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以下就是关于湘大毕业学子总结的关于“计量式混色机的设计”方面的问题，希望可以给后续报读成考的学子提供毕业论文写作上的帮助。

湘大成考毕业论文（设计）任务书

论文（设计）题目：计量式混色机的设计

一、主要内容及基本要求

随着塑胶制品在生活及工作中的普遍应用，自动化混料及加料逐渐取代了传统了手工操作。但在自动化加料及混料过程中，会出现混料不均、加料不准以及原料被污染等情况，由此生产的制品是不合格的。为防止这些情况的发生，减少错误的出现，所以我们在研究开发计量式混色机的控制系统的同时，重视机械本体结构及选料的合理性.

二、重要研究的问题

一、注塑机辅助设备自动化的发展趋势

二、注塑机辅助设备自动化存在的不完善问题

三、进度安排

序号	各阶段完成的内容	完成时间
1	选题	2012.2.15
2	开题	2012.2.20
3	初稿	2012.2.23
4	修改	2012.3.2
5	定稿	2012.3.6
6
7

 

四、应收集的资料及主要参考文献

注：王淑坤：机械设计基础.成都：西南交通大学出版社，2007,4

注：徐灏：机械设计手册.北京：机械工业出版社，1991

注：华大年：机械原理.北京：高等教育出版社，1994

注：周世学：机械制造工艺与夹具.第二版.北京：北京理工大学出版社，2006.6

注：余俊：机械设计.北京：高等教育出版社，1986

注：机械工程手册编辑委员会：机械工程手册.第2版.北京：机械工业出版社，1995

目录

前言……………………………………………………………………………………………1

1混色机的概述………………………………………………………………………………1

2混色机的组成………………………………………………………………………………2

3混色机的设计方案…………………………………………………………………………3

3.1混色机的料斗结构方案设计……………………………………………………………3

3.2混色机的落料结构方案设计……………………………………………………………4

3.3混色机的称重结构方案设计……………………………………………………………5

3.4混色机的搅拌机构及搅拌室的方案设计………………………………………………5

3.5混色机的控制方案设计…………………………………………………………………6

3.6混色机的技术参数………………………………………………………………………6

4混色机的整体结构设计……………………………………………………………………6

4.1混色机的主要功能………………………………………………………………………6

4.2混色机的主要特点………………………………………………………………………6

4.3混色机的总装图…………………………………………………………………………6

5混色机的PLC控制设计……………………………………………………………………7

5.1可控编程控制器的选择…………………………………………………………………7

5.2可控编程控制器的工作过程……………………………………………………………7

5.3混色机可控编程控制器的控制方案……………………………………………………8

结论……………………………………………………………………………………………9

参考文献………………………………………………………………………………………10

计量式混色机的设计

摘要：随着塑胶制品在生活及工作中的普遍应用，自动化混料及加料逐渐取代了传统了手工操作。但在自动化加料及混料过程中，会出现混料不均、加料不准以及原料被污染等情况，由此生产的制品是不合格的。为防止这些情况的发生，减少错误的出现，所以我们在研究开发计量式混色机的控制系统的同时，重视机械本体结构及选料的合理性。

关键词：自动化；快速；混和；自动称重

Meteringtypecolormixingmachinedesign

Abstract:withthedevelopmentofplasticproductsinthelifeandworkoftheuniversalapplication,automaticmixingandfeedinggraduallyreplacedthetraditionalmanualoperation.Butintheautomaticfeedingandmixingprocess,therewillbenomixingunevenly,feedingandmaterialpollutionsituation,theproductionoftheproductsareunqualified.Topreventthisfromhappening,reduceerrors,soweintheresearchanddevelopmentofmeteringtypecolormixingmachinecontrolsystematthesametime,payattentiontotherationalityofmachinebodystructureandchoiceofmaterials.

