1、目 錄一 設(shè)計任務(wù)書二 硫化機的用途與分類三硫化機的結(jié)構(gòu)及參數(shù)四機械手五微機控制系統(tǒng)的設(shè)計六設(shè)計總結(jié)七參考文獻設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計內(nèi)容 (1) 硫化機機械手運動機構(gòu)設(shè)計 (2) 微機控制系統(tǒng)的設(shè)計 (3) 控制程序設(shè)計二、應(yīng)完成的內(nèi)容：（1）硫化機主機圖 （圖幅不小于A1）（2）硫化機機械手部裝圖 （圖幅不小于A1）（3）機械手控制程序清單 （4）機械手控制程序磁盤文件（5）機械手控制電路（總圖幅不小于A1）（6）機械手程序框圖 （總圖幅不小于A2）（7） 硫化機中非標零件圖（總圖幅不小于A3）（8） 設(shè)計說明書 硫化機的用途與分類輪胎定型硫化機主要用于空心輪胎（汽車胎、工程胎、飛機胎、摩托車胎

2、、力車胎等）的外胎硫化。輪胎定型硫化機是在普通個體硫化機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。本次設(shè)計的硫化機名為雙模輪胎定型硫化機，其型號LL-B525/4220 X 2。該硫化機主要適用于普通外胎及子午線結(jié)構(gòu)外胎等充氣輪胎定型硫化。能自動進行裝胎、定型、硫化、卸胎及后充氣冷卻等一系列工藝操作。采用蒸鍋式（或熱板式）加熱，可使用兩半膜，也可以使用活絡(luò)膜，并配備有充氣裝置，供用戶硫化尼龍簾布線輪胎時配套使用。我國輪胎定型硫化機的發(fā)展十分迅速，自1963年開始設(shè)計制造B型硫化機至今已有四十年的歷史，定型硫化機從無到有取得很大的成績。國產(chǎn)定型硫化機已基本形成系列。近年來，對于定型硫化機組開展了研制工作，已取得了可喜

3、的發(fā)展。 輪胎定型硫化機按不同角度分類按膠囊特點可分為：A型定型硫化機的（膠囊向下收藏）；B型定型硫化機（膠囊向上收藏）；AB型定型硫化機（膠囊成“U”型收藏）。按加熱方式可分為：罐式定型硫化機；夾套式定型硫化機；板式定型硫化機。按傳動方式可分為：連桿式定型硫化機；液壓式定型硫化機，液壓鎖環(huán)式定型硫化機。按是否用膠囊可分為：有膠囊定型硫化機；無膠囊定型硫化機。 硫化機的結(jié)構(gòu)及參數(shù)一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)位置顯示微 機系 統(tǒng)放大控制執(zhí)行系統(tǒng)硫化機機械手控制面板反饋電路控制輸入位置信號反饋本機屬B型雙模輪胎定型硫化機。用曲柄連桿傳動，采用蒸鍋式（或熱板式）加熱，升降翻轉(zhuǎn)式開合模。膠囊伸直或收縮由中心機構(gòu)操縱；

4、機械手升降、轉(zhuǎn)動、卸胎機構(gòu)進出均采用水缸驅(qū)動；后充氣采用二位四點式裝置；控制系統(tǒng)采用PLC可編程控制程序控制。本機主要由機器、傳動裝置、中心機構(gòu)、蒸汽室、裝胎機構(gòu)、卸胎機構(gòu)、脫模機構(gòu)、活絡(luò)模操縱裝置、管路系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)主要參數(shù)和功能序 號項 目參 數(shù)1蒸汽室數(shù)目2 個2蒸汽室內(nèi)徑1525 mm3最大合模力4220 X 2 KN4模型高度258-637mm5適用鋼圈直徑1624 mm6主電機 LG41-613 KW 890 r/min7機械手爪張開（閉合）直徑632（360） mm8膠囊真空度005 MPa9過熱水壓力28 MPa10硫化蒸汽壓力07（熱板1.04）MPa11動力

5、水壓力07 ，1.0 ,1.4 MPa12動力空氣壓力2125 MPa13控制氣源壓力036 MPa14最大充氣壓力14 MPa15開（合）模理論時間約 100s16垂直開模距離662 mm17抓胎器最大升降行程1622 mm18外型尺寸（長X 寬X 高）7010X 5522X 5953 mm19總重約 60 t 20動力空氣壓力0.7 1.0,1.4mpa22 硫化內(nèi)壓最大28kg/cm*2 23 硫化外壓最大7cm/mm*2 四、機械手機械手示意圖:1.張開閉合汽缸2.升降架3.轉(zhuǎn)動臂4.升降水缸5.卡盤6.方柱功 能：機械手的作用是將生胎從存胎器上提取送至下模上定位，并在定型過程中對膠囊

