本科学生毕业设计
基于PLC数控钻床控制系统设计
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职称：
黑龙江工程学院
二○一二年六月
摘要
本文主要阐述了传统钻床PLC改造的可行性，并进行了具体的实施方案，传统钻床传统继电控制系统使用大量的中间继电器、时间继电器,控制触点多,因此电气控制系统存在故障率高、可靠性差、接线复杂、不便于检修等缺点.为了提高钻床控制系统的可靠性,降低故障率,提高钻床的加工效益,很多企业对传统控制钻床的电气控制系统进行了改造
本文描述了数控机床的基本组成、工作原理、分类及各自的特点。并且对数控机床中的PLC作了详细的介绍，把PLC在数控机床上的控制做了设计。然后以摇臂钻床Z3040为例，描述了它的设计过程，包括控制系统电路的设计，控制原理设计，主电路设计，主控制电路设计，Z3040摇臂钻床原理图，用PLC编写程序对机床进行控制。
关键词：可编程控制器数控机床数字控制液压控制梯形图原理图
ABSTRACT
This article mainly elaborated the traditional machine tool PLC feasibility of transformation, and the specific implementation plan, the traditional machine tools the traditional relay control system using a large number of intermediate relay, time relay, control the contact number, so the electrical control system has a high failure rate, poor reliability, complicated wiring, inconvenient maintenance and other defects. In order to improve machine tool control system reliability, reduce failure rate, improve the machining efficiency, many enterprises to the traditional control machine electrical control system transformation
This paper describes the basic components of NC machine tools, working principle, classification and characteristics of.And on the CNC machine tools in PLC are introduced in detail in this paper, the PLC on CNC machine tool control design.And then to the rocker drilling machine Z3040 as an example, describes its design process, including the control system circuit design, control principle, the design of main circuit, control circuit design, Z3040 radial drilling machine diagram, using PLC programming on the machine tool control.
Keywords: Programmable Controller；NC machine Tools；Digital Control；Sequence Control；Ladder Diagram；Schematic
目录
摘要…………………………………………………………………………………
A b s t rac t....................................................................................第1章绪论 (1)
1.1研究现状与研究意义 (1)
1.1.1国外研究现状 (1)
1.1.2 国内研究现状 (2)
1.1.3 研究的意义 (3)
1.2 PLC应用于数控钻出的可能性 (4)
1.3 研究的主要内容 (6)
第2章总体设计方案 (6)
2.1 总体方案的设计 (7)
2.2元器件的选型 (8)
2.3 PLC的主要类型 (8)
2.4 本章小结 (9)
第3章摇臂钻床控制线路设计 (10)
3.1摇臂钻床控制线路概述 (11)
3.1.1 操纵机构液压系统 (12)
3.1.2夹紧机构液压系统 (12)
3.2摇臂钻床控制线路原理设计 (13)
3.3 Z3040摇臂钻床控制线路主电路设计 (14)
3.4 Z3040摇臂钻床控制线路控制电路分析 (14)
3.4.1主电动机控制电路 (14)
3.4.2 摇臂升降控制电路 (14)
3.4.3 立柱和主轴箱松开、夹紧控制电路 (14)
3.4.4 冷却泵控制电路 (15)
3.4.5 照明、信号电路 (15)
3.5 本章小结 (15)
第4章摇臂钻床P L C控制系统 (16)
4.1 PLC的基本特点 (17)
4.2 PLC的工作原理 (19)
4.3 PLC的选型 (20)
4.3.1 确定I/O点数 (20)
4.3.2 选配PLC的型号 (20)
4.4摇臂钻床的PLC控制I/0（输入、输出）地址分配表 (21)
4.5 PLC控制系统设计 (22)
4.5.1 主轴电动机控制 (22)
4.5.2 摇臂升降控制 (22)
4.5.3立柱与主轴箱松开、夹紧控制 (23)
4.6 PLC梯形图程序设计 (23)
4.6.1 系统预开程序 (24)
4.6.2 主轴电动机控制程序 (24)
4.6.3 摇臂升降控制程序 (25)
4.6.4 主轴箱、立柱、摇臂松开、夹紧控制程序 (25)
4.6.5主轴箱、立柱松开、夹紧控制程序 (26)
4.6.6 冷却泵控制 (26)
4.6.7 信号指示梯形图程序 (26)
4.6.8 完整的PLC控制梯形图 (27)
4.7 本章小结 (29)
第5章技术展望 (30)
