钻孔六工位组合机床设计及plc控制(附件)
摘 要在过去几十年了，机床取得了快速的发展，机床加工的精度不仅越来越高，机床加工效率也是逐年提高。机床的发展影响着制造业，制造业是国民收入的主要部分，制造业的兴衰也是一个国家工业的晴雨表。自工业革命以来，工业正在逐渐取代农业等其他行业，成为国家经济的脊梁。我国与发达国家的差距在这方面更是明显，日本，美国，法国，德国等占据了世界机床一多半，在机床消费方面也是与别的国家有较大的差距。日本机床的数控化普及的很快，数控机床所占机床的比例也比较高，数控机床不仅加工周期比较短，加工精度也比较高。我国加入世贸组织之后，面临环境也越来越复杂，竞争也越来越激烈，这就使得我在必须创新机床机械装备方面的技术。这是缩小我国与发达国家差距的唯一途径，也是我国机械装备发展的趋势。先进的机械装备能提升工艺品的品质质量和精度也会降低加工成本，所以我国制造业发展的首要问题仍旧是工艺、装备技术更加纯洁。本设计主要是对组合机床的设计以及PLC控制的设计，在设计中要通过对典型零件的加工，实现对其单缸泵泵体进行加工竖直孔的目的，同时采用先进的PLC控制方法实现对本次设计机床的电气控制。ABSTRACTIn the past few years, the machine has achieved rapid development, precision machining is not only increasing, machining efficiency is also increased every year. Development of the machine affecting manufacturing, manufacturing industry is a major part of the national income, the rise and fall of manufacturing industry is a barometer of a country. Since the industrial revolution, the industry is gradually replaced by agriculture and other industries, has become the backbone of the national economy. The gap
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between China and developed countries in this respect is even more evident, Japan, the United States, France, Germany accounted for more than half the worlds machine tool, but also a larger gap with other countries in machine tool consumption. Japanese machine tool CNC popularity quickly, the proportion of CNC machine tools, machine tools share is relatively high, not only CNC machine tools processing cycle is relatively short, relatively high precision. After Chinas accession to WTO, facing the environment has become increasingly complex, more intense competition, which makes me have innovative aspects of the technology of machine tools and equipment. This is a narrow gap between China and developed countries, the only way is the trend of Chinas machinery and equipment development. Advanced machinery and equipment can improve the quality and accuracy of quality crafts will reduce processing costs, so the most important issue of our manufacturing industry is still technology, equipment technology is more pure. This design is a combination of machine tool design and PLC control design, in the design process through the typical components, to achieve the purpose of its single-cylinder pump body processing vertical hole, while the use of advanced PLC control approach the design of the electrical machine control.第一章 工艺过程的制定以及对零件图的分析 11.1首先选择毛坯，对单缸泵泵体的结构进行分析 11.2制定工艺过程 11.3对需要加工的工序进行确定 2第二章 组合机床的设计 42.1组合机床的特点 42.2组合机床的设计步骤 42.3绘制被加工零件工序图 42.4绘制加工示意图 52.5选择刀具、主轴类型及导向 52.6 机床联系尺寸总图的绘制 102.6.1机床联系尺寸总图表示的内容 102.6.2绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容 102.7生产率计算卡的制定 122.7.1理想生产率Q 122.7.2实际生产率Q1 122.7.3机床负荷率 13第三章 PLC控制系统设计 143.1PLC简介 143.1.1主要功能 143.1.2可编程控制器的主要结构 143.1.3 PLC的性能指标 143.2 PLC控制系统设计的主要内容与方法 153.2.1 PLC控制系统设计的基本原则 153.2.2 可编程控制器控制系统设计的主要环节 153.3设计六工位组合机床的PLC系统 163.3.1工艺需求和工作步骤 163.3.2设计主电路部分电路图 163.3.3 设计液压控制图 173.3.4可编程控制器型号择取和端口设计 183.3.5 工作流程图的绘制 213.3.6 梯形图的绘制 22结束语 27致 谢 28参考文献 29附录A 30附录B 31第一章 工艺过程的制定以及对零件图的分析1.1首先选择毛坯，对单缸泵泵体的结构进行分析本次设计选用了铸造方法完成的毛坯，其是大批量完成生产的金属模机械砂型。根据这批毛坯的特性对其造型材料的工艺方法进行了选择，为金属型；并对其尺寸的公差等级CT以及机械加工余量等级MA进行了确定，其值分别为8和F。