的大小通过脉冲数来

31、表示。计算出一个毫米 所对应的脉冲数就可以确定设定长度的脉冲数，从而可以改变所需的送料长度。图 3.11 编码器3.4.4 本章小结本章对冲压机床自动送料的功能要求进行了详细说明，根据所需的功能要求 设计了几种可以实现该功能的方案，通过对这几种方案的优缺点的仔细分析，选 出了最适用于本设计的设计方案。并对其结构进行了设计。最后，对所设计的自 动送料装置的主要元件进行了分析介绍，选出所需要的相关电气元件。4 控制系统4.1 方案选择现如今，有很多的控制方法，在大学的几年学习中，PLC（可编程控制器）和 单片机原理等控制系统都有学到。但在实际设计中需要根据所处环境、可靠性、 成本、体积等等一些不同

32、情况下选择出最适合冲压机床自动送料系统的控制系统。 目前，此次设计有三种控制方法：继电器控制、单片机控制和 PLC 控制，通过对 继电器控制、单片机控制以及 PLC 控制三种控制方法的工作原理进行分析，选择 出最试用于本次设计的控制方法。（1）继电器控制 继电器控制系统主要利用硬件接线从而实现控制，一般是由导线、主令电器、继电器以及接触器等部件组成。线路较多，在接线时容易接错，设备的体积也较 大、系统灵活性太低、功能单一，难以满足一些控制要求多变的情况，在继电器 控制系统中有很多的触点，其寿命较短，因此继电器控制的可靠性也不高。（2）单片机控制 单片机的造价也相对较低，可以实现很多功能。但由于

33、单片机制作工艺、部件质量、布局结构等各种因素，可能会导致其故障率高、靠干扰能力差、扩展不 方便等。单片机所处的环境对其影响较大，而且开发的周长较长。在冲床工作的 车间，环境较为恶劣，对单片机的影响和干扰较大。（3）PLC 控制图 4.1 单片机PLC可编程控制器，可编程控制器是通过设计多个模块组成的，当其出现问 题时，只用找到出现问题的的模块，然后更换就可以使系统继续正常运行，这种 模式对于查找故障也很方便，大大提高了生产工作效率。同时，可编程控制器有 很强的保护能力和自检功能，维护方便，出现故障率很低。可编程控制器可以轻松应对各种场合，很适用于在冲压车间这种环境较差的地方。它有很多不同的硬

34、件设备，可以根据不同的控制需要组成不同的控制系统，很容易实现不同的要求。 很多的可编程控制器使用了梯形图编程，这种编程方法逻辑简单，比较容易读懂。根据以上分析，三种控制系统的性能如表 4.1 所示。表 4.1 控制系统性能对比性控能使用环可靠性成本功能简易性扩展性维护性制方境要求继电器一般较差低一般较差较差较差单片机较高一般低较强一般一般一般PLC一般较高较高较强较好好好通过以上各个控制系统性能的对比分析，最适合本次设计所需的控制方式为PLC 控制。当今可编程控制器市场上，有着很多可编程控制器种类，比如西门子公司的 可编程控制器和三菱公司的可编程控制器，可以满足不同的工业层次所需的控制 要求。

35、通过查阅相关资料，对三菱 PLC 与西门子 PLC 的性能功用进行对比分析， 如表 4.2 所示，选出最适用于本次设计的可编程控制器。综合分析后采用三菱 FX-2N-48MR-001 作为自动送料控制使用的控制器。表 4.2 三菱 PLC 与西门子 PLC 优缺点分析难度程序指令主要特点三菱 PLC较小简单、理解容易较多复杂动作控制西门子 PLC大较为抽象少通信和过程控制4.2 电气原理4.2.1 I/O 分配通过分析冲压机床自动送料的控制流程，对 PLC 的输入/输出地址进行合理的 分配。具体的 I/O 分配如表 4.2 所示。表 4.3 I/O 分配表输入输出端口功能端口功能X0编码器 A

36、Y0输送电机运转X1编码器 BY1输送电机高速X2手动Y2输送电机低速X3自动Y3电磁阀X4自动启动X5停止X6手动启动输送电机X7手动输送X10冲压完成信号4.2.2 电气原理图图 4.2 部分接线图根据冲床自动送料系统工作要求，通过对电气方面的知识的学习和了解设计 出冲压机床自动送料控制系统的各硬件接线原理图，如图 4.2 所示为部分接线图， 其中，各输入输出端口地址连线对应 I/O 分配表。完整的硬件接线图见附录 A。4.3 PLC 程序的编写在本次冲床自动送料控制设计中，编写 PLC 控制程序的软件使用的是 GX Works2 编程软件。该编程软件与传统三菱的 GX Developer

