汽车发动机连杆胀断系统设计

摘要

汽车发动机连杆胀断系统

连杆胀断工艺是国际上九十年代初发展起来的一种连杆加工新技术，它从根本上改变了传统的连杆加工方法，大幅度提高了整体发动机的生产技术水平，具有十分显著的经济效益和社会效益。

本文在对胀断工艺原理、胀断主机、装配螺栓及工件自动化传送装置的详细分析的基础上，主要研究了胀断生产线的控制系统。

文中，首先确定了系统的电气控制方案并进行了必要的论证。根据电气控制方案，对具体硬件电路进行了详细设计，并做了具体的说明。

本文的研究方法与技术线路是按胀断工艺的技术特点而确定，通过制定整体技术方案、合理确定胀断主机的结构与主要技术参数、研究并设计胀断自动化生产装备的液压、电气及微机控制系统，全面满足连杆胀断技术高精度、高质量、高效率的精益生产要求。

关键词：连杆胀断工艺，可编程控制器

Abstract

The bloated and broken technology of engine connecting rod of the automobile is a new kind of processing technology of automobile connecting rod which developed at the beginning of the 1990s in the world. it changes the traditional processing method of connecting rod fundamentally, and it improves the level of technology of the whole engine by a large margin .It has very remarkable economic benefits and social benefit.

This text firstly analyzes the principle of bloated disconnected craft, the bloated disconnected host machine and the automatic assembling line in detail,then the text mainly study the control systems of the production line.

In the text, we give the electrical control of the system and carrie on an essential demonstration. According to control method,the text designed the hardware circuit in detail, and gave the concrete explanation.

The research approach of this text and technological circuit are fixed according to the technological characteristics of the craft .By making the whole technological scheme, confirming the structure of the bloated disconnected host machine and main technical parameters, we study and design the hydraulic pressure,electrical and computer control system of the bloated disconnected automatic eqippment.The design meet the requests of high-accuracy, high quality, high-efficiency for the the bloated disconnected production line in an all-round way.

Keyword: the bloated disconnected technology of engine connecting rod, the programmable logic controller ,

目录

第一章绪论..................................................................................................................... - 1 -

1.1 引言................................................................................................................. - 1 -

1.2 项目背景及研究意义..................................................................................... - 1 -

1.3 本文主要完成的工作........................................................................................ - 2 - 第二章可编程控制器概述....................................................................................... - 3 -

2.1 可编程控制器的发展........................................................................................ - 3 -

2.2 PLC的特点 ........................................................................................................ - 4 -

2.3可编程控制器程序语言设计............................................................................. - 6 -

2.4 S7-200系列PLC的指令系统.......................................................................... - 7 -

2.6 MCGS组态软件................................................................................................ - 12 - 第三章设计论证..................................................................................................... - 14 - ３.1 系统控制流程概述....................................................................................... - 14 - ３.2 系统硬件设计概述....................................................................................... - 14 - ３.2.1 胀断主机的原理与结构设计........................................................... - 15 -

３.2.2 定扭矩装配螺栓装置的原理与结构设计....................................... - 15 -

３.2.3 自动化传送装置的原理与结构设计............................................... - 15 -

３.2.4 步进梁机械手夹持定位精度与纵、横项运动精度 ....................... - 15 -

３.2.5 微机控制系统的功能制定与设计................................................... - 15 -

３.2.6 微机控制系统的设计....................................................................... - 16 - ３.3 电动机的启动................................................................................................ - 16 - 第四章系统硬件设计........................................................................................... - 19 -

4.1 系统硬件总述................................................................................................. - 19 -

胀断实验装置由机械，液压，电控三部分组成；胀断主机共有10个液压缸，按连杆胀断工艺要求，先后顺序动作，完成胀断任务。..................................... - 19 -

4.3 CPM1A的特点.................................................................................................. - 20 -

4.2 CPM1A的I/O规格.......................................................................................... - 23 - 第五章 PLC软件系统设计............................................................................................ - 25 -

5.1 CPM1A软件基础.............................................................................................. - 25 -

5.1.1 CPM1A的继电器区.............................................................................. - 25 -

5.1.2 CX-Programmer软件.......................................................................... - 26 -

5.1.3 CPM1A与上位机的连接...................................................................... - 27 -

5.2PLC的I/O分配 ........................................................................................ - 28 -

5.2 PLC程序.......................................................................................................... - 29 -

5.2.1 开机启动程序..................................................................................... - 29 - 总结 ................................................................................................................................ - 31 - 致谢 (33)

第一章绪论

1.1 引言

近年来，随着机械工业、尤其是汽车工业的飞速发展与国际竞争的激化，零部件及其设计制造过程的高质量、高效率、低成本、低能耗已成为提高产品竞争力的唯一途径。拘泥于传统、落后的加工技术的生产模式早已难以适应市场的变化，加工技术的变革成为必然的发展趋势及发展方向。许多新的工艺打破常规，以构思新颖、操作经济、效益显著为特点应运而生。

连杆是发动机上的关键零部件，在高频率疲劳载荷下工作，对强度有较高的要求。就制造工艺而言，连杆属于较难锻造与加工的一种零件。对其制造方法与技术，国内外都给与极大的关注。连杆胀断供依旧是国际上九十年代初发展起来的一种连杆加工方法，是对传统连杆加工的一次重大变革，具有十分显著的经济效益和社会效益，同时大幅提高了整体发动机的生产技术水平。