结论 (32)
参考文献 (33)
致谢 (35)
附录 (38)
第1章绪论
数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段；数控机床是国防工业现代化的重要战略装备，是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。数控技术是最典型的、应用最广泛的机电光一体化综合技术，这就要求机械类专业应用型本科学生具备一定的机床数控技术理论知识及应用技能。
1.1 研究现状与研究意义
美国帕森斯公司和麻省理工学院（MIT）合作，于1952年研制成功第一台三坐标立式数控铣床。生产企业广泛采用自动机床、组合机床和以专用机床为主的自动生产线，形成了大批量生产方式。目前，单件与小批量生产的零件占机械加工总量的80％左右，为有效地解决复杂、精密、小批多变的零件加工问题，满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，数控机床应运而生。数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用（美国的数控机床已占机床总数的80% 以上），数控技术高精度、高生产率、适应性好的特点得到充分发挥。
数控机床是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，是当代机械制造业的主流装备。
数控加工中心是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现一次装夹并进行多工序加工。这种机床在刀库中装有钻头、丝锥、铰刀、镗刀等刀具，通过程
序指令自动选择刀具，并利用机械手将刀具装在主轴上，这样可大大缩短零件装卸时间和换刀时间。数控技术不仅应用于机床的控制，还用于控制其他的设备，诸如数控线切割机、数控绘图机、数控测量机、数控冲剪机等，仅数控机床就有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及数控加工中心等。
1.1.1国外研究现状及分析
数控机床涌现至今的50年,随科技、特别是微电子、盘算机技巧的前进而不断发展。美、德、日三国事当今世上在数控机床科研、设计、制作和应用上,技巧最先进、经验最多的国家。因其社会前提不同,各有特点。美国的特点是,政府器重机床工业,美国国防部等部门不断提出机床的发展方向、科研任务和供给充分的经费,且网罗世界人才,特别讲究“效率”和“创新”,重视基础科研。因而在机床技巧上不断创新,如
1952年研制降生界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成fms、1987年开创开放式数控系统等。由於美国起首联合汽车、轴承生产需求,充分发展了大批大批生产主动化所需的主动线,而且电子、盘算机技巧在世界上领先,因此其数控机床的主机设计、制作及数控系统基础扎实,且一贯器重科研和创新,故其高性能数控机床技巧在世界也一直领先。当今美国不仅生产宇航等应用的高性能数控机床,也为中小企业生产便宜实用的数控机床(如haas、fadal公司等)。其存在的教训是,着重於基础科研,疏忽利用技巧,且在上世纪80代政府一度放松了领导,致使数控机床产量增长缓慢,於1982年被落后的日本超过,并大批进口。从90年代起,纠正过去倾向,数控机床技巧上转向实用,产量又逐渐上升。
德国政府一贯器重机床工业的重要战略地位,在多方面大力扶植。特别讲究“实际”与“实效”,保持“以人为本”,师徒相传,不断前进人员素质。在发展大批大批生产主动化的基础上,於1956年研制出第一台数控机床后,一直保持实事求是,讲究科学精力,不断稳步前进。德国特别重视科学实验,理论与实际相联合,基础科研与利用技巧科研并重。企业与大学科研部门紧密合作,对用户产品、加工工艺、机床布局结构、数控机床的共性和特征问题进行深入的研究,在质量上千锤百炼。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别器重数控机床主机及配套件之先进实用,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功效部件,
在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统和heidenhain公司之精密光栅,均为世界驰名,竞相采用。
1.1.2国内研究现状及分析
数控机床的重要组成部分有数控系统、刀库和机械手、数控刀架和转台、主轴单元(含电主轴)、滚珠丝杠副和滚动导轨副、防护罩和数控刀具等功能部件，这些功能部件的性能已成为整机性能的决定因素。数控系统由显示器、伺服控制器、伺服电机和各种开关、传感器构成。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如:从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，还大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。目前世界最大的三家厂商是：日本Fanuc、德国西门子、日本三菱，其产品量大面广，但技术并不一定是最高的，其余还有法国Num、西班牙凡高等。
数控机床是利用二进制数学方式输入，加工过程可任意编程，主轴及进给速度可按加工工艺需要变化，且能实现多坐标联动，易加工复杂曲面。对于加工对象具有“易变、多变、善变”的特点，换批调整方便，可实现复杂件多品种中小批柔性生产，适
应社会对产品多样化的需求。但价格较昂贵，需要正确分析其使用的经济合理性;数控机床利用硬件和软件相结合，能实现信息反馈、补偿、自动加减速等功能，可进一步提高机床的加工精度、效率、自动化程度;数控机床是以电子控制为主的机电一体化机床，充分发挥了微电子、计算机技术特有的优点，易于实现信息化、智能化、网络化，可较易地组成各种先进制造系统，如FMS、FTL、FA，甚至将来的CIMS，能最大限度地提高企业的劳动生产率。
数控机床是机、电、液、气、光多学科各种高科技的综合性组合，特别是以电子、计算机等现代先进技术为基石，必须具有巩固的技术基础，互相配套，缺一不可。如不齐备，则数控机床难以顺利发展。数控机床是由主机、各种元部件(功能部件)和数控系统三大部分组成，还需先进的自动化刀具配合，才能实现加工，各个环节在技术上、质量上必须切实过关，确保工作可靠、稳定，才能保证数控机床加工的精度、效率和自动化，否则，难以在实际生产中使用。
