壳体多工位螺纹加工自动控制机的设计

壳体多工位螺纹加工自动控制机的设计,壳体,多工位,螺纹,罗纹,加工,自动控制,设计 摘 要我们所说的螺纹加工自动控制机是很多机械产品或者是电子产品的主要结构，目前它的被广泛应用在各个行业。螺纹加工机主要加工目标是箱体或者壳体，最主要的工序就是螺纹加工。它占螺纹加工控制机壳体机械加工总工作量大约为60%。这个百分比是不可小看的，为了提高螺纹加工机的效率，我们必须着重处理攻丝问题。现在多工位螺纹加工机器基本都是改装的，没有特定种类的，改装的基础机械结构类似于我们经常使用的钻床，好处是我们对它已经非常了解，所以容易操作，不过也有很多突出问题，就是它保留了钻床使用的缺点，比如：加工精度低，震动较大，机械结构复杂，普遍性差，只能针对特殊工件等。虽然我们现在可以在市场上买到简易的螺纹攻丝机，但是它们并不理想，缺点突出，毕竟行业不重视，因此我们自己设计一种高效率的壳体多工位螺纹加工机符合社会的需要。经过我们不断的市场调查，资料搜集，汇总。基本认识到攻丝结构部分的工作原理：首先要用弹簧把攻丝头和夹头连接起来，也就是浮动连接，这样可以实现自动进给，表面了连接头之间的磨损，为了提高加工效率我们先设计两个攻丝头，进给运动主要靠普通丝杠导轨来实现。 为了精确安装定位工件，我们必须实现6个工位的分度，因此设计一个伺服控制系统，但我习惯上把它叫做闭环控制系统。目前普遍采用PLC编程来实现，因为它能自动控制避免了过程繁琐。这样工作效率大大提高，最主要的是能够缓解工人的压力，符合社会道德要求。关键词： 螺纹加工机 PLC自动控制 丝杠导轨 轴IABSTRACTAutomatic control machine is a lot of what we call the thread or is the main structure of electronic products, mechanical products right now, it is widely used in various industries.Threader main processing targets or shell is enclosure, the main thread machining process is.It accounts for thread machining processing control machine shell total workload is about 60%.This percentage is not to look down upon, in order to improve the efficiency of the screw thread processing machine, we must focus on dealing with tapping.Now transfer thread processing is mainly by the drilling machine transformation and become simple and easy tapping machine, but there are process trival, low quality and precision is not enough, easy to accidents such as shortcomings.And the tapping machine on market and does not apply to small hole thread tapping, so according to the characteristics of thread machining machine automatic control design of a utility model transfer thread machine automatic control is very necessary.Adopts screw in design of the basic institutions to implement tapping head feed movement up and down, tapping head adopts double linkage, it and