优质毕业设计丁超.doc

毕 业 设 计题 目： 易 拉 罐 回 收 机 设 计 系： 机 械 工 程 学 院 专业： 机械电子工程 班级： 机电0901 学号： 02170150 学生姓名： 丁 超 导师姓名： 谭 季 秋 完成日期： 诚 信 声 明本人申明：1、本人所呈交毕业设计（论文）是在老师指导下进行研究工作及取得研究结果；2、据查证，除了文中尤其加以标注和致谢地方外，毕业设计（论文）中不包含其它人已经公开发表过研究结果，也不包含为取得其它教育机构学位而使用过材料；3、我承诺，本人提交毕业设计（论文）中全部内容均真实、可信。作者署名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）任务书 题目： 易拉罐回收机设计 姓名 丁超 学院 机械学院 专业 机械电子工程 班级 机电0901 学号 50号 指导老师 谭季秋 职称 副教授 教研室主任 陈小异 一、基础任务及要求易拉罐废品回收机械用于对易拉罐废品进行处理，使废品便于运输，提升效率，减少成本。本课题要求设计易拉罐回收处理机结构装配图、关键零件图。基础任务： 1总体方案设计。2机械结构设计：回收机结构装配图、关键零件图、结构设计计算。3驱动系统设计：电机选择，运动计算，力学计算。4编写设计说明书。二、进度安排及完成时间1 2 月 ，部署设计课题，交代具体任务。23月1日3月25日，查阅资料，撰写开题汇报和文件综述。33月25日5月20日，毕业设计，约在4月中旬进行毕业实习，并撰写实习汇报。45月21日6月1日，撰写毕业设计论文，并交电子文档给导师初阅。56月2日6月5日，按格式和要求修改毕业论文，毕业论文答辩。66月5日6月10日，按导师修改意见，修改论文，资料搜集存档。目录摘要ICans recycling machineII第一章 绪 论11.1 引言11.2 研发背景及意义11.3 易拉罐回收机基础设计思绪及关键技术21.3.1 易拉罐废品回收机功效21.3.2 吐币功效介绍2第二章 总体方案设计32.1 易拉罐废品回收机基础设计思绪32.2总体结构布局设计32.3总体控制方案设计42.4识别装置设计52.4.1拉罐参数测量52.4.2识别分离结构设计62.5冲压机构设计62.5.1冲压机构初步选择62.6推送机构设计72.7退币机构设计8第三章 机械设计计算93.1冲压机构设计计算93.1.1 曲柄压力机结构93.1.2 曲柄压力机传动级数及速比分配93.1.3 传动系统设计103.1.4 齿轮计算153.1.5 连杆及滑块计算173.1.6 滑块确实定21第四章 电机选型234.1 电机选型分析234.2 功率计算234.3 电机转矩计算28第五章 控制系统设计305.1 硬件设计305.1.1 PLC选型305.1.2 PLC电路设计分配325.2 软件设计335.2.1 梯形图33结束语34致 谢35参 考 文 献36摘要摘要 制成易拉罐材料是高级铝合金。近几年来中国外易拉罐用量增加快速，易拉罐金属再生冶炼赢利空间大增。现在中国废旧易拉罐回收秩序混乱，再生冶炼设备和工艺落后，亟待设计一个新型易拉罐回收装置改变这一现实状况。本课题从再生冶炼源头入手，经过压实技术将罐盖和罐体压缩放置，设计了易拉罐压实储存机械结构装配图、相关零件图，经过PLC对其进行动作控制,易拉罐废品回收机为再生金属冶炼提供了高纯度、易于加工原材料。是一个将易拉罐识别，压缩，储存等功效集于一身回收机械，其体积小，应用场所很广，可放置于超市，街道，广场等多种人流量多场所。