我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程
度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，且外方在许多高新产品的核心技术上具有掌控地位，我们对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精度、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能实用数控机床基本上还得依赖进口。
与国外产品相比，我国的差距主要是机床的高速高效化和精密化上。对高速加工技术，国外已进行了多年的研究，对高速加工的机理、机床结构、机床刚度和精度的影响等都有了系统的研究，并开发生产了各种高速铣削中心、高速加工中心，
广泛应用于航空器铝合金零件和模具加工上。
据统计，我国大型高性能超精机床每年生产不足千台，仅占国产机床总量和总价值的1．5%-2．5%,不到德国或日本的1/20。国外卧式加工中心都装有机床精度及温度补偿系统，加工精度比较稳定，而国内尚在研发中;国外加工中心定位精度基本上按德国标准VDI3441验收，行程1000mm以下，定位精度可控制在0．006—0．0lmm以内，而国内定位精度相对较低。
2004年，我国金属加工机床消费额达到了95亿美元，占世界总量的1/5。其中，进口份额占63％，数控机床进口额34亿美元，占全部进口金属切削机床的78．6%。为了满足制造业的需求，国家每年花费10多亿美元引进数控机床。数控机床的核心技术即数控系统，我国90%要从国外进口。不仅价格高，进口周期长也不能满足主机厂的要求。而且，使用进口的装置组装起来的机床，可靠性和质量也会受到影响。2004
年内地约消耗了1万台，但是大陆所有企业加起来共失产2000台左右，而只有八九个生产加工中心工厂的台湾省竟向内地销售了3300台。
1.2 PLC应用于数控钻出的可能性
数控机床是采用数字控制技术对机床各移动部件相对运动进行控制点机床，它是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普通实现自动编程。而PLC是一类以微处理器为基础的通用型自动控制装置。它一般以顺序控制为主，回路调节为辅，能够完成逻辑、顺序、计时、计数和算术运算等功能，既能控制开关量，也能控制模拟量。由于它能克服传统继电器体积庞大，攻好高，可靠性差等困难，PLC已成为人们选择数控机床所用顺序控制装置的主要选择。因此本文用PLC设计数控机床控制系统。
1.数控机床与普通机床的区别
(1）具有手动、机动、程序控制自动加工功能，加工过程一般不需人工干预。
(2）数控机床一般具有CRT显示功能，自动报警显示等辅助功能。
(3）CNC机床主传动和进给传动采用直流或交流无级调速伺服电动机，无变速箱。
(4）CNC一般具有工件测量系统。
最显著区别是当加工工件改变时，数控机床只改变加工程序，不需对机床作较大的调整。
2.与普通机床相比，数控机床具有以下特点
(1）可以加工具有复杂型面的工件
具有良好的加工柔性，加工零件的适应性强、灵活性好。由于数控机床能实现多个坐标的联动，所以数控机床能完成复杂型面的加工，特别是对于可用数学方程式和坐标点表示的形状复杂的零件，加工非常方便。当改变加工零件时，数控机床只需更换零件加工的NC程序。因此，生产准备周期短，数控机床的适应
性非常强。
(2）加工精度高、加工质量稳定
对于同一批零件，由于使用同一机床、刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，且数控机床是根据数控程序自动进行加工，可以避免人为的误差，这就保证了零件加工的一致性好且质量稳定。数控机床有较高的加工精度，一般在0.005mm～0.1mm之间。数控机床的加工精度不受零件复杂程度的影响，机床传动链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动进行补偿，同时还可以利用数控软
件进行精度校正和补偿。
(3）生产效率高
数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。还有自动换速、自动换刀和其他辅助操作自动化等功能，使辅助时间大为缩短，而且无需工序间的检验与测量，所以，比普通机床的生产率高3～4倍甚至更高。
数控机床的主轴转速及进给范围都比普通机床大。目前数控机床的最高进给速度可达到100m/min以上，最小分辨率达0.01μm。一般来说，数控机床的生产能力约为普通机床的三倍，甚至更高。数控机床的时间利用率高达90%，而普通机床仅为30%～50% 。
(4）减轻劳动强度，改善劳动条件
在输入程序并启动后，数控机床就自动地连续加工，直至零件加工完毕。这样就简化了工人的操作，使劳动强度大大降低。
(5）有利于生产管理现代化
工时和工时费用可以精确估计，生产管理水平提高，便于实现生产计划调度，简化和减少检验、工具夹具准备等管理工作。实现计算机管理与控制。
(6）数控加工是CAD/CAM技术和先进制造技术的基础
工序集中，一机多用是数控机床的普遍特点。特别是带自动换刀的数控加工中心，在一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加工工序，一台数控机床可以代替数台普通机床。这样可以大大减少装夹误差，节约工序之间的运输、测量和装夹等辅助时间，还可以节省车间的占地面积，带来较高的经济效益。
由于以上特点使PLC技术应用于数控钻床成为可能。
毕业设计（论文）设计(论文)题目：钻床的自动化改造及进给系统设计
摘要 本文主要介绍了台式钻床的改造和设计，通过导入液压进给系统和PLC控制系统将台式钻床改造为自动钻床，并可通过PLC实现自动控制。 设计过程按照机床的一般设计步骤先进行总体方案的确定，然后再分别对进给系统、传动系统和控制系统进行具体设计。 设计的目标在于通过导入液压进给系统和PLC控制系统，改造后的钻床能实现自动化连续生产、改善产品的加工质量、提高劳动生产效率；降低工作人员劳动强度和工作量；钻床系统能够工作平稳，满足工作要求；经济因素合理。 本文设计的重点在于进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计。进给液压缸系统的设计主要包括液压缸结构设计和控制油路的设计；PLC控制系统设计主要是根据工作要求和控制需要，选择电气元件和编写控制程序来实现对自动钻床的控制。 改造后的钻床，能实现自动化控制，是典型的机电一体化产品。 关键词：自动钻床；液压进给系统；PLC