tap holder using floating connection, which can realize the feed type.Through the rotary table servo system six workstation dividing positioning, application of PLC programming to realize the automatic control of the machine.Thus can improve the work efficiency, reduce the labor intensity of workers and other purposes.Keywords: Tapping machine, Rotary table ,Servo control system, Automatic control motor housingII螺纹加工控制机多工位壳体螺丝加工机的设计目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1选题的意义和必要性11.2课题简介11.3主要工作12 机械部分22.1 螺纹加工自动控制机的设计22.1.1方案比较22.1.2螺纹加工控制机螺纹孔加工机的基本结构32.2攻丝头的设计32.3轴的设计42.3.1轴的材料42.3.2轴径的初步估算42.3.3轴的结构设计42.3.4轴的强度校核42.4丝杠设计与电机的选择52.4.1丝杠的设计52.4.2电机选择72.4.3丝杠的校核92.5齿轮的设计92.6同步齿形带和带轮的选择102.6.1同步齿形带和带轮的选择102.6.2同步齿型带传动的张紧装置102.7导轨的设计112.8主轴轴承的选择132.8.1滚动轴承的选择132.8.2滑动轴承的选择143 电气控制系统设计153.1概述153.2伺服系统的选择153.2.1伺服电机选择153.2.2伺服驱动器选择与应用153.2.3电子齿轮的功能163.3控制方案的设计173.3.1控制方案的选择173.3.2 PLC的选择173.3.3电气控制主回路接线图183.3.4丝杠和攻丝电机的主回路设计193.4电器元件的选择203.4.1接触器的选择203.4.2热继电器的选择213.4.3数字模拟转换器的选择213.4.4感应控制热敏电子213.4.5所选电器元件参数表213.5梯形图设计22结 论24参考文献25附录1：外文翻译26附录2：外文原文37致 谢421 绪论1.1选题的意义和必要性螺纹加工控制机是电器产品及其各种机械设备的主要部件，其市场需求量大。螺纹加工控制机的主要机械加工部件为箱体，箱体加工的难点是攻丝，其占螺纹加工控制机壳体机械加工总工作量大约为60%。所以怎样解决攻丝问题是提高螺纹加工控制机加工效率的关键所在。现在多工位螺纹加工主要是经钻床改造而成的简易攻丝机，但是存在过程繁琐、质量低、精度不够，易出事故等缺点。所以对于螺纹加工控制机加工特征，需要设计新的微电极壳体螺丝孔加工机。1.2课题简介本机床主要完成冲压螺纹加工控制机壳体安装螺纹丝孔加工（螺纹孔已经冲好、完成攻丝加工），对加工机要求效率高、定位准确、双攻丝头工作、六个工位、能够实现半自动化（人工上料），使用伺服控制系统来实现6工位分度。1.3主要工作查阅与攻丝机床和伺服系统相关的外文文献资料，了解普通攻丝机床和伺服系统的工作原理；通过整理与汇总资料，提出多个螺纹加工控制机壳体螺纹丝孔加工机的设计方案，并进行方案比较，最后选择最优方案。完成螺纹加工控制机壳体螺纹丝孔加工机床方案设计和结构设计，确定其传动方式和结构布局；对传动机构进行必要的分析和校核；完成指定零件图设计和整机装配图；根据螺纹加工控制机的加工特点选择合适的控制方案和伺服控制系统。III螺纹加工控制机多工位壳体螺丝加工机的设计2 结构组成2.1 螺纹加控制工机的设计2.1.1两种办法类比 A图 螺纹加工机方式1 B图 螺纹加工机方式2办法一整体结构有主轴箱，减速箱、主轴、底座、工作台、进给机构，轴箱与台钻结构相似。所以很明显的看出机器太大，要考虑的东西太多，不好操作，普通工人很难操作，制造成本很高，并且效率低，不符合我们的要求。办法二给人的主观印象是简便灵巧、适合大多数人操作。它其实是由我们所熟悉的钻床改装过来的，进给运动主要靠普通丝杠导轨来驱动，进给运动方向是上下运动。