设计简介
摘要
本次设计的题目为全自动弹簧预压机的设计。这台设备主要用于对已冷卷成型的弹簧进行预压冲击载荷，使弹簧的形状，节距进一步改善和释放弹簧内部因冷卷而残余应力，使工件在几何形状和内部结构上更进一步满足成品要求。
这个设计包括了机械系统设计和PLC控制系统设计。具体包括：皮带传动的设计及选择、气压缸的选择、步进电机的选择、联接中使用的紧固件（ 螺栓、螺母、垫圈）的选择和装置中的架体的设计。
本设计中的步进电机的控制采用可编程控制器（PLC）的控制，具体控制过程如下：由PLC控制步进电机转动的角度，当工件到达待加工位置时，接近开关打开，电机停止转动，气缸充气，压头下降，压缩之后气缸回程，接近开关打开，转盘转动，完成一次加工任务。
本设备的特点：机电一体化程度高、操作简单方便、可实现自动控制、工作效率高、工件可以大批量生产和对环境的要求较低等。
关键词：预压机 可编程控制器(PLC) 气缸 步进电机
Abstract
The graduation design subject is the design of automatic spring preloading machine. This equipment mainly uses to coil coldly the spring has carried on the precompression impact load, causes spring's shape, the pitch to further improve and the retracting spring interior because of curling, but the residual stress, causeing the work piece the further satisfies the end product request in the geometrical shape and the internal structure.
The design of mechanical are system design and PLC control system design. Specific include: belt transmission design and selection, pneumatic cylinder of choice, the choice of stepping motor ,used in connection of fasteners (bolts, nuts, washers) of the selection and design of the body frame devices.
The design of the stepping motor control using PLC control, concrete controlled process as follows:step-by-steps the angle which by the PLC control the electrical machinery rotates, when the workpiece position, to stay processing to switch, motor, stop, the cylinder head pressure drop, air cylinder to return after compression, rotary switch, turning, complete machining task.
This equipment characteristics: electromechanical integration degree is high, easy to operate, and can realize the automatic control, highly effective, workpiece can mass production and the request environment is low.
Keywords:Precompressed machine, Programmable logic controller（PLC）, Cylinder, Stepping motor.
目 录
第1章 绪论 5
1.1 设计题目 5
1.2 设计总体 5
1.2.1 设计参数 5
1.2.2 方案设计 6
第2章 弹簧预压机的机械传动部分的设计计算 7
2.1 步进电动的选择 7
2.1.1 脉冲当量的选择 7
2.1.2 步进电动机转轴上的总传动惯量的计算 7
2.1.3 步进电动机转轴上的等效负载转矩的计算 8
2.1.4 步进电动机的初选 9
2.1.5 步进电动机的性能校核 9
2.2 带传动部分的设计计算 11
2.2.1 求设计功率
11
2.2.2 确定带的型号和节距 12
2.2.3 选择小带轮齿数 13
2.2.4 确定带轮节圆直径 13
2.2.5 初定中心距
13
2.2.6 确定同步带的节线长度
13
2.2.7 计算同步带齿数
14
2.2.8 传动中心距a计算 14
2.2.9 确定同步带设计功率为
时所需带宽 14
2.2.10 验算 15
2.2.11 数据整理 16
2.3 轴的设计计算 16
2.3.1 按扭转强度条件计算 16
2.3.2 按弯扭合成强度计算 17
2.4 气缸的设计计算 18
2.4.1 活塞直径的计算 18
2.4.2 缸筒计算 18
2.4.3 活塞杆计算 19
2.4.4 数据整理 19
2.4.5 气压缸设计思路 20
第3章 控制系统设计 21
3.1 芯片的选择 21
3.2 基本电路 23
3.3 PLC地址 24
第4章 软件部分设计 26
4.1 手动部分程序设计 26
4.2 自动部分程序设计 27
第5章 总结 28
参考文献 29