ABSTRACT c feeds systemThis thesis mainly illustrates the improving an d design of Bench-typ e drilling machine. We change the Bench-type drilling machine to automatic drilling machine by transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine can be controlled by PLC. We ascertain the entire scheme by the general machine design steps in the design process, and then separately design the feed system、drives system and control system. The purpose of this design as below: By transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine c the system of the automatic drilling machine can work reposefully and satisfy the require; the spent of design is economic. The important parts of the thesis are the design of hydraulic feeds system and PLC control system. The design of feed hydraulic system includes the designs of hydraulic tanks structure and control; the design of PLC control system is choosing the electrical components and programming control program to controlling the automatic drilling machine according to the requirements of work and control. The Bench-type drilling machine improved can be controlled automatically. It is a typical machine of Mechatronics. Key words: automatic drilling machine；hydrauli；PLC
题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名： 学号： 系别： 专业： 年级班级： 指导教师： 2013年5月18日
毕业论文（设计）作者声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 本毕业论文内容不涉及国家机密。 论文题目： 作者单位： 作者签名： 年月日
目录 摘要............................................................................................................. 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。引言............................................................................................................. 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.研究现状分析 ................................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.1题研究背景、意义和目的 ...................................................... 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.2液位控制系统的发展状况 ...................................................... 3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.3课题研究的主要内容................................................................ 4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2.控制方案设计 ................................................................................... 4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.1系统设计 ...................................................................................... 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.2单容水箱对象特性 .................................................................... 6預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 3.