箱体螺纹过程中，攻丝头的运转靠多组齿轮传递扭矩，因此必须有齿轮减速装置，这里我们用电动机可以实现。那么通过两种方式的比较，在现实背景下我们得出的结论是方式2比较好。2.1.2攻丝机的组成螺纹加工装置齿轮减速机构用交流电机连接，它的好处是攻丝头的主运动容易掌控在合理范围内，在不改变电动机转速的情况下能够让旋转力输送给丝锥。导轨传动装置螺纹加工头的往返主要靠普通丝杠导轨来驱动，进给运动方向是上下运动，工作台由丝杠带动，在导轨上来回运动，其位移可以由微电机掌控。旋转工作台 回转工作台每个位置上安装一个固定螺纹加工机壳体的柱销，总共设置6个自由度，为了实现6个自由度的安装，因此设计一个伺服控制系统。2.2螺纹加工头的制定 如上所示 1，2,3,4,5分别是转轴、攻丝机外壳、套筒、连接部分、螺纹加工尖端 螺纹加工端与转轴的下端紧密联接，通过滑动轴承来与箱体连接。攻丝头上下运动，与丝锥夹头采用可以上下悬空的碰触，用弹性装置来消除丝锥头的进给行程和攻丝锥进给速度的差值。2.3转轴制定2.3.1转轴金属的使用四十五号钢材料，前提正火改善硬度等性能2.3.2转轴尺寸大小因为有两根轴运转，不能出现太远，更不能太近容易互相干扰，所以设计它们的合适间距为30毫米，螺纹加工尖断的半径设置为4毫米，转轴下端的半径设计为6毫米，转轴上端的半径设计是10毫米2.3.3转轴零件装配画法C图转轴零件画法图1、与减速机构相连接的轴 2、两轴固定装置 3、键和槽 4、滚动轴密封左盖 5、轴承橡胶座垫 6、轴承 7、轴承保护装置8、减速齿形结构 9、槽 10、保护轴承装置11、滚动轴密封右盖2.3.4转轴抗弯检测和计算翻找以前数据（2）251 实心转轴抗弯公式：（Tt）大于或等于Tt=TcP=(96000p.n)0.2d 3 （a）因为我们所选的是四十五号钢材料，Tt的值为3040，取为35n2000转每秒，使转轴的直径为20毫米Tt=14.6小于（Tt）的值，所以合格2.2.4螺纹加工电机装置和丝杠制定2.4.1丝杠装置制定因为普通导轨传动装置械结构简单，且成本低，有很好的拴住特点，滚动导轨传动装置因为内部有滚柱，所以结构复杂，不经济。所以我们考虑工作台的运动情况，选用滑动导轨传动装置。（1）计算滑动导轨传动装置位移L参考资料412页L=Smax（nNmax） （b）N max马达（电动）上极限旋转速率S max放置工件平板的上极限位移速率 n马达和齿轮之间的传动比因为马达采用连接滑动导轨传动装置，Nmax、Smax、i设置为1x10#3转每分钟、10米每分钟、1（2）估算滑动导轨传动装置的载荷和转动速度翻找以前数据（2）10页 滑动导轨传动装置的转动速度N=S（L1000） （c） N、滑动导轨传动装置的转动速度 S、滑动导轨传动装置的移动速度考虑到滑动导轨传动装置长度小，所以滑动导轨传动装置的转动速度基本不会波动，设置N为80转每分钟滑动导轨传动装置的移动速度S为0.8米每转滑动导轨传动装置的载荷f翻找以前数据（2）10页f=F纵+u（Ja+Jb+F轴） （d）翻找以前数据（2）图7计算出 F纵等于一千牛顿， F轴等于五百牛顿， Ja等于九百八十牛顿 Jb等于零 u等于零点一 滑动导轨传动装置的载荷f等于1150牛顿（3）滑动导轨传动装置载荷的f动翻找以前数据（2）11页 F动=HFmax60nUw（100UaUb） （e） 翻找以前数据（2）19页H、Ua、Ub、Uw分别设置为2万小时、1.5、1、 96%F动=200006011481.5601000（10010.97）25000NF动的结果是根据Fmax的取值来定的。翻找以前数据（2）11页 F动=UeFmax （f）翻找以前数据（2）19页得Ue等于4.5，所以的F动约13000牛顿通过比较我们选最大F动为25000N（4） 计算所通过的极小半径 滑动导轨传动装置极大弯曲范围设置等于3微米 计算所通过的极小半径R=0.510f静lE10翻找以前数据（2）11页S总=-4位移+0.1S （g） 翻找以前数据（2）11页 静摩擦力：F静=Jau （h） 查表知u、S、Ja分别为0.2 125毫米 980牛顿，所以根据上面两个公式计算：S总、R、f静分别为290毫米，17.3毫 米，196牛顿（5） 滑动导轨传动装置的类别 设置D等于32 