Keywords:automation;quick;mixing;automaticweighing

前言

在设计计量式混色机的时候，料斗是用来装原料用的，因而第一：要外形要美观，因而采用上部分为圆柱形，下部分采用圆锥形，并且四个料斗安装在一起成阶梯形；第二：不能污染原料，因而选用环保级不锈钢SUS304；第三：下料顺畅，不能有死角而藏料；第四：加料可手工也可自动加料(配上GS电眼料斗)，因而每个料斗的盖采用弹簧扣与料斗扣在一起，方便人工加料时取盖迅速，并且料斗盖上预留了安装GS电眼料斗的孔位；第五：能方便观察料位(采用自动加料时需装上料位器)；第六：要有一定的密闭性，因为原料是进过烘干处理的，不能让原料完全暴露在大气中，因此料斗边缘卡了一层U型的软硅胶。

在设计落料结构的时候，落料方式按主料和辅料两种料所占比重大小而采用不同的落料方式：主料所占比重大而采用气缸驱动插板的横向开启来放料，开启的口子较大而使下料迅速，下料的多少采用PLC控制下料时间来达到，并且采用多次下料的方式，以达到下料准确；而辅料所占比重小而采用气缸驱动套筒的上下开启来放料，控制下料的准确性方式同上。

在设计称重结构的时候，第一是称料要准，误差为±0.1%，因而选用高灵敏度称重传感器(量程5Kg)；第二是卸料要彻底，不能有料剩余在称料斗里，因而采用单动气缸驱动卸料阀门，卸料时连动3次以使卸料彻底。

另外，计量式混色机可直接安装在注塑机上，而注塑机在注塑过程中会产生较大的震动，因此本设备具有一定的抗震性。

1计量式混色机概述

计量式混色机是由执行机构、驱动系统、控制系统和检测传感装置（称重传感器）构成，是一种能自动控制、可重复编程、能在特定程设下完成特定的动作的机电一体化自动化作业设备，是为注塑机自动加料而量身订作的一款机电一体化自动化作业设备，可大大减轻工人的劳动强度，对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件起着十分重要的作用，计量式混色机技术是综合了计算机、控制论、机械学、信息和传感技术、人工智能等多学科而形成的高新技术，是当代注塑机辅助设备里广泛应用的设备。计量式混色机的应用情况是一个注塑公司自动化水平的重要标志。计量式混色机并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器的特长的一种拟人的电子机械装置，既有人的快速反应和判断能力，又有机器可长时间持续工作、精度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义是说它一是机器的进化过程产物。

2计量式混色机组成

计量式混色机主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及检测传感装置（称重传感器）等所组成。各系统相互之间的关系如下方框图1-1所示。

控制系统驱动系统执行机构

检测传感装置（称重传感器）

计量式混色机组成方框图1-1

2.1执行机构

包括料斗、落料机构、称重机构、搅拌机构以及搅拌室等部件。

（1）.料斗：

即盛装原料的部件。由于注塑的原料是由几种原料混合在一起的，且所占比重相差较大，其中主料占据绝大的比重，其次是回收料，其余的是一些所占比重很小的添加剂及颜料，因此料斗分为主料斗及辅助料斗，并采取不同的控制阀门进行落料。

（2）.落料机构：

即用以控制落料的机构，此机构要求控制落料的多少，并要求所落料的重量偏差为±0.1%，因而要求动作灵敏可靠，落料多少由PLC根据单位时间里所落料来计算的，即每种料均分成2到4次开闸来落料的，第一次开闸落料约60%，以此时间来计算下一次开闸的时间，直到达到所要重量为止，2-4次即可达到所设定的重量。因主料所占比重大而采用气缸驱动插板的横向开启来放料，开启的口子较大而使下料迅速；而辅料所占比重小而采用气缸驱动套筒的上下开启来放料。

（3）.称重机构：

称取一次落料的重量，由称重传感器将落料重量转化为电信号传给PLC用以控制闸门的开启时间来达到控制落料的多少及开启闸门的次数，当每种原料都已落料完成即为一个批次，一个批次完成时由卸料阀门将料卸到搅拌室。

（4）.搅拌机构及搅拌室：

即当一个批次落料到搅拌室后，搅拌机构由电机驱动搅拌机构将原料搅拌均匀，以便主料与辅料混合均匀，能更好地保证注出合格的产品；搅拌室的容积为10L。

2.2驱动系统

驱动系统是驱动计量式混色机执行机构运动的动力装置，常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动即电机传动。本计量式混色机采用电机传动和气压传动；电机传动用来驱动搅拌机构，而气压传动是用来驱动落料机构及卸料阀门。

