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1、济南大学毕业设计1前言1.1设计的目的和意义塑钢门窗因坚固耐用、保暖性良好、价格低廉等优势而赢得市场。它正以迅猛的速度发展,并将逐渐取代金属门窗。随着加工水平的提高,塑钢门窗正进入高档建材市场,这对塑窗的加工提出了更高更精确的要求[1]。塑钢门窗使用塑钢材料作为门窗边框,经过四角焊接后成为门窗的主框架,在成为成品前需经过焊缝清理这最后一道工序。门窗的焊缝总在相邻的两条边框的45度角平分线所在的垂直平面内,所以清理工作主要包括对外角和上、下表面焊缝的清理。针对不同的型材,清理加工的运动形式会有不同,但加工面都集中在一个平面内[1]。在塑钢门窗的焊缝清理方面，国外主要采用数控形式。数控
2、清角机是利用数控技术控制刀具运动进行塑窗焊缝清理的数控机床。数控清角机的一般工作过程为：零件加工代码经由磁盘等信息载体、由计算机通讯或由操作工人输给控制装置，由数控装置进行编译，再经过数据处理，将伺服控制点数值及控制信号输给伺服系统，由伺服系统完成刀具的定位，定位后，刀具或旋转或直线圆弧运动，完成插补运算，完成一个工作周期[2]。目前我国已有一些厂家开始生产这方面的数控加工设备,然而它们所生产的清缝清角机一般采用专用的数控系统，其可开发性较差，改进数控系统的成本高，有些加工要求还不能很好实现。所以，设计一款新型的，经济实用型的能完成各种加工要求的开放式的数控塑窗清角机成为必要课题。
3、1.2国内外研究现状塑钢门窗的加工应用在国外已经有几十年的历史,自从上世纪八十年代初塑钢门窗在我国逐步推广使用以后,最早的塑窗加工设备全部从国外进口,国外的一些塑窗加工设备厂家如URBAN(欧鹏)、WEGOMA(威格玛)、HAFFNER(哈福纳)等厂家的设备陆续进入我国。这些早期的国外引进设备，由于控制技术水平有限,大部分产品都是采用中间继电器、时间继电器、接触器、熔断器、热继电器、热电偶等电器件的搭配组合来实现设备的电气控制，国外引进设备中普遍采用了单片机控制技术来实现设备的特殊要求[3]。随着半导体技术,尤其是微处理器及微型计算机的发展,以微处理器作为中央处理器的可编程逻辑控制
4、器PLC在工业界已普遍应用。PLC在塑窗行业的应用也大大简化了塑窗清角机的电路设计,提高了其电气系统的稳定性[3]。-15-济南大学毕业设计总之，国内外的塑窗设备行业经过十几年的发展至今已研制出了包括锯切、铣削、焊接、清角四大类上百个品种的产品。在这十几年中,随着计算机科学的发展和工业自动化提出的愈来愈高的要求，可编程控制技术也得到了飞速的发展，工业自动化领域发生了翻天覆地的变化。国内的塑窗设备生产厂家紧跟时代潮流，对工业自动化领域的变化作出了敏感的反应，PLC、PCC、IPC、NC、CNC等各种各样的新技术、新器件在各个产品上不断得到应用[3,4]。虽然国内的数控清角机得到了很大
5、的发展，但是和发达国家相比还比较落后，很多关键技术如数控系统、大功率伺服电机等还依赖于进口。1.3设计的内容本课题研究的最终目标是：根据塑窗清角机工作的需要，完成其数控系统的开发，包括数控系统的硬件电路的设计、控制软件的开发等。数控系统完成后，通过现场的调试和实验，能达到正确控制机床动作的目的，并且可以满足清角机加工速度及精度的要求。本设计的创新部分是：全触屏的操作界面设计和示教界面的图形显示功能。本设计的主要设计步骤为：第一部分了解塑窗行业和数控清角机的现状和发展状况，研究本设计的课题来源和研究内容；第二部分进行总体方案的设计，首先分析数控清角机实际工作需要，提出大体的设计方案，
6、经比较分析，最后得到总体方案；第三部分分析性能要求和精度要求，然后对其硬件设计的电机选择、驱动电路等电气模块和运动控制器的选择模块给出相应方案；第四部分从各个子功能模块入手，依据不同功能相设计界面和编写程序；第五部分是对整个设计过程进行评估。-15-济南大学毕业设计2总体方案设计2.1功能与性能要求分析2.1.1数控清角机机械结构的认识（1）塑窗清角机机械本体组成：主要由底座、活动平台、清角刀具、塑窗定位架构成。活动平台及塑窗定位架固定在底座上，塑窗定位架固定在底座的右侧，活动平台固定在底座的左侧[5]。①工件定位夹紧装置该装置主要由工作台平板、回转定位板、定位柱、定位气缸、定位撞
7、块、压紧气缸及压紧机构等组成。工作台平板设计成左右分体式，由螺钉和定位销将其固定到机架上。工作台前端设两块回转定位板，用于工件的外角定位。后设两个定位柱，定位柱的安装轴颈与定位外圆设置了偏心，可以微调定位位置。在两块工作台平板的中间，设置了两块导板，导板中部设导向槽，装于定位块两侧的4只球轴承即被套在导向槽内，使定位撞块被夹持在两导板之间，并能沿槽作滑动，定位工作是由定位气缸带动曲柄滑块机构，使定位撞块在导向槽的约束下作起伏移动来完成的：定位气缸借助肘关节轴承与曲柄和
