机电一体化毕业设计-plc控制组合钻床设计

《机电一体化毕业设计-plc控制组合钻床设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化毕业设计-plc控制组合钻床设计（33页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 云南广播电视大学 云南国防工业职业技术学院机械电子工程学院毕业论文（设计）课 题 plc控制组合钻床设计 教 研 室 机电一体化教研室 专 业 机电一体化 班 级 08机电2班 学生姓名 学号 导师姓名 职称 助 讲 2011年3月15日摘要制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。而制造业的生产能力主要取决于制造装备机床的先进程度。本文对减速器箱盖连接孔的加工工艺进行了详细的分析，就其孔的加工提出了“一次装夹，多工位加工，达到产品图样的精度要求”的思路。根据这一思路设计了组合钻床。该组合钻床由立柱、立柱底座、中间底座、Y

2、、Z轴液压滑台、液压站、动力头、刀具、控制部分等组成。本文对各部分的设计进行了详细的计算和论证，并提出了优化工艺结构的方法。采用的PLC控制稳定可靠。它的研制成功对提高箱盖孔加工的工作效率和质量具有重要的意义。机床设计分析后，提高工效35倍，达到了国内同行业的领先水平。关键词：制造业；减速器；四轴头多工位同步钻床；组合机床；PLC控制 目录摘要 第1章 绪论 11.1 机床在国民经济的地位及其发展简史 11.2 机床设计的目的、内容、要求 21.2.1 设计的目的 21.2.2 设计内容 21.2.3 设计要求 21.3 机床的设计步骤 21.4 毕业设计任务书 3第2章 四轴头多工位同步钻床

3、总体设计 42.1 组合机床方案的制定 42.1.1 制定工艺方案 42.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案 42.2 确定切削用量及选择刀具 62.2.1 确定工序间余量 62.2.2 选择切削用量 62.2.3 确定切削刀、切削扭矩、切削功率 62.2.4 选择刀具结构 72.3 四轴头多工位同步钻床总设计“三图一卡”的编制 72.3.1 被加工零件工序图 72.3.2 加工示意图 92.3.3 机床联系尺寸图 132.3.4 生产率计算卡 15第3章 电气控制 173.1 运动分析 173.2 控制要求及功能分配 173.2.1 控制要求 173.2.2 功能分配 183.3 PLC

4、的选择及其I/O端子分配 183.3.1 PLC的选择 183.3.2 I/O分配表 183.3.3 PLC接线图 193.4应用程序的编制 193.4.1 整体程序结构 193.4.2 手动操作模块 213.4.3 自动操作模块 223.4.4 编制程序 26参考文献 28致 谢 29III第1章 绪论1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，

5、目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱

6、动功率和增强结构刚度的方向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高。此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔性，即使在单件

7、和小批生产中也能得到经济的使用。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。1.2 机床设计的目的、内容、要求1.2.1 设计的目的机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训

8、练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.2.2 设计内容1、运动设计 根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。2、动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。3、结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作

9、图。4、编写设计说明书1.2.3 设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术经济指标来判定的。技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。1.3 机床的设计步骤a 调查研究b 拟定方案c工作图设计1.4 国防工业职业技术学院毕 业 设 计 任 务 书 2011年3月15日毕业设计题目PLC 控制组合钻床设计指导老师张侠职称助讲专业名称机电一体化班级08机电2班学生名称王江文学号20081102245设计要求1、运动设计 根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方

10、案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。2、动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。3、结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。完成毕业课题的计划安排序号内容 时间安排1确定毕业设计题目，完成毕业设计资料收集2月1日2月19日2完成装配图设计2月20日2月28日3完成零件图设计3月1日3月9日4毕业设计说明书3月10日3月15日5整理毕

