數(shù)控電解機(jī)床電解液輸送裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　特種加工技術(shù)屬于機(jī)械制造學(xué)科的科研前沿。電解加工是特種加工技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一尤其適合于難加工材料、形狀復(fù)雜或薄壁零件的加工。</p><p>　　加工時(shí)，工件為陽極，接電源正極；工具為陰極，接電源負(fù)極，極間通以5~24V的直流電，同時(shí)保持一定的加工間隙，間隙內(nèi)流過具有一定壓力（0.5~2MP

2、a）的電解液(一般為中性鹽的水溶液，常用的為NaCl或NaNO3水溶液)，陽極逐漸溶解，電解產(chǎn)物被高速（5~50m/s）電解液帶走。如果工件初始形狀與工具陰極形狀不同，則工件上各點(diǎn)距離工具陰極型面的距離不同，相應(yīng)地，各點(diǎn)的電流密度（一般為10~500A/cm2）也不同。距離近的位置，相應(yīng)的電流密度相對較大，陽極溶解速度快；反之，距離遠(yuǎn)的位置，電流密度小，相應(yīng)的電流密度相對較小，陽極溶解速度慢。經(jīng)過一段時(shí)間的電化學(xué)溶解，工件表面形成與陰極

3、工作面基本相似的形狀。</p><p>　　電解加工以其加工速度快，表面質(zhì)量好，不怕材料強(qiáng)、硬、韌，無宏觀機(jī)械切削力，工具陰極無損耗，可用同一個(gè)成型陰極作單方向送進(jìn)而成批加工復(fù)雜型腔、型面、型孔等優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì)60年代初，首先在炮管膛線和航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的加工中得到應(yīng)用；其后又逐漸擴(kuò)大應(yīng)用于加工鍛模型腔、深孔、小孔、長鍵槽、等截面葉片整體葉輪以及去毛刺等，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。70年代以后，雖然其應(yīng)用范圍有

4、所減小，但應(yīng)用要求更高且在某些新的領(lǐng)域又得到新的應(yīng)用。</p><p>　　電解加工設(shè)備是一個(gè)完整的配套系統(tǒng)，由機(jī)床、電源、輸液系統(tǒng)、以及控制系統(tǒng)四大部分組成。</p><p>　　本文主要介紹：數(shù)控機(jī)床電解液輸送裝置設(shè)計(jì)，即包括電解液輸送裝置設(shè)計(jì)和電解液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩部分，其輸送裝置是為了滿足電解加工過程中對電解液的過濾、輸送、壓力、流量控制等要求，其溫度控制系統(tǒng)是為了滿足對電解液溫

5、度實(shí)現(xiàn)智能控制的要求，這一設(shè)計(jì)可以提高電解加工機(jī)床的智能化、數(shù)字化程度，可以提高生產(chǎn)效率、減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效益。課題來源于南京某高校特種加工技術(shù)研究所，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和工程建設(shè)，結(jié)合課程和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。設(shè)計(jì)中電解液的溫度要求控制在0.5℃內(nèi)，采用多點(diǎn)測量；電解液槽的容積約為5~10M3；電解液的加工溫度區(qū)間一般為10~50oC。設(shè)計(jì)合理的電解加工機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)五坐標(biāo)的數(shù)控移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程要求平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)順利，進(jìn)給速度可按要求調(diào)節(jié)。系統(tǒng)的

6、進(jìn)給由簡單的數(shù)控系統(tǒng)控制。本文的主要設(shè)計(jì)工作包括設(shè)計(jì)五坐標(biāo)數(shù)控電解加工機(jī)床電解液槽、電解液輸送裝置及</p><p>　　及其溫度控制,電解液的過濾和攪拌系統(tǒng)。</p><p>　　近年來我國生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)控機(jī)床擁有率率逐年上升，在大中型企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以FMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效

7、率不高，管理方式落后的狀態(tài)。目前世界數(shù)控機(jī)床消費(fèi)趨勢已從初期以數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床為主轉(zhuǎn)向以加工中心、專用數(shù)控機(jī)床、成套設(shè)備為主。</p><p>　　電解加工以其加工速度快，表面質(zhì)量好，不怕材料強(qiáng)、硬、韌，無宏觀機(jī)械切削力，工具陰極無損耗，可用同一個(gè)成型陰極作單方向送進(jìn)而成批加工復(fù)雜型腔、型面、型孔等優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì)60年代初，首先在炮管膛線和航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的加工中得到應(yīng)用；其后又逐漸擴(kuò)大應(yīng)用于

8、加工鍛模型腔、深孔、小孔、長鍵槽、等截面葉片整體葉輪以及去毛刺等，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。70年代以后，雖然其應(yīng)用范圍有所減小，但應(yīng)用要求更高且在某些新的領(lǐng)域又得到新的應(yīng)用。</p><p>　　在今后20年內(nèi)，電解加工將在新工藝技術(shù)的開發(fā)研究，包括高頻、窄脈沖電流電解加工、柔性電解加工、小間隙電解加工、復(fù)合加工等方面得到發(fā)展和應(yīng)用；計(jì)算機(jī)控制技術(shù)將在電解加工設(shè)備與過程、參數(shù)的控制中得到不斷的發(fā)展與擴(kuò)大應(yīng)用；在

9、微精加工領(lǐng)域，電解加工將展現(xiàn)新的應(yīng)用前景。在發(fā)展電解加工技術(shù)的同時(shí)，必須重視并解決電解加工過程中的環(huán)境保護(hù)問題，以達(dá)到“綠色制造”、持續(xù)發(fā)展的目的。按照系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，加大對待特種加工的基本原理、加工機(jī)理、工藝規(guī)律、加工穩(wěn)定性等深入研究的力度。同時(shí)，充分融合以現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和精密制造技術(shù)為基礎(chǔ)的高新技術(shù)，使加工設(shè)備向自動(dòng)化、柔性化方向發(fā)展。從實(shí)際出發(fā)，大力開發(fā)特種加工領(lǐng)域中的新方法，包括微細(xì)加工和復(fù)合加工，尤其是質(zhì)量

10、高、效率高、經(jīng)濟(jì)型的復(fù)合加工，并與適宜的制造模式相匹配，以充分發(fā)揮其特點(diǎn)。污染問題是影響和限制有些特種加工應(yīng)用、發(fā)展的嚴(yán)重障礙，必須化大力氣利用廢氣、費(fèi)液、廢渣，向“綠色”加工的方向發(fā)展。可以預(yù)見，隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，特種加工必將不斷完善和迅速發(fā)展，反過來又必將推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，并發(fā)揮愈來愈重要的作用。</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)思路如下：</b></p