同时，对CT8MAF和零件的基本尺寸进行了分析，最后对于加工余量值的数值（单边2.0mm双边:1.5mm）完成了最后的选取，为2.0 mm，同时对于存在气孔、夹渣、砂眼以及部分存在缩松、裂纹等问题的毛坯铸件，尽量不予选用。一些铸件表面存在的毛刺结瘤等要及时的进行清除，避免影响效果，正火处理200HBS来消除内应力，锐边倒钝所有钻孔倒角。在毛坯图绘制的过程中，运用加工表面以及机械加工余量，最后完成了对合格、并且符合本工程的毛坯的确定。对于液压系统来说，其主要的功能是将机械能转变为液压能，所以液压泵作为本系统中重要的组成，整个液压系统的可靠和稳定都需要依赖液压泵，对于整个系统来说，液压泵尺寸的选用也十分重要。1.2制定工艺过程本次设计制定的加工工艺见表1-1产品名称单缸泵； 零（部）件名称泵体毛坯种类铸件； 材料的牌号HT200;毛坯外型尺寸;图1-1 零件毛坯图表1-1加工工艺表1.3对需要加工的工序进行确定该次是对六工位组合机床的设计，对扩铰的孔要选择120工序进行钻取，并根据查询的简明设计手册中的表5-10，对经济工程等级进行确定，为7-9级，而表面粗糙程度为，说明了适用于成批、大量的进行生产；同时对其他相关的资料查询得到中心钻标准，具体如下表1-2表1-2各工位布置第二章 组合机床的设计2.1组合机床的特点组合机床时一种高效的专用机床，它根据被加工工件的条件来设计他的功能作用，他通常是由少量根据被加工工件的条件设计的专用部件和大量的通用部件组成，他有一下几个特点1)因为使用较多通用部件，所以组合机床设计制造周期短2)组合机床可以对模型的加工可以同时、多面、多工位以及多刃多刀进行自动加工，提高了生产效率3)加工精度以及稳定度较高4）自动化程度高5）配置灵活 2.2组合机床的设计步骤组合机床的设计步骤如下一、调查研究二、总体方案设计 三、技术设计 四、工作设计 2.3绘制被加工零件工序图整个设计采用的单缸泵泵体具体的零件见图2-1；加工工序见图2-2；图2-1 泵体零件图 图2-2 加工工序图 2.4绘制加工示意图对于加工示意图的绘制是十分重要的一部分，其决定了组合机床部件的选择和设计。当然，我们如何去绘制机床总联系图也是参照加工示意图，机床的总体布局必须满足加工示意图的要求。所以加工示意图对整个组合机床的设计尤为重要。示意图还关系到组合机床加工方法的、切削量的选择，同时机床的用作循环以及形成，也要在加工示意图上应该表达出来，还有一系列的位置和尺寸信息，比如说主要工件的相对位置以及这些工件的联系尺寸，接杆等部件的参数类型还有部件之间的链接，加工示意图上要有所标注的内容必须全面，这就要就加工示意图的表达要清楚、标注要全面的详细。多面多工位机床有若干个面和工位。这些工位按照一定顺序排列，依次进行加工，在绘制加工示意图时，一定要按照加工顺序。回转工作台的绘制也很重要，回转工作台按照加工机顺序，排列出每个工位的相对于多轴箱的位置，图纸上都应表达出来。2.5选择刀具、主轴类型及导向1）刀具的选择 从加工部位的尺寸和精度可得孔加工刀具的直径，加工刀具选取合适的长度，还为了在切削过程中便于使用，以及进行在刀具磨损后进行一定量而对正向调节。在刀具的锥柄插入接杆的孔内以后，其还会留出一定的长度，所以在绘制加工示意图时，刀具的总长是不包括这段长度，我们需要从中去掉。本次设计选用的刀，有的中心钻，的钻头，倒角钻为，扩孔钻头为，铰刀为。2）主轴的类型、尺寸以及外伸的长度 已知刀杆和主轴的联结结构和工艺方法的基础上我们可以确定主轴的类型。下面是具体的计算过程工步二钻中心孔 A 型中心孔 取（1） 对给进量f进行确定，在参考资料的表5-61进行选取，得到公式，其中d0是中心孔孔径。.因为钻头直径小，刚性差。（2）确定切削速度vc 由表5-61，可知钻削速度vc应该选择高些，取vc=25m/min.因为本次设计加工材料为铸铁，又考虑到孔径小。（3）确定钻头主轴转速n （1） （2）工步三对的孔进行钻取（1） 要确定给进量f,需要对参考资料（1）的表5-61进行查询，得到公式， d0是孔径，进给量宜选小值，取f=0.2mm/r.因为钻头直径小，刚性差。（2）确定切削速度vc 由表5-61，可知钻削速度vc的值应该选高一些，取vc=20m/min.因为加工材料为铸铁，考虑孔径小，（3）计算钻头主轴转速n （3） 取 （4）（4）对于切削力F（N）、切削转矩T（Nmm）和切削功率P（kw）的确定需要对参考资料（6）的表6-20进行查询得到具体,见零件图 （5） （6）工步四对顶孔的倒角进行钻取 （1）要确定给进量f,需要对参考资料（1）的表5-61进行查询，得到， d0是钻头直径，最后.（2）确定切削速度vc 由表5-61，加工材料为铸铁，取（3）确定钻头主轴转速n 取n=580r/min （7） （8）工步五扩Φ8.8的孔（1）根据参考资料（1）表5-61，对进给量f进行确定，得.（2）根据表5-61，并根据加工材料为铸铁，对切削速度vc 进行确定，得.（3）对钻头主轴转速n进行确定 （9） 取 （10）（4）对于切削力F（N）、切削转矩T（Nmm）和切削功率P（kw）的确定需要对参考资料（6）的表6-20进行查询得到 具体,见零件图 （11） （12） （13）工步六铰孔Φ9H8 （1）根据参考资料（1）表5-61，对进给量f进行确定，得.（2）根据表5-61，并根据加工材料为铸铁，对切削速度vc 进行确定，得vc=4m/min.（3）对钻头主轴转速n进行确定 得 （14） （15） （16） 在此说明在整个加工过程中，计算的只有孔和孔的切削转矩T，削力F以及切削功率P，并且都比较大，所以对于其他工位无需再进行计算，只需要对上述两者中的较大者进行选取即可。综合比较，最后选取按钻Φ7.8孔的设计要求来设计。又对参考资料（6）表3-4进行查阅，计算得对参考资料（6）中的表3-6进行查阅，取d=25mm,得主轴外伸尺寸3）选择导向结构 在对组合机床进行设计的过程中，有一个合适的导向结构是非常重要的。因为导向装置能够保证被加工工件上孔位置的精度。钻床组合机床通常选择一个固定导向装置，该装置的导向装置固定在夹持器上，并在导向套中安装能够旋转与移动的刀杆导向，与《组合机床设计简明手册》中的规定，也就是保证导套在短型d>18-22的范围内，，，, , .4）选择接杆 对于每个主轴来说，其外伸长度与刀具的长度都是一个固定的数值，所以在进行设计的过程中对于接轴的选择都是可调整型的，主要就是为了保证多轴箱中的五个刀具能够同时到达加工结束的位置，进而保证每个孔都是同时完成的，与《组合机床设计简明手册》中的相关规定进行综合分析，对接杆进行合理选择。5）标注联系尺寸 主要的标注尺寸就是包括主轴端部的外径、孔径(D/d)以及外伸长度(L)；同时刀具的直径与长度也需要进行标注；对于工作端面来说，应该将工作端面之间的距离进行尽量的减少，从而能够保证机器结构更加紧密。而这个距离主要就是与两个方面的问题有关首先就是多轴箱上的工具、主轴以及连接杆与其他结构的最低要求的尺寸；其次就是在对机床进行布置的过程中所需要控制的联系尺寸。这两个距离之间是能够相互影响的。6）标注切削用量 通过相关的计算，已经得到了主轴转速n、刀具的切削速度v,、没转的进给量fi以及每分钟的进给量fm。而主轴的且销量在主轴的后端进行标记。7) 对动力部件的工作循环以及形成进行确定（1）对工作进给长度L工进行确定加工零件的长度L与刀具切入长度和切出长度求和就可以得到工作进给长度，在设计过程中的形成主要就是如示意图所示。对快速引进长度进行确定 对快速引进刀具的工作进给位置进行确定，确定的过程中主要就是与加工零件的长度进行综合分析。