毕业设计(论文)是本科生在校学习的最后一个教学环节，是一个综合性的教学实践环节，是培养工程师的重要教学阶段。毕业设计(论文)着重培养学生设计、计算、分析问题和解决问题的能力，科学研究能力和综合运用计算机绘图、撰写论文的能力，总结、归纳、获得正确合理结论和表述技术问题的能力以及开拓创新能力。

　　机械制造工艺与设备设计，包括机械加工工艺过程设计、铸造工艺过程设计、锻造工艺过程设计、焊接工艺过程设计、热处理工艺过程设计、装配工艺过程设计和工艺装备设计(包括刀具、夹具、量具、辅具设计),以及专用机床和专用设备设计。

　　冷冲模课程设计是“模具设计与制造专业”教学环节计划安排的非常重要的教学实践环节，也是毕业设计的首选内容。模具课程设计一般安排在学习冷冲模设计理论课程后，其目的在于巩固所学知识，熟悉有关资料，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养学生的实际工作能力。通过模具结构设计，学生在工艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、模具零件结构设计、编写技术文件和查阅文献方面受到一次综合训练，增强学生的实际工作能力。

　　塑料成型制品是以塑料为主要结构材料经成型加工获得的制品，又称塑料制件，简称塑件。塑件成型制品应用广泛，特别是在电子仪表、电气设备、通信工程、生活用品等方面获得大量应用。

　　塑料制件的主要加工方法是塑料成型加工。塑料成型是将各种形态的塑料原料(粉状、粒状、熔体或分散体)熔融塑化或加热达到要求的塑性状态，在一定压力下经过要求形状模具或充填到要求形状模具模腔内，待冷却定型后，获得要求形状、尺寸及性能的塑料制件的生产过程。

　　常用塑料成型工艺有注射成型、压缩成型、传递成型、挤出成型、中空吹塑成型、真空吸塑与气压成型等。塑料制件成型后，可直接使用或与其他制件装配组合后使用；也可通过机械加工、修饰等后处理工艺提高其使用性能和品质。塑料模具是成型塑料制件的工艺装备或工具，其结构、性能、质量均影响塑料制件的质量和成本。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面粗糙度、分型面、内浇道、排气槽位置以及脱模方式等，对塑件的尺寸精度、形状精度以及塑件的物理性能、力学性能、电性能、内应力大小、各向同性、外观质量、表面粗糙度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等有着十分重要的影响。其次，在塑件成型过程中，桂具结构对操作难易程度影响很大，在大批量生产塑件时，应尽量减少开、合模取塑件过程中的手工操作，尽可能采用自动开、合模和自动顶出机构。在全自动生产时还要保证塑件能自动从模具上脱落。另外，模具制造成本对塑件的成本有很大的影响。除简易模具外，一般来说制模费用很高，尤其是当批量较小时制模费用在塑件成本中所占的比例将会很大，这时应尽可能采用结构合理而简单的模具以降低成本。

　　通常塑料制件工艺员根据成型塑料制件提出任务书之后，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。设计步骤如下：

　　1)收集、整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用；

　　工艺设计是工件进行数控加工的前期工艺准备工作。无论是普通加工还是数控加工，手工编程还是数控编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺过程分析，拟订加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的刀具和切削用量，设计合适的夹具及装夹方法。所不同的是在普通机床上，是用工艺规程、工艺卡片来规定每一道工序的操作程序，按步骤加工；而在数控机床上，则把工艺过程、工艺参数和规定以数字符号信息的形式记录下来，用它来控制驱动机床来加工。由此可见，不管在普通机床上还是在数控机床上，加工工艺在原则上基本相同，但在数控机床上则是自动进行。