11、><p>　?。?）.確定機(jī)械部分總體結(jié)構(gòu)的組成及各部分的功能與工作目標(biāo)；</p><p>　?。?）.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，初步計(jì)算各機(jī)械部分結(jié)構(gòu)參數(shù)；</p><p>　　（3）.設(shè)計(jì)機(jī)體分級(jí)部分的結(jié)構(gòu)及主要零件結(jié)構(gòu)；</p><p>　　（4）.校核主要零件的強(qiáng)度和剛度，檢查其裝配工藝性；</p><p>　?。?）

12、.保證與其它部分的接口合理；</p><p>　?。?）.根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，修正設(shè)計(jì)參數(shù)；</p><p>　?。?）.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給出的原始數(shù)據(jù)及要求設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)；</p><p>　?。?）.編輯單片機(jī)溫度控制程序；</p><p>　?。?）.調(diào)試程序并保證溫度控制系統(tǒng)與外部系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)合理。</p><p>

13、　　預(yù)期設(shè)計(jì)好的ECM-Ⅱ型數(shù)控機(jī)床電解液輸送裝置可達(dá)到本課題要求。本設(shè)計(jì)具有很大的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因?yàn)椴捎昧藛纹瑱C(jī)對電解液溫度進(jìn)行智能控制，提高了控制以及加工精度，且單片機(jī)成本比較低，減少了人工勞動(dòng)，可進(jìn)行連續(xù)加工，從而提高了經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　2電解液輸送裝置的總體設(shè)計(jì)思路</p><p>　　2.1 電解液輸送裝置總體方案論證</p><p>

14、　　根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)一臺(tái)ECM-Ⅱ型數(shù)控機(jī)床。要求設(shè)計(jì)的機(jī)床要滿足電解加工的要求，能夠進(jìn)行五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)以加工出復(fù)雜幾何形狀的零件。在該設(shè)計(jì)中主要承擔(dān)設(shè)計(jì)機(jī)床的電解液輸送裝置（包括電解液槽、電解液液壓控制系統(tǒng)）及其溫度控制系統(tǒng)。該電解液槽完成電解液的配制功能,其控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電解液的溫度控制。根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求，溫度控制系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)對電解液的溫度進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，以滿足加工要求；電解液槽能夠?qū)崿F(xiàn)電解液的裝載配置、過濾、攪拌功能；電解液液壓控制系統(tǒng)

15、能實(shí)現(xiàn)電解液的壓力和流速控制。上述電解液槽及電解液液壓控制系統(tǒng)組成電解液的輸送裝置，其可以達(dá)到對電解液的過濾、壓力、流量控制功能，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)利用電解液的總系統(tǒng)（如圖2-1所示）。</p><p>　　2.1.1 電解液槽結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　按照設(shè)計(jì)課題的要求，電解液槽要能完成電解液的配制功能。為達(dá)到較高強(qiáng)度以及防止電解液對工件的腐蝕，采用玻璃纖維增強(qiáng)塑料材料（玻璃鋼）作為電

16、解液槽的材料，并采用沉淀的方法對電解液進(jìn)行過濾。</p><p>　　2.1.2 電解液攪拌裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　為滿足電解液體溫度均勻、密度均勻的要求，需對電解液槽內(nèi)液體進(jìn)行攪拌。為達(dá)到較好的攪拌效果，需采用能達(dá)到較低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。為減輕攪拌裝置重量、簡化結(jié)構(gòu)，采用變頻電機(jī)可達(dá)到較好效果。</p><p>　　2.1.3 電解液溫度控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

17、</p><p>　　電解液溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是這次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。為能精確、方便的對電解液溫度進(jìn)行控制，選用80C552單片機(jī)和熱電耦等電器元件共同構(gòu)成溫度控制硬件系統(tǒng)，并編制匯編程序以滿足溫度控制的要求，這套系統(tǒng)可達(dá)到對電解液溫度的精確、智能控制。</p><p>　　圖2-1 電解液輸送裝置工作示意圖</p><p>　　2.1.4 液壓控制輸送系統(tǒng)方案設(shè)

18、計(jì)</p><p>　　按照設(shè)計(jì)課題的要求，電解液液壓控制系統(tǒng)要能滿足對電解液的流速和壓力的控制，選用合理的液壓元件、動(dòng)力元件構(gòu)成整個(gè)裝置可滿足要求。</p><p>　　3 電解液槽總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及分析</p><p>　　數(shù)控電解機(jī)床是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽極溶解的原理將工件加工成形的一種特種加

19、工方法。其電解液槽承擔(dān)著裝載、過濾電解液的作用。電解液是一種強(qiáng)腐蝕性的液體，常用的有：NaCl、NaClO3、NaNO3等，其對普通鋼鐵材料具有腐蝕作用，所以需要選用一種高強(qiáng)度、耐腐蝕性能好的材料來制造電解液槽，并按照課題要求設(shè)計(jì)出可靠的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.2 電解液槽材料的選擇 </p><p>　　因?yàn)殡娊庖旱膹?qiáng)腐蝕性，用做電解液槽一般的金屬材料無法勝任，同時(shí)，設(shè)計(jì)任務(wù)書給

20、出電解液槽的容積為5～10立方米，所以需要一種強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕的材料用來制造電解液槽。</p><p>　　玻璃鋼，學(xué)名為玻璃纖維增強(qiáng)塑料，國外稱為FRP—Fiberglass-Reinforced Plastics 玻璃纖維增強(qiáng)塑料。它是以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強(qiáng)材料，以合成樹脂作基體材料的一種復(fù)合材料。玻璃鋼的主要特點(diǎn)是：質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、防腐蝕、保溫、絕緣、隔音、壽命長等，它的密

21、度為1500～2000千克每立方米 ，比鋼輕3-4倍，而強(qiáng)度卻比鋼高1.7倍，使用壽命可達(dá)50年以上，可設(shè)計(jì)性好，可以根據(jù)需要，靈活地設(shè)計(jì)出各種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，來滿足使用要求，可以使產(chǎn)品有很好的整體性，因此，機(jī)械性能和物理性能好，用做電解液槽非常合適，國內(nèi)外許多電解加工的電解液容器也都選擇玻璃鋼作為材料。</p><p>　　3.3 電解液槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3-1 電解槽結(jié)構(gòu)示意

22、圖</p><p>　　電解液或多或少的含有雜質(zhì)，對電解加工的精度會(huì)造成影響，所以我們在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)要考慮對電解液進(jìn)行過濾。由于一臺(tái)電解加工機(jī)床所需要的電解液量比較大，普通的過濾網(wǎng)等常規(guī)過濾方法效率和效果較差，所以考慮在電解液槽中對電解液進(jìn)行過濾。這可以設(shè)計(jì)大小兩個(gè)電解槽并將每個(gè)電解槽中間用擋板隔開從而形成四個(gè)小的電解液槽讓電解液順序通過四個(gè)電解液槽（如圖3-1）由于電解液在加工過程不間斷的流進(jìn)和流出電解槽，所有電