致谢 30
本次设计的题目为全自动弹簧预压机的设计。这台设备主要用于对已冷卷成型的弹簧进行预压冲击载荷，使弹簧的形状，节距进一步改善和释放弹簧内部因冷卷而残余应力，使工件在几何形状和内部结构上更进一步满足成品要求。
这个设计包括了机械系统设计和PLC控制系统设计。具体包括：皮带传动的设计及选择、气压缸的选择、步进电机的选择、联接中使用的紧固件（ 螺栓、螺母、垫圈）的选择和装置中的架体的设计。
本设计中的步进电机的控制采用可编程控制器（PLC）的控制，具体控制过程如下：由PLC控制步进电机转动的角度，当工件到达待加工位置时，接近开关打开，电机停止转动，气缸充气，压头下降，压缩之后气缸回程，接近开关打开，转盘转动，完成一次加工任务。
本设备的特点：机电一体化程度高、操作简单方便、可实现自动控制、工作效率高、工件可以大批量生产和对环境的要求较低等。
关键词：预压机 可编程控制器(PLC) 气缸 步进电机
Abstract
The graduation design subject is the design of automatic spring preloading machine. This equipment mainly uses to coil coldly the spring has carried on the precompression impact load, causes spring's shape, the pitch to further improve and the retracting spring interior because of curling, but the residual stress, causeing the work piece the further satisfies the end product request in the geometrical shape and the internal structure.
The design of mechanical are system design and PLC control system design. Specific include: belt transmission design and selection, pneumatic cylinder of choice, the choice of stepping motor ,used in connection of fasteners (bolts, nuts, washers) of the selection and design of the body frame devices.
The design of the stepping motor control using PLC control, concrete controlled process as follows:step-by-steps the angle which by the PLC control the electrical machinery rotates, when the workpiece position, to stay processing to switch, motor, stop, the cylinder head pressure drop, air cylinder to return after compression, rotary switch, turning, complete machining task.
This equipment characteristics: electromechanical integration degree is high, easy to operate, and can realize the automatic control, highly effective, workpiece can mass production and the request environment is low.
Keywords:Precompressed machine, Programmable logic controller（PLC）, Cylinder, Stepping motor.
目 录
第1章 绪论 5
1.1 设计题目 5
1.2 设计总体 5
1.2.1 设计参数 5
1.2.2 方案设计 6
第2章 弹簧预压机的机械传动部分的设计计算 7
2.1 步进电动的选择 7
2.1.1 脉冲当量的选择 7
2.1.2 步进电动机转轴上的总传动惯量的计算 7
2.1.3 步进电动机转轴上的等效负载转矩的计算 8
2.1.4 步进电动机的初选 9
2.1.5 步进电动机的性能校核 9
2.2 带传动部分的设计计算 11
2.2.1 求设计功率
112.2.2 确定带的型号和节距 12
2.2.3 选择小带轮齿数 13
2.2.4 确定带轮节圆直径 13
2.2.5 初定中心距
132.2.6 确定同步带的节线长度
132.2.7 计算同步带齿数
142.2.8 传动中心距a计算 14
2.2.9 确定同步带设计功率为
时所需带宽 142.2.10 验算 15
2.2.11 数据整理 16
2.3 轴的设计计算 16
2.3.1 按扭转强度条件计算 16
2.3.2 按弯扭合成强度计算 17
2.4 气缸的设计计算 18
2.4.1 活塞直径的计算 18
2.4.2 缸筒计算 18
2.4.3 活塞杆计算 19
2.4.4 数据整理 19
2.4.5 气压缸设计思路 20
第3章 控制系统设计 21
3.1 芯片的选择 21
3.2 基本电路 23
3.3 PLC地址 24
第4章 软件部分设计 26
4.1 手动部分程序设计 26
4.2 自动部分程序设计 27
第5章 总结 28
参考文献 29
致谢 30