1.2 项目背景及研究意义

该项新技术在国外发展极为迅速、应用越来越广泛。美国的福特公司、美国的通用汽车公司、德国的宝马汽车公司、德国的大众公司、法国的雷诺汽车公司等多家汽车生产厂商采用了该种新技术。日本的研究机构与汽车生产厂商也对此项新技术进行了广泛的研究与开发，即将在多种车型上应用。而国内汽车工业、发动机行业的连杆生产厂家目前仍旧沿用落后的传统杆、盖分体加工方法，严重的阻碍了我国汽车工业、发动机行业的快速发展。面对“入世”后的挑战和市场的激烈竞争，为了缩短我国和国外在汽车、发动机制造业上的差距，在短时间内实现发动机制造关键技术的跨越，迅速开展发动机连杆胀断加工新技术的研究与开发已是刻不容缓。

本项目的目的是自行研究开发连杆胀断新工艺及其关键技术装备。为国内连杆生产企业提供具有当今国际先进水平的脸杆胀断加工成套技术，使该项连杆制造加工的追新技术在国内得以实施、应用于推广，从根本上

改变我国目前仍沿用的加工工艺与方法。

本项目的研制成功对我国的汽车工业、发动机行业提高产品质量与生产效率、改变行业技术结构、促进传统产结构升级、提高生产技术水平、降低生产成本、增加经济效益、增强国内外市场竞争能力具有重要意义。同时，国外同类产品的进口、填补国内空白、节约大量的外汇和资金。1.3 本文主要完成的工作

1. 设计连杆胀断液压系统。液压系统部分设计主要包括液压泵电机的参数选择及控制电路，液压油温度的测量及显示电路以及必要的报警电路。

2. 连杆胀断部分设计。胀断部分通过控制液压阀来控制油路，使各机械部分产生运动，机械部分的运动起始信号由接近开关标志，并且能向PLC 发出信号。

本文第二章对PLC控制的原理进行了叙述，以作为后文叙述的基础。

在本文的第三章对系统的工作原理进行了叙述，作为硬件设计的指导。

第四章是硬件的具体设计，包括各个硬件的参数选择，硬件电路设计的详细说明。

第二章可编程控制器概述

2.1 可编程控制器的发展

可编程控制器是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，目前它已经应用于各个领域。早期的可编段控制器只能进行计数、定时以及对开关量的逻辑控制。因此，它被称为可编程逻辑控制器(programmable Logic Conkoller)，简称PLC。后来，可编程控制器采用微处理器作为其控制核心，它的功能已经远远超过逻辑控制的范畴，于是人们又将其称为Programmable Controller，简称；PC。但个人计算机(Personal computer)也常简称PC，为了避免混淆，可编程控制器仍被称为PLC。

1987年，国际电工委员会(IEC)在可编程控制器国际标准草案第三稿中，对可编程控制器定义如下：可编被控制器是一种数字运算操作的电了系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序按制、定时、计数和算术运算

等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成—个整体、易于扩允其功能的原则设计。

PLC是生产力发展的必然产物。20世纪60年代初，英国的汽车制造业竞争激烈，产品更新换代的周期越来越短，其生产线必须随之频繁地变史。传统的继电器控制对频繁变动的生产线很不适应。自然，人们对控制装置提出了更高的要求，即经济、可靠、通用、易变、易修。首先提出PLC 概念的是美国最人的汽车制造厂家通用汽车公司(GM)。1968年，该公司提出用一种新型控制装置替代继电器控制，这种控制装置要把计算机的通用、灵活、功能完备等优点与继电器控制的简单、易懂、操作方便、价格便宜等特点结合起来，而且要使那些不很熟悉计算机的人也能方便地使用。根据这种设想，1969年美国数字设备公司(DEC)研制出了世界—上第一台

PLC，并在美国GM公司的汽事自动装配生产线上试用获得成功。

由于PLC优越的性能，其问世后发展极为迅速。1971年，日本引进了这项技术并开始生产PLC。1973年，原西德和法国也研制出自己的PLC。70年代中期，欧美及日本的一些生产厂家，其PLC产品中多以微处理器及大规模集成电路芯片为其核心部件，使PLc的功能进一步扩展，并且有了自诊断功能，可靠性得到大大提高。随着微电子技术的迅猛发展，80年代中期，PLC的处理速度和可靠性大大提高，不仅增加了多种特殊功能，而且体积进一步缩小，成本大幅度下降。到90年代中期之后，PLC几乎完全计算机化，其速度更快、功能更强，PLC的各种智能化模块不断被开发出来，一些厂家还推出了PLC的计算机辅助编程软件，使得许多小型PLC 的性能也不可小视。

目前世界上—些著名电器生产厂家几乎都在生产PLC，产品功能日趋完善、换代周期越来越短。为了进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围，适应大、中、小型企业的不同需要，PLC产品大致向两个方向发展：小型PLC向体积缩小、功能加强、速度加快、价格低廉的方向发展，使之能更加广泛地取代继电器控制更便于实现机电一体化；大中型PLC向高可靠性、高速度、多功能、网络化的方向发展，将PLC系统控制功能和信息管理功能融为一体，使之能对大规模和复杂的系统进行综合性的自动控制。

2.2 PLC的特点

PLC优越的性能表现在以下几个方面：

1.灵活性和通用性强

继电器控制系统的控制电路要使用大量的控制电器，需要通过人工布线、焊接、组装来完成电路的连接。其致命的缺点是，如果工艺要求稍有改变，控制电路必须随之做相应的变动，耗时且费力。PLC是利用存储在机内的程序实现各种控制功能的，因此PLC控制的系统中，当控制功能改变时只需修改程序即可，PLC外部接线改动极少，甚至可不必改动。一台PLC可以用于不同的控制系统中，只不过改变了其中的程序罢了。其灵活