23、解液槽中電解液的體積V是恒定的，這樣會(huì)使電解液的流動(dòng)呈現(xiàn)平流狀態(tài)，這種流動(dòng)狀態(tài)下液體的流動(dòng)速度較慢，電解液中的雜質(zhì)會(huì)隨液體流動(dòng)而一級(jí)一級(jí)的沉淀到電解槽底部，達(dá)到過濾的效果。</p><p>　　另外，為方便排出廢電解液及雜質(zhì)，在每個(gè)小槽的底部設(shè)計(jì)有法蘭密封的排水管道。大槽的總?cè)莘e為：1.20×1.80×1.30×2=5.616m3，小槽的總?cè)莘e為：1.00×1.50

24、5;0.85×2=2.55m3。電解液槽的總?cè)莘e為：5.616+2.55=8.166m3。</p><p>　　3．4電解液過濾器的設(shè)計(jì)和選擇</p><p>　　3．4．1電解液過濾器的相關(guān)計(jì)算</p><p>　　由于電解液在工作循環(huán)的過程中會(huì)帶回雜質(zhì)，如果不進(jìn)行過濾會(huì)對加工精度造成重要影響。電解加工是高精度的加工方法，因此傳統(tǒng)的過濾方法（如：過濾網(wǎng)等

25、）已經(jīng)不能滿足要求。本方案將選擇過濾機(jī)來進(jìn)行過濾，以達(dá)到加工要求。</p><p>　　過濾機(jī)是利用多孔性過濾介質(zhì)，截留液體與固體顆?；旌衔镏械墓腆w顆粒，而實(shí)現(xiàn)固、液分離的設(shè)備。過濾機(jī)廣泛應(yīng)用于化工、石油、制藥、輕工、食品、選礦、煤炭和水處理等部門。</p><p>　　本設(shè)計(jì)假設(shè)選擇Nacl為電解液進(jìn)行過濾機(jī)型號(hào)的計(jì)算選擇：在常壓1個(gè)大氣壓下進(jìn)行過濾，查資料得過濾常數(shù)K=0.310m2/

26、h，單位過濾面積上的當(dāng)量濾液體積qe=0.009m，假設(shè)每個(gè)操作循環(huán)處理時(shí)間為30min。</p><p><b>　　計(jì)算過濾面積：</b></p><p>　　以q表示單位過濾面積獲得的過濾液體積，以θ表示過濾時(shí)間，則恒壓過濾方程為：</p><p>　　q2+2qcq=Kθ

27、 式（3-1）</p><p>　　式中，K=0.310m2/h,qc=0.009m, θ=0.5h,代入上式可解得</p><p>　　q=0.343(m) 式（3-2）</p><p><b>　　過濾面積為：</b>&

28、lt;/p><p>　　A===23.808(m2) 式（3-3）</p><p><b>　　3．4．2選擇型號(hào)</b></p><p><b>　　確定類型</b></p><p>　　由于Nacl無毒性，無揮發(fā)性。故采用明流式

29、手動(dòng)板框壓濾機(jī)（BMS）。這中板框壓濾機(jī)的技術(shù)規(guī)格列于下表</p><p>　　表3-1BMS型明流手動(dòng)壓緊板框壓濾機(jī)技術(shù)規(guī)格</p><p><b>　　(2)選擇規(guī)格</b></p><p>　　按計(jì)算知所需過濾面積為23.808m2，在表中有過濾面積為30m2的規(guī)格的，其型號(hào)為BMS30-635/25，它的板框厚度為23mm，總框數(shù)為39

30、塊，框內(nèi)邊為635mm。</p><p>　　4 電解液攪拌裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　電解液在電解液槽中時(shí)需要對其進(jìn)行攪拌，這是因?yàn)椋?lt;/p><p>　　A.電解液的密度或多或少存在不均勻的問題，這會(huì)影響到工件的加工精度，對機(jī)床設(shè)備也會(huì)造成一定的損害。通過緩慢的攪拌可以將各處液體攪拌均勻、減小密度差異。</p><p>　　B.電解液在

31、加熱的過程當(dāng)中并不能保證槽中液體溫度各處相等，甚至還會(huì)存在較大的溫度差異，這對生產(chǎn)加工也是很不利的。通過緩慢的攪拌可以幫助均勻其溫度，減小溫度差。</p><p>　　電解液的攪拌可直接采用電機(jī)帶動(dòng)合適的攪拌葉輪伸入電解液槽中旋轉(zhuǎn)對其進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速選用13R/min較適合。</p><p>　　4.1 攪拌葉輪的選用</p><p>　　本課題中的液體攪拌主要作用是

32、使液體密度均勻、各處溫度均勻，這主要考慮電解液槽內(nèi)液體流動(dòng)狀態(tài)既可。對于工業(yè)上的立式圓桶攪拌機(jī)頂插式中心安裝，攪拌將產(chǎn)生三種基本流型（如圖4-1）。</p><p>　　A.徑向流，流體的流動(dòng)方向垂直與攪拌軸，沿徑向流動(dòng)碰到容器壁面分成兩個(gè)循環(huán)流動(dòng)。</p><p>　　B.軸向流，流體的流動(dòng)方向平行與攪拌軸，流體由漿葉推動(dòng)，使流體向下流動(dòng)，碰到器底再翻上，形成上下循環(huán)流。</p&g

33、t;<p>　　C.切向流，無擋板的切向容器內(nèi)，流體繞軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，流動(dòng)速度高的時(shí)候，流體邊面會(huì)形成旋渦。此時(shí)，流體從漿葉周圍周向卷吸至漿葉區(qū)的流量很小，混合效果比較差。</p><p>　　上述三種流動(dòng)狀態(tài)可能共同存在，軸向流、徑向流對混合起主要作用，切向流動(dòng)應(yīng)加以抑制。</p><p>　　在本課題中，由于電解液槽底會(huì)存在雜質(zhì)，液體的流動(dòng)狀態(tài)應(yīng)該以徑向流動(dòng)為主，這樣才不至

34、于將槽底的雜質(zhì)翻上。本課題中的電解液是低粘度液體。</p><p>　　選用不同形狀、尺寸的攪拌器（葉輪），其產(chǎn)生的攪拌效果尤其是液體流動(dòng)形態(tài)是有很大差異的。而攪拌器的選型到目前尚無完善的客觀尺度，一般可以從以下幾個(gè)方面考慮：攪拌目的、物料黏度、攪拌容器容積大小和經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　本課題中，攪拌的目的類型是：互溶性液體的混合及在其中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；物料黏度屬于中低黏度類型；攪拌容

35、器容積大小約為3M3，屬于中型。通過查閱手冊，選用推進(jìn)式渦輪式中的四折葉漿式攪拌器（如圖4-2）比較適合本課題。</p><p>　　此葉輪在以低轉(zhuǎn)速對中低黏度的液體進(jìn)行攪拌時(shí)會(huì)使液體呈現(xiàn)以徑向流動(dòng)為主的流動(dòng)狀態(tài)。其技術(shù)參數(shù)如下： 斜入式，D/D0為1/4-1/3，H/D0為1.0-1.2;旁入式，D/D0為1/12-1/8（小于1/12的亦有）</p><p><b>　　A.