毫米，d等于27.2毫米（6）计算行程补偿值与预拉伸力 翻找以前数据（2）11页 余量：=11.6t0.001（Sk+2Sa+Sn） （i） 其中t、Sa、Sk、Sn分别为2.5摄氏度、-2L（导程）=40毫米、125毫米、153毫米， 综上计算出等于9.38微米翻找以前数据（2）12页f拉=1.95R#24=3622牛顿 （j） （7）导轨传动装置的滑动轴承参数确定极限抗弯受力 f总 6550牛=f拉3622牛+fmax2828牛设定滑动轴承里面直径20毫米翻找以前数据（2）12页F紧=（13f拉）=2201牛顿 （k） 根据 优先载荷大于f紧由此翻找以前数据（3）523页确定7003c2.4.2螺纹加工装置假设我们加工的箱体零件100kg，导轨传动装置长度仅仅10毫米，F阻： 根据f阻=umg=0.110010=1000牛顿设置轴向力等于450牛顿，滑动导轨传动装置全长710毫米，滑动导轨传动装置d等于27.2毫米，Ia转动惯量:Ia=2457.17.60.11413千克每平方米。对Im= 0.0035螺纹加工装置马达内部线圈受力分析，我们可以把它想象为两个转动惯量的相会影响，因为转动速度不断改变，所以这个相互影响不能小看，所以我们制定以下方案来讨论。初选螺纹加工装置型号10CG0125,Im= 0.003,考虑到任何方案都必须考虑最差的情况，我们取螺纹加工机起始速度3米每分钟在加工零件后，螺纹加工机区域平稳后的转速Vn等于Vou360=405.5转每秒，两部分转动惯量只和为I总：0.000474+0.0035=0.004024千克每平方米。翻找以前数据（4）154页 螺纹加工装置转动力F:F=VoVnf阻2 =3405.5100020.86牛每米 （l） 螺纹加工装置从初速度到速度平稳过程中所用的时间一般取t等于0.3s，所以起始速度Vc等于360=50微米每秒，利用线速度和角加速度公式:翻找以前数据（4）155页a=wt=500.3166.7 （m） 由此可得惯性力矩Ta=166.70.0040240.0671牛每米那么我们大约计算出总的力矩为0.0671+0.86等于0.9271牛每米螺纹加工机的最优输出参数制定，做到这里会想到以上计算都是在理想状态下，现实中电机不可能全部功率都转换为机械能，所以我们还要考虑浪费掉的效率。翻找以前数据（4）155页，取u等于0.3，那么电机总工是W1=0.9721（1-0.3）等于1.39牛米。翻找以前数据公式（4）155页W=W1e=1.391.6=2.224牛米 （n） （通常安全因子e为1.6） 初选螺纹加工装置型号10CG0125我们假设极限转矩为10.0牛米，很明显100.75大于W=2.224，所以我们假设很成功。2.4.3滑动导轨传动装置检验和计算我们知道丝杠是攻丝机的关键承受载荷的地方，为此有必要检查的抗压抗弯能力，不过这和丝杆导杆的尺寸有关，这里我们要先选择合适的尺寸，在根据这个尺寸计算它是否满足要求承受载荷能力大小计算：翻找以前数据公式（4）155页 Qf检=FhFmFpK （o）系数Fh、Fp、依次取1、1.3 Fm取1000牛K等于60rT112=60（10003）16000最后代入得f检等于81534牛翻找以前数据可知满足检验条件刚才我们除了考虑承受载荷能力还要考虑丝杠内部导杆的抗弯能力翻找以前数据（4）156页K刚度=（Nu）u（6.28lM）+（fuMh）u、M、h依次表是抗弯系数、弹性模量、横截面积取值依次为0.7、21011 帕、10、1平方厘米，得K刚度等于0.009符合。2.5减速机构制定6减速箱内零件主要是齿轮，为此我们选择的一个齿轮金属类型是40号铬，查表可得它的抗压值是290布氏（淬火），另一个齿轮减速机构金属材料为45钢（渗碳淬火）查表可得它的抗压值是250布氏 。翻找以前数据（5）39页 （2HM ）=U1+U2查机械原理课本 （p） H两齿轮间距等于60毫米 M模数 U1和U2分别代表大小齿轮的齿数查机械原理课本，一般设模数为1.5 得俩齿轮总齿数为80，再根据i设置为3，所以大齿轮齿数为60，小齿轮齿数20。大齿轮节圆半径为45毫米，小齿轮节圆半径为15毫米两个齿轮的齿根高和齿顶高相同得Hf1=1.251.5=1.9毫米 ，Ha1=1.5毫米 齿宽系数为1所以齿宽23毫米. 根据上述可知道M模数为1.5齿数U3+U4 U4+U5都等于3021.5=40.