关键词 废旧易拉罐；回收；金属分离；再生冶炼Cans recycling machineAbstract Beverage cans are manufactured by high-level alloy of aluminum. The quick increase of UBCs distribution in and out of China lead the high increasing profit of its second birth. But now the recycle of UBC in China is disordered and the smelt facility and technics is behindhand. A new kind of UBC recycle facility is an impendent demand. We improved the machining techniques from the headwaters and recycled two kinds of aluminum of UBCs cover and its body partly through new type of apart and compress techniques, solved the great problem of wiping off the paint on the surface, and provided high purity and easily processing material for the smelt of recycling metal. Key words UBC；reclaim；metal apartment；recycled smelt第一章 绪 论1.1 引言近五十年来，铝已成为世界上最为广泛应用金属之一。在建筑业上，因为铝在空气中稳定性和阳极处理后极佳外观而受到很大应用；在航空及国防军工部门也大量使用铝合金材料；在电力输送上则常见高强度钢线补强铝缆；集装箱运输、日常见具、家用电器、机械设备等全部需要大量铝。而改革开放以来，中国铝工业取得了长足发展，已成为世界铝工业大国，形成了从铝土矿、氧化铝、电解铝、铝加工、研发为一体比较完善工业体系。所以中国铝及其合金有宽广消费前景。但和此同时，伴随中国经济不停地飞速发展，中国相关铝环境污染愈来愈严重，环境保护问题已经引发国家领导人重视。因为铝即使有很大用处，但对人体却是有害，会造成记忆力衰退。所以废品回收已经成为环境保护一个关键方法，而以易拉罐为主可利用铝回收就是其中关键一部分。1.2 研发背景及意义易拉罐回收机在国外很早就出现了，技术也比较成熟。易拉罐回收机提升了回收效率，自动接纳铝罐，拒收马口铁罐、玻璃瓶或其它东西。它能够打印出回收数量、类型、生产厂家等信息报表，易拉罐在机内被压扁或粉碎储存。现在西方已经有1.5万多台投入使用，安装在零售商店和公共场所，其中关键分布在挪威、美国、法国等，瑞典有5000多台。但中国同类型产品起步晚，技术大多借鉴国外。另外，中国这种类型自动有偿回收机普及率不高，只在小数大城市小数地方使用。普及率不高关键原因是设备成本高。所以研制出一个成本较低易拉罐自动回收机就十分必需了。因为这不仅能够调动起广大市民环境保护意识，而且还能够为中国铝工业发展作出自己一份力量。伴随生活水平提升, 可回收生活垃圾( 如PET 塑料、 铝制易拉罐等) 越来越多. 现在中国处理方法, 关键以城市环卫机构和小贩上门收购为主, 回收效率低下. 所以, 高效、 科学、 智能、 自动化程度高回收装置研发迫在眉睫。铝及其合金是经济建设关键原料，广泛应用于机械、建筑、汽车、飞机、家电和包装材料等行业。80年代以后，全世界铝工业发展很快，产量已居有色金属之首，原铝产量已达成2467万吨，消费量已达2352万吨。 原铝工业即使发展很快，但也受到建设周期长、投资大、能耗高、污染严重等问题约束。为填补原生铝发展不足，满足日益增加市场需求，各国全部很重视再生铝发展，再生铝及其产品已经广泛用于各工业领域。1.3 易拉罐回收机基础设计思绪及关键技术1.3.1 易拉罐废品回收机功效易拉罐废品回收机是一个将易拉罐识别，压缩，储存等功效集于一身回收机械，其体积小，应用场所很广，可放置于超市，街道，广场等多种人流量多场所。1.3.2 吐币功效介绍吐币，是完成大家在“全自动易拉罐回收处理机”上交易最终一道步骤，也是表现对大家环境保护意识一个回报。