剪板机文献综述

文献综述

前言

本篇毕业设计题目是《基于单片机的自动剪板机控制系统设计》。目前，随着工业的快速发展，剪板机的应用越来越广泛，为了提高板料加工精度和生产效率，在现有剪板机床的基础上对其进行自动化改造，成为一些中小企业提高经济效益的重要选择。自动化技术是本世纪以来发展及其迅速和影响极大的学科技术之一。现代自动化技术是一种全新型的生产力，是直接创造社会财富的重要手段，对人类的生产活动和物质文明起着巨大的推动作用，因此受到世界各国的广泛重视和越来越多的应用。以计算机为核心的自动化技术是我国工业重点发展的高科技领域之一。工业自动化技术是推动我国科技进步、推动国民经济发展的重要手段。不断采用最新的电子信息技术来装备和改造传统产业，是我国进行现代化建设的必有之路。本文着力探讨我国剪板机的特点、现状及其今后的发展。

正文

目前，随着社会现代化的发展，剪板机自动化水平的提高，自动剪板机在工业中的应用越来越多，对自动剪板机的功能要求越来越多越来越高，这就需要对自动剪板机的控制系统加以改进，不浪费宝贵的资源并且能提高自动剪板机的性能。同时，为了提高板料加工精度和生产效率，对现有剪板机床进行自动化改造，成为一些中小企业提高经济效益的重要选择。本系统是应企业要求开发研制的，是一种经济实用型数控系统。它保存了原有机床的主体结构，增加了自动进料、卸料、剪切、数控定长等功能载体。基于单片机的自动剪板机控制系统属于新一代剪板机控制系统，方便、实效及快速。该系统采用AT89C51单片机为核心，进行数据分析处理，利用输入扩展芯片对剪板机当前工作状态进行采集，利用输出扩展芯片对剪板机各一级执行机构的控制，从而实现剪板机的自动化过程。

在板材加工系统中，板料长度检测、板料进料、压紧、走刀、落料、长度调整等过程必须按一定的节拍一定的控制精确度动作。而且，不同长度、不同厚度、不同材料的扳材，各动作行程、先后顺序、刀具位置等要求都不一样[1]。对于这样的控制要求，传统控制柜很难实现，采用PLC控制器价格又高，一些中小企业就采用人工控制，这不仅影响产品的质量，而且加工车间噪声大、粉尘多，操作人员的劳动条件十分恶劣。随着现代控制理论的发展和计算机技术的广泛应用，机械加工过程采用计算机控制为加工过程的规范化、标准化创造了条件，同时也

可以大大地改善操作人员的工作环境。设各自动化是提高生产效率，增强竞争能力的保证。更新和改造传统设备是设备实现现代化的两个重要途径。采用新的低成本自动化技术改造老设备，是提高企业经济效益的好办法[2]。

1、我国剪板机现状

我国剪板机床工业多年来虽然发展势头强劲，但在技术上、战略直沿着老路走，没有从根本上寻求改变发展思路。世界机床工业具有高度国际化的特征，表现在市场国际化、技术国际化、投资国际化等方面。基于此，选择适合当代机床工业发展潮流的模式与路径是未来国内机床工业做强所必须致力的，而且，这种选择不应该只停留在形式上。同时，跨国并购也是实施行业产业结构调整的一种重要方式。数控剪板机需要不断出现创新和改变其发展的路径。当今世界科技发展日新月异，加工技术已进入亚微米和纳米级超精加工时代，网络化制造技术方兴未艾，绿色制造受到高度重视，以数控机床为技术平台的数字化制造提升到了智能制造的新阶段，技术集成和技术复合已成为数控机床技术最活跃的发展趋势之一[3]。针对剪板机床工业的内在属性，积极扶持民营机床企业的发展，鼓励民营资本在机床工业领域投资，也应被视为有利于改善国内机床工业的内部结构，转变传统的发展模式的有效途径。在这方面，许多机床工业发达地区有着足够的例证。与此同时，应积极探索深化机床行业内国有企业的经营体制改革，建立适合市场经济需要和机床工业特点的国有资产经营管理模式，以利于为机床工业打造一个良好企业层面的微观基础。

由于国际竞争的日益加剧，加上当前市场需求的不断萎缩，使得我国的数控剪板机制造行业未来市场前景不甚明朗。当前我国的剪板机制造行业由于其设备的综合利用率的不断提高，加上国内企业开始重视对产皮质量和服务等方面的提升，使得其发展迅速，呈现出了新的态势。随着剪板机需求的增加，近年来剪板机床制造的企业也日益增多。但一度我国剪板机行业处在一个十分尴尬的境地。过去我国剪板机生产企业在技术上相对落后，普遍缺乏自主创新能力及关键、核心技术支撑。

在现行通用的经济型数控剪板机车床中，其纵、横向的主动进给活动均由步进电机伺服驱动，共需求两套伺服零碎。而在通俗剪板机车床中，其纵、横向剪板机进给活动则是由彼此自锁的机械传动加以完成，无法完成两坐标联能。唯仿形剪板机车床破例，它具有两坐剪板机标联能，能够车削圆柱面、圆锥面和圆弧面等。其斜向仿形活动在标准样件的节制下，经过液压伺服节制零碎，作出与纵

向主进给活动相顺应的仿形进给，从而完成了两坐标的联能[4]。

2、数控剪板机的应用和特点

数控剪板机是指用数字、文字和符号组成的数字令来实现一台剪板机或多台剪板机设备动作控制技术。数控剪板机一般是采用通用或专业计算机实现数字控制，它所控制的通常是位置、角速等机械量和与机械能量流向的开关量。数控剪板机的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现[5]。

数控剪板机的性能特点：强迫定位准确，蜗杆传动，光杆丝杠同心，无噪音。结构与特点：采用钢板焊接，液压传动，蓄能器回零，操作方便，性能可靠，外形美观刃口间隙调整有指示牌指示，调整轻便迅速。没有灯光对线装置，并能无级调节上刀架的行程量采用栅栏式人身安全保护装置，后挡料尺寸及剪切次数有数字显示装置，液压传动，摆式刀架。机架整体焊接坚固耐用，使用蓄级器油缸回程。

3、数控剪板机的优势

数控剪板机采用电业一体化，并吸收了传统机械式闸剪的优点与特长。产品的优化设计解决了摆式剪板机剪切宽度狭板是易扭曲的弊端；解决了顺程速度慢、噪音大、工作不可靠等现象，特别是通过双氮气缸回程，使刀架速度提高了30%；机架等主要构件通过UG有限分析法，使其具有良好的强度和刚度；优化设计后的产品在确保工作精度、几何精度等符合国家标准的基准，其产品用材等到很好的控制和利用[6]。与同类产品相比：一是解决了液压摆式剪板机剪切宽度狭板时易扭曲的弊端；二是解决了普通剪板机回程速度慢、噪音大、工作不可靠等现象，并能确保在发生连接件断裂故障的情况下，仍能保证机床的安全可靠[7]。

4、我国剪板机存在的问题

我国数控剪板机存在的问题总结归纳起来存在以下一些具体问题[8]：

4.1精度保持性不好：多家用户反映，国产设备加工精度下降较快，设备故障率较多。

4.2可靠性需加强：国产的数控系统、驱动电源、润滑冷却系统、控制单元、功能部件等都多少存在可靠性问题。

4.3某些液压剪板机需在设计上进行改进：有用户反映，某些液压剪板机设计上不尽合理，造成某些部件在使用中容易被损坏。还有些液压剪板机的电气设