这里我们假设另外两组的传动比i都是1,所以U4为21,U3和U5都为19齿轮3,5节圆半径为14.25毫米,齿轮4节圆半径为15.75毫米.齿轮345齿根高,齿顶高分别对应上面两个齿轮,即1.875毫米和1.5毫米齿宽系数为1所以齿宽8毫米.2.6齿轮组的带轮和连接带型制定 2.6.1齿轮组的带轮和连接带型制定7首先分析减速箱齿轮的传动比为1,也就是有相同旋转速度,那么确定带型是同步的,由此可知轮子也是一样的,首先要考虑的就是它们的长度,这里设为L,根据书上的知识知选择H重带型,相应的H轮子.D图 轮子结构 E图 皮带2.6.2齿轮组的带轮和连接带型调紧结构 F图 齿轮组的带轮和连接带型调紧结构图1,13销 2,4带轮密封盖 3,轴 4,轴承上端盖 5,沉头螺钉 6,张紧装置7,皮带 8,轮子 9,支撑板 10,楔子 11,楔形槽 12,齿形机构外壳 14底座 F图装置主要就是把皮带拉紧.保持传动平稳,关键内部结构是里面弹簧的自动伸缩特性,避免太松或者太紧.2.7微电机导轨制定作为微电机的辅助系统,但是它是非常重要的部分,试想一下,如果轨道抗压抗弯能力差,摩擦力大,直线度和平行度不高会怎样?为了解决这些问题我们首先要先对轨道做一些处理,比如加工时用什么润滑剂,怎样定位轨道来保持稳定刚性.综上所述,明显滚珠轨道符合. G图 滑块和轨道配合装置G图 因为是滚动滑道,所以里面的钢珠和轨道都要经过调制做冷硬处理.部件在滑块上沿着轨道移动,经过往返装置循环移动.导轨承受压力取值:F=d1mg-d2f=1800牛d1,d2,f,mg=1000牛 分别是接触点的长度,滑块重量,零件重量从开始使用到报废时间T估算;翻找以前数据（6）8,115页T=(FaFcFhFtF动P动Fw)E （q） Fa,Fc,Fh,Ft,Fw,分别表示为误差,接触,热度,受力系数值 分别取值1,0.55,1,1,1.3 F动,P动,分别表示不变,可变受力 为3,E 指数和用时单位综上求出T=11564千米 H图 滑块受力图2.8螺纹加工控制机的主轴和轴承制定2.8.1钻床和直连微电机轴承轴承的选用很大程度上取决于工作状态,钻床和直连微电机轴承运转速度高,为了减少摩擦力明显用滚动轴承,根据轴的尺寸大小选择轨道填充物体,细轴明显用钢球填充代号7003C为了保持正常工作,习惯成对使用.参考机械设计书328-330页常用的润滑方式有三种油润滑,固体润滑,脂润滑,查表13-10,采用滴油润滑.2.8.2螺纹加工控制机转轴部分轴承制定4参考机械设计书第十二章螺纹加工机两根轴相差不远,并且受力方向是垂直方向,经过慎重考虑选用滑动止推,有磨砺磨损,刮伤,咬合,疲劳剥落腐蚀等失效形式,所以选用合金材料.根据工作温度,所受压力,轴颈圆周速度,基油脂润滑.3 机械伺服机构制定3.1背景和地位随着社会的不断发展,经济的提高,机械产品越来越趋近于智能化。比如能够精准定位,自动控制加工,紧急情况下自动报警或者停止.这些高端产品都有一个伺服系统,就像电脑CPU一样,采集数据,比较分析,输出命令.达到控制机械的目的.这里我们主要分析PLC编程语言.3.2伺服控制系统制定3.2.1螺纹控制机伺服制定目前我国在这方面稍显不足,日本制造业发达,随之诞生的机械产品也很高端,其中MINAS电机是佼佼者，周期短,脉冲高,表明处理信息快,高效.能同时加工多个工件,效率非常高.3.2.2微型计算机制定微型计算机有三种类型:数据处理型,混合型,检测控制型.如下图属于监测控制型,I图 主机接口转矩检测端子,速度检测端子为串联,能够及时处理力信号和速度信号,外界数据线接口有电源输入接口,微电机接口,安全保护端口有接地端子,外置I/0网络端口,旋转编程接口 .J图 电路根据接线图我们看可以看出开启关闭,备用,跟随,处理,转速计算,控制位置等装置.所以这套系统能够准确定位零件,精确加工零件.3.2.3伺服系统电子齿轮的作用和实际存在的机械齿轮结构一样,微电机的伺服系统也存在齿轮宏观作用是一样的,都可以调节速度.