对于本课题，吐币功效实现源自自动收货机上吐币功效。现在，市场上各类自动售货机上金属硬币识别器种类繁多，但贮币吐币机构基础上分为两类：一类是平面式贮币，电磁阀吐币；另一类是圆筒式贮币，步进电机吐币。当硬币投入后经过识别识出电信号后，伪币和异物被排出，真币按面值由几组分布电磁阀分配到不一样贮币腔体内备用。当收到吐币电信号后，经过吐币电磁阀或吐币电机拉杆，将贮币腔内下部硬币依电信号程序推出，完成自动售货机吐币功效。在本课题中，当回收机完成易拉罐压缩存放后，发出数量信号，驱动相关机构，输出对应数量硬币，完成交易。第二章 总体方案设计2.1 易拉罐废品回收机基础设计思绪本产品设计原理是所述易拉罐回收机包含导轨部分，识别机构，挤压机构、推罐机构、退币装置和控制电路；所述挤压装置在回收机上部，装置中挤压体在冲击基座正上方，在冲击基座斜上方有一管道，管道上端和易拉罐投入口相接，下端开口正对冲击基座，冲击基座侧边有包含电机和螺杆推罐装置，下端为储罐箱。图2.1 易拉罐废品回收机步骤图从上述示意图能够看出整个工作步骤全部是由机器自动完成。机器收到废品就有倾轧机器把易拉罐由上到下压成一个圆形，然后再把圆形易拉罐放进原先所设定好管道让它自由滚下。当易拉罐就要滚到回收箱之前就会触动硬币开关，机器就会放出一个1毛钱硬币到出款出。就这么一个废品回收回赠过程就完成了。2.2总体结构布局设计易拉罐回收机关键包含多个部分:导轨部分，识别机构，挤压机构、推罐机构、退币装置和控制电路 图：图2.2 易拉罐废品回收机机构示意图2.3总体控制方案设计初步设计用PLC作控制器,输入信号由4个传感器和一个条形扫描器提供,输出端连接6个电机,其用途如表:2.1表2.1 控制系统元件表元件作用元件作用传感器1检测有物体进入系统电机1带动进入物体旋转以作扫描扫描器识别物体是否为易拉罐电机2推进易拉罐进入冲压区电机3推进非易拉罐进入退罐口传感器2检测有罐体进入冲压区电机4冲压罐体 压扁传感器3检测压扁是否完成电机5推送罐体进入存放箱传感器4检测是否有罐体进入存放箱电机6实施退币控制系统动作见图2.3图2.3 控制系统动作步骤图2.4识别装置设计2.4.1拉罐参数测量因为易拉罐重量含有统一性,故此系统采取重量识别分类原理,对易拉罐进行了正确测量,测量结果以下表2.2（单位：mm）：表2.2 易拉罐罐体参数表项目柱体高圆台体直高底面半径盖面半径底盖面厚度柱体侧壁厚度三次测量均值100.7214.2555.0527.940.290.122.4.2识别分离结构设计投入物首先经过滑道落在旋转台上，旋转台带动投入物做圆周运转，同时条形识别器对投入物进行条形码扫描识别，识别完成后对控制器输入信号，假如识别结果为易拉罐，则控制器给1#电机输出信号，1#电机运转带动滚珠丝杠螺母，从而推进投入物进入冲压口，不然，将给2#电机信号，2#电机运转带动滚珠丝杠螺母，从而推进投入物进入退罐口。图2.4：图2.4 识别分离机构2.5冲压机构设计2.5.1冲压机构初步选择依据实际情况，初步选择曲柄压力机，曲柄压力机是材料成型（塑性成型）种广泛应用设备，经过曲轴连杆机构取得材料成形时所需力和直线位移，可进行冲压，挤压，铸造等工艺，广泛应用和汽车工业，航空工业，电子仪表工业，五金轻工业领域。图2.5 冲压机构工作原理图2.6推送机构设计易拉罐被压扁后，要经过推送装置将其推入存放箱内，因为推力很小，可用电机直接带动丝杠螺母副，推进易拉罐罐体落入箱内。结构图2.6：图2.6 推送机构示意图2.7退币机构设计在本设计中，采取是圆筒式贮币，步进电机退币，当收到退币电信号后，经过退币电机，将贮币腔内下部硬币依电信号程序退出，完成回收机退币返还功效。这里直接采取GT3251型号自动退币模块，参数如表2.3表2.3 退币机构参数产品参数：适用硬币直径： 18mm-31mm 适用硬币厚度：1.2mm-2.4mm工作电压： 12V 工作温度：-15+75单个毛重：0.32kg 整件净重：10.58kg第三章 机械设计计算3.1冲压机构设计计算 3.1.1 曲柄压力机结构依据压力机各部分零件功效，可分为以下多个组成部分：(1)工作机构 设备工作实施机构由曲柄连杆，滑块组成，将旋转运动转换成往复直线运动。