　　作为毕业设计，最普遍的是用前两种较为简单的类型--开关量控制和模拟量控制。而开关量的顺序控制又是工业自动化设计的首选。可用PLC作为开关量逻辑控制、定时控制、计数控制，利用PLC取代传统继L电接触器控制，如机床电气、电机控制中心等，也可取代顺序控制，如高炉上料、电梯控制、货物存取、运输、检测等。总之， PLC可用于单机、多机以及生产线的自动化控制场合。用 PLC 实现闭环过程控制是 PLC 的第二个较重要的应用方向，例如深度、压力、流量等连续变化的模拟量闭环PID控制。这种类型主要是用在系统中开关量较多、模拟量较少的场合。不过PLC中的模拟量输入/输出模块和PID模块价格较贵，相对于单片机、工业控制计算机系统来说投入过高，而显示、编程功能较弱。这些因素在选型时应特别注意。可编程由于其独特的结构和工作方式，使它的设计内容和步骤与继电器控制系统及计算机控制系统都有很大的不同，主要表现是允许硬件电路和软件编程可以分开进行设计。这一特点，使得可编程系统设计变得简单和方便。

　　可编程(PLC)是一种以计算机(微处理器)为核心的通用工业控制装置。它主要应用于恶劣工业环境中的机械或生产过程的自动化控制。目前它已大量取代了传统的继电器控制方式，被广泛应用于工业生产的各个领域，成为实现工业自动化的一种强有力工具。PLC的诞生给工业控制带来了一次性的飞跃，与继电器、微机控制相比， PLC有它独特的优点：

　　(1)开关量的逻辑控制：它是 PLC 最基本的功能。所控制的逻辑可以是各种各样的，如时序的、组合的、计数的、不计数的等等，控制的输入/输出点数可以不受限制，少则 10点，几十点，多则成千上万点，并可以通过联网来实现控制。

　　(2)模拟量的闭环控制： PLC具有A/D、D/A转换及算术运算功能，因此可以实现模拟量控制，有的PLC还具有PID 控制或模糊控制的功能。可用于闭环的位置控制、速度控制和过程控制。

　　(3) 数字量的智能控制：利用 PLC 能接收和输出高速脉冲的功能，再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置(如环型分配器、功放、步进电机),就能实现数字量的智能控制。较高级的PLC还专门开发了位控单元模块、运动单元模块等，可实现曲线插补。新开发的运动单元还能识别数控技术的编程语言，为PLC进行数字量的智能控制提供了方便。

　　(4)数据采集与监控：PLC实现控制时，可把现场的数据实时显示出来或采集保存下来，供进一步分析研究。较普便使用的是 PLC加上触摸屏，可随时观察采集来的数据及统计分析结果。

　　(5)通信、联网及集散控制： PLC的通信联网能力很强，除了PLC和PLC之间的通信联网以外， PLC还可以与计算机进行通信和联网，由计算机来实现对其编程和管理。PLC也能与智能仪表、智能执行装置(如变频器)进行通信和联网，互相交换数据并对其实施控制。利用 PLC 的强大的通信功能，把 PLC 分布到控制现场，并实现各站间及上、下层间的通信，达到分散控制、集中管理，即构成了集散型计算机控制系统(DCS)或现场总线控制系统(FCS)。

　　(1)控制系统总体方案的选择：在详细了解控制对象的结构以及仔细分析系统的工作过程和工艺要求以后，就可列出控制系统应有的功能和相应的指标要求。以此为基础，控制系统的总体方案就可以被拟定出来。总体方案通常包括负载的拖动方式、类别、检测方式、联锁要求的满足等。

　　(2)确定受控对象与PLC之间的输入、输出信号关系：根据控制目标，确定哪些信号应从受控对象输入到PLC(如按钮、行程开关信号或温度、压力等模拟信号等),这些信号与PLC输入口匹配情况如何，哪些信号需要处理或需采用PLC特殊信号模块；哪些信号需从PLC输出到受控对象(如继电器线圈、电磁阀线圈、指示灯等执行机构);信号属于哪种性质(如开关量、模拟量等)：输入、输出信号的数量各有多少。将这些内容一列表，分类量归纳，即可形成 VO 表的雏形。

　　(3)可编程的机型选择：可编程的机型选择包括 1O点数的估算、内存容量的估算、响应时间的影响、控制方式与速度、控制精度与分辨率、输入/输出模块的选择、可编程的结构以及功能等几个方面。