11、业设计资料，完成答辩答辩提交资料毕业设计论文计划答辩时间 国防工业职业技术学院机电技术系 2011年3月15日第2章 四轴头多工位同步钻床总体设计2.1 组合机床方案的制定2.1.1 制定工艺方案根据被加工零件（减速箱箱盖）的零件图（图2-1），加工八个螺栓孔的工艺过程。1加工孔的主要技术要求。加工8个10的孔。表面粗糙度Ra3.2um.孔的位置度公差为0.3mm工件材料为HT200，HB175255要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量6万件，单班制生产2工艺分析加工该孔时，除粗糙度要求外（Ra3.2um），孔的位置度公差为0.3mm根据组合机床用的工艺方法及能达到的经济精度，可采用如下的

12、加工方案。钻 扩或钻 铰3定位基准及夹紧点的选择加工此箱盖的孔，以底面的三个支承点限制和、三个自由度，位于右边上的两个支承点限制了和自由度，位于前面上的一个支承点限制一个自由度。这样工件的6个自由度被完全限制了。2.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。1被加工零件的加工精度被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。箱盖加工孔的精度要求不高，可采用多工位组合钻床，工图21 被加工零件图件各孔间的位置精度为0.3mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工时可以在下一个安装工位上对所有孔进行最终精加工。为了加工出表面粗糙度为Ra3.2um的孔。采取提高

13、机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。2.被加工零件的特点零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的。孔的分布范围是直线形状，工件比较长，一次钻完，多轴箱体积较大，采用两工位以减小多轴箱的体积，使整个钻床瘦身，因而适合选择立式多工位钻床。3.零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。4.机床使用条件使用组合机床对对车间布置情况、工序间的联系、使用厂的技术能力和自然条件等一定的要求。综合以上所述：通过对箱盖零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺

14、方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定设计四轴头多工位同步钻床。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，由于在本钻床上钻孔后重新安装或在其他多工位机床上加工下道工序，应适当加大余量，以消除转、定位误差的影响。10mm的孔在钻孔后扩孔，直径上工序间余量1.52.0mm。2.2.2 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和不同的每转进给量（mm/r）与其适应。以满足不

15、同直径的加需要，即：=式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于箱盖孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：钻头直径D=10mm,铸铁HB175255、进给量f=0.1mm/r、切削速度v=15m/min.2.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查

16、表计算如下： 布氏硬度：HB =HBmin(HBmaxHBmin) 切削力：=26 =2610 =255(255175) =228.33 =1071.79 N切削扭矩：=10 切削功率：= =3274.4515/(97403.1410) =10 =0.164 kw =3274.45 Nmm式中：HB布氏硬度 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） T切削扭矩(Nmm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)2.2.4 选择刀具结构箱盖的布氏硬度在HB175255，孔径D为10mm，刀具的材料选择高速钢钻头（W18Cr4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标

17、准10的麻花钻。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050mm的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。2.3 四轴头多工位同步钻床总设计“三图一卡”的编制前面对四轴头多工位同步钻床工艺方案及配置型式、结构方案确定的有关问题，它是钻床总体设计的重要内容。下面就以钻床加工箱盖总体设计的另一个问题，既总体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”设计，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。2.3.1 被加工零件工序图1、被加工零件工序图的作用及内容组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。箱盖用四轴头多

18、工位组合机床的被加工零件工序图如22所示。图上主要内容：（1）被加工零件的形状（2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。（3）加工时如需要中间向导。（4）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、绘制被加工零件工序图的注意事项（1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。如图22中810加工用定位基准，机械夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号表示出来（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标出，而不采用极坐标，但有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。此外，应

19、将零件图的不对称位置尺寸公差换算成对称尺寸公差，如图21中的尺寸应换算为图 22中的尺寸59.80.1，以便在进行夹具和主轴箱设计时，确定导向孔与主轴孔的位置坐标尺寸。图22 被加工零件工序图附注：1.被加工零件名称及编号：箱盖； 2.材料及硬度：灰铸铁HT200，HB175255； 3. 上尺寸为本工序保证尺寸； 。2.3.2 加工示意图1、加工示意图的作用和内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。图23为箱盖上8孔立式钻床加工示意图。在图上应标注的内容：（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）