硬件配置 .............................................................................................. 8渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 3.1控制单元 ...................................................................................... 8铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 3.2检测单元 ...................................................................................... 9擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 3.3执行单元 ...................................................................................... 9贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 4.软件设计 .............................................................................................. 9坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 4.1STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 ........................................ 9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 4.2参数设定及I/O分配 .............................................................. 10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 5.程序编程和系统仿真.................................................................. 12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 5.1程序设计 .................................................................................... 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 5.2程序仿真和分析....................................................................... 13猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 6.结论....................................................................................................... 16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。参考文献................................................................................................ 17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。附录........................................................................................................... 19輒峄陽檉簖疖網儂號泶。致谢........................................................................................................... 22尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
摘要 制造业是一个同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。 木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、中问底座、Y、Z轴液K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3～5倍，达到了国内同行业的领先水平。 关键词：制造业；减速器；网轴头多工位同步钻床；组合机床；PLC控制 目录 摘要……………………………………………………………………………… I 第1章绪论………………………………………………………………………l I.I 机床在国民经济的地位及其发展……………………………………………l 1.2机床设计的日的、内容、要求 (2) 1.2.1 设计的目的…………………………………………………………… 2 I .2.2设计内容 (2) 1.2.3设汁要求 (2) 1.3机床的设计步骤 (2) 第2章四轴头多工位同步钻床总体设计 (4) 2.1 组合机床方案的制定 (4) 2.1.1制定工艺办案 (4) 2.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案一…． 4 2.2确定切削用量及选择刀具...． (6) 2.2.1 确定工序间余量…一…． 6 2.2.2选择切削用量……一…． 6 2.2.3确定切削刀、切削扭矩、切削功率…一…． 6 2.2.4 选择刀具结构......． (7) 2.3 四轴头多工位同步钻床总设计“三图一卡”的编制…．．…．7 2.3.1 被加工零件工序图………一…． 7 2.3.2 加工示意图……一…． 9 2.3.3机床联系尺寸图...． (13) 2.3.4生产率计算卡……．… l 5