37、 编程软件相比，操作性 能和其功能有了很大的提高，使用户更加容易使用和操作。图 4.3GX Works2 初始界面在用 GX Works2 编程软件时，首先打开 GX Works2，如图 4.3 所示，创建一个 新工程。点击工程，然后在工程选项的菜单栏里点击新建。图 4.4 新建工程如图 4.4 所示，设置 PLC 系列、机型、工程类型以及程序语言。根据本次设 计要求，PLC 系列为 FXCPU，机型为 FX2N,工程类型为简单工程，程序语言为梯形 图。设置完成确定以后，开始编写程序，如图 4.5 所示。图 4.5 开始编写程序界面根据自动送料装置的功能要求编写控制程序，完整控制程序见附录 B

38、，部分 程序如图 4.6 所示。软元件注释如图 4.7 所示。图 4.6 部分控制程序29图 4.7 软元件注释最后对程序进行检查，达到所有所需的控制目的，完成冲床自动送料机的送 料过程，用 PLC 控制的方法实现冲压机床的自动送料，提高冲压机床的自动化程 度。4.4 本章小结在本章中，根据自动送料装置的控制要求，设计出了三种控制方案，通过对 这三种方案各个方面进行了综合分析，得到了最适用于本设计的控制方案（PLC 控制）。根据功能要求绘制出硬件接线图，得出 I/O 分配表，最后编写出 PLC 程 序并对其检查、调试，达到控制目的，完成冲压机床自动送料控制实现的最后部 分。5 总结在毕业设计的

39、选题、开题、到现在的几个月里，经过指导老师的悉心指导和 支持，最终完成了这次的毕业设计。在本次设计中，通过查阅资料和网上学习运用到了液压传动、可编程控制（PLC）和相关电气控制等一些方面的知识。在液压传动系统中，分析它的结构性 能及其优缺点，了解液压系统的工作方式和回路，并通过对各种液压元件的研究 分析设计出最简便、易控制、操作简单的液压传动系统。在电气控制方面，了解 各电器元件的组成结构以及其工作原理、选择最适用的电器元件，并绘制出硬件 接线图。在可编程控制系统方面，选择合适的可编程控制器和编程软件非常重要， 确定编程所使用的软件后，设计出实现控制要求和功能的控制系统。在设计过程 中，首先对

40、冲压机床的发展进行研究，并分析其结构和工作原理，然后对冲压机床的送料方面进行研究，了解送料方面的历史发展和现有的一些送料方式比如手 动送料和纯机械式送料，对其结构、理念进行分析，从中吸取优点及缺点，从自 动化程度、生产效率、劳动强度、安全程度、生产成本、等方面考虑，设计出一 种通过控制实现的冲压机床自动送料系统。综上，本次毕业设计主要完成了以下几个内容：（1）查阅相关资料，对英文文献进行翻译；（2）对各种冲压机床的结构进行分析，了解其运动规律；（3）对现有的各种冲压机床的送料方式和一些自动送料方式的原理进行研 究分析；（4） 采用控制方式实现冲压机床的自动送料；（5）确定控制方案，设计自动送料

41、的结构原理；（6）绘制出电气接线图；（7）选择控制系统，编写出控制程序。（8）对控制程序进行调试检查，并加以改进。 此次的毕业设计，途中有很多很多的困难，锻炼了我解决问题的能力。学习不能只学不用，要将书本上的知识合理的运用到现实问题上。这次设计让我学会 怎么将的知识运用到设计中。参考文献1 陆国庆. 冲压自动化生产线工序间过渡系统优化设计D. 上海交通大学, 2008. 2 唐惠. 端拾器 CAD 辅助设计的研究与实现D. 上海交通大学, 2007.3 南雷英，戚春晓，孙友松.冲压生产自动送料技术的现状与发展概况J.锻压装备与制造 技术，2006（2）：18-20.2 焦连岷.冲床的数控改造及