通常情况下，进给长度都是100mm。快速退回长度的确定 快速返回的长度与进给长度之和就是快速退回的长度。通常情况下，固定式钻模夹具或者是扩孔机，在刀具返回的过程中只要保证退回的导套不对装卸工作产生影响就可以。但是若是夹具需要回转或者移动时，动力构件在返回的过程中，需要保证刀具、活动钻模板、支架以及定位插销需要控制在夹具运动的范围内。（4）确定动力部件总行程动力部件的运动总距离就是快退行程加上前后备量。8）其它注意的问题（1）机床的实际情况必须与加工示意图是一致的。对工件的工作状态以及主轴加工方法进行确定与指示。（2）对于系统中的各种构件的尺寸需要进行完整的标注，从而在调整与检修的过程中更加方便。将动力机床动力部件的工作循环图以及各行程的长度进行表示。（3）需要的指示需要在处理的示意图上进行标注，包括零件的名称、材料、硬度、毛坯要求等内容。 2.6 机床联系尺寸总图的绘制2.6.1机床联系尺寸总图表示的内容1)对配置的型式以及总体布局进行合理标明。视图数量合理时，主要零件的轮廓形状以及相对位置是相同的比例。对机床的基本型式以及操作者的位置进行标注。2)对装配关系、联系尺寸以及特殊组件的大小情况、极限运动的位置等进行完整的反映。在此次设计的过程中，工作行程设定为110mm，前备量为30mm，后备量为460mm，主要内容可以参见图2-3。图2-3 机床尺寸联系图3)通用部件以及专业部件相互结合就能够形成组合机床，所以需要对主要的通用部位进行标注，也要标出电动机的型号、功率和转速，并标出机床工位编号和工位的名称。部件数量比较多，需要认真标注，不能漏掉。4）对安装的机床以及验收机床的标准进行明确的注明。2.6.2绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容1）对动力部件进行选择。在这个过程中，主要就是对动力箱以及动力滑台进行科学选择。在本次设计中，机床是立式组合机床，工作进给主要就是通过滑台来实现的，对滑台的行程量主要就是通过PLC控制的，动力箱需要与滑台相互配合，而对机床的功率主要就是根据多轴箱所传递的切削功率进行综合考虑。通过下列的公式可以对功率进行估算。这种多轴箱的功率基本上与传动功率相等，在运用之前已经计算出。在这些多轴箱传送中，关于黑色金属的加工也是比较常见的，基本上取决于0.8—0.9之间；另外在有色金属的传送中也将会直接在于0.7—0.8；这些多轴传送以及复杂类型都将会按最小值或最大值来进行选取，多轴箱通常选用的是1TD25-IB，电动机的型号主要为Y100L1-4，其功率在1420r/min，驱动轴转速通常在785r/min，根据选定的切削量来计算总行程速度以及多轴箱的轮廓以及尺寸，并且也相对稳定。在选用1HY25型时会涉及到侧底座的动力部件，这样的情况下就需要有所注意；如果其中一种规格动力部件稳定性较好但是不能够满足要求，其相差范围没有达到一定程度时就不需要满足其中的动力部件和要求。在不对效率产生过多的影响时，应该适当的设立出动力部件，这样才能够尽快的降低其中的稳定程度，在降低功率或者保证机床加工的同时还需要选择缩进量的距离和状态。多轴箱在和结合面颠覆力矩时都会稳定作用点，加工精度以及动力的结合都将会垂直点线面的缩进距离，这样就不会产生多轴箱的影响范围。 2）机床的高度得到确定时，一般可以运用安装的基面以及垂直距离来设立出装料的具体尺寸。假设机床装料的高度值为H时，那么我们将会运用更多的因素来设立出更为人性化的操作方式。机床内部结构主要尺寸为功能的需求以及符合国家标准，其国际标准在ISO高度来具体体现。在实际设计时，通常都在850—1060?mm之间来进行选择。 3）在对轮廓尺寸确定时，最为主要的是对夹具的尺寸进行框选。工件的轮廓以及形状都会根据具体的尺寸来参照实施，在装置方面也将会采取一定的空间面积和具体方位来做参考。 4）在对中间底座以及尺寸进行划分的同时，其中的轮廓和方向都会得到一定的满足，如果确定出加工示意图那么就会直接勾选出工件的表面距离和动力箱的位置形态。据此，还需要选定出滑台以及侧底的标准位置，应该将前备量加入其中，通过轮廓的具体尺寸来计算出中间底座的加工方向，算出长度一定要圆整。其详细的数据见图2.4。 5） 多轴箱的主要尺寸设定，在通常情况下，标准通用钻主要的厚度主要在于卧式的确定，所以在轴箱尺寸的应用中还将会使零件加工出现零件轮廓方面的实际应用，多轴箱的外形尺寸以及实际高度都将会以位置的形式来实现高度以及宽度的确定和设立。 （17） （18） 公式中b表示工件两孔之间的相距位置以及相应的单位形式，单位mm；b1表示箱体之外的边缘以及中心线的设立和确定，单位mm;h表示工件两孔之间的具体形式以及相距的尺寸。单位毫米表示最低的主轴b和h为已知尺寸。2.7生产率计算卡的制定根据选定的机床工作要求以及工作的形成来设立出长度的变化、动力部件以及工进速度和编制计算出机床的系列性指标，比如在机床的负载率或者动作时间上都能够正确的做出依据。2.7.1理想生产率Q理想生产率Q是指完成生产纲领的生产率，它将会和整年的总数tk有关。通常状况下，单班制主要是指2350h，这两种形式主要是在4600h,那么 （19）2.7.2实际生产率Q1实际生产率Q1 是指机床在一个小时之内所生产的零件数量。 （20）式中 T单----生产一个零件所需要时间（min），可按下式计算式中 L1、L2----分别为刀具一和二的工作进给长度，单位为mm；所以在在这次设计中是不会出现第II工作进给长度的。L1为45mm. Vf1、vf2----通常为这两种刀具工作进给量，其主要单位为mm/min，在这次的设计中vf1为82mm/min。----在进行沉孔、止口、倒角、整合平面等工作时，滑台于死挡铁面的逗留时长，通常大家判定刀在制作结束后，于没有供给的情况下旋转圈所花费的时长，单位是；在这个项目中。、---各自是驱动器件快进、快退路径的长短，单位是，在这个项目中，，。----驱动器件快速前进速度。用机电驱动器件时设定为；使用液压驱动器件时设定为，本项目中将其值设置为；----水平运动或回转平台执行一回工位切换的时长，通常设定为；t装卸----器件上、下（包含定位或取消定位、收紧或放松、处理平面或切削与运输器件等）消耗时长。它由器件上下的智能水平、器件质量和规模、上下便利与否和工作人员的熟练水平等因素决定。一般设定为，本设计中设定为。将上文所述的设定值代进公式就可以获得是件每小时，。符合标准生产率需求。2.7.3机床负荷率在满足时，机床负荷率是以上两参数的比值。也就是机床负荷率= 求得其值是。组装机床负荷率通常是，自动型负荷率通常是表2-1 生产率计算卡第三章 PLC控制系统设计3.1PLC简介美国研制出世界上第一台可编程控制器，随后，各个发达国家如英国、法国、日本、德国相继研发出PLC。上世纪70年代在PLC(可编程控制器)中引入了微机技术、使得PLC广泛应用于机械制造，其质量水平不断提高、功能逐渐加强。目前，可编程控制器在各个领域都得到了广泛的应用，占据了化工、钢铁、水泥、机械、轻工等行业，在工业控制领域非常重要。自动控制功能体现在逻辑、量化、机器、步骤和。本文所选取的是日本三菱公司的F1系列PLC，该PLC的优点在于低重量、小体积，并且结构设计合理，抗压能力与抗干扰能力优良，较好的负载水平。因此三菱公司生产的F1系列PLC在我国应用的比较多,是影响比较广的PLC之一。