6、進入胎內(nèi)起導(dǎo)向作用；硫化后，將輪胎從卸胎裝置上取出，放至放胎位置。 二、機械手工作原理 機械手由鉤爪，連桿及托架板汽缸等組成，機械手由雙向汽壓驅(qū)動，當汽缸向下時,八瓣鉤胎爪張開至最大，當汽壓缸向上時，鉤胎胚是不會脫落的，因為連桿在張開時接近一字行，足以平衡鉤胎爪胚的作用力。這種機械手鉤胎爪設(shè)成錐體對偏心25125mm和變形厲害的生胎同樣能抓起來。 機械手球鼻其主要是配合裝胎時定型。根據(jù)輪胎規(guī)格調(diào)節(jié)定型彈簧，當膠囊受內(nèi)壓囊筒翻出進入胎胚時，膠囊的凹處與球鼻的球面吻合接觸，當膠囊內(nèi)壓繼續(xù)增加，球鼻及定型盤受壓上升，彈簧經(jīng)定型板傳給膠囊一個大小相等方向相反的作用力控制住膠囊的中心定位，當定型壓力達到

7、一定值時，定型桿上升，碰到行程開關(guān)，發(fā)出信號，膠囊內(nèi)壓降低定型完畢，機械手及球鼻返回。三、觸胎桿 1.導(dǎo)桿 2.導(dǎo)向板 3.觸胎板觸胎氣是機械手的主要執(zhí)行部件，其作用是感知胎的位置及大小。由于觸胎桿的主要作用是感觸，因此其特點主要是：力求結(jié)構(gòu)緊湊，以減少慣性力?，F(xiàn)取導(dǎo)桿l1=382mm， 直徑為15mm，導(dǎo)向板l2=172mm， 厚為6mm， 觸胎板l3=154mm 厚取6mm四手指設(shè)計硫化機機械手的手部是用來抓持工件的部件，將直接影響到工業(yè)機械手的工作性能，它是工業(yè)機械手的關(guān)鍵部件之一。4.1 設(shè)計時要注意的問題：(1) 結(jié)構(gòu)盡量緊湊重量輕，以利于腕部和臂部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(2) 手指應(yīng)有一定的開

8、閉范圍。它的大小不僅與工件的尺寸有關(guān)，而且應(yīng)注意手部接近工件的運動路線及其方位的影響。(3) 手指應(yīng)有足夠的夾緊力，除考慮夾持工件的重力外，還應(yīng)考慮工件在傳送過程中的動載荷(4) 應(yīng)能保證工件在手指內(nèi)準確定位。4.2 零件的計算 五微機控制系統(tǒng)的設(shè)計定型硫化機的自動化水平是較高的，一般對內(nèi)溫、內(nèi)壓及蒸汽室內(nèi)（或蒸汽夾套）等的溫度均能測量、記錄與控制。整個硫化周期亦有采用程序控制的（包括后充氣作業(yè)），此外還設(shè)有定型控制裝置，模型清潔與涂隔離劑裝置，膠囊預(yù)熱裝置，膠囊泄漏檢查器，膠囊使用次數(shù)記錄器，安全桿與壓力開關(guān)（蒸汽室有內(nèi)壓時不能打開）等，故定型硫化機基本上可不用手操作，只需要在硫化機前的存胎

9、器的胎座能保證供應(yīng)生胎，整個周期即可自動連續(xù)進行。 按定型硫化機的控制方法可分為單機自控和群控形式兩種。 目前，單機自控在國內(nèi)外使用較為普遍，它們的控制通常由主令控制（包旋凸輪和微機開關(guān)組成），時間繼電器、時序控制器、行程開關(guān)、壓力開關(guān)及繼電器、電磁閥元件組成，由這些元件來實現(xiàn)，硫化過程中各工序的自動控制。一、 基本原理橡膠制品的硫化過程，就是將其放在一定溫度，一定壓力的硫化模腔內(nèi)，保持一定的時間，進行一種高分子反應(yīng)，橡膠硫化性好壞取決于其所達到的硫化程度。過硫會使產(chǎn)產(chǎn)品發(fā)脆，欠硫化使產(chǎn)品發(fā)軟，表面出現(xiàn)“白霜”。因此，在橡膠制品生產(chǎn)過程中，硫化工藝是必不可少的重要一環(huán)，也是對產(chǎn)品質(zhì)重大影響的關(guān)

10、鍵一步。為了使橡膠達到性能的最佳的硫化程度，傳統(tǒng)的做法是，通過控制硫化時間來完成整個硫化過程，這一種方法稱為定時硫化工藝，它是以模腔內(nèi)溫度和壓力恒定作為前提條件的。但是為了降低成本，橡膠廠一般采用飽和蒸汽作為熱介質(zhì)的，由于生產(chǎn)組織和環(huán)境的復(fù)雜性，以及某些機械和電氣設(shè)備的故障，使得模范作用熱鍋爐的蒸汽壓力經(jīng)常產(chǎn)生或大或小的波動，從而這種供熱系統(tǒng)不能使硫化模腔內(nèi)的溫度保持不變。對于大廠來講，鍋爐大，熱慣性大，加上采用開環(huán)或閉環(huán)溫度穩(wěn)定系統(tǒng)來調(diào)節(jié)飽和熱蒸汽壓力，尚可減小溫度波動的幅度，而對于小廠來講，這個問題就顯得更加突出了。同時，就是時間控制，也因這樣那樣的原因而不能得到準確保證。因此，定時硫化工