比如机械齿轮利用传动比,伺服系统则利用脉冲.PLC的脉冲对于工件工位起重要作用,根据公式DH*K47*2K4aK4b这里我们D为2的17次方K47为1，K4a等于16，K4b等于5000，得出H等于6千脉冲正好改变6个工位3.3伺服控制方案制定3.3.1选择PLC的原因PLC就想电脑CPU一样,它可以实现机械的自动化加工,能够节省工人时间和缓解工人疲劳,还有就是在于信息智能化,精准的收集数据,处理数据,从而可以高效准确地加工零件.3.3.2电机伺服系统制定虚线内施加的额定电压为36福特K图 电路图 二极管-电容器控制电流信号L图 寄存控制器电路0H0-0H15可以锁存和驱动,此信号为低电脉冲,这些信号端最大组状允许信号是双向的两条引线内部有小电阻,能够进入终端服务.M图引线排列和功能3.3.3微电机伺服机构的实物结构图M图微电机伺服机构的实物结构图3.3.4导轨传动装置与螺纹加工机器的线路图N图是计数器CLa/CLb连接螺纹加工机器，继电器CLc/CLd连接导轨传动装置.N图导轨传动装置与螺纹加工机器的线路图O图3-8 伺服系统PLC路线3.4电机各类部件3.4.1接触器制定8触发器有JK,RS,D触发器,它有两个互补输送段,可以储存二进制数字使用,我们制定RS-Q寄存器的制定,根据微机原理及应用书第10页可知寄存器由触发器组成,缓冲寄存器,计数器,累加器,移位寄存器.触发器工作时长最好不要过10小时,它与实际电流有一定的增减关系,由此不断调整自己的工作状态时刻保持请求和响应信号,用该信号确定数据传送方向.寄存器从开始投入使用到第一次维修之间的时长是不同的,具体的可以参考国内外市场.3.4.2热继电器的制定数据输出寄存器有8个数据输入端,端口地址I/0写信号CLK,累加器把数据总线送至该触发器寄存,这样更加方便灵活.3.4.3模数转换器制定模拟量由小到大将输入模拟量转换为数字信号,从而得到大小不同的数字量.3.4.4感应控制热敏电子8它属于一个闭环控制系统的放大装置,根据热量信号来改变电阻值,在额定电压不变的情况下.电流也电阻成反比,从而调节电流信号,反聩到输出端.3.4.5上述电机部件数值表表一触发器RS-Q表二热敏电阻表三模数转换器表四寄存器3.5原理框架图设计P图 原理框架结 论 我设计的题目是壳体多工位螺纹加工自动控制机的设计,基本上能满足箱体零件的螺纹加工,但是致命缺点就是伺服系统控制系统设计较差,PLC编码确实不会,希望老师给予帮助,我会认真学习.虽然自己理论上制定出螺纹加工自动控制机的方案,但是很明显有很足的地方,有主观原因,也有客观原因.首先文献资料老旧,已经不符合现代技术的要求,书的种类繁多没有统一指标,最主要的原因还是自己能力有限,学得不够,知识储备不足.造成很多误解和捏造.不过通过这个毕业设计题我重新学到很多关于机械之外的知识,对我以后适应社会有很大帮助.参考文献1 薛宏坤.上海机电工业技术改造成果选M.上海；上海人民出版社，19742 濮良贵，机械设计M.北京.第七版；高等教育出版社，19993 刘刚. 精密滚珠丝杠副M.南京；南京工艺装备厂，20014 毛谦德.袖珍机械设计师手册M.北京.第二版；机械工业出版社，20005 张建民.机电一体化系统设计M.北京.第二版；高等教育出版社，20016 于英江.机械制造常用计算大全M.黑龙江.第一版；黑龙江科学技术出版社，19927 机械设计手册编委会.机械设计手册M第二卷.北京.第三版；机械工业出版社，20048 赵永成，王丰，李明颖.机电传动控制M.上海.第一版；中国计量出版社，20039 日本松夏公司编著.交流伺服系统说明书.日本松下公司，200310 机械设计手册编委会.机械设计手册M.第一卷.北京.第三版；机械工业出版社，200411 机械设计手册编委会.机械设计手册M.第五卷.北京.第三版；机械工业出版社，200412 东北工学院机械零件设计手册编写组编.机械零件设计手册M.吉林第二版；冶金工业出版社，198113 刘品，刘丽华.互换性与测量技术基础M.哈尔滨.修订版；哈尔滨工业大学出版社，200114 林述温.机电装备设计M.北京；机械工业出版社，200215 胡佑德.伺服系统原理与设计M.北京；北京理工大学出版社，199317 T.Saotome,F.Yokoi.Precision,Internal Threading of Stainless Steel PrecisionEngineering,198418 H. Ferdinando, I. N. Sandjaja, G. Sanjaya, Automatic Drilling Machine for Printed Circuit Board, Department of Electrical Engineering Petra Christian University,200939附录1：外文翻译印刷电路板的自动打孔机彼得基督教大学机电专业摘要在电子仪表上使用印刷电路板（PCB）是常见的。