3.1.1主要功能1)计数控制2)定时控制3)逻辑控制4)数据控制5)A/D、D/A转换6)步进控制3.1.2可编程控制器的主要结构 传统的继电器触点控制系统一般通过三要素构成输入设备、控制中心及输出设备。其为一类由很多“硬”构成的控制体系，PLC和相关控制系统是由继电接触电路及计算机操控体系进化而成的，所以PLC和以上两类操控体系存在很多一样或相像的地方，PLC的输入输出模块和继电接触操控模块的大体一致，可编程控制器的核心模块使用MCU与存储器以替换继电器操控模块，它的操控作用是应用使用者的程序来达到的。PLC的根本构造包含输入输出模块，中央管控模块，电源模块，以及程序编写工具。3.1.3 PLC的性能指标PLC的规格是多种多样的，尽管有这么多种规格的PLC，但是他们的设计原理大致是相同的，所以我们可以采用以下8点指标来综合评述。1）编程语言2）指令种类和总条数用户程序存储量3）I/O总点数4）扫描速度5）指令种类和总条数6）PLC内部继电器的种类和点数7）工作环境8）特种功能3.2 PLC控制系统设计的主要内容与方法3.2.1 PLC控制系统设计的基本原则需遵照下列几大规则来研究PLC控制系统，1）最大范围地满足控制要求2）保证系统安全可靠3）经济、便捷、方便操作、维修4）顺应发展的要求3.2.2 可编程控制器控制系统设计的主要环节1）研究被控目标且了解控制需求2）确定输入/输出设备3）选择可编程控制器对PLC的选择，要保证经济、便捷、方便操作、维修，使得PLC的性价比最高，满足企业要求。这也是PLC机型选取的核心之处。除开产品的构造类型、装配方案、作用和运行快慢需求、平稳性需求的选取是应该关注的焦点之外，还需重点关注下列几点。（1）输入/输出点数的确定。（2）存储容量的选择。根据输入/输出点数，根据公式 估量存储量后，增添的裕度。另外还需注重对存储器形式的确定。3）型号尽可能相同。型号相同能够便于器件的购买与处理。4）外围硬件线路外围硬件线路设计、输入输出点的分配5）程序设计及模拟调试6）硬件实施7）联机调试8）整理和编写技术文件3.3设计六工位组合机床的PLC系统3.3.1工艺需求和工作步骤组合机床对被加工零件的加工，主要靠回转工作台的转动，还有五个工作滑台的运动。而这些动作都是在PLC的控制下实现的。回转平台应该执行上升、下降、回转、归位的步骤，工作滑台应该实现快进、工进、快退。PLC还要控制冷却泵电动机，实现作业时，对刀具，被加工零件的降温，减少由于温度上升带来的误差。组合机床作业时，通过触发相应的行程开关，从而控制液压系统中的电磁阀，从而控制回转工作台和工作滑台的状态，还有五个动力头电动机的状态。图3-1 运行周转图3.3.2设计主电路部分电路图核心模块通常由五个电机和PLC模块接口及照明器件等设备构成，控制电路有可编程控制器，具体如下图图3-2 电气原理图3.3.3 设计液压控制图本图重点展现每个阀门的开关和它们所管控的对应机床器件的工作，详细如液压控制图所示。图3-3 液压控制图3.3.4可编程控制器型号择取和端口设计主题名称六工位综合机床PLC操控，核心部分在于操控的过程，不但要管控好回转平台的上升、下降、旋转、落和复位，而且还能控制五工作滑台和冷却泵电动机。运动部件通过快进、共进和快退到达一定的位置时，这个过程中，相应的行程开关SQ会被触发，PLC控制系统就会得到与之对应的信息，在此之前我们已经将程序都输入好了，PLC的中央处理单元会按照所输入的程序运行，然后得到结果，然后控制命令从输出端口被发出，这样控制电机就会做出与之对应的动作，这就是PLC控制组合机床实现自动和手动控制的过程。当行程开关SQ1被触发后，回转工作台会得到抬起命令，抬起之后会触发行程开关SQ2，回转工作台会进行回转，回转之后会触发形程开关SQ18,回转工作台会进行落下，落下之后触发行程开关SQ19，这样就会触发相应各个工作滑台的快进、工进、快退的行程开关，PLC再通过得到的这些信息，命令工作滑台做相应的动作。表3-1电气元件表和逻辑元件表电气元件逻辑元件作用电气元件逻辑元件作用SB3X000起动按钮KM2Y533打中心孔动力头控制SB4X001停止按钮KM3Y534钻孔动力头控制SB5X002复位按钮KM4Y535倒角动力头控制SB8X003冷却泵起动按钮KM5Y536扩孔动力头控制SB9X004冷却泵停止按钮KM6Y537铰孔动力头控制SAX005自动和手动切换开关KM7Y440冷却泵控制接触器SA1X006工位II的选择开关YV1Y030打中心孔工进电磁阀SA2X007工位III的选择开关YV2Y031打中心孔快退电磁阀SA3X010工位IV的选择开关YV3Y032钻孔工进电磁阀SA4X011工位V的选择开关YV4Y033钻孔快退电磁阀SA5X012工位VI的选择开关YV5Y034倒角工进电磁阀SA6X013刀具的起停开关YV6Y035倒角快退电磁阀SQ1X400命令回转台工作YV7Y036扩孔工进电磁阀SQ2X401回转台抬起到位YV8Y037扩孔快退电磁阀SQ3X402打中心孔滑台快进到位YV9Y430铰孔工进电磁阀SQ4X403打中心孔滑台工进到位YV10Y431铰孔快退电磁阀SQ5X404大中心孔滑台快退到位YV11Y432大中心孔快进电磁阀SQ6X405钻孔滑台快进到位YV12Y433钻孔快进电磁阀SQ7X406钻孔滑台工进到位YV13Y434倒角快进电磁阀SQ8X407钻孔滑台快退到位YV14Y435扩孔快进电磁阀SQ9X410倒角滑台快进到位YV15Y436铰孔快进电磁阀SQ10X411倒角滑台工进到位YV16Y437回转台抬起电磁阀 SQ11X412倒角滑台工进到位YV17Y530回转台落下电磁阀SQ12X413扩孔滑台快进到位YV18Y531回转台回转电磁阀SQ13X500扩孔滑台工进到位YV19Y532回转台复位电磁阀SQ14X501扩孔滑台快退到位SQ15X502铰孔滑台快进到位SQ16X503铰孔滑台工进到位SQ17X504铰孔滑台快退到位SQ18X505回转台回转到位SQ19X506回转台落下到位SQ20X507回转台复位到位依照项目需求选取拥有个接口的基础模块及拥有个接口的拓展模块，详细见端子图。图3-4 PLC I/O端子图图3-5 扩展单元图3.3.5 工作流程图的绘制工作流程图重点展现了详细的控制步骤，详细情况见下图。图3-6 工作流程图3.3.6 梯形图的绘制梯形图主要是来源于继电器原理，如继电器额线圈、触点、串联、并联等，再加入一些新的元素符号进去，是使用最多的图形编辑语言。具体见梯形图。图3-7 梯形图结束语借助学校的资源还有网上的资源，丰富自己的机床方面的知识，熬夜画图，找资料，计算工件尺寸型号，虽然有时候会感觉很累，但是却乐在其中。通过本次设计，我对机床的了解又深了很多，明白了为什么一个小小的机床会对一个国家工业产生这么大的影响，科学发生速度实在是太快了，产品的跟新速度也是节节升高，所以我们不能固步自封，不能觉的PLC控制下的组合机床生产率高，加工工件精度这么高，而不去探索更高层次的技术。要知道我们与那些发达国家还有着不小的距离，我国加工的工件和他们相比差的太多，更何况还有一些我们根本不能够去加工的工件。当别人还在不停的向前奔跑，而我们却停滞不前，这本身就是一种退步。我们要时刻把创新意识创新精神当成个人的基本素养，去努力探索挖掘那些未知的科学技术。致 谢刚开始写这篇论文的，我对PLC控制下的组合机床的一知半解，到后来逐渐掌握了，设计组合机床的方法，我非常感谢我的导师王宏睿老师，王老师总是非常耐心指导我们，有时候甚至会牺牲自己的休息时间，王老师的奉献精神和严谨的治学态度是我要学习的，能有这样一位和蔼可亲的导师指导我，是我的荣幸，谢谢！