PLC课程设计 设计题目： 摇臂钻床电气控制系统课程设计
一摇臂钻床简单介绍 钻床是一种专门进行孔加工的机床，主要用于钻孔，扩孔，铰孔和攻丝等。钻床得主要类型有台式钻床，立式钻床，卧式钻床，深孔钻床和多轴钻床等。摇臂钻床是立式钻床中的一种，具有操作方便灵活，应用范围广的特点，特别适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。 图1 摇臂钻床示意图 1—内外立柱；2—主轴箱；3—摇臂；4—主轴；5—工作台；6—底座；SB1—主电动机停止按钮；SB2—主电动机启动按钮；SB3—摇臂上升按钮；SB4—摇臂下降按钮；SB5—松开按钮；SB6—夹紧按钮 二电气控制要求 (1) 主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。 (2)主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时工作，不设过载保护。
(3)摇臂的升降，主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。 (4)摇臂的升降控制：按下摇臂上升起动按钮，液压泵电动机起动供给压力油，经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。如果摇臂没有松开，摇臂升降电动机不能转动，必须保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降，可使用限位开关控制。 当摇臂上升到所需要的位置时，松开摇臂上升起动按钮，升降电动机断电，摇臂停止上升。当持续1~3s后，液压泵电动机反转，使压力油经分配阀进入的夹紧液压腔，摇臂夹紧，同时液压泵电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。 (5)摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。 (6)因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作，所以应采用点动方式。 (7)摇臂的上升或下降要设立极限位置保护。 (8)立柱和主轴箱的松开与夹紧控制：主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行。由开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置：在中间位置（零位）时为松开及夹紧控制同时进行，扳到左边位置时为立柱的夹紧或放松，扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的松开按钮，SB6为主轴箱和立柱的夹紧按钮。 (9)主轴箱的松开和夹紧为的动作过程：首先将组合开关SA2扳向右侧。当要主轴箱松开时，按下按钮SB5，经1～3s后，液压泵电动机正转使压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。主轴箱和立柱松开指示灯HL2亮。当要主轴箱夹紧时，按下按钮SB6，经1～3s后，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时指示灯HL3亮，HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。 (10)当将SA2扳到左侧时，立柱松开或夹紧。SA2在中间位置按下SB5或SB6时，主轴箱和主柱同时进行夹紧或放松。其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同，不再重复。 (11)机床要有照明设施
哈尔滨理工大学毕业设计 题目：基于PLC的中央空调控制系统设计院、系：自动化学院自动化系 姓名： 指导教师： 系主任： 2012年06月25 日
哈尔滨理工大学毕业设计(论文)任务书 学生姓名：学号： 学院：自动化学院专业：自动化 任务起止时间：2012 年 2 月27 日至2012 年 6 月25 日 毕业设计(论文)题目： 基于PLC的中央空调控制系统设计 毕业设计工作内容： 1．第1～2周，查阅相关资料并翻译外文资料； 2．第3～4周，了解课题目前在国内外的研究现状、发展趋势，确定中央空调所要实现的功能和了解整个系统的结构框架； 3．第5～8周，进一步了解中央空调的所要实现的具体功能，确定系统中所要用到的原器件，并进行最初的硬件电路的设计，为软件编程做准备； 4．第9～11周，学习PLC程序的设计与开发，确定最终的硬件电路的设计； 5．第12～13周，编写PLC程序，并和硬件一起进行程序调试，来检查程序的可行性； 6．第14～15周，修改必要的程序部分来完善系统，并书写论文的初稿；7．第16～17周，修改并完成书面论文，准备答辩。 资料： 1.王卫兵，高俊山. 可编程控制器原理及应用.第二版.机械工业出版社，2005 2.任光.可编程序控制器(PC)应用技术与实例.华南理工大学出版社，2001 3.汤蕴缪，史乃. 电机学.机械工业出版社，1999 4.康贤永，万大福. 可编程控制器及其应用. 重庆大学出版社，1998 5.梅晓榕，柏桂珍. 自动控制元件及线路. 科学出版社，2005 6.刘金琨. 先进PID控制Matlab仿真(第二版). 电子工业出版社，2004 指导教师意见： 签名： 年月日系主任意见： 签名： 年月日 教务处制表
洛阳理工学院 课程设计说明书 课程名称机械制造装配设计 设计课程钻床夹具设计 专业机械设计制造及其自动化 姓名李小明 年月日
课程设计任务书 机械械工程系机械设计制造及其自动化专业 学生姓名李小明班级 B120231 学号 B12023130 课程名称：机械制造装配设计 设计题目：钻床夹具设计 课程设计内容与要求： 设计内容：1.钻床夹具装配图一张， 2.零件图一张。 3.设计说明书一份 要求： 1、设计（装配图按夹具要求设计，相关的配合尺寸要标明， 在说明书中要有夹具定位计算，夹紧等方案的选择）。 2、零件图要符合工程图的根据要求，图纸的标题要有材料。 设计（论文）开始日期 2012 年月日指导老师 XXX 设计（论文）完成日期 2012年月日