在实验阶段，而不是最后阶段，不得不靠自己打电路板上的孔。如果用手工完成钻孔，在电路板上打大量的洞和通孔将会影响到钻孔时的速度。这个想法是实行自动钻孔。该系统主要分为两部分，个人电脑中的工业工程软件和钻孔机本身。孔和通孔的坐标由PCB绘图软件生成为文本文件。 PC将提取，然后通过RS - 232连接送他们到计算机。该钻机配备与MCS - 51家庭最低系统。这个控制钻孔机的机械部分。要移动钻头到具体地点，要使用两个步进电机。这使得控制系统成为开环系统。在实验中，X和Y轴有不同的误差，分别为2.34和4.34。这是因为在蠕虫系统中的电机和机械部分存在有挠度。 9100米的距离有90个洞（9x10），平均每个为5分左右 关键词-PCB，钻孔机，洞，通孔1.引言电子电路的发展通常使用PCB或印刷电路板。制作PCB其中一个工艺就是制作一个洞，无论是过孔还是焊盘。对于小型印刷电路板，这个过程能够快一点完成。但对于较大的一个，这可能需要更长的时间。本文论述了PCB自动钻孔机的发展。经过蚀刻的过程后，印刷电路板放入这个系统，然后被自动打孔同样的系统已经作出，但控制器是个人电脑，并使用相机检测坐标位置1。另一个系统试图使用优化机制遗传算法，以缩短钻孔所需的时间2。后一个研究了用PLC替换换控制器3。所有前面提到的的系统都反应迟缓。系统包括一个微控制器（89C51）,一个钻孔程序和一台PC。其钻孔过程是89C51的责任，但是PC发出了该洞的坐标。机械设备通过步进电机把钻头带到坐标位置，X和Y轴。有一个直流电动机它控制钻头向上和向下。图1显示了机械系统的部分。所有的电动机由89C51的控制，而89C51单片机接收来自PC的信息。电脑可以通过由为PCB设计的软件生成的文本文档得到坐标信息。这些数据是通过RS - 232串口传送的。直流电机 （Z轴） 进电机 （Y轴） 轴 轴 （Z轴） （Y轴） 轴 直流电机 （X轴） 步进电机 （X轴）图1 机械结构这项研究的目的是要缩短钻孔所需的时间。以使它的性能优于以前的系统。2.前系统以前的系统有几个缺点。其中之一就是他们所需的钻孔时间太长。从直接检查，结果发现了工作于X和Y轴的轴发生了弯曲。这使得钻头的运动不理想。有时，当步进电机旋转时，钻头仍然静止。轴与电动机之间的结合点结合也不怎么样。这也贡献给了无效的运动。因为步进马达的速度被PLC的输出速度而限制导致系统与PLC控制系统不能移动很快。步进电机通过脉冲工作。如果脉冲太快则会丢失脉冲，但如果脉冲太慢，步进马达将会变慢。最坏的是，当PLC输出速度超出其能力时，我们不能使用。3.第一个进程第一个进程是修改技术性部分。弯曲轴被替换为新的。但是运动过程还是不满意。如果轴与电动机之间的连接点之间结合不紧密。这使得运动效率很低。新机构就是为了提高效率而加入的。毕竟这些机构，运动方面不是很满意。事实上问题就是这样存在的，该步进电机的位置是不好的。另一个加的部分是限位开关。两个限位开关被添加到系统中。这两个开关放置在Z轴上。4硬件设计该系统是由89C51通用微控制器控制的。配置是单芯片和MAX232被用于串行通信外设与PC通信。制造一些电机驱动器，两个用于步进电机（X和Y轴），一个用于直流马达（Z轴），一个用于钻头。驱动使用光耦合器从模拟系统中剔除数字系统。5.软件设计有两个部分，即个人电脑和89C51。双方有不同的功能，但他们必须携手运行系统。个人电脑得到协调信息然后发送到89C51通过串行端口。当收到这些数据时，89C51移动钻头到位置，然后开始工作。一个洞结束后，89C51请求PC得到下一坐标。首先，我们将讨论89C51的软件。它的作用是沟通与PC间的数据，来控制所有的机制系统。要控制步进电机，89C51必须产生脉冲信号。从预实验得知，延迟的连续脉冲为2.5ms。这是最佳的延迟。较短的延迟使得脉冲丢失而长拖延使系统缓慢。当步进电机旋转时89C51还监控限位开关，这将保证这次钻眼将不能超出限定位置。钻头使用直流电动机在Z轴向上和向下移动，有两个限位开关看守在这个轴运动。PC中的软件读取由PCB设计软件生成的文件4。 PCB设计软件可生成一个文件的文本。在文件中，我们可以找到关于打开文件的坐标信息。