我还要感谢，感谢学校培育我四年，让我学到了很多知识。我也要感谢我的舍友，在他们的陪伴和帮助下，我才能克服重重困难，完成论文。我也要感谢我的父母默默地付出，让我能够全身心的投入学习中。再一次感谢，在我遇到困惑，对我伸出援助之手的朋友，谢谢你们！参考文献《机械工程及自动化简明设计手册（上）》 叶伟昌 主编 北京机械工业出版社《金属机械加工工艺人员手册》 上海上海科学技术出版社《金属切削机床夹具设计手册》 上海柴油机厂工艺设计研究院 编 北京机械工业出版社《机床夹具设计手册》（第二版） 东北重型机械学院 洛阳工学院 第一汽车制造厂职工大学编 上海上海科学技术出版社《实用机械设计手册（上）》 中国农业机械化科学研究院 编 北京中国农业机械出版社《组合机床设计简明手册》 谢家瀛 主编 北京机械工业出版社《机械制造工艺学课程设计知道书及习题》 张龙勋 主编 北京机械工业出版社《切削用量简明手册》 艾兴 肖诗纲 编 北京机械工业出版社《电器与可编程控制器应用技术》 邓则名等 编 北京机械工业出版社附录A机械工艺加工过程卡片附录B机械加工工序卡片:
目 录
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between China and developed countries in this respect is even more evident, Japan, the United States, France, Germany accounted for more than half the worlds machine tool, but also a larger gap with other countries in machine tool consumption. Japanese machine tool CNC popularity quickly, the proportion of CNC machine tools, machine tools share is relatively high, not only CNC machine tools processing cycle is relatively short, relatively high precision. After Chinas accession to WTO, facing the environment has become increasingly complex, more intense competition, which makes me have innovative aspects of the technology of machine tools and equipment. This is a narrow gap between China and developed countries, the only way is the trend of Chinas machinery and equipment development. Advanced machinery and equipment can improve the quality and accuracy of quality crafts will reduce processing costs, so the most important issue of our manufacturing industry is still technology, equipment technology is more pure. This design is a combination of machine tool design and PLC control design, in the design process through the typical components, to achieve the purpose of its single-cylinder pump body processing vertical hole, while the use of advanced PLC control approach the design of the electrical machine control.第一章 工艺过程的制定以及对零件图的分析 11.1首先选择毛坯，对单缸泵泵体的结构进行分析 11.2制定工艺过程 11.3对需要加工的工序进行确定 2第二章 组合机床的设计 42.1组合机床的特点 42.2组合机床的设计步骤 42.3绘制被加工零件工序图 42.4绘制加工示意图 52.5选择刀具、主轴类型及导向 52.6 机床联系尺寸总图的绘制 102.6.1机床联系尺寸总图表示的内容 102.6.2绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容 102.7生产率计算卡的制定 122.7.1理想生产率Q 122.7.2实际生产率Q1 122.7.3机床负荷率 13第三章 PLC控制系统设计 143.1PLC简介 143.1.1主要功能 143.1.2可编程控制器的主要结构 143.1.3 PLC的性能指标 143.2 PLC控制系统设计的主要内容与方法 153.2.1 PLC控制系统设计的基本原则 153.2.2 可编程控制器控制系统设计的主要环节 153.3设计六工位组合机床的PLC系统 163.3.1工艺需求和工作步骤 163.3.2设计主电路部分电路图 163.3.3 设计液压控制图 173.3.4可编程控制器型号择取和端口设计 183.3.5 工作流程图的绘制 213.3.6 梯形图的绘制 22结束语 27致 谢 28参考文献 29附录A 30附录B 31第一章 工艺过程的制定以及对零件图的分析1.1首先选择毛坯，对单缸泵泵体的结构进行分析本次设计选用了铸造方法完成的毛坯，其是大批量完成生产的金属模机械砂型。根据这批毛坯的特性对其造型材料的工艺方法进行了选择，为金属型；并对其尺寸的公差等级CT以及机械加工余量等级MA进行了确定，其值分别为8和F。同时，对CT8MAF和零件的基本尺寸进行了分析，最后对于加工余量值的数值（单边2.0mm双边:1.5mm）完成了最后的选取，为2.0 mm，同时对于存在气孔、夹渣、砂眼以及部分存在缩松、裂纹等问题的毛坯铸件，尽量不予选用。一些铸件表面存在的毛刺结瘤等要及时的进行清除，避免影响效果，正火处理200HBS来消除内应力，锐边倒钝所有钻孔倒角。在毛坯图绘制的过程中，运用加工表面以及机械加工余量，最后完成了对合格、并且符合本工程的毛坯的确定。对于液压系统来说，其主要的功能是将机械能转变为液压能，所以液压泵作为本系统中重要的组成，整个液压系统的可靠和稳定都需要依赖液压泵，对于整个系统来说，液压泵尺寸的选用也十分重要。