2.3控制系统

计量式混色机的控制系统由程序控制系统和电气系统组成。它支配着计量式混色机按规定的程序运动，并记忆人们给予计量式混色机的指令信息（如动作顺序、运动速度及时间），同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，当发生故障时即发出报警信号。

2.4检测传感装置

计量式混色机的检测传感装置由料位传感器及称重传感器组成，料位传感器用来防止搅拌室及料斗里料过多而溢出；称重传感器是用来将重量信号转化为电号以利于PLC控制用。

3计量式混色机的设计方案

对计量式混色机的基本要求是能快速、准确的计量出原料，这就要求它具有高精度、快速反应且具震动等特性。设计计量式混色机的原则是：充分分析作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件；明确作业对象的结构形状和物理特性，从而能进一步确定对计量式混色机结构及运动控制要求；尽量选用定型的标准组件，以简化设计制造过程，能实现柔性转换和编程控制，本次设计的计量式混色机是可以改变具体参数能配置，从而可实现手动上料与自动上料相结合的一款注塑机辅助设备。

3.1计量式混色机的料斗方案设计

料斗是用来装原料用的，因而设计料斗时需要满足以下几点：

第一：外形要美观，因而采用上部分为圆柱形，下部分采用圆锥形，并且四个料斗安装在一起成阶梯形，外形见如2-1图所示；

第二：不能污染原料，因而选用环保级不锈钢SUS304；

第三：下料顺畅，不能有死角而藏料；

第四：加料可手工也可自动加料(配上GS电眼料斗)，因而每个料斗的盖采用弹簧扣与料斗扣在一起，方便人工加料时取盖迅速，并且料斗盖上预留了安装GS电眼料斗的孔位；

第五：能方便观察料位(采用自动加料时需装上料位器)；

第六：要有一定的密闭性，因为原料是进过烘干处理的，不能让原料完全暴露在大气中，因此料斗边缘卡了一层U型的软硅胶。

料斗组件图2-1

3.2计量式混色机的落料结构方案设计

落料方式按主料和辅料两种料所占比重大小而采用不同的落料方式：主料所占比重大而采用气缸驱动插板的横向开启来放料，开启的口子较大而使下料迅速，下料的多少采用PLC控制下料时间来达到，并且采用多次下料的方式，以达到下料准确，外形见如控制阀组件2-2图所示；而辅料所占比重小而采用气缸驱动套筒的上下开启来放料，控制下料的准确性方式同上，外形见如辅助控制阀组件2-3图所示。

3.3计量式混色机的称重结构方案设计

称重结构是本设备中最关键的一部分，因此在设计称重结构的时候，需满足如下几点：

第一：是称料要准，误差为±0.1%，因而选用高灵敏度称重传感器(量程5Kg)；

第二：是卸料要彻底，不能有料剩余在称料斗里，因而采用单动气缸驱动卸料阀门，卸料时连动3次以使卸料彻底。

3.4计量式混色机的搅拌机构及搅拌室的方案设计

当一个批次落料卸到搅拌室后，搅拌机构由电机驱动搅拌机构将原料迅速搅拌均匀，外形见如搅拌组件2-4图所示；并且搅拌室要有足够大的空间(容积为40L)。

3.5计量式混色机的控制系统方案设计

考虑到计量式混色机的通用性，同时便用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对计量式混色机进行控制。当计量式混色机的配方比例需作改进时，只需能过改变PLC程序中设定的参数即可实现，非常方便快捷。