(2)传动系统 由带传动和齿轮传动组成，将电动机能量传输至工作机构，在传输过程中，转速逐步降低，转矩逐步增加。(3)操作机构 关键由离合器，制动器和对应电气系统组成，在电动机运动后，控制工作机构运行状态，使其能间歇或连续工作。(4)能源部分 由电动机和飞轮组成。机器运行能源由电动机提供，开机后电动机对飞轮进行加速，压力机短时工作能量则由飞轮提供，飞轮起着储存和释放能量作用。(5)支承部分 由机身，工作台和紧固件等组成。它把压力机全部零部件连成一个整体。(6)辅助系统 包含气路系统，润滑系统，过载保护装置，气垫快换模，打料装置，监控装置等。它提供高压力计安全性和操作方便性。对新型压力机，此系统成本所占百分比有提升趋势。3.1.2 曲柄压力机传动级数及速比分配压力机传动级数和电动机转速和滑块每分钟行程次数相关，行程次数低，则总速比大，传动级数就应多些，不然每级速比过大，结构不紧凑。现有开式压力机传动级数通常不超出三级。行程次数在80次/分以上用单级传动。80次/分40次/分用二级传动。40次/分10次/分用三级传动。齿轮传动中心距和模数确实定见表 表3.1 齿轮传动中心距和模数传动形式齿轮付位置中心距模数小齿轮齿数铸铁齿轮钢齿轮铸铁齿轮钢齿轮单边传动低速付（56.5）do(56.5)do0.1do0.09do1421高速付(33.5)do(33.5)do0.072do0.064do1621双边传动低速付(4.35.6)do(3.54.6)do0.085do0.07do1422高速付(33.7)do(22.3)do(0.0560.084)do(0.0840.064)do14243.1.3 传动系统设计 （1） 关键设计参数确定冲压机构设计关键参数： 公称力：g =600 KN （设定压扁易拉罐力度为600KN） 滑块行程： S =140 mm 公称力行程：Sg =5 mm 行程次数：平均行程次数：57spm（spm 表示每分钟滑块动作次数），滑块在行程内最高为75spm，最低为25spm； 曲柄半径：R=70 mm 连杆长度：L=640 mm（2） 曲轴确实定曲柄滑块机构是曲柄压力机工作机构，亦是压力机关键部分，分析它运动和受力特点是设计曲柄压力机关键。其关键计算S-曲线绘制，滑块速度计算，曲轴公称转角计算，曲轴尺寸确实定及曲轴扭矩和强度计算。（1） S-曲线绘制 （3-1）曲柄滑块机构机构简图图3.1所表示图3.1 曲柄滑块机构简图（2）滑块速度计算 （3-2）W-曲柄角速度 曲柄在时，滑块速度最大，最大速度 n-滑块行程次数（3）曲轴公称转角（4）曲轴尺寸确实定曲轴直径do 取do为60mm曲轴其它部位尺寸图3.2所表示图3.2 曲轴基础尺寸其各个部分公式分别为：rA-曲柄半径 取值为75mmrB-连杆球头或销轴半径；此方案选择球头，用公式 取其值为dB=120mm则rB=60mm（5）曲轴扭矩计算曲轴在公称转角时发生公称力Pg。曲轴传输扭矩按下式求得，其中-曲柄连杆机构摩擦系数，对于开式压力机=0.04 (3-3)带入数据计算得=18360NM（6） 曲轴强度计算(a)齿轮对轴作用力要比连杆对曲轴作用力小得多，忽略不计。(b)连杆对曲轴作用力近似等于公称力，并分别以1/2Pg作用在连杆瓦两侧距曲柄臂2r处。(c)曲柄支承反作用力作用在距曲柄臂2r处。(d)曲柄颈所受扭矩要比弯矩小得多，忽略不计。反之支承颈弯矩小得多，忽略不计13。C-C和B-B截面图图3.3所表示图3.3 C-C和B-B截面图危险截面C-C弯矩为： NM (3-4)带入数据计算得=34500 NM最大弯矩应力为： (3-5)带入数据计算得=Pa由上式可知，曲轴弯曲应力当曲轴尺寸一定时值为一定值。危险截面B-B扭矩为：最大剪切应力为：由上式可知，曲拐剪切应力为当量力臂函数，伴随曲轴转角改变而改变。