1.2制定工艺过程本次设计制定的加工工艺见表1-1产品名称单缸泵； 零（部）件名称泵体毛坯种类铸件； 材料的牌号HT200;毛坯外型尺寸;图1-1 零件毛坯图表1-1加工工艺表1.3对需要加工的工序进行确定该次是对六工位组合机床的设计，对扩铰的孔要选择120工序进行钻取，并根据查询的简明设计手册中的表5-10，对经济工程等级进行确定，为7-9级，而表面粗糙程度为，说明了适用于成批、大量的进行生产；同时对其他相关的资料查询得到中心钻标准，具体如下表1-2表1-2各工位布置第二章 组合机床的设计2.1组合机床的特点组合机床时一种高效的专用机床，它根据被加工工件的条件来设计他的功能作用，他通常是由少量根据被加工工件的条件设计的专用部件和大量的通用部件组成，他有一下几个特点1)因为使用较多通用部件，所以组合机床设计制造周期短2)组合机床可以对模型的加工可以同时、多面、多工位以及多刃多刀进行自动加工，提高了生产效率3)加工精度以及稳定度较高4）自动化程度高5）配置灵活 2.2组合机床的设计步骤组合机床的设计步骤如下一、调查研究二、总体方案设计 三、技术设计 四、工作设计 2.3绘制被加工零件工序图整个设计采用的单缸泵泵体具体的零件见图2-1；加工工序见图2-2；图2-1 泵体零件图 图2-2 加工工序图 2.4绘制加工示意图对于加工示意图的绘制是十分重要的一部分，其决定了组合机床部件的选择和设计。当然，我们如何去绘制机床总联系图也是参照加工示意图，机床的总体布局必须满足加工示意图的要求。所以加工示意图对整个组合机床的设计尤为重要。示意图还关系到组合机床加工方法的、切削量的选择，同时机床的用作循环以及形成，也要在加工示意图上应该表达出来，还有一系列的位置和尺寸信息，比如说主要工件的相对位置以及这些工件的联系尺寸，接杆等部件的参数类型还有部件之间的链接，加工示意图上要有所标注的内容必须全面，这就要就加工示意图的表达要清楚、标注要全面的详细。多面多工位机床有若干个面和工位。这些工位按照一定顺序排列，依次进行加工，在绘制加工示意图时，一定要按照加工顺序。回转工作台的绘制也很重要，回转工作台按照加工机顺序，排列出每个工位的相对于多轴箱的位置，图纸上都应表达出来。2.5选择刀具、主轴类型及导向1）刀具的选择 从加工部位的尺寸和精度可得孔加工刀具的直径，加工刀具选取合适的长度，还为了在切削过程中便于使用，以及进行在刀具磨损后进行一定量而对正向调节。在刀具的锥柄插入接杆的孔内以后，其还会留出一定的长度，所以在绘制加工示意图时，刀具的总长是不包括这段长度，我们需要从中去掉。本次设计选用的刀，有的中心钻，的钻头，倒角钻为，扩孔钻头为，铰刀为。2）主轴的类型、尺寸以及外伸的长度 已知刀杆和主轴的联结结构和工艺方法的基础上我们可以确定主轴的类型。下面是具体的计算过程工步二钻中心孔 A 型中心孔 取（1） 对给进量f进行确定，在参考资料的表5-61进行选取，得到公式，其中d0是中心孔孔径。.因为钻头直径小，刚性差。（2）确定切削速度vc 由表5-61，可知钻削速度vc应该选择高些，取vc=25m/min.因为本次设计加工材料为铸铁，又考虑到孔径小。（3）确定钻头主轴转速n （1） （2）工步三对的孔进行钻取（1） 要确定给进量f,需要对参考资料（1）的表5-61进行查询，得到公式， d0是孔径，进给量宜选小值，取f=0.2mm/r.因为钻头直径小，刚性差。（2）确定切削速度vc 由表5-61，可知钻削速度vc的值应该选高一些，取vc=20m/min.因为加工材料为铸铁，考虑孔径小，（3）计算钻头主轴转速n （3） 取 （4）（4）对于切削力F（N）、切削转矩T（Nmm）和切削功率P（kw）的确定需要对参考资料（6）的表6-20进行查询得到具体,见零件图 （5） （6）工步四对顶孔的倒角进行钻取 （1）要确定给进量f,需要对参考资料（1）的表5-61进行查询，得到， d0是钻头直径，最后.（2）确定切削速度vc 由表5-61，加工材料为铸铁，取（3）确定钻头主轴转速n 取n=580r/min （7） （8）工步五扩Φ8.8的孔（1）根据参考资料（1）表5-61，对进给量f进行确定，得.（2）根据表5-61，并根据加工材料为铸铁，对切削速度vc 进行确定，得.（3）对钻头主轴转速n进行确定 （9） 取 （10）（4）对于切削力F（N）、切削转矩T（Nmm）和切削功率P（kw）的确定需要对参考资料（6）的表6-20进行查询得到 具体,见零件图 （11） （12） （13）工步六铰孔Φ9H8 （1）根据参考资料（1）表5-61，对进给量f进行确定，得.（2）根据表5-61，并根据加工材料为铸铁，对切削速度vc 进行确定，得vc=4m/min.（3）对钻头主轴转速n进行确定 得 （14） （15） （16） 在此说明在整个加工过程中，计算的只有孔和孔的切削转矩T，削力F以及切削功率P，并且都比较大，所以对于其他工位无需再进行计算，只需要对上述两者中的较大者进行选取即可。综合比较，最后选取按钻Φ7.8孔的设计要求来设计。又对参考资料（6）表3-4进行查阅，计算得对参考资料（6）中的表3-6进行查阅，取d=25mm,得主轴外伸尺寸3）选择导向结构 在对组合机床进行设计的过程中，有一个合适的导向结构是非常重要的。因为导向装置能够保证被加工工件上孔位置的精度。钻床组合机床通常选择一个固定导向装置，该装置的导向装置固定在夹持器上，并在导向套中安装能够旋转与移动的刀杆导向，与《组合机床设计简明手册》中的规定，也就是保证导套在短型d>18-22的范围内，，，, , .4）选择接杆 对于每个主轴来说，其外伸长度与刀具的长度都是一个固定的数值，所以在进行设计的过程中对于接轴的选择都是可调整型的，主要就是为了保证多轴箱中的五个刀具能够同时到达加工结束的位置，进而保证每个孔都是同时完成的，与《组合机床设计简明手册》中的相关规定进行综合分析，对接杆进行合理选择。5）标注联系尺寸 主要的标注尺寸就是包括主轴端部的外径、孔径(D/d)以及外伸长度(L)；同时刀具的直径与长度也需要进行标注；对于工作端面来说，应该将工作端面之间的距离进行尽量的减少，从而能够保证机器结构更加紧密。而这个距离主要就是与两个方面的问题有关首先就是多轴箱上的工具、主轴以及连接杆与其他结构的最低要求的尺寸；其次就是在对机床进行布置的过程中所需要控制的联系尺寸。这两个距离之间是能够相互影响的。6）标注切削用量 通过相关的计算，已经得到了主轴转速n、刀具的切削速度v,、没转的进给量fi以及每分钟的进给量fm。而主轴的且销量在主轴的后端进行标记。7) 对动力部件的工作循环以及形成进行确定（1）对工作进给长度L工进行确定加工零件的长度L与刀具切入长度和切出长度求和就可以得到工作进给长度，在设计过程中的形成主要就是如示意图所示。对快速引进长度进行确定 对快速引进刀具的工作进给位置进行确定，确定的过程中主要就是与加工零件的长度进行综合分析。通常情况下，进给长度都是100mm。快速退回长度的确定 快速返回的长度与进给长度之和就是快速退回的长度。通常情况下，固定式钻模夹具或者是扩孔机，在刀具返回的过程中只要保证退回的导套不对装卸工作产生影响就可以。但是若是夹具需要回转或者移动时，动力构件在返回的过程中，需要保证刀具、活动钻模板、支架以及定位插销需要控制在夹具运动的范围内。（4）确定动力部件总行程动力部件的运动总距离就是快退行程加上前后备量。8）其它注意的问题（1）机床的实际情况必须与加工示意图是一致的。对工件的工作状态以及主轴加工方法进行确定与指示。（2）对于系统中的各种构件的尺寸需要进行完整的标注，从而在调整与检修的过程中更加方便。将动力机床动力部件的工作循环图以及各行程的长度进行表示。（3）需要的指示需要在处理的示意图上进行标注，包括零件的名称、材料、硬度、毛坯要求等内容。 2.6 机床联系尺寸总图的绘制2.6.1机床联系尺寸总图表示的内容1)对配置的型式以及总体布局进行合理标明。视图数量合理时，主要零件的轮廓形状以及相对位置是相同的比例。对机床的基本型式以及操作者的位置进行标注。2)对装配关系、联系尺寸以及特殊组件的大小情况、极限运动的位置等进行完整的反映。