20、工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。（3）主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。2、绘制加工示意图之前的有关计算（1）刀具的选择 （2）导向套的选择 图23钻床加工示意图1）选择导向类型 根据刀具导向部分直径d=10mm和刀具导向的线速度v=15m/min，选择固定式导向。2）导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置，如图24所示： 图24 固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表21 固定导向装置的标准尺dDD1D2Ll1mRd1d2l0101826302

21、8381322M81616固定装置的配合如下表：表22 固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）g6固定导向装置的布置如图25所示导向装置的布置如表23所示：表23 导向装置的参数(mm)尺寸项目l1l2l3与直径d的关系(23)d加工铸铁dd/3+(38)计算值3d=301010/3+8=12图25 固定导向装置的布置（3）初定主轴类型、尺寸、外伸长度因为轴的材料为40Cr，剪切弹性模量G=81.0GPa,刚性主轴取14（0）m,所以B取2.316，根据刚性条件计算主轴的直径为：dB=2.316=17.52mm式中：d轴直径（mm） T轴所承受的转矩（

22、Nmm）B系数本设计中所有主轴直径皆取d=20mm,主轴外伸长度为：L=115mm，D/为32/20，内孔长度为：l1 =77mm.（4）选择刀具接杆 由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,连接杆如图26所示，图26 可调连接杆连接杆上的尺寸d与主轴外伸长度的内孔D配合，因此，根据接杆直径d选择刀具接杆参数如表24所示：表24 可调接杆的尺寸d(h6)D1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度20Tr206莫氏1号12.061

23、17188464010012（5）确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图23所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离（图中的尺寸333mm）,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。（6）工作进给长度的确定 如图27工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长应应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取=7mm，切出长度=1/3d+(38)=+8 9mm,所以=10+7+9=26mm.（7）

24、快进长度的确定 考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为156mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度15626=130mm. 图27 工作进给长度2.3.3 机床联系尺寸图1、联系尺寸图的作用和内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座加上专用部件多轴箱、刀、辅具系统、夹具、液、电、冷却、润滑、排屑系统组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否

25、合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。如图28所示，机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。图28 机床联系尺寸图2、选用动力部件选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。（1）滑台的选用 通常，根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。1）驱动形式的确定 根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，使用条件选

26、择HY系列液压滑台。2）确定轴向进给力 滑台所需的进给力=41071.79=4287.16N 式中：各主轴加工时所产生的轴向力由于滑台工作时，除了克服各主轴的轴的向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于4.29KN。3）确定进给速度 液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的0.51倍;液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度=nf=47.8mm/min。所以选择HY25IA液压滑台，工作进给速度范围32800mm/min，快速速度12m/min。4）确定

27、滑台行程 滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。即：行程L156+20+40=236mm，取L250mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型号HY25IA。（2）由下式估动力箱的选用 动力箱主要依据多轴所需的电动机功率来选用，在多轴箱没有设计之前，可算40.1640.80.82KW式中：多轴箱传动效率，加工黑色金属时0.80.9；有色金属时0.70.8，本系统加工HT200，取0.8动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合主轴要求的转速大小选择。因此，选用电动机型号为Y100L6B5的1TD25IA型动力箱，电动机功率1.5KW，驱动轴转速为520r/min,动力箱输出轴至箱

28、底面高度为125mm。（3）Y轴液压滑台的选用工件质量计算 V=42024010(21602340)1030 m = v=7.01031.30810-3 =9.156kg 磨擦系数：f=0.070.12取f=0.1F=fN=0.1mg=0.19.15610=9.156N由于工作台和夹具还未设计，初选滑台时进给力大于9.156N，由于工件长宽为420240mm,选择液压滑台HY32IA型2、配套支承部件的选用立柱1CL25型，立柱底座1CD253、确定装料高度装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离，在现阶段设计组合机床时，装料高度可视具体情况在H5801060mm之间选取，本系统取装料高度为

29、976mm。4、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足Y轴滑台在其上面联接安装的需要，又考虑到与立柱底座相连接。因此，中间底座采用侧底座1CC32。5、确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为301mm，宽度和高度按标准尺寸中选取。计算时，多轴箱的宽度B和高度H可按下式确定：B=b+2b1=190+2100=390mm H=h+h1+b1=100+100+100=300mm式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔的距离 b1最边缘主轴中心距箱外壁的距离，一般取b170100mm h工件在高度方向相距最远的两孔距离 h1最低主轴高度h185140mm。取h1=100mm根据上述计算值，按主轴箱