3.6计量式混色机的主要参数

1.批次混料的平均绝对误差为±0.1%；

2.生产能力：110Kg/hr；

3.批次混料重量：1Kg；

4.搅拌转速为45rpm；

5.最多可存取500条配方信息。

4计量式混色机的整体结构设计

4.1计量式混色机的主要功能：

1.具有手动和自动功能；

2.具有警报复位和静音功能；

3.单周生产百分比和每种物料生产的累计重量可持续监控；

4.搅拌室装有料位开关，防止搅拌室料位过高；

5.工作模式有连续和单周两种方式；

6.缺料和超重自动报警功能；

7.安全门保护功能；

8.设计定产量到达报警并停机功能；

9.称盘的校正和归零功能，并设有密码保护；

10.计量模式有计重和计时两种模式；

11.物料百分比的设置有三种组合方式：相对批次量；相对新料加再生料；相对新料

12．具有一定的抗震性。

4.2计量式混色机的主要特点：

1.所有的物料都通过称重计算；

2.物料的波动可自动补偿；

3.操作简单，通过触摸屏直接设置参数；

4.生产过程可持续监控。

4.3计量式混色机的总装图：

计量式混色机的总装图如3-1所示

5计量式混色机的PLC控制设计

考虑到计量式混色机的通用性，同时便用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对计量式混色机进行控制。当计量式混色机的配方比例需作改进时，只需能过改变PLC程序中设定的参数即可实现，非常方便快捷。

5.1可编程序控制器的选择：

目前国际上生产可编程序控制器的厂家很多，最著名有日本三菱公司的F系列，德国西门子公司的SIMATICS7系列。考虑到稳定可靠性，但本计量式混色机的输入输出点不多，工作流程较简单，因此选用德国西门子公司的SIMATICS7-200型可编程序控制器。

5.2可编程序控制器的工作过程：

可编程序控制器是通过执行用户程序来完成各种不同控制任务的。为此采用了循环扫描的工作方式。具体的工作过程可分为4个阶段。

第一阶段是初始化处理

可编程序控制器的输入端子不是直接与主机相连的，CPU对输入输出状态的询问是针对输入输出状态暂存器而言的。输入输出状态暂存器也称为I/O状态表，该表是一个专门存放输入输出状态信息的存储区。其中存放输入状态信息的存储器叫输入状态暂存器；存放输出状态信息的存储器叫输出状态暂存器。开机时，CPU首先使用I/O状态表清零，然后进行自诊断。当确认其硬件工作正常后，进入下一阶段。

第二阶段是处理输入信号阶段

在处理输入信号阶段，CPU对输入状态进行扫描，将获得的各个输入端子的状态信息送到I/O状态表中存放。在同一扫描周期内，各个输入点的状态在I/O状态表中一直保持不变，不会受到各个输入端子信号变化的影响，因此不会造成运算结果混乱，保证了本周期内用户程序的正确执行。

第三阶段是程序处理阶段

在处理当输入状态信息全部进入I/O状态表后，CPU工作进入到第三个阶段。在这个阶段中，可编程序控制器对用户程序进行依次扫描，并根据各I/O状态和有关指令进行运算和处理，最后将结果写入I/O状态表的输出状态暂存器中。

第四阶段是输出处理阶段

当CPU对用户程序已经扫描处理完毕，并将运算结果写入到I/O状态表状态暂存器中。此时将输入信号从输出状态暂存器中取出，送天输出锁存电路，驱动输出继电器线圈，控制被控制设备进行各种相应的动作。然后，CPU又返回执行下一个循环的扫描周期。

5.3计量式混色机可编程序控制器控制方案：

结论

1、本次设计的是气动型计量式混色机，采用气压传动，动作迅速，反应灵敏；

2、计量式混色机采用PLC控制，具有可靠性高、改变程序灵活等优点，物料百分比的设置有三种组合方式可选：相对批次量；相对新料加再生料；相对新料，只需通过设定PLC程序来实现；

3、计量方式有计重和计时两种模式。

参考文献

[1]王淑坤.机械设计基础.成都：西南交通大学出版社，2007,4

[2]徐灏.机械设计手册.北京：机械工业出版社，1991

[3]华大年.机械原理.北京：高等教育出版社，1994

[4]周世学.机械制造工艺与夹具.第二版.北京：北京理工大学出版社，2006.6

[5]余俊.机械设计.北京：高等教育出版社，1986

[6]机械工程手册编辑委员会.机械工程手册.第2版.北京：机械工业出版社，1995

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文章标题：湘大毕业论文赏析：计量式混色机的设计



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