36、常用尺寸：</b></p><p>　　d/D=0.2-0.7（以0.33居多)</p><p>　　b/d=0.15-0.3(以0.2居多)</p><p>　　Z=3-16(以3、4、6、8居多)</p><p>　　注：式中d為漿葉徑向長度、D為攪拌容器直徑、b為漿葉軸向長度、Z為漿葉數(shù)。</p><p&

37、gt;<b>　　B.常用運(yùn)轉(zhuǎn)條件：</b></p><p>　　n=10-300r/min</p><p><b>　　v=4-10m/s</b></p><p>　　注：式中n為葉輪旋轉(zhuǎn)角速度，v為葉輪外端部旋轉(zhuǎn)線速度</p><p>　　C.常用介質(zhì)黏度范圍為：<5×104mP

38、a·s</p><p>　　本課題中，需要進(jìn)行攪拌的大電解液槽其直徑可以視為1330mm，但是由于此容器并非圓桶形狀，其長寬比大于一，根據(jù)工程實(shí)踐，需要較大直徑d的葉輪對其進(jìn)行攪拌。設(shè)計(jì)中選用的葉輪尺寸如下：</p><p>　　d=877.8mm；</p><p><b>　　b=88mm；</b></p><p

39、><b>　　z=6</b></p><p>　　（a）徑向流 （b）軸向流 （c）切向流</p><p>　　圖4-1攪拌器流型示意圖</p><p>　　圖4-2四折葉渦輪式葉輪</p><p>　　4.2 攪拌系統(tǒng)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　由

40、于對電解液的攪拌速度要求非常緩慢、對電機(jī)功率要求不是太大、攪拌所需要的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不必要非常精確等特點(diǎn)，若選用普通的電機(jī)結(jié)合普通減速裝置的傳動(dòng)方案會(huì)造成制造成本過高、體積過大、重量過大，所以選擇一種能直接達(dá)到規(guī)定低轉(zhuǎn)速的電機(jī)直接帶動(dòng)攪拌葉輪同步旋轉(zhuǎn)是最佳的傳動(dòng)解決方案。這種方案下，整個(gè)攪拌裝置的生產(chǎn)成本比較低、所占的空間小。</p><p>　　4.2.1攪拌電機(jī)的計(jì)算和選型</p><p>

41、　　影響攪拌功率的物理因素：攪拌介質(zhì)物，如密度、黏度等，重力加速度。</p><p>　　影響攪拌功率的幾何因數(shù)：攪拌器的集合尺寸與轉(zhuǎn)速，如攪拌器的直徑、漿葉的寬度、漿葉傾斜角、轉(zhuǎn)速、單個(gè)攪拌器葉片數(shù)、攪拌器距離容器底部的距離等；以上因素可以用下個(gè)公式表示：</p><p>　　NP= =k(Re)r(Fr)q f(,,,···)

42、 式（4-1）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　B：漿葉寬度(m)；d：攪拌器直徑(m)；D：攪拌器內(nèi)徑(m)；H：液面高度，m；k：系數(shù)；N：攪拌轉(zhuǎn)速，r/s；NP：功率準(zhǔn)數(shù)；P：攪拌功率，w；r：指數(shù)；q：指數(shù)；ρ：密度，kg/m3；μ：黏度，Pa·S</p><p>　　Fr

43、：弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)，F(xiàn)r=N2d/g； 式（4-2）</p><p>　　Re：雷諾數(shù)，Re=d2Nρ/μ； 式（4-3）</p><p>　　一般情況下，弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)Fr影響比較小，而D、d等幾何參數(shù)可以歸結(jié)到系數(shù)k，由式（4-1）可以得到攪拌

44、功率為：</p><p>　　P=NPρN3d5 式（4-4）</p><p>　　本課題中，已知數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　A.電解液密度取平均估計(jì)值ρ=1200 kg/m3；</p><p>　　B.攪拌轉(zhuǎn)速N=13R/min

45、=0.22R/s；</p><p>　　C.攪拌器直徑d=0.80m</p><p>　　由式4-3可得雷諾數(shù)Re= d2Nρ/μ=0.802×0.22×1200/0.12=1408.98 Pa·S，根據(jù)所得雷諾數(shù)可查相關(guān)手冊中NP與Re的雙對數(shù)坐標(biāo)圖可得到功率準(zhǔn)數(shù)NP=80。</p><p>　　所以由式4-4可得：P=NPρN3d5

46、=80×1200×0.223×0.805=0.54kw</p><p>　　計(jì)算得到攪拌功率為：P=0.54kw</p><p>　　4.2.2電機(jī)所需功率計(jì)算</p><p>　　電動(dòng)機(jī)所需功率有工作機(jī)所需功率和傳動(dòng)裝置的總效率按式4-5計(jì)算</p><p>　　P0=PW/η

47、 式（4-5）</p><p>　　在本傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于未使用傳動(dòng)裝置，故η=1，而PW即為攪拌功率P，所以由式4-5，P0=PW/η=0.54/1=0.54kw。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm=1.2 P0=1.2×0.54=0.648kw 式(4

48、-6)</p><p>　　4.2.3 電動(dòng)機(jī)的選型</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，采用普通電機(jī)若不采用減速機(jī)構(gòu)是很難達(dá)到所需要的低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的。蘇州西格瑪機(jī)電有限公司研制生產(chǎn)的ZDSY系列中低速電機(jī)中的ZDSY2-0.75-13型號(hào)電機(jī)可以滿足本課題的需求。ZDSY系列中低速電機(jī)是在電機(jī)內(nèi)部同時(shí)將電磁驅(qū)動(dòng)與減速機(jī)構(gòu)融合為一體的高科技產(chǎn)品。ZDSY系列電機(jī)輸出的大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速可以