30、轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸BH=400320mm。2.3.4 生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等技术文件，通过生产率计算卡，可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。计算如下：切削时间： T切= L/vf+t停 = 226/47.8215/478=1.151 min式中：T切机加工时间（min） L工进行程长度（mm） vf 刀具进给量（mm/min） t停死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转515 r所需要时间。这里取15r 辅助时间 T辅 = +t移+t装 = （150176）2/120

31、00+0.1+1.5= 1.654min 式中：L3、L4 分别为动力部件快进、快退长度（mm） vfk 快速移动速度（mm/min） t移 工作台移动时间（min）,一般为0.050.13min,取0.1 min t装 装卸工件时间（min）一般为0.51.5min,取1.5min机床生产率 Q1 = 60/T单= 60/（T切+T辅）=60/（1.151+1.654）=21.39 件/h机床负荷率按下式计算 = Q1/Q100%= Q1tk/A100% =21.391950/60000100%=70% 式中：Q机床的理想生产率（件/h） A年生产纲领（件） tk年工作时间，单班制工作时间t

32、k =1950h表25 生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸件名称减速器箱盖毛坯重量材料HT200硬度17255HB工序名称钻箱盖连接孔工序号工时/min序号工步名称工作行程/mm切速/（mmin-1）进给量/（mmr-1）进给量/（mmmin-1）工进时间辅助时间1按装工件0.52工件定位夹紧0.253Z轴快下150120000.0134Z轴工进26150.147.80.5445Z轴暂停0.036Z轴快上176120000.0157Y轴前进100100000. 018Y轴暂停0.099Z轴快下150120000.01310Z轴工进2647.80.54411Z轴暂停0.0312快退176120

33、000.01513工件松开0.2514卸下工件0.5备注1、主轴转速47.8r/min2、一次安装加工完一个工件累计1.0881.716单件总工时2.804机床生产率21.39 件/h理论生产率30.77件/h负荷率70%3章 电气控制3.1 运动分析加工箱盖连接螺栓孔，先由工人把工件定位在工作台上并夹紧。从原位开始，顺序完成八个步骤。第一步是Z轴快下，压下行程开关ST2，第一步结束。第二步是Z轴工进，加工螺栓孔，压下行程开关ST3，并开始计时，2s后发出快上信号，第二步结束。第三步是Z轴快上，压下行程开关ST1，第三步结束。第四步是工作台液压滑台前进，压下行程开关ST4,压力继电器发出信号，

34、第四步结束。第五步是Z轴液压滑台快下，压下行程开关ST2，第五步结束。第六步是轴工进，加工另外四个螺栓孔，压下行程限位开关ST3，并开始计时，2s后出发出快上信号，第六步结束。第七步是轴快上，压下行程开关ST4，第七步结束。第八步是轴注压滑台后退，压下行程开关ST5，卸下工件，加工一个工件完成。3.2 控制要求及功能分配3.2.1 控制要求工艺要求有两种控制方式：手动和自动。（1）手动操作 工作方式选择了手动挡，在液压泵驱动电机打开后，就可用手动的完成主轴电机起停、Z轴快下快退和Y轴前进后退操作动作，来完成加工工件。（2）自动操作 工作方式选择了自动档，在液压泵驱动电机打开后，按下启动按扭，自

35、动的完成一个工件的加工。3.2.2 功能分配为了区分上述各种操作，可设置相应的开关，设计的面板如图3-1所示3.3 PLC的选择及其I/O端子分配3.3.1 PLC的选择本控制系统中有16个输入点数，9个输出点数，所需内存不很多，且只要求开关量控制，考虑到以后有一定的扩展性，输入输出都有预留点数。因此可选用松下公司的C40系列AFP12416型PLC，该PLC的输入点数为24，输出点数为16，完全可以满足要求。图31 面板布置图3.3.2 I/O分配表根据图210和图31所示，本系统的输入输出端子分配表如表21所示。表21 I/O分配表输入输出X0主轴电机启动按钮SB1Y0主轴电机KM1X1主