许用值表见表3.1。表 3.2 和 许用值材料45调制40调制18调制100140014002100300075010001000150016002300依据，计算值，令=，=。由上式得：截面C-C：带入数据得P=N截面B-B： N由上式得曲轴在不一样转角时滑块许用负荷曲线，图3.4所表示图3.4 许用负荷曲线综合全部计算最终所得曲轴尺寸图3.5所表示图3.5 曲轴尺寸图3.1.4 齿轮计算齿轮传动是机械传动中最关键传动之一，形式很多，应用广泛。齿轮材料种类很多，在选择时应考虑原因很多，类如必需满足工作条件要求，应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成形方法及热处理和制造工艺等。齿轮传动需要很大力和扭矩，所以需要进行齿轮强度计算和校核12。 齿轮初定经查得相关资料得齿轮中心距=带入=60得中心距=100-190mm 此设计方案种选择145mm模数=0.0960=5.4mm小齿轮齿数取20则小齿轮分度圆直径为=mz=51mm又因为中心距=145mm所以求得=240mm因为减速比为10所以大齿轮齿数为200由此可将大齿轮初定为齿数200，分度圆直径为240mm，模数为5.4小齿轮初定为齿数20，分度圆直径为51mm,模数为5.4大此轮初定后，还需要校核圆周速度V (3-6) 符合要求。 齿轮强度计算齿轮宽度B选定 (3-7) =48-64 mm齿轮宽度选48mm大齿轮弯曲强度计算： (3-8)式入 ， 取1，取1.3，=18360NM，将数据带入式中求得小齿轮弯曲强度计算： (3-9)式中 ，取1，取1.3，=18360NM，将数据带入式中求得参考值查于机械设计第八版对于开式传动齿轮，除计算弯曲强度外，还需要验算接触强度不然会引发蚀破坏，计算公式以下： (3-10)将数据带入公式中求得依据大齿轮计算值，令，由计算公式得 (3-11)由式(3-11)求得曲轴在不一样转角时，滑块许用负荷曲线图3.5所表示图3.5 滑块许用负荷曲线综合上面相关大齿轮和小齿轮弯曲强度计算和接触强度计算和校核，得出结果为,符合该设计方案要求。3.1.5 连杆及滑块计算连杆和滑块经过球头螺杆连接在一起和曲轴连接，将曲轴旋转运动转化成连杆上下往复运动，对工件进行冲压，是曲柄连杆机构中关键组成部分，所以分析它是设计曲柄压力机不可缺乏一部分。球头螺杆尺寸确实定连杆分为长度可调和长度不可调两种形式，长度可调连杆由连杆体和球头调整螺杆组成。用手动或机械方法改变二者位置就能够改变连杆长度，从而改变压力机装模高度。调整方法视压力机公称力大小，可直接用扳手调整螺杆或经过螺轮付，棘轮棘爪等手动形式和由电动机经过涡轮付驱动机动方法14。这种球头可调整连杆，加工简单，装配调整维修轻易，结构紧凑，连杆系数小，滑块导轨所受侧压力及曲轴所受扭矩也较小。长度不可调经典机构是连杆下端和圆柱销和调整螺母连接，连杆刚性很好，和球头相比，加工方便，该结构调整螺杆不承受弯矩，但因为连杆系数略有增加，滑块侧压力较大，轴齿轮受扭矩也有所增加，且销轴所受面积比球头小，如采取三点式支承或圆柱面接触传输扭矩，因为加工困难，维修方便，故采取较少。连杆相关关键尺寸，可有表2.2初定：表 3.3 连杆相关尺寸参考表符号推荐尺寸H球头式连杆图3.6所表示图3.6 球头式连杆尺寸由上表可得球头螺杆各尺寸： 取120mm 取90mm 取80mm 取120mm 取150mm 取200mm连杆常见铸铁ZG35或铸铁HT200制造，经正火或退火，调整螺杆用45号调质处理，球头表面淬火，硬度HRC40-45,螺杆采取三角形螺纹。连杆计算连杆计算简图图3.7所表示图3.7 连杆计算简图 连杆受到压应力及弯曲应力联合作用，危险截面A-A处合成应力由下式计算： 式中-危险截面压应力 pa -压力机公称力 -危险截面A-A截面积 (3-12)-危险截面弯曲应力 pa 式中 -危险截面截面模数 对圆形截面 -危险截面弯矩 Nm (3-13)Error! Reference source not found.