年月日 课程设计评语第页 机械械工程系机械设计制造及其自动化专业 学生姓名李小明班级 B120231 学号 B12023130 课程名称：机械制造装配设计 设计题目：钻床夹具设计 课程设计片篇幅： 图纸共 2 张 说明书共 16 页 指导老师评语：
年月日指导老师 目录 序言-------------------------------------------------------------------------------------------5 一、专用夹具设计-------------------------------------------------------------------------6 1、设计前的准备工作-----------------------------------------------------------------5 （1）、明确工件的年生产纲领-----------------------------------------------------5 （2）、熟悉工件零件图和工序图--------------------------------------------------5 （3）、加工方法-----------------------------------------------------------------------5 2、总体方案的确定--------------------------------------------------------------------6 （1）、定位方案的选择、比较、确定--------------------------------------------6 （2）、定位精度分析-----------------------------------------------------------------7 （3）、夹紧机构的选择--------------------------------------------------------------7 （4）、导向装置的确定--------------------------------------------------------------8 （5）、夹具体--------------------------------------------------------------------------9 3、绘制夹具装配图-----------------------------------------------------------------10 （1）、制图比例的选择-----------------------------------------------------------10 （2）、定位、夹紧、导向，夹具体绘制--------------------------------------10 二、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件--------------------------------------11 （1）、夹具装配图上标注的尺寸-------------------------------------------------11 （2）、夹具装配图上应标的公差配合-------------------------------------------11 （3）、夹具装配图上应标注的技术要求----------------------------------------11 三、夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件---------------------------------------11 （1）、夹具零件图上标注的尺寸-------------------------------------------------11 （2）、夹具零件图上应标注的技术要求----------------------------------------12 四、其它辅助及论证方案设计论------------------------------------------------------14 （1）、设计思路----------------------------------------------------------------------14 （2）、设计方法与结果-------------------------------------------------------------14 五、设计心得------------------------------------------------------------------------------15
新乡职业技术学院 毕业设计（论文）题目摇臂钻床控制系统的设计 系别机电工程系 学生姓名张庆伟 学号1010103115 专业名称机电一体化 指导教师李静 2013年4月23日
摇臂钻床控制系统的设计 摘要 本论文是研究机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题,旨在解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。由于PLC电气控制系统与继电器—接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文对Z3040摇臂钻床电气控制系统的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制、PLC梯形图程序的设计。对PLC控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器—接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法，给出了相应的控制原理图。 关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统