36、轴电机停止按钮SB2Y1液压泵驱动电机KM2X2液压泵电机启动按钮SB3Y21YA电磁阀X3液压泵电机停止按钮SB4Y32YA电磁阀X4Z轴正向启动按钮SB5Y43YA电磁阀X5Z轴负向启动按钮SB6Y54YA电磁阀X6Y轴负向启动按钮SB7Y65YA电磁阀X7Y轴正向启动按钮SB8Y7Y轴原位指示灯HL1X8复位按钮SB9Y8Z轴原位指示灯HL2X9Z轴原位行程开关ST1XAZ轴工进行程开关ST2XBZ轴终点行程开关ST3XCY轴原点行程开关ST5XDY轴终点行程开关ST4XEY轴终点压力继电器SPX10手动/自动选择开关SA3.3.3 PLC接线图本系统PLC接线图如图32所示3.4 应用

37、程序的编制3.4.1 整体程序结构采用模块式程序结构，整体结构如图33所示。图3-2 PLC接线图图3-3 整体程序结构当系统处于原位时，XC和X9得电，Y、Z轴原位指示灯Y7和Y8亮，否则灭。按下液压泵驱动电机启动按钮X2，Y1得电并保持，液压泵驱动电机处于工作状态，当按下液压泵驱动电机停止按钮X3时，Y1复位，液压泵驱动电机停止工作。在开关打“手动”操作时，X10接通，执行MC 到MCE 中的手动程序模块，而不执行MC 到MCE 中的自动程序模块。同样，当开关打到“自动”操作时，也就是X10取非，就不执行MC 到MCE 中的手动程序模块，而执行MC 到MCE 中的自动程序模块。3.4.2

38、手动操作模块实现手动操作的控制程序如34所示。当选挡开关选择“手动”时，X10接通，就执行手动模快程序。Y、Z轴液压滑台运动采用点动，并且复位设在手动挡中完成。图34 手动操作程序按下X0，主轴电机Y0得电；按下X1，主轴电机Y0断电。再按下X8，使通用寄存器R0通电，产生自锁，Z轴液压滑台回原位后，Y轴再回原位。接着按下X5，Z轴工进，压下XB停止运动；按下X4，Z轴快上，压下X9停止运动；按下X6，Y轴前进，压下XD停止运动；按下X7，Y轴后退，压下XC停止运动。这里同轴正负方向有互锁功能，Y、Z轴可以同时运动。3.4.3 自动操作模块自动操作程序控制的主要特点是Z轴有两次相同工作方式，此

39、类程序可以调用子程序。工作状态如图35所示，梯形图如图36所示。主程序控制功能：正常情况下，机床是停在原位的，Y、Z轴原位行程开关被压下，X9和XC常开接点接通，故Y、Z轴原位指示灯亮。在液压泵驱动电机打开后，方式选择开关打到自动档操作位时，按一下主轴电机启动按钮X0，主轴电机Y0起动，并开始计时5s。当T1计满后，调用子程序，并使通用寄存器R1通电。执行子程序时，压下Z轴原位行程开关X9，5YA电磁阀Y6通电，Y轴开始前进，当压下Y轴终点行程开关XD时，Y6断电，Y轴停止前进。当Y轴液压缸压力达到Y轴终点压力继电器XE的设定值时，XE接通，第二次调用子程序，通用寄存器R1再次通电。执行子程序

40、时，压下Z轴原位行程开关X9，4YA电磁阀Y5通电，Y轴开始后退，并且主轴电机Y0复位，停止转动了，当压下Y轴终点行程开关XC时，Y8断电，Y轴停止后退。整个钻床处于原位，卸下工件，完成了一个工件的加工。子程序控制功能：当R1通电时，1YA电磁阀Y2和3YA电磁阀Y4通电，Z轴开始快下，当压下Z轴工进行程开关XA时，Y4断电，Z轴工进，开始钻孔，当压下Z轴终点开关XB时，Y2断电，Z轴暂停，并开始计时。当计时器计满2s后，2YA电磁阀Y3通电，Z轴快上，当压下Z轴原位开关X9时，X9通电，Z轴停止，子程序结束，返回主程序。a)主程序工作状态图b）子程序工作状态图图3-5 四轴头多工位同步钻床的