　　(4)硬件电路的设计：硬件电路设计是指除用户应用程序以外的所有电路设计。它应包括负载回路、电源的引入及控制、可编程的输入/输出电路：传感器等检测装置、显示电路、故障保护电路等。

　　在设计PLC输入/输出电路时，可根据选用的PLC所给定的组件地址范围(如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器、数据区等)对每个使用的相关输入、输出信号及内部组件赋专用的信号名和地址，避免编程过程中重复使用或出错。此外，对输入和输出端进行安排时，需注意其驱动电压种类和等级。

　　(5)软件设计：软件设计即编写用户应用程序。它是在硬件设计的基础上进行的，利用可编程丰富的指令系统，根据控制的功能要求，配合硬件功能，使软件和硬件有机结合，达到要求的控制效果。

　　值得注意的是，有些控制功能既可以用硬件实现，也可以由软件编程来实现。这就要求设计者能综合考虑诸如可靠性、性能价格比等因素，使得软件和硬件配置尽可能合理。

　　(6)模拟调试：输入与负载工作相似的模拟信号，观察PLC输出指示及模拟负载响应情况，分段调试程序(通过插入END指令的方法),逐步修改、完善程序，直至符合系统控制要求。(7)现场调试：将控制系统与受控负载相连，经局部调试后作系统统调，逐步修改、完善系统设计中存在的不足，直到系统工作符合技术指标要求。PLC系统设计流程如图 2-1 所示。

　　单片机具有体积小、价格低、功能强等特点，在工业控制、智能仪表、航天航空设备、机器人、家电产品等领域得到了广泛应用。单片机应用系统是以单片机为核心的计算机应用系统，是最具代表性和使用最广泛的专用计算机应用系统。在此“应用”的含义一般是指用户完成具体的工作任务。掌握好单片机应用系统的一般设计方法，对于单片机应用系统的工程设计与开发具有十分重要的指导意义。

　　发达国家因人力资源成本高，一直十分重视非标自动化设备的研发，非标自动化设备在汽车、电子、家电、轻工、机械、物流等各行各业的制造及相关领域得到了广泛的应用。例如，大型轿车壳体冲压自动化系统、大型机器人车体焊装系统、电子器件自动化装配及检测系统、柔性制造系统(FMS)、物流与仓储自动化系统等。这些非标自动化设备的应用极大地促进了产品的高质量和生产的高效率，大大推动了这些制造行业的快速发展，同时提升了技术水平和创新能力。国外一家汽车制造厂，总共32000名工人，年生产120万辆轿车和卡车，以每辆2万美元计算就有80万美元的人均年产值。可见，非标自动化设备对企业提高产品质量，降低制造成本，提高核心技术竞争力起到了极其重要的作用。

　　目前，我国正在从制造业大国向制造业强国迈进，产业正在从劳动密集型向技术密集型转变，大量非标自动化设备的引进、开发和投入使用极大地加速了这一进程，并得到越来越多企业的关注和重视。

　　“非标设备”一词是目前市场上流行的术语，并没有统一明确的定义。“非标”是个相对的概念，最初指的是各种生产线上的连接部位，例如一条发动机生产线，车、铣、刨、磨、钻、镗属于标准节点设备，连接这些设备的转运、转序、自动上下件等部分称为非标，没有现行标准可以套用。后来概念延伸了，整条线也可以称作非标，因为各厂的流程编排不尽相同，而且各种核心设备不断调整、修改，导致该线不具备被完全复制的可能性，只能叫非标，客观上造成一套图纸基本上不能生产两套设备，也不可能每一设备制定一个标准。再延伸到现在，通常将新产品(生产线或设备)的开发也纳入非标范畴，很多中小型设计制造公司将自己定位于非标设备就是专指新设备的研发。一个产品在处于单件或量少、无标准的阶段就叫非标，特别是新开发阶段，一旦产量做大了，自然就需要建立标准，此时产品也就成了标准产品。目前，通常非标设备是指非标的专机，或者由若干专机组成的生产线，例如专用的圆筒环缝焊接机。

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