49、直接滿足客戶的使用要求，不需另外再增加減速裝置。由于本產(chǎn)品采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，克服了所有減速機(jī)（包括模塊化減速電機(jī)）都必須串聯(lián)電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，經(jīng)機(jī)械工業(yè)減變速電機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心檢驗(yàn),確定ZDSY系列中低速電機(jī)具有溫升很低、噪音比較低、防護(hù)等級(jí)高（IP54）、不漏油、體積比較小、重量很輕、外形美觀、質(zhì)量可靠、安裝維護(hù)都很方便等優(yōu)點(diǎn)。其具體技術(shù)參數(shù)如表4-1：</p><p>　　表4-1 攪拌電機(jī)技術(shù)參數(shù)&l

50、t;/p><p>　　工作平穩(wěn)的情況下，每天工作1-4小時(shí)的，安全系數(shù)0.8； 每天工作5-10小時(shí)的，安全系數(shù)1；每天工作11-24小時(shí)的，安全系數(shù)1.2。</p><p>　　4.3 攪拌支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　電解液攪拌支架用于攪拌電機(jī)的安裝和承載。為實(shí)現(xiàn)攪拌軸和攪拌葉輪方便的取出以清洗電解液槽，可將支架設(shè)計(jì)成含一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)。支架的設(shè)計(jì)可

51、采用型鋼做主柱和托架，其底部焊接鑄鐵底座，底座使用地腳螺栓固定于地面。</p><p>　　4.4電解液輸送系統(tǒng)的泵的選擇</p><p>　　因?yàn)楸鞠到y(tǒng)需要構(gòu)造一個(gè)完整的電解液傳送系統(tǒng),動(dòng)力泵一定要具備.一個(gè)完整的電解液系統(tǒng)還需要有選擇一個(gè)合適的泵,本課題將選用離心耐酸泵,這種產(chǎn)品現(xiàn)在廣泛用于電解液系統(tǒng)中。</p><p><b>　　4.4.1選擇條件

52、</b></p><p>　　用泵將電解液槽中的溫度為20℃,密度為1200Kg/m3的Nacl送入機(jī)床加工臺(tái)，如圖所示，電解液在間隙中間通以5～50m/s的速度。貯槽表面為大氣壓。管路為不銹剛管φ40mm總長為5m。其上裝有孔徑d0為20mm的孔板流量計(jì)（其阻力系數(shù)為8.25）一個(gè)。電解液槽液面與工作作用液面之間的垂直距離為0.8m（考慮生產(chǎn)情況，流量安全系數(shù)取1.5）。</p>&l

53、t;p>　　圖4-3泵和電解液槽和機(jī)床位置示意圖</p><p>　　在電解液槽液面1-1截面及機(jī)床主體入口2-2面間列柏努利方程式，并以1-1截面為基準(zhǔn)面，可得</p><p><b>　　式（4-5）</b></p><p>　　其中Z1=0;Z2=0.8(m)</p><p>　　P1=0（表壓）；P2=0（

54、表壓）</p><p>　　u10（1面的流速）；u2=10(m/s)</p><p>　　20℃時(shí)Nacl的粘度為2cP，所以</p><p><b>　　式（4-6）</b></p><p>　　不銹鋼的絕對粗糙度為0.2mm，故</p><p><b>　　式（4-7）</b

55、></p><p>　　根據(jù)Re=114285和=0.01，在下圖中查得=0.022</p><p><b>　　摩</b></p><p>　　擦 </p><p>　　系 </p><p>　　數(shù)

56、 </p><p><b>　　雷諾準(zhǔn)數(shù)RE</b></p><p>　　圖4-4 摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)關(guān)系圖</p><p>　　考慮管道中的給個(gè)閥和其他因素，查得局部阻力系數(shù)于下表：</p><p><b>　　表4-2</b></p>

57、<p><b>　　=12.09</b></p><p>　　總的阻力為 式(4-8)</p><p><b>　　(J/Kg)</b></p><p>　　把上面各數(shù)代入式（a），得</p><p><b>　　

58、式(4-9)</b></p><p>　　Hmax= （m） 式(4-10)</p><p>　　安全系數(shù)取1.1，則泵的揚(yáng)程：</p><p>　　He=1.1 8.41=9.251(m) 式(4-11)</p><p&g

59、t;　　Qmax= 式(4-12)</p><p>　　根據(jù)需要，安全系數(shù)取1.5，則泵的流量：</p><p>　　Qe=1.5Qmax=1.5 25=37.5(m3/h)=10.42(L/s) 式(4-13)</p><p>　　4.4.1 型號(hào)的選擇</p><p

60、>　　IHF單級(jí)單吸式氟塑料合金化工離心泵（簡稱IHF離心泵）是按國際標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合非金屬泵的工藝設(shè)計(jì)制造。泵體采用金屬外殼內(nèi)襯聚全氟乙丙烯（F46），泵蓋、葉輪和軸套均用金屬嵌件外包氟塑料整體燒結(jié)壓制而成，軸封采用外裝式先進(jìn)的波紋管機(jī)械密封，靜環(huán)選用99.9%氧化鋁陶瓷（或氮化硅），動(dòng)環(huán)采用四氟填充材料，其耐腐耐磨密封性極好。泵的進(jìn)出口均采用鑄鋼體加固，以增強(qiáng)了泵的耐壓性。實(shí)際使用顯示，該泵具有耐腐、耐磨、耐高溫、不老化、機(jī)械強(qiáng)度高

61、、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理、密封性能嚴(yán)格可靠、拆卸檢修方便、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　它的性能范圍見下表：</p><p>　　表4-3IHF離心泵的性能表</p><p>　　查表得可選擇IFH 40-25-200型號(hào)。該型號(hào)泵的數(shù)據(jù)為：流量3（m3/h）,揚(yáng)程12.5(m),電機(jī)功率0.75(kw),轉(zhuǎn)速為1450r/min,該型號(hào)泵的結(jié)構(gòu)圖：<

62、;/p><p>　　圖4-5 IFH 40-25-200型泵</p><p>　　5 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 溫度控制硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　對于溫度控制可以選用的單片機(jī)類型比較多，以Intel公司的MCS-51單片機(jī)和8×C552系列單片機(jī)為例，采用MCS-51來構(gòu)成單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)時(shí)通常需要外加8

63、155和A/D轉(zhuǎn)換器，硬件電路比較復(fù)雜，而8×C552系列單片機(jī)由于片內(nèi)集成了A/D轉(zhuǎn)換器等硬件設(shè)備且兼容性好等優(yōu)點(diǎn)比較適合本課題。本設(shè)計(jì)選用8×C552系列中的80C552單片機(jī)來構(gòu)成單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)。</p><p>　　本課題采用的是一種以熱電耦為溫度檢測元件的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，其原理圖如圖5-1。</p><p>　　5.1.1 溫度檢測和變送器設(shè)計(jì)<