41、工作状态图图3-6 自动操作的梯形图3.4.4 编制程序29ST X COT Y 7ST X 9OT Y 8ST X 2ST X 3KP Y 1ST X 10MC 1ST X 0OR Y 0AN/ X 1OT Y 0ST X 8OR R 0PSHSOT R 0RDSAN/ X 9OT Y 3POPSAN X 9AN/ X COT Y 5ST X 5AN/ X BAN/ Y 3OT Y 2ST X 4AN/ X 9AN/ Y 2OT Y 3ST X 6AN/ X DAN/ Y 5OT Y 6ST X 7AN/ X CAN/ Y 6OT Y 5MCE 1ST/ X 10MC 2ST X 0AN X

42、 9AN X CSET Y 0ST Y 0TM X 1K 50ST T 1PSHSCALL 1RDSOT R 1ST X 9OR Y 6AN/ X DOT Y 6ST X DAN X EPSHSCALL 1RDSOT R 1ST X 9OR Y 5AN/ X CPSHSOT Y 5RDSRST Y 0MCE 2EDSUB 1ST R 1OR Y 2AN/ X BOT Y 2ST R 1OR Y 4AN/ X AOT Y 4ST X BTM X 2 K 20ST T 2OR Y 3AN/ X 9OT Y 3RET参考文献1 徐旭东、周菊琪.现代组合机床技术及其发展.中国机械工程.1995年第6卷

43、第3期：31342 佟璞玮. 组合机床行业概况及今后发展对策. 组合机床与自动化加工技术. 1996年第8期：283 许晓肠主编.专用机床设备设计.重庆：重庆大学出版社，20034 金振华主编.组合机床及其调整与应用.北京：机械工业出版社，19905 李庆余、张佳主编.机械装备设计.北京：机械工业出版社，20036 顾维邦主编.金属切削机床概论.北京：机械工业出版社，20027 戴曙主编.金属切削机床设计.北京：机械工业出版社，19938 华东纺织工学院、哈尔滨工业大学、天津大学主编.机床设计图册.上海：上海科学技术出版社，19849 徐景辉等编.机床装配.成都：四川人民出版社，198210

44、储凯、许斌等主编.机械工程材料.重庆：重庆大学出版社，200211 邱宣怀主编.机械设计.北京：高等教育出版社，200312 吴宗泽主编.机械设计实用手册.北京：化学工业出版社，200013 龚桂主编.机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，199014 齐占庆、王振臣主编.电气控制技术.北京：机械工业出版社，200215 常斗南主编.可编程序控制器原理应用实验.北京：机械工业出版社，200416 殷洪义主编.可编程序控制器选择设计与维护.北京：机械工业出版社，200417 张利平主编.液压站设计与应用.北京：海军出版社，200418 章宏甲、黄谊主编.液压传动.北京：机械工业出版社，2

45、00319 左健民主编.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，2002致 谢经过一个月的忙碌，本次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持，想要完成这个设计是很难的。大学生活已经快结束，在本专业的学习中使我学习掌握了不少专业知识，锻炼了自己。毕业设计可以说是三年学习的总结和体现，在此，非常感刘红斌老师的指导帮助我完成这次设计。他对本设计提出了很多宝贵的建议。在指导老师的指导和帮助下，我完成了这篇毕业设计。这篇设计和三年中所有教育过我的老师也是分不开的，没有他们的传授的知识我也不可能完成这个的课题。我无论是在课程学习阶段，还是在论文的选题，资料查询和撰写的每一个环节，无不得到指导教师的悉心指导和帮助。我为我几个月来静心学习，并取得较好成绩而感到欣慰，欣慰之余，我要感谢母校，向关心和支持我学习的所有老师和同学们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心和支持！