11、藝不能實現(xiàn)最佳硫化。根據(jù)橡膠硫化理論，硫化效應(yīng)是衡量膠料硫人程度深淺的一個尺度。因此，只要使橡膠制品獲得最佳硫化效應(yīng)，就可使其達到最佳硫化程度?；谶@種等效硫化概念來控制橡膠制品硫化過程的方法，稱為等效硫化工藝。在硫化濕度恒定的情況下，硫化效應(yīng)： E=It=k(T-T0)/10t式中I硫化強度 K硫化濕度系數(shù)T從橡膠制品特定部位實測得的硫化溫度 t硫化所經(jīng)歷的時間T0規(guī)定硫化所采用的標準溫度 在一定范圍內(nèi)，忽略k、隨T的非線性變化，因而有范德霍夫方程 E1=E2K k(T-T0)/10選T2=T0，因而E2=t，因此等效硫化工藝可根據(jù)溫度的變化，隨時間調(diào)整硫化時間，確保最佳硫化效應(yīng)的實現(xiàn)。二、

12、 設(shè)計思想 定型硫化機主傳動系統(tǒng)的控制，主要是控制主電機的工作過程，當機械手把生胎存放好后，主電機旋轉(zhuǎn)帶動橫梁合模，定時器T1延時15秒，合模后進行硫化，定時器T0延時76分鐘，得到最佳硫化輪胎，主電機又開始工作，帶動橫梁開模，定時器T2也延時15秒，然后這樣重復(fù)下去，硫化第二個輪胎，為了安全起見，在橫梁的極限位置裝上限位器。三、 硬件的設(shè)計為保證主電機的正反轉(zhuǎn)，主電路中接入兩個接觸器KM1和KM2，在控制電路中也有兩個輔助觸點KM1和KM2。在控制電路中，可用電氣控制，也可用單片機來進行控制，但單片機本來龍去脈就有蕊片集成度過高，結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊小而全的特點，MCS51單片機在簡單的場合下應(yīng)用，

13、幾乎不需要增加其他的硬件資源，就可構(gòu)成一個最小應(yīng)用系統(tǒng)，使用非常方便。不過對于復(fù)雜的應(yīng)用場合，最小應(yīng)用系統(tǒng)往往不能滿期足要求，必須在片外擴展相應(yīng)的資源，單片機的系統(tǒng)擴展包括程序內(nèi)存儲器ROM/RAM的擴展，數(shù)據(jù)存儲器（RAM）擴展，I/O擴展，定時/計數(shù)擴展，中斷系統(tǒng)擴展，以及其他特殊功能的擴展。橡膠硫化機單片微型電腦控制器的模擬輸入量為溫度和內(nèi)壓信號，需A/D轉(zhuǎn)換，從精度考慮，8位就夠了，其它輸入信為：起動信號，上限位置信號，和下限位置信號。起動信號由機械手放外胎，離開模子后按動電鈕開關(guān)給出，單片機只有接收到起動信號才能開始硫化，并自動達到最佳硫化程度，自動開模結(jié)束硫化過程。上、下限位置相應(yīng)

14、于開、合模的極限位置信號，顯然，起模位置生如不關(guān)斷電動機，將使電動機處于卡死狀而燒毀。輸出信號包括工位時間值的顯示以及電動機和電磁閥的控制，電動機的正、反轉(zhuǎn)和停止相應(yīng)于合模、開模、停機。由電磁閥的吸合、釋放相應(yīng)于內(nèi)壓的加減。 根據(jù)整個系統(tǒng)對I/O口的要求，控制器的硬件原理如圖如示。（見圖紙）四、 調(diào)試方法 本控制器在安裝調(diào)試中，主要是控制電動機的工作時間及正、反轉(zhuǎn)，編程不是很復(fù)雜，在普通的單片機中調(diào)試就可以了。、設(shè)計總結(jié)這次設(shè)計是我們大學(xué)三年最后一次設(shè)計，是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)的專業(yè)知識的一次全面檢查.讓我們對三年來所學(xué)的知識進行了一次很好的鞏固.并使我們對所學(xué)知識的綜合運用能力大大提高,為今后解決工作中的實際問題打下了一個很好的基礎(chǔ).通過這次設(shè)計，使我們明白了設(shè)計一般控制系統(tǒng)的方法，特別是應(yīng)用了單片機進行控制，并由自己編寫程序并且調(diào)試，使我們初步掌握了軟件設(shè)計的方法,也增強了對單片機系統(tǒng)硬件設(shè)計的了解，還增強了在計算、繪圖及檢索參考文獻等方面的能力。 但是，這是我第一次進行系統(tǒng)的設(shè)計，涉及知識較多且