自动模拟焊接设备设计

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1、自动模拟焊接设备设计作者：吕敏指导教师：周嵘摘要：本论文是对毕业设计——自动模拟焊接设备设计所采用的方案以及所使用的硬件、软件技术和所能达到的效果的描述。自动模拟焊接设备在动力上采用气动的方式，接近开关提供反馈信号，采用可编程控制器（PLC）实现总的控制。自动模拟焊接设备能实现手动送料，自动分配焊接机焊接，然后机械手自动地将已加工完毕的工件运走的一系列连续的动作。自动模拟焊接设备是一套教学设备，能帮助学生学习气动技术，学习可编程控制器（PLC）的使用及传感技术。关键词：可编程控制器，气动技术，接近开关1、绪论随着时代的进步，社会的发展，气动技术

2、和可编程控制器在工业上的运用越来越广泛。作为机械专业的学生，学习气动知识和可编程控制知识是必须的，但我们缺少将两者组合在一起使用，形成一个完整的系统的学习。自动模拟焊接设备是一套教学设备，将气动知识与可编程控制知识综合起来，有助于学习气动技术和可编程控制的相关知识。自动模拟焊接设备的原理及方法亦能适用于实际生产的系统，它能提高生产效率，而且由于驱动采用气动方式，故几乎不对环境造成污染，因此对于实际生产也有很大的意义。2、方案设计2.1硬件部分自动模拟焊接设备是一个完整的系统，包含了动力、执行、检测、控制等部分，由不同的元件来实现各个部分的功能，

3、达到预期的效果。2.1.1动力机构动力机构采动气动的方式。从贮气罐中出来的压缩空气经过适当的阀的控制，就可满足压强、方向、流量的要求，从而驱动各个执行元件完成规定的动作。虽然动力机构亦可采取伺服电机的形式，但在自动模拟焊接设备中，由于要实现的动作很多，而且这些动作之间又具有相对独立性，需要多个伺服电机才能完成规定的动作，并且要完成规定的动作，还必须经过减速箱体等的设计制造，才能将伺服电机提供的运动形式转化为自动模拟焊接设备所需要的运动形式，这些都会大大地增加自动模拟焊接设备的繁琐性。故动力机构采用气动的方式，而不采用伺服电机的形式。2.1.2执

4、行机构执行机构采用不同型号的气缸，加以组合来完成规定的动作。由于动力机构是采用气动的方式，故执行机构采用气缸还完成规定的动作，达到设计的要求是最直接的选择。气缸价格低，便于安装，结构简单、可靠，不仅能完成直线运动，还能完成旋转运动和侧转（摆动）运动，而且，气缸根据尺寸和有效行程不同，又有各种形式的气缸，可供选择的范围很大。自动模拟焊接设备中有工件的输送的系统，即将加工完的工件从一端运到另一端，这一输送过程中包括工件的抓取、提升、移动、旋转这一系列的动作。工作的抓取选择气动手指作为机械手来完成，当然，抓取的动作亦可由吸盘来完成，但吸盘对工件表面的

5、粗糙度要求较高，而且吸盘亦不及采用机械手来实现抓取动作的直观性。故选用气动手指来完成抓取动作，而没有选取吸盘来完成抓取动作。提升动作可以选取顶推气缸来完成，移动动作可由无杆气缸来完成，旋转动作可由旋转气缸来完成。但这些气缸都是独立的个体，得用塑胶板，螺钉等材料将这些独立的元件组合起来，使之成为一个完整的整体，进而完成各项动作。2.1.3检测机构检测机构主要用来检测工件的位置和无杆气缸的移动情况，并将检测到的信号传送给可编程控制器，由控制机构对信号进行处理。因此要求检测机构要有精确的检测能力和快速传递信号的能力，同时对检测机构形状，结构，尺寸都有

6、要求。在自动模拟焊接设备中，要使其适合于自动模拟焊接设备，能发挥其功能，同时不能使自动模拟焊接设备看起来很突兀。因此，选择接近开关作为自动模拟焊接设备的检测机构。2.1.4控制机构控制机构采用小型的可编程控制器。可编程控制器不仅具有很高的可靠性，而且编程方便，易于使用，软件方面可编程控制器采用与实际电路接线图非常接近的梯形图，易懂易编，硬件方面只用螺丝刀即可进行全部接线工作。虽然采用单片机亦能完成所要求的工作，但单片机需要自己设计在可编程控制器中已有的一些安全性电路，而且需要自己根据需要焊接电路，故单片机的可靠性远不及可编程控制器。此外，单片机

7、语言比较复杂难懂，完成相同一个动作，单片机的语言要比可编程控制器的繁琐的多，同时，要把单片机语言写入单片机内，需要专门的软硬件，要比可编程控制麻烦的多。故控制机构采用可编程控制器，而不采用单片机。2.2软件部分由于控制机构采用小型的可编程控制器，因此必须采用适合于所选择型号的可编程控制器的编程语言。在自动模拟焊接设备中，采用与实际电路接线图非常接近的梯形图。用梯形图编程，语言显得精简。梯形图语言的易懂易编对于初学者来说是很有帮助的，有助于看懂程序，有助于对可编程控制由浅入深的学习。此外，不像单片机一样，要将程序写入单片机，需特定的程序写入的硬软

8、件，在可编程控制中，在相应的编程环境中将程序编写完成后，直接可写入可编程控制中，进行调试、运行。这样就显得可编程控制器的编程相当直接、方便。另一方面，