42、全自动送料装置的研制D.南京：南京理工大学，2007. 3 王振宁，张学良.冲压机自动送料机构气动系统及 PLC 控制J.液压与气动，2003（10）:49-50.4 徐刚，鲁洁，黄才元.金属板材冲压成形技术与装备的现状与发展J.锻压装备与制造技 术，2004（4）：16-22.5 张新华，俞震初.冲床自动送料机的原理与设计J.锻压技术，1993,18（5）：46-49. 6 张新华，鲁志康，赵建跃.冲床自动送料机的 PLC 控制与设计J.锻压技术，2000，25（2）：44-46.7 鲁世红，金龙，杜超.卷板机自动送料技术的现状及发展趋势J.锻压技术，2017,42(7):1-5.致谢光阴荏

43、苒，四年的大学生活即将画上句号，在大学的学习生活使我受益匪浅。 在这四年的学习期间，我得到了很多老师、同学和朋友的关怀和帮忙。在毕业设 计论文即将完成之际，我要向所有期间给予我支持、帮忙和鼓励的人表示我最诚 挚的谢意。首先，我要深深感谢我的指导导师张艳丽老师。张老师为人谦和，平易近人。 在论文的选题、搜集资料和写作阶段，张老师都倾注了极大的关怀和鼓励。在论 文的写作过程中，提出许多中肯的指导意见，使我在研究和写作过程中不致迷失 方向。借此机会，我谨向张老师致以深深地谢意。其次，我还要感谢四年来教导过我的老师们，正是因为有了他们严格、无私、 高质量的教导，我才能在这几年的学习过程中汲取专业知识和

44、迅速提升潜力;同时 也感谢这三年来与我互勉互励的诸位同学，在各位同学的共同努力之下，我们始 终拥有一个良好的生活环境和一个用心向上的学习氛围，能在这样一个团队中度 过，是我极大的荣幸.同时也感谢四年以来和我朝夕相处的五位室友，四年，我们共同学习，共同成长。我还要感谢我的家人，他们给我极大的鼓励与朴素的帮忙。附录 A 外文文献翻译Design and control of a heavy material handling manipulator for agricultural robotsSatoru Sakai Michihisa Iida Koichi Osuka Mikio Umeda

45、Abstract In this paper, we propose a manipulation system for agricultural robots that handle heavy materials. The structural systems of a mobile platform and a manipulator are selected and designed after proposing new knowledge about agricultural robots.Also, the control systems for these structural

46、 systems are designed in the presence of parametric perturbation and uncertainty while avoiding conservative results. The validity of both the structural and control systems is confirmed by conducting watermelon harvesting experiments in an open field. Furthermore, an explicit design procedure is co

47、nfirmed for both the structural and control systems and three key design tools are clarified.Keywords Agricultural robots Manipulator Robust control Evaluation index1IntroductionIn the field of agriculture, various operations for handling heavy materials must be performed. For example, in veg-etable

48、 cropping, workers handle heavy vegetables during the harvest season. Additionally, in organic farming, which is rapidly gaining popularity, workers handle heavy compost bags during the fertilizing season. These operations are dull, repetitive, and require strength and skill on the part of the worke

49、rs.A great deal of research on and development of agricultural robots took place in the 1980s. Kawamura et al. (1984) developed a fruit-harvesting robot for orchards. Grand et al. (1987) developed an apple-harvesting robot. Their stud-ies were followed by others (e.g., Kondo and Ting 1998; Hwang and

50、 Kim 2003; Mario and Reina 2007; Tokunaga et al. 1999; Henten et al. 2003) including Edans study (Edan et al. 2000) and our studies (Sakai et al. 2002, 2003, 2004, 2005, 2007). Many of these studiesspecifically examine the structural system design (e.g., machine or circuit design, camera configurati

51、on) of robots and report the realization of basic actions in actual open fields. Recently, Martinet and co-workers (Lenain et al. 2006; Fang et al. 2005) rea-sonably discussed the control system design of agricultural vehicles in sliding conditions. Taken together, these studies specifically address

52、 only one structural system or one control system of agricultural robots. Few papers have discussed explicit design procedures for both structural systems and control systems. However, many agricultural robots are currently not in the commercialization or diffusion stages.In-stead, they remain in th

53、e research and development stages. It is thus important to support further research and development to improve the performance and reduce the initial cost of these robots.Apart from some developing components such as advanced vision, it remains unclear how much the existing (and implicit) design pro

54、cedures can be improved. This situation is serious because it is also unclear whether there are design tools that evaluate the possible improvements to the performance and initial cost. In order to clarify the status of these design tools, we need to confirm an explicit design procedure for both the structural and control systems.In this paper, we report the realization of a heavy material handling manipulator for agricultural robots in Fig. 1. More precisely, the structural systems of a mobile platf