64、/p><p>　　溫度檢測元件與變送器的類型選擇和被控溫度及精度等級(jí)有關(guān)。鎳鉻/鎳鋁熱電耦適用于0℃～1000℃的溫度測量范圍，相應(yīng)輸出電壓為0mV～41.32 mV。</p><p>　　變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱電耦輸出的0mV～41.32mV變換成0mA～10mA范圍內(nèi)的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的0mA～10mA電流變換成0V～5V范圍

65、內(nèi)的電壓。</p><p>　　為了提高測量精度，變送器可以進(jìn)行零點(diǎn)遷移。課題中規(guī)定電解液的加工溫度區(qū)間一般為10℃～50℃，則熱電耦輸出為0.41mV～2.07mV，毫伏變送器零點(diǎn)遷移后輸出0mA～10mA范圍的電流，這樣，采用8位A/D轉(zhuǎn)換器就可以使量化的溫度誤差達(dá)到課題中規(guī)定的±0.5℃以內(nèi)。在每個(gè)單位電解液槽中放置四個(gè)這樣的熱電耦進(jìn)行溫度檢測并求平均值可保證電解液的溫度測量結(jié)果準(zhǔn)確。</p

66、><p>　　5.1.2 溫度控制電路設(shè)計(jì) 80C552單片機(jī)對溫度的控制是通過可控硅調(diào)功器來實(shí)現(xiàn)的，如圖5所示。雙向可控硅和加熱絲串接在交流220V、50Hz市電回路中。在給定周期T內(nèi)，80C552只要改變可控硅的接通時(shí)間便可以改變加熱絲的功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。顯然，可控硅在給定周期T的100％時(shí)間內(nèi)接通時(shí)的功率最大?？煽毓杞油〞r(shí)間是通過可控硅控制板上觸發(fā)脈沖加以控制的，該觸發(fā)脈沖由80C552在P1

67、.3引腳上產(chǎn)生的高電平控制，受過零同步脈沖同步后經(jīng)光耦管和驅(qū)動(dòng)器輸出送到可控硅的控制板上。</p><p>　　過零同步脈沖是一種50Hz交流過壓過零時(shí)刻的脈沖，可以使可控硅在交流電壓正弦波過零時(shí)出發(fā)導(dǎo)通。過零同步脈沖由過零出發(fā)電路產(chǎn)生，此電路中的電壓比較器用于把50Hz的正弦交流電壓變成方波。方波的正邊沿和負(fù)邊沿分別作</p><p>　　圖5-1 電解液溫度控制系統(tǒng)原理圖</p&

68、gt;<p>　　為兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)信號(hào)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個(gè)窄脈沖經(jīng)過二極</p><p>　　管或門混合后就可以得到對應(yīng)于交流220V市電的過零同步脈沖，此脈沖一方面作為可控硅的出發(fā)同步脈沖加到溫度控制電路，另一方面還作為計(jì)數(shù)脈沖加到80C552的T0和T1端。</p><p>　　5.1.3 其他電路</p><p>　　在圖5中80

69、C552的P4口作為LED字形碼口；P1.7～P1.4用作4×4鍵盤的行掃描口；P1.2～P1.0口可以點(diǎn)亮報(bào)警燈；P3.3～P3.3口可以控制LED的點(diǎn)亮和用作4×4鍵盤的列讀出口；P2.5～P2.0口與P0口可以和EPROM相連（若為2764，則地址范圍為0000H～1FFFH；若為27128，則地址范圍為0000H～3FFFH）；RST和上電/系統(tǒng)復(fù)位電路的輸出端相接；P5.0為溫度檢測電路的模擬量輸入端；P3

70、.5（T1）和P3.0（T0）用于輸入50Hz市電的過零同步脈沖；P1.3用于控制與非門M1，由80C552通過軟件控制，M1輸出經(jīng)過光耦和驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)控制可控硅的導(dǎo)通和截止，以達(dá)到對電解液溫度的調(diào)節(jié)，其余如圖5-1。</p><p>　　5.2 溫度控制的算法</p><p>　　通常，溫度控制采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出實(shí)測電解液溫度對所需溫度的偏差值，然后對偏差值

71、處理而獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)電解液的加熱功率，以實(shí)現(xiàn)對電解液的溫度控制。</p><p>　　在工業(yè)上，偏差控制又稱為“PID控制”，這是工業(yè)過程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式，一般都能收到令人滿意的效果。</p><p>　　控制論告訴我們，PID控制的理想微分方程為：</p><p>　　u(t)=kp［e(t)＋＋Td］

72、 式（5-1）</p><p>　　式中：e(t)=r(t)-y(t)稱為偏差值，可作為溫度調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，其中r(t)為給定值，y(t)為被測變量值；kp為比例系數(shù)；Ti為積分時(shí)間常數(shù)；Td為微分時(shí)間常數(shù)；u（t）為調(diào)節(jié)器的輸出控制電壓信號(hào)。</p><p>　　因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，故上述數(shù)學(xué)方程必須加以變換。若設(shè)溫度的采樣周期為T，第n次采樣得到的輸入偏差為en，調(diào)節(jié)器輸

73、出為un，則有：</p><p>　　= （微分用差分代替）</p><p>　　= （積分用求和代替）</p><p>　　這樣，式（2-1）便可寫成：</p><p>　　un=kp［en++ Td］

74、 式（5-2） 寫成遞推形式為：</p><p>　　un= kp［+en+(en-2en-1+en-2)+(en-1++Td)］</p><p><b>　　改寫成：</b></p><p>　　u(n)=u(n-1)+kp｛E(n)-E(n-1)+KIE(n)+KD［E（n）-2E(n-1)+E(n-2)］｝</p>&

75、lt;p>　　=u(n-1)+PP+PI+PD 式(5-3)</p><p>　　以上是一路輸入并測量、控制的溫度控制算法。本課題中要求進(jìn)行多路巡回檢測，可采用求平均值的方法求得，即進(jìn)行溫度測量時(shí)每個(gè)電解液槽中的四個(gè)熱電耦所測得的數(shù)據(jù)先進(jìn)行求平均值處理，所得數(shù)據(jù)算做最終測量結(jié)果帶入PID算法中進(jìn)行運(yùn)算以達(dá)到溫度測量