在此次设计的过程中，工作行程设定为110mm，前备量为30mm，后备量为460mm，主要内容可以参见图2-3。图2-3 机床尺寸联系图3)通用部件以及专业部件相互结合就能够形成组合机床，所以需要对主要的通用部位进行标注，也要标出电动机的型号、功率和转速，并标出机床工位编号和工位的名称。部件数量比较多，需要认真标注，不能漏掉。4）对安装的机床以及验收机床的标准进行明确的注明。2.6.2绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容1）对动力部件进行选择。在这个过程中，主要就是对动力箱以及动力滑台进行科学选择。在本次设计中，机床是立式组合机床，工作进给主要就是通过滑台来实现的，对滑台的行程量主要就是通过PLC控制的，动力箱需要与滑台相互配合，而对机床的功率主要就是根据多轴箱所传递的切削功率进行综合考虑。通过下列的公式可以对功率进行估算。这种多轴箱的功率基本上与传动功率相等，在运用之前已经计算出。在这些多轴箱传送中，关于黑色金属的加工也是比较常见的，基本上取决于0.8—0.9之间；另外在有色金属的传送中也将会直接在于0.7—0.8；这些多轴传送以及复杂类型都将会按最小值或最大值来进行选取，多轴箱通常选用的是1TD25-IB，电动机的型号主要为Y100L1-4，其功率在1420r/min，驱动轴转速通常在785r/min，根据选定的切削量来计算总行程速度以及多轴箱的轮廓以及尺寸，并且也相对稳定。在选用1HY25型时会涉及到侧底座的动力部件，这样的情况下就需要有所注意；如果其中一种规格动力部件稳定性较好但是不能够满足要求，其相差范围没有达到一定程度时就不需要满足其中的动力部件和要求。在不对效率产生过多的影响时，应该适当的设立出动力部件，这样才能够尽快的降低其中的稳定程度，在降低功率或者保证机床加工的同时还需要选择缩进量的距离和状态。多轴箱在和结合面颠覆力矩时都会稳定作用点，加工精度以及动力的结合都将会垂直点线面的缩进距离，这样就不会产生多轴箱的影响范围。 2）机床的高度得到确定时，一般可以运用安装的基面以及垂直距离来设立出装料的具体尺寸。假设机床装料的高度值为H时，那么我们将会运用更多的因素来设立出更为人性化的操作方式。机床内部结构主要尺寸为功能的需求以及符合国家标准，其国际标准在ISO高度来具体体现。在实际设计时，通常都在850—1060?mm之间来进行选择。 3）在对轮廓尺寸确定时，最为主要的是对夹具的尺寸进行框选。工件的轮廓以及形状都会根据具体的尺寸来参照实施，在装置方面也将会采取一定的空间面积和具体方位来做参考。 4）在对中间底座以及尺寸进行划分的同时，其中的轮廓和方向都会得到一定的满足，如果确定出加工示意图那么就会直接勾选出工件的表面距离和动力箱的位置形态。据此，还需要选定出滑台以及侧底的标准位置，应该将前备量加入其中，通过轮廓的具体尺寸来计算出中间底座的加工方向，算出长度一定要圆整。其详细的数据见图2.4。 5） 多轴箱的主要尺寸设定，在通常情况下，标准通用钻主要的厚度主要在于卧式的确定，所以在轴箱尺寸的应用中还将会使零件加工出现零件轮廓方面的实际应用，多轴箱的外形尺寸以及实际高度都将会以位置的形式来实现高度以及宽度的确定和设立。 （17） （18） 公式中b表示工件两孔之间的相距位置以及相应的单位形式，单位mm；b1表示箱体之外的边缘以及中心线的设立和确定，单位mm;h表示工件两孔之间的具体形式以及相距的尺寸。单位毫米表示最低的主轴b和h为已知尺寸。2.7生产率计算卡的制定根据选定的机床工作要求以及工作的形成来设立出长度的变化、动力部件以及工进速度和编制计算出机床的系列性指标，比如在机床的负载率或者动作时间上都能够正确的做出依据。2.7.1理想生产率Q理想生产率Q是指完成生产纲领的生产率，它将会和整年的总数tk有关。通常状况下，单班制主要是指2350h，这两种形式主要是在4600h,那么 （19）2.7.2实际生产率Q1实际生产率Q1 是指机床在一个小时之内所生产的零件数量。 （20）式中 T单----生产一个零件所需要时间（min），可按下式计算式中 L1、L2----分别为刀具一和二的工作进给长度，单位为mm；所以在在这次设计中是不会出现第II工作进给长度的。L1为45mm. Vf1、vf2----通常为这两种刀具工作进给量，其主要单位为mm/min，在这次的设计中vf1为82mm/min。----在进行沉孔、止口、倒角、整合平面等工作时，滑台于死挡铁面的逗留时长，通常大家判定刀在制作结束后，于没有供给的情况下旋转圈所花费的时长，单位是；在这个项目中。、---各自是驱动器件快进、快退路径的长短，单位是，在这个项目中，，。----驱动器件快速前进速度。用机电驱动器件时设定为；使用液压驱动器件时设定为，本项目中将其值设置为；----水平运动或回转平台执行一回工位切换的时长，通常设定为；t装卸----器件上、下（包含定位或取消定位、收紧或放松、处理平面或切削与运输器件等）消耗时长。它由器件上下的智能水平、器件质量和规模、上下便利与否和工作人员的熟练水平等因素决定。一般设定为，本设计中设定为。将上文所述的设定值代进公式就可以获得是件每小时，。符合标准生产率需求。2.7.3机床负荷率在满足时，机床负荷率是以上两参数的比值。也就是机床负荷率= 求得其值是。组装机床负荷率通常是，自动型负荷率通常是表2-1 生产率计算卡第三章 PLC控制系统设计3.1PLC简介美国研制出世界上第一台可编程控制器，随后，各个发达国家如英国、法国、日本、德国相继研发出PLC。上世纪70年代在PLC(可编程控制器)中引入了微机技术、使得PLC广泛应用于机械制造，其质量水平不断提高、功能逐渐加强。目前，可编程控制器在各个领域都得到了广泛的应用，占据了化工、钢铁、水泥、机械、轻工等行业，在工业控制领域非常重要。自动控制功能体现在逻辑、量化、机器、步骤和。本文所选取的是日本三菱公司的F1系列PLC，该PLC的优点在于低重量、小体积，并且结构设计合理，抗压能力与抗干扰能力优良，较好的负载水平。因此三菱公司生产的F1系列PLC在我国应用的比较多,是影响比较广的PLC之一。3.1.1主要功能1)计数控制2)定时控制3)逻辑控制4)数据控制5)A/D、D/A转换6)步进控制3.1.2可编程控制器的主要结构 传统的继电器触点控制系统一般通过三要素构成输入设备、控制中心及输出设备。其为一类由很多“硬”构成的控制体系，PLC和相关控制系统是由继电接触电路及计算机操控体系进化而成的，所以PLC和以上两类操控体系存在很多一样或相像的地方，PLC的输入输出模块和继电接触操控模块的大体一致，可编程控制器的核心模块使用MCU与存储器以替换继电器操控模块，它的操控作用是应用使用者的程序来达到的。PLC的根本构造包含输入输出模块，中央管控模块，电源模块，以及程序编写工具。3.1.3 PLC的性能指标PLC的规格是多种多样的，尽管有这么多种规格的PLC，但是他们的设计原理大致是相同的，所以我们可以采用以下8点指标来综合评述。1）编程语言2）指令种类和总条数用户程序存储量3）I/O总点数4）扫描速度5）指令种类和总条数6）PLC内部继电器的种类和点数7）工作环境8）特种功能3.2 PLC控制系统设计的主要内容与方法3.2.1 PLC控制系统设计的基本原则需遵照下列几大规则来研究PLC控制系统，1）最大范围地满足控制要求2）保证系统安全可靠3）经济、便捷、方便操作、维修4）顺应发展的要求3.2.2 可编程控制器控制系统设计的主要环节1）研究被控目标且了解控制需求2）确定输入/输出设备3）选择可编程控制器对PLC的选择，要保证经济、便捷、方便操作、维修，使得PLC的性价比最高，满足企业要求。