-摩擦系数 取=0.05 =75mm =60mm-危险截面至球头中心距离 为60mm-连杆长度640mm将数据带入式中求得=1419 =1538.4因为调整螺纹抗弯强度均比挤压强度，剪切强度低，且连杆体材质比螺杆差，所以只需验算连杆体螺纹弯曲应力16。综合全部计算最终所得连杆尺寸图3.8所表示图3.8 连杆尺寸图3.1.6 滑块确实定对于一般型开式压力机，滑块导向长度和宽度之比为1.3-1.6，滑块导向长度和滑块行程相关，行程越大，导向长度越长，通常取=（5.5-7）S，则 取100mm因为=1.3-1.6 取1.4 则B=60mm 滑块尺寸图图3.9所表示图3.9 滑块尺寸图第四章 电机选型4.1 电机选型分析压力机加工含有负载大、冲击强特征，直接驱动用伺服电机和传统压力机用电机相比，需要输出更大扭矩，含有更强抗扰动能力。所以，有必需对直接驱动用伺服电机选型进行分析。电机两个关键选型参数为额定功率和额定输出扭矩，其中电机功率计算除了分析压力机一个工作周期所消耗能量，还应考虑加减速动态过程。4.2 功率计算已知曲柄压力机参数:公称压力Pg600KN，滑块行程140mm，公称力行程5mm，平均行程次数为57spm（2575），封高调整量为80mm，公称压力角，曲柄半径R70mm，连杆长度L=640mm，连杆系数，齿轮传动机构减速比为10。本项目中计算伺服电机功率时，应考虑两部分:首先是恒速驱动时一个工作周期所消耗能量,其次是加速时消耗能量。(1)恒速驱动下电机功率计算压力机一个工作循环所消耗能量A为： （4-1）式（4-1）中：为工件变形功（属有效能量）；为拉深垫工作功，即进行拉深工艺时压边所需功（属有效能量）；为工作行程中曲柄滑块机构摩擦消耗能量；为工作行程时压力机受力系统弹性变形所消耗能量；为压力机空程向下和空程向上时所消耗能量。(a)工件变形功曲柄压力机通常见于冲裁、拉深、模锻和挤压等工艺，不一样工艺工件变形所需能量不一样，在工作行程内压力机工作负荷图4.3所表示。通用压力机是以厚板冲裁负荷作为变形功计算依据。图4.1压力机工作负荷图在冲裁工件时,当冲头进入到板料厚度0.40.5倍时板料即断裂,所以通常取 （4-2）式中 为板料厚度，h为切断厚度。将图4.3中曲线视为三角形，则冲裁时变形功为 （4-3）考虑到曲线为鼓形，应增加裕量，则： 0.7 （4-4）将式（4-2）代入（4-4）得： 0.315 （4-5）对于单级传动压力机，有以下经验公式： （4-6）则：926 J(b)拉深垫工作功对于带拉深垫压力机，应按浅拉深工艺来计算工艺变形功。依据文件介绍，当量浅拉深功略大于式（4-5）计算出厚板冲裁功。为设计方便，用厚板冲裁功替换浅拉深功。但应考虑工件压边所需功，即拉深垫工作功，消耗能量大小取决于压紧力和工作行程。拉深垫工作功计算公式为： （4-7）式中为压力机公称压力，S为滑块行程长度。则2333.3 J(c)曲柄滑块机构摩擦消耗能量对于通用压力机，曲柄滑块机构摩擦消耗能量可由以下公式表示： （4-8）其中为摩擦当量力臂， 为公称压力，为公称压力角。计算公式为，已知参数摩擦系数0.04，0.109，曲轴曲柄颈直径160mm，球头直径150mm，曲轴支承颈直径=130 mm，则0.041.1091600.109150130/2=6.47mm。所以，0.50.006476000.342663.8 J(d)压力机受力系统弹性变形所消耗功压力机处于工作行程中时，机身和曲柄滑块机构等受力系统因受载产生弹性变形，所以引发能量损耗，有时一部分弹性变形能量能够转化为有用能量，为了安全，认为全部弹性变形能量全部已损失。 （4-9）其中表示压力机总垂直变形，为压力机垂直刚度，查表得开式压力机推荐值为400，6004001.5mm。则 6001.52450 J(e)空程向下和空程向上时所消耗能量依据文件提供试验数据，查表得到对应60吨压力机空程损耗功为978J，所以978J。