76、和控制的目的。</p><p>　　5.3 溫度控制程序設(shè)計(jì)</p><p>　　溫度控制程序的設(shè)計(jì)要考慮以下問題：鍵盤掃描、鍵碼識(shí)別和溫度顯示；電解液溫度采樣；數(shù)據(jù)處理時(shí)把所有數(shù)按定點(diǎn)純小數(shù)補(bǔ)碼形式轉(zhuǎn)換，然后把8位溫度采樣值、umin和umax都變成16位參加運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果取8位有效值；越限報(bào)警和處理；PID計(jì)算，溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換。</p><p>　　通常，符合上述

77、功能的溫度控制程序由主程序和T0中斷服務(wù)程序兩部分組成。</p><p><b>　　A.主程序：</b></p><p>　　主程序應(yīng)該包括80C552本身的初始化以及各并行I/O口的初始化等。以下是本程序給出的有關(guān)標(biāo)志、暫存單元和顯示緩沖區(qū)清零、TO初始化、溫度顯示和鍵盤掃描等程序。相應(yīng)程序框圖如圖5-2所示。</p><p><b&

78、gt;　　程序清單為：</b></p><p>　　ORG 0100H</p><p>　　DISM0 DATA 78H</p><p>　　DISM1 DATA 79H</p><p>　　DISM2 DATA 7AH</p><p>　　DISM3 DATA 7BH</p>

79、;<p>　　DISM4 DATA 7CH</p><p>　　MOV 30H， A ；</p><p>　　MOV 3BH， A ；</p><p>　　MOV 3CH， A ；</p><p>　　MOV 3DH， A ；</p>

80、<p>　　MOV 3EH， A ；</p><p>　　MOV 44H， A ；</p><p>　　MOV DISM0， A ；</p><p>　　MOV DISM1， A ；</p><p>　　MOV DISM2， A ；</

81、p><p>　　MOV DISM3， A ；</p><p>　　MOV DISM4， A ；</p><p>　　MOV DISM5， A ；</p><p>　　MOV TMOD， #56H ；設(shè)T0為計(jì)數(shù)器方式2，T1為方式1</p><p>　　MOV T

82、LO， #06H ；</p><p>　　MOV TH0， #06H ；</p><p>　　CLR PT0 ；令T0為低中斷優(yōu)先級(jí)</p><p>　　SETB TR0 ；啟動(dòng)T0工作</p><p>　　SETB ET0 ；允許

83、T0中斷</p><p>　　SETB EA ；開CPU中斷</p><p>　　LOOP： ACALL DISPLY ；調(diào)用顯示程序</p><p>　　ACALL SCAN ；調(diào)用掃描程序</p><p>　　AJMP LOOP ； 等待中斷&l

84、t;/p><p>　　圖5-2主程序流程圖</p><p>　　對于顯示程序DISPLY和鍵盤掃描程序SCAN（含按鍵識(shí)別程、數(shù)字鍵和功能鍵處理程序等）。在上述程序中，T0被設(shè)定為計(jì)算器方式2，初值為06H，故它的溢出中斷時(shí)間為250個(gè)過零同步觸發(fā)脈沖；T1設(shè)定為計(jì)數(shù)器方式1，初值由計(jì)算所得到PID值（補(bǔ)碼）確定，用于控制可控硅管的導(dǎo)通時(shí)間。由于T1中斷是嵌套在T0中斷服務(wù)程序之中，因此T1溢

85、出中斷的時(shí)間應(yīng)當(dāng)比TO溢出中斷的定時(shí)時(shí)間要小，以確保系統(tǒng)能正常工作。</p><p>　　B.T0中斷服務(wù)程序CT0</p><p>　　TO中斷服務(wù)程序框圖如圖5-3所示，圖中可見，T0中斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)的主體程序，用于采樣電解液溫度、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限報(bào)警和越限處理、PID計(jì)算和在P1.3引腳上輸出控制脈沖等。在T0中斷服務(wù)程序中，80C552一方面把計(jì)算出來的PID

86、值的補(bǔ)碼送入TL0（TH0為FFH），使P1.3置為高電平“1”狀態(tài)和啟動(dòng)T1工作，另一方面是進(jìn)行溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換、把本次采樣的溫度值放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序，然后等待T1中斷，并在該中斷服務(wù)程序中使P1.3復(fù)位成低電平“0”狀態(tài)，以便在P1.3引腳上形成一個(gè)正控制脈沖，控制加在可控硅管控制板上過零同步脈沖個(gè)數(shù)，達(dá)到對電解液溫度的調(diào)節(jié)。80C552從T1中斷服務(wù)程序返回后即可恢復(fù)現(xiàn)場返回主程序，以等待下次T0中斷。</p>

87、;<p>　　TO中斷服務(wù)程序包括一系列子程序。例如：溫度值的采樣子程序、數(shù)字濾波程序、越限處理程序、PID計(jì)算程序、標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序和溫度顯示子程序。在PID計(jì)算程序中，也需要用到雙字節(jié)加法子程序、雙字節(jié)求補(bǔ)子程序和雙字節(jié)帶符號(hào)乘法子程序等。</p><p>　　T0中斷服務(wù)程序清單如下：</p><p>　　ORG 000BH</p><p>

88、　　AJMP CTO</p><p>　　CT0： PUSH ACC ；</p><p>　　PUSH DPL ；</p><p>　　SETB D5H ；</p><p>　　PUSH DPH ；置標(biāo)志

89、</p><p>　　ACALL SAMP ；調(diào)用采樣子程序</p><p>　　ACALL FILTER ；調(diào)用數(shù)字濾波程序</p><p>　　CJNE A，42H，TPL ；若ui(K)≠umax,則TPL</p><p>　　WL： MOV C，5EH

90、 ；</p><p>　　MOV 5FH，C ；</p><p>　　CLR 5EH ；清5EH單元</p><p>　　ACALL UPL ；轉(zhuǎn)上限處理程序</p><p>　　POP DPH</p><

91、;p>　　POP DPL</p><p>　　RETI ；中斷返回</p><p>　　TPL： JNC TPL1 ；若ui(K)>umzx,則TPL1</p><p>　　CLR 5FH ；清上次越限標(biāo)志</p>

92、<p>　　CJNE A，43H，MTPL ；若ui(K)≠umin，則MTPL</p><p>　　HAT：SETB P1.1 ；若溫度不越限，則令綠燈亮</p><p>　　ACALL PID ；調(diào)用計(jì)算PID子程序</p><p>　　MOV A，2FH

93、 ；PID值送A</p><p>　　CPL A ；</p><p>　　INC A ；</p><p>　　NM： SETB P1.3 ；令P1.3輸出高電平脈沖 </p><p>　　MOV TL1，A

94、 ；</p><p>　　MOV TH1，#OFFH ；</p><p>　　SETB PT1 ；T1高優(yōu)先級(jí)中斷</p><p>　　SETB TR1 ；啟動(dòng)T1</p><p>　　SETB ET1