这也是PLC机型选取的核心之处。除开产品的构造类型、装配方案、作用和运行快慢需求、平稳性需求的选取是应该关注的焦点之外，还需重点关注下列几点。（1）输入/输出点数的确定。（2）存储容量的选择。根据输入/输出点数，根据公式 估量存储量后，增添的裕度。另外还需注重对存储器形式的确定。3）型号尽可能相同。型号相同能够便于器件的购买与处理。4）外围硬件线路外围硬件线路设计、输入输出点的分配5）程序设计及模拟调试6）硬件实施7）联机调试8）整理和编写技术文件3.3设计六工位组合机床的PLC系统3.3.1工艺需求和工作步骤组合机床对被加工零件的加工，主要靠回转工作台的转动，还有五个工作滑台的运动。而这些动作都是在PLC的控制下实现的。回转平台应该执行上升、下降、回转、归位的步骤，工作滑台应该实现快进、工进、快退。PLC还要控制冷却泵电动机，实现作业时，对刀具，被加工零件的降温，减少由于温度上升带来的误差。组合机床作业时，通过触发相应的行程开关，从而控制液压系统中的电磁阀，从而控制回转工作台和工作滑台的状态，还有五个动力头电动机的状态。图3-1 运行周转图3.3.2设计主电路部分电路图核心模块通常由五个电机和PLC模块接口及照明器件等设备构成，控制电路有可编程控制器，具体如下图图3-2 电气原理图3.3.3 设计液压控制图本图重点展现每个阀门的开关和它们所管控的对应机床器件的工作，详细如液压控制图所示。图3-3 液压控制图3.3.4可编程控制器型号择取和端口设计主题名称六工位综合机床PLC操控，核心部分在于操控的过程，不但要管控好回转平台的上升、下降、旋转、落和复位，而且还能控制五工作滑台和冷却泵电动机。运动部件通过快进、共进和快退到达一定的位置时，这个过程中，相应的行程开关SQ会被触发，PLC控制系统就会得到与之对应的信息，在此之前我们已经将程序都输入好了，PLC的中央处理单元会按照所输入的程序运行，然后得到结果，然后控制命令从输出端口被发出，这样控制电机就会做出与之对应的动作，这就是PLC控制组合机床实现自动和手动控制的过程。当行程开关SQ1被触发后，回转工作台会得到抬起命令，抬起之后会触发行程开关SQ2，回转工作台会进行回转，回转之后会触发形程开关SQ18,回转工作台会进行落下，落下之后触发行程开关SQ19，这样就会触发相应各个工作滑台的快进、工进、快退的行程开关，PLC再通过得到的这些信息，命令工作滑台做相应的动作。表3-1电气元件表和逻辑元件表电气元件逻辑元件作用电气元件逻辑元件作用SB3X000起动按钮KM2Y533打中心孔动力头控制SB4X001停止按钮KM3Y534钻孔动力头控制SB5X002复位按钮KM4Y535倒角动力头控制SB8X003冷却泵起动按钮KM5Y536扩孔动力头控制SB9X004冷却泵停止按钮KM6Y537铰孔动力头控制SAX005自动和手动切换开关KM7Y440冷却泵控制接触器SA1X006工位II的选择开关YV1Y030打中心孔工进电磁阀SA2X007工位III的选择开关YV2Y031打中心孔快退电磁阀SA3X010工位IV的选择开关YV3Y032钻孔工进电磁阀SA4X011工位V的选择开关YV4Y033钻孔快退电磁阀SA5X012工位VI的选择开关YV5Y034倒角工进电磁阀SA6X013刀具的起停开关YV6Y035倒角快退电磁阀SQ1X400命令回转台工作YV7Y036扩孔工进电磁阀SQ2X401回转台抬起到位YV8Y037扩孔快退电磁阀SQ3X402打中心孔滑台快进到位YV9Y430铰孔工进电磁阀SQ4X403打中心孔滑台工进到位YV10Y431铰孔快退电磁阀SQ5X404大中心孔滑台快退到位YV11Y432大中心孔快进电磁阀SQ6X405钻孔滑台快进到位YV12Y433钻孔快进电磁阀SQ7X406钻孔滑台工进到位YV13Y434倒角快进电磁阀SQ8X407钻孔滑台快退到位YV14Y435扩孔快进电磁阀SQ9X410倒角滑台快进到位YV15Y436铰孔快进电磁阀SQ10X411倒角滑台工进到位YV16Y437回转台抬起电磁阀 SQ11X412倒角滑台工进到位YV17Y530回转台落下电磁阀SQ12X413扩孔滑台快进到位YV18Y531回转台回转电磁阀SQ13X500扩孔滑台工进到位YV19Y532回转台复位电磁阀SQ14X501扩孔滑台快退到位SQ15X502铰孔滑台快进到位SQ16X503铰孔滑台工进到位SQ17X504铰孔滑台快退到位SQ18X505回转台回转到位SQ19X506回转台落下到位SQ20X507回转台复位到位依照项目需求选取拥有个接口的基础模块及拥有个接口的拓展模块，详细见端子图。图3-4 PLC I/O端子图图3-5 扩展单元图3.3.5 工作流程图的绘制工作流程图重点展现了详细的控制步骤，详细情况见下图。图3-6 工作流程图3.3.6 梯形图的绘制梯形图主要是来源于继电器原理，如继电器额线圈、触点、串联、并联等，再加入一些新的元素符号进去，是使用最多的图形编辑语言。具体见梯形图。图3-7 梯形图结束语借助学校的资源还有网上的资源，丰富自己的机床方面的知识，熬夜画图，找资料，计算工件尺寸型号，虽然有时候会感觉很累，但是却乐在其中。通过本次设计，我对机床的了解又深了很多，明白了为什么一个小小的机床会对一个国家工业产生这么大的影响，科学发生速度实在是太快了，产品的跟新速度也是节节升高，所以我们不能固步自封，不能觉的PLC控制下的组合机床生产率高，加工工件精度这么高，而不去探索更高层次的技术。要知道我们与那些发达国家还有着不小的距离，我国加工的工件和他们相比差的太多，更何况还有一些我们根本不能够去加工的工件。当别人还在不停的向前奔跑，而我们却停滞不前，这本身就是一种退步。我们要时刻把创新意识创新精神当成个人的基本素养，去努力探索挖掘那些未知的科学技术。致 谢刚开始写这篇论文的，我对PLC控制下的组合机床的一知半解，到后来逐渐掌握了，设计组合机床的方法，我非常感谢我的导师王宏睿老师，王老师总是非常耐心指导我们，有时候甚至会牺牲自己的休息时间，王老师的奉献精神和严谨的治学态度是我要学习的，能有这样一位和蔼可亲的导师指导我，是我的荣幸，谢谢！我还要感谢，感谢学校培育我四年，让我学到了很多知识。我也要感谢我的舍友，在他们的陪伴和帮助下，我才能克服重重困难，完成论文。我也要感谢我的父母默默地付出，让我能够全身心的投入学习中。再一次感谢，在我遇到困惑，对我伸出援助之手的朋友，谢谢你们！参考文献《机械工程及自动化简明设计手册（上）》 叶伟昌 主编 北京机械工业出版社《金属机械加工工艺人员手册》 上海上海科学技术出版社《金属切削机床夹具设计手册》 上海柴油机厂工艺设计研究院 编 北京机械工业出版社《机床夹具设计手册》（第二版） 东北重型机械学院 洛阳工学院 第一汽车制造厂职工大学编 上海上海科学技术出版社《实用机械设计手册（上）》 中国农业机械化科学研究院 编 北京中国农业机械出版社《组合机床设计简明手册》 谢家瀛 主编 北京机械工业出版社《机械制造工艺学课程设计知道书及习题》 张龙勋 主编 北京机械工业出版社《切削用量简明手册》 艾兴 肖诗纲 编 北京机械工业出版社《电器与可编程控制器应用技术》 邓则名等 编 北京机械工业出版社附录A机械工艺加工过程卡片附录B机械加工工序卡片:
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