综合以上分析，压力机一个工作循环所消耗总能量:=926+2333.3+663.8+450+978=5351.1 J 压力机一个工作循环电机平均功率为： （4-10）式中k为电机安全系数，查表得k1.5；t为工作循环时间，n为滑块行程次数，n=57，为行程利用系数，手动送料时0.5，则t2.1s,为压力机总效率，带拉深垫且为手动送料时为0.45。所以N8.5（kW）。(2) 电机加速或减速时电机功率计算在一个冲压行程中，伺服电机速度经历匀速、减速、加速改变过程，所以在确定伺服电机功率时，还需考虑其加、减速时动态转矩。电机转矩改变由电机运动方程决定，电机运动方程为： （4-11）其中T为电机输出转矩，为折算到电机轴负载转矩，为机械摩擦转矩折算到电机轴摩擦转矩，为电机轴转速，J为折算到电机轴上总转动惯量。图4.4为变速驱动时伺服电机运动模型，到为减速区，到为加速区，其它时段为匀速区。系统加速时,T+,即0，电机提供加速力矩；当系统减速时，T+,即0，电机提供制动力矩。图4.2 伺服电机变速运动模型首先讨论系统加速，设加速力矩为，则J，已知电机轴上总惯量为0.574，滑块最高行程次数为75，则电机输出轴转速为750rpm,滑块一个工作循环所用时间为1.05s，滑块行程为140mm，工作行程为5mm。在此预先按一级减速计算。进行拉深工艺时，滑块行程次数改变最大为25spm加速到75spm，25spm时电机转速为2510150rpm，所以，电机从250rpm加速到最大角速度750rpm才能满足工艺及速率要求。到下死点时间为：0.07s。综合生产效率和节能考虑，初步设定加速时间为0.2s,则电机最大加速度为：261.7（）则J261.70.574150.2Nm。电机按最大加速度加速到750rpm时瞬时动态功率为：75023.14150.26011.8（kW）电机经过再生制动减速，电机工作在发电机状态，此时将产生能量反馈到直流母线，所以没有消耗能量，无需考虑在电机功率内。4.3 电机转矩计算(1)电机负载转矩电机负载转矩为机械负载转矩换算到电机输出轴上扭矩，计算公式为： （4-12）其中600kN，曲柄半径R=70mm，0，10。 则=600=1411Nm(2)电机摩擦转矩工作时压力机转动部件上摩擦转矩是不可忽略。关键摩擦有四处:(a)滑块导轨面；(b)曲轴(或芯轴)支承)和轴承之间摩擦；(c)曲柄颈和连杆大端轴承之间摩擦；(d)球头和球头座之间摩擦。据此，机械摩擦总转矩为： （4-13）其中为机械摩擦总转矩，为机械摩擦系数，对开式压力机0.040.05；，在计算曲柄滑块机构摩擦消耗能量已求得6.48mm，则3888Nm。机械摩擦总转矩换算到电机轴上转矩为：3888（100.9）432Nm所以，电机轴上最大转矩14114321843Nm。在工作行程内，电机工作在过载状态，设计过载倍数为3，所以=18433=614.3 Nm。依据以上计算，以满足工作最大力矩条件选择伺服电机功率。确定电机参数为：额定功率30kW，额定转速为750rpm，额定电压为220V，额定电流为70A，额定转矩为615Nm,查机械手册选定型号为Y225M-6第五章 控制系统设计5.1 硬件设计5.1.1 PLC选型现在，世界上有200多个厂家生产可编程控制器产品，比较著名PLC生产厂家关键有美国AB、通用（GE）、日本三菱（MITSBISHI）、欧姆龙（OMRON）、德国西门子（SIMENS）、法国TE、韩国三星（SUMSUNG）、LG等。现在三菱PLC已经广泛应用于农业、渔业、交通、食品工业，制造业，娱乐业、健康和医疗，健康和环境！PLC是在继电器控制基础上以微处理器为关键，将自动控制技术，计算机技术和通信技术融为一体而发展起来一个新型工业自动控制装置。现在PLC已基础替换了传统继电器控制系统，成为工业自动化领域中最关键、应用最多控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计和制造）首位。三菱PLC系列现在关键有:FX1N系列,FX1S系列,FX1N系列,FX2N系列,