95、 ；允許T1中斷</p><p>　　ACALL TRAST ；調(diào)用標(biāo)度轉(zhuǎn)換程序</p><p>　　LOOP：ACALL DISPLY ；顯示溫度</p><p>　　JB D5H，LOOP ；等待T1中斷</p><p>　　圖5-3 T0中斷服務(wù)程序

96、流程圖</p><p>　　POP DPH ；</p><p>　　POP DPL ；</p><p>　　POP ACC ；</p><p>　　RETI ；中斷返回</p&g

97、t;<p>　　MTPL：JNC HAT ；若ui(K)>umin,則HAT</p><p>　　SETB P1.0 ；否則，越下限聲光報(bào)警</p><p>　　MOV A，45H ；取PID最大值輸出</p><p>　　CPL A

98、 ；</p><p>　　INC A ；</p><p>　　AJMP NM ；轉(zhuǎn)NM執(zhí)行</p><p>　　TPL1：SETB 5EH ；若ui(K)>umax,則5EH單元置位</p><

99、;p>　　JNB 5FH，WL ；若賞賜未越限，則轉(zhuǎn)WL</p><p>　　INC 44H ；越限計(jì)數(shù)器加“1”</p><p>　　MOV A，44H</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB

100、 A，#N ；越限N次嗎？</p><p>　　JNZ WL ；越限小于N次，則WL</p><p>　　SETB P1.2 ；否則，越上限聲光報(bào)警</p><p>　　CLR 5EH ；</p>&l

101、t;p>　　CLR 5FH ；</p><p>　　POP DPH ；</p><p>　　POP DPL ；</p><p>　　POP ACC ；</p><p>　　RET

102、I ；中斷返回</p><p>　　b.T1中斷服務(wù)程序：</p><p>　　ORG 001BH</p><p>　　AJMP CT1</p><p>　　CT1： CLR D5H ；清標(biāo)志</p><p>　　CLR

103、 P1.3 ；令P1.3變?yōu)榈碗娖?lt;/p><p>　　RETI ；中斷返回</p><p><b>　　C.子程序</b></p><p>　　a.采樣子程序SAMP：</p><p>　　SAMP子程序流程圖如圖5-4所示，子程序清單如下

104、：</p><p>　　SAMP: MOV RO,#2CH ；采樣值始址送R0</p><p>　　MOV R2,#03H ；采樣次數(shù)初值送R2</p><p>　　SAM1: MOV ADCON,#08H ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　MOV R3,#20H

105、 </p><p>　　DLY: DJNZ R3,DLY ；延時(shí)</p><p>　　ADLOOP: MOV A,ADCON ；讀ADCON狀態(tài)</p><p>　　JNB ACC.4,ADLOOP ；等待A/D完成</p><p>　　MOV ADCON,#00H ；舍去

106、10位數(shù)字量中低2位</p><p>　　MOV A,ADCH ；高8位數(shù)字量送存</p><p>　　MOV @R0,A</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　DJNZ R2,SAM1 ；若采樣未完成，則SAM1</p><

107、;p>　　KET ；若采樣已完成，則返回</p><p>　　圖5-4 采樣子程序流程圖</p><p>　　b.數(shù)字濾波程序FILTER：</p><p>　　數(shù)字濾波程序用與濾去來自控制現(xiàn)場對采樣值的干擾。數(shù)字濾波程序算法頗多，本課題選用中值濾波方法。</p><p>　　中值濾波原理簡單，只需

108、對2CH、2DH和2EH中三次采樣值進(jìn)行比較，取中間值存放到2AH單元內(nèi)，以作為溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換時(shí)使用。圖5-5示出了中值濾波程序框圖。</p><p>　　相應(yīng)程序請參看附錄中程序清單。</p><p>　　c.PID算法程序：</p><p>　　式（5-3）可改寫成：</p><p>　　P（K）=P（K-1）+KP［E（K）-E（K-1）

109、］+KI·E（K）+KD［E（K）-2（K-1）</p><p>　　+E（K-2）］=P（K-1）+PP+PI+PD （5-4）</p><p>　　d.雙字節(jié)帶符號(hào)乘法子程序MULT1，程序框圖如圖5-7所示，相應(yīng)詳細(xì)程序見附錄。</p><p>　

110、　e.溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換程序TRAST：</p><p>　　此程序目的是把實(shí)際采樣的二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換成BCD形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū)78H到7DH。對一般先行儀表來說，標(biāo)度轉(zhuǎn)換公式為：</p><p>　　AX=A0+（Am-A0） （5-5）</p><p>　　式子中，A0一次測量儀表的下限；Am為一次

111、測量儀表的上限；AX為實(shí)際測量值（工程量）；N0為儀表下限所對應(yīng)的數(shù)字量；Nm為儀表上限所對應(yīng)的數(shù)字量；NX為測量所得數(shù)字量。所以根據(jù)以上算法，只要設(shè)定熱電偶的量程，即可編出相應(yīng)溫度轉(zhuǎn)換子程序TRAST。根據(jù)上式的編程，相應(yīng)程序框圖如圖5-6，詳細(xì)程序清單見附錄。</p><p>　　圖5-5 數(shù)字濾波程序流程圖</p><p>　　圖5-6 PID算法程序流程圖</p>&

112、lt;p>　　圖5-7 帶符號(hào)雙字節(jié)乘法程序</p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p>　　本課題主要要求設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)控電解機(jī)床的電解液輸送裝置、電解液槽及其溫度控制系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)對電解液的配置，攪拌和過濾功能，考慮了電解加工生產(chǎn)過程中的要求。增加了溫度控制系統(tǒng)，可以智能的進(jìn)行溫度控制，誤差可以控制在0.5℃以內(nèi)。設(shè)計(jì)了電解液槽，增

113、加了過濾功能，能對要求較高的電解液進(jìn)行配置。</p><p>　　設(shè)計(jì)中要求將電子技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)合可以提高傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的工作效率、加工精度，會(huì)產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><p>　　本人經(jīng)驗(yàn)不足，加時(shí)間緊迫，在設(shè)計(jì)中還存在很多不足之處。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　

114、　[1] 劉晉春，趙家齊，趙萬生. 特種加工[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，1998.</p><p>　　[2] 《電解加工》編譯組編譯電解加工一根據(jù)國外資料編譯[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1977.</p><p>　　[3] 洛陽拖拉機(jī)廠等. 鍛模混氣電解加工總結(jié)(一)[M]. 電加工，1977(3)</p><p>　　[4] 余承業(yè)等編著. 特種加工新技