因此，印刷电路板也必须用本软件设计。图2显示了打开的个人电脑软件的屏幕截图。点击打开文件按钮来打开word文件。坐标来自放置在数据库中的文件中。图3显示了数据库截图。图2 电脑屏幕截图图3 系统数据截图我们还可以加载以前的数据库，并保存当前数据库。在这里，人们可以选择是否手动选定的坐标还是选择自动。通过手动选项，可以选择坐标，然后将其发送到89C51。在自动模式下，软件将排序首先从X坐标，然后Y，这使得钻头行动有效率。当钻进过程中，用户可以通过单击取消按钮来停止它。复位按钮是用来重置钻头位置的。从电脑发送的坐标有几种格式。这取决于坐标中的位数。每一个动作，轴用4个字节储存，即10s mm（在040h），1s mm（在041h），0.1s ss（在042h）和0.01s mm（在043h）。必须有一些规则用来放置内存中的数据。规则是有点复杂。但是，这是强制性的信息该文本文件是固定的。表1a和1b显示了每个轴的内存地址。表1aX轴记忆地址 记忆地址 功能040h 控制每10mm 041h 控制每1mm 042h 控制每0.1mm 043h 控制每0.01mm表 1bY轴记忆地址 记忆地址 功能 044h 控制每10mm 045h 控制每1mm 046h 控制每0.1mm 047h 控制每0.01mm第1条为9字节坐标。例如，坐标是1.23:4.56。这个数据是9个字节长（点和冒号包含当中）。 “1”将被放置在内存地址030h，“.”是在031h，“2”是在032h，等等。这使用ASCII码，因此该值必须先减掉030h。内存地址040h到043h被清除这将重置钻头的立位置。在030h的值是由减去在041h的值。其结果是用于移动钻头所需的位置。如果结果为负，则钻向后移动。在89C51的将不从地址031h，034h和036h计算因为结果不是数字，第2条是10个字节的坐标。例如，1.23:45.67和12.34; 5.67.第3条是11个字节坐标。例如，12.34:56.78。有了这些规则，89C51的过程中协调移动钻头。6.实验用于实验的PCB展示在图4中。前三个是和以前的系统相同的电路板。该实验与过去系统相比。系统一用相机1，系统2通过GA优化系统3采用PLC3。表2显示了X和Y轴的性能。该X轴的性能比Y轴更好。从力学的角度来看这是有道理的。原因是认为，Y轴仍然有很少的弯曲。另一原因是在Y轴步进电机位置不是很好。图 4a 16孔PCB图 4b 21孔PCB图 4c 34孔PCB图 4d 90孔PCB表 2a X轴性能表 2a X轴性能 表3当前系统和之前16孔PCB比较表4当前系统和之前21孔PCB比较表5当前系统和之前34孔PCB比较表6钻孔所需时间表3至5比较当前与以前的系统的表现。结果表明，整个针对当前系统的表现并不总是更好。对各种印刷电路板钻孔的钻探所需时间图4所示是不同的。现在的系统可以提高这个性能。系统1依赖图像处理和有限引脚输出的并行端口，而系统2取决于GA操作所需的时间。系统3取决于PLC的I / O端口能力。通常，普通离散PLC的I / O端口限制了处理数据的频率。现在的系统可以最大限度地减少了步进电机的延迟。这显著降低钻孔浪费的时间，其意义是重大的。7.结论现在的系统比之前的系统变现的更加出色。这一结果是因为更换X和Y轴上的轴。系统可以通过使用较小延迟的步进电机来提升工作表现。附录2：外文原文致 谢在这次毕业论文设计中,各位指导老师给予我大力的支持和热情的帮助。我尤其要感谢的是我的指导教师甄恒洲老师，他不顾上课及各种事务的劳累,挤出许多宝贵的时间对我进行辅导答疑,对我要求很严格,同时对论文中提出很多具体问题，同时又很客观,鼓励我认真对待每一次的设计,使我从中学到了很多知识。在这次毕业论文设计中,我不仅巩固了专业领域知识,也学到了很多书本上学不到的知识.使我更加充分地接触了机电、机械方向的先进东西。还有今天在这的老师们，感谢你们在这里为我提出宝贵意见。因此在这里,我对以上提及到的所有方方面面的人致以最诚挚的谢意！我即将离开这片校土，回想在大连大学度过的每一个美好的日子，每一段快乐时光，回想起每一位关心疼爱我的老师，还有亲如兄弟姐妹的同学，心中确实有些恋恋不舍。我在这里不光学到了大量的文化知识，更学会了如何做人，如何做事。我将铭记各位老师的教诲，珍惜今后的青春年华，带上所有关心爱我的人祝福嘱托，以梦为马，不负韶华！