前言 (1) 第一章. Z3040摇臂钻床的简介 (5) §1.1 Z3040摇臂钻床的简介 (5) 第二章．摇臂钻床电气控制................. 6彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 §2.1、电气控制线路图的设计 (6) §2.2主要线路的工作情况 (10) 第三章电气控制系统硬件部分的设计....... 13茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 §3.1基于PLC的Z3040摇臂钻床控制部分的设计13 §3.2 Z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计17 第四章 Z3040摇臂钻床液压系统的设计...... 21預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 §4.1液压系统的初步设计 (21) 结论................................ 24铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。参考文献................................ 25擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。致谢 (26)
基于PLC的霓虹灯控制系统设计 目录 第一章绪论 (1) 第二章霓虹灯变压器 (2) 2、1霓虹灯的工作原理 (2) 2、2霓虹灯的结构与部件 (2) 第三章可编程序控制器简介 (3) 3、1 PLC简介 (3) 3、2 PLC的结构 (4) 3、3 PLC的工作原理 (4) 3、4控制器简介:S7-200系列PLC (5) 3、5 PLC应用特点 (5) 第四章霓虹灯控制系统设计 (6) 4、1任务分析及功能阐述 (6) 4、2 PLC接线图 (7) 4、3 I\O分配表 (8) 4、4控制流程的设计 (9) 4、5梯形图的设计 (10) 总结 (14)
第一章绪论 在现阶段,可编程控制器在工业控制领域已经起着举足轻重的作用,其方便快捷,准确等功能决定了它的主导地位,它将逐渐发展成以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。本课题可以说就是对可编程控制器在自动控制方面的一个简单的应用。 随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣与发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象与产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法,所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见,一种就是采用霓虹灯管做成的各种形状与多种彩色的灯管,另一种为日光等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果,大部分就是采用霓虹灯。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题,如何去快捷、可靠、简单的去控制,成为人们考虑的重点,在这我认为PLC最适合去解决这些问题。 可编程控制器PLC英文全称Programmable Logic Controller,就是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等方面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点,PLC实验装置采用的式模块化结构,主要模块有可编程序控制器、编程器模块,九种实验模块,按钮、开关输入模块与继电器输出模块,以及四层电梯模型。该装置可以完成各种指令系统以及多种控制对象的程序设计训练。因为PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。并且PLC在工业自动化控制特别就是顺序控制中的方面具有比较突出的优势,在现实中人们也就是多通过PLC去控制霓虹灯的。以上就就是我选择此题目作为本学期PLC应用系统设计的意义。 本次设计的主要任务就是利用可编程控制器对霓虹灯进行控制,采用的就是SIEMENS公司生产的S7-200系列可编程控制器,与其对应的编程软件就是STEP7-Micro/WIN。
液压传动课程设计 说明书 题目：卧式双面多轴钻孔组合机床液压系统的设计 姓名： 学号： 班级： 联系方式： 指导教师：
2012年12月31日
目录 一、设计任务书 (1) 二、液压系统性能和参数的初步确定 (1) 1. 运动分析 (1) 2. 液压缸的负载分析 (3) 3. 初步确定液压缸的参数 (4) 1) 滑台液压缸 (4) 2) 工况图 (7) 三、液压系统方案的选择和拟定 (8) 1. 选择液压基本回路 (8) 1) 调速回路 (8) 2) 快速运动回路与速度换接回路 (8) 3) 压力控制回路 (10) 4) 行程终点的控制方式 (11) 2. 拟定液压系统图 (12) 四、各液压元件的计算和选择 (13) 1. 确定液压泵规格和电动机的功率 (13) 1) 液压泵工作压力的计算 (13) 2) 液压泵流量的计算 (13) 3) 液压泵规格的确定 (14) 4) 液压泵电动机功率的确定 (14) 2. 控制阀的选择 (15) 3. 管道尺寸 (16) 4. 油箱容量 (16) 五、液压系统性能的验算 (16) 1. 静态特性的验算 (16) 1) 回路中的压力损失 (16) 2) 液压泵的工作压力 (25) 3) 液压回路和液压系统的效率 (25) 2. 液压系统发热验算 (27) 六、液压集成块装置设计 (27) 七、参考文献 (27)
一、设计任务书 设计一台卧式双面多轴钻孔组合机床的液压系统。要求两面钻削头同时工作，能实现快进、工进、死挡块停留、快退、停止的自动工作循环，其快进和快退速度v1 = 3.5 m/min，工进速度v2 = 40 mm/min，工作部件重量估计为9800 N，轴向切削力F = 30000 N，快进行程长度为200 mm，工进行程长度为100 mm，动力滑合采用平导轨，其摩擦系数f s = 0.2，f d = 0.1，往复运动的加速和减速时间要求不大于0.2 s。 二、液压系统性能和参数的初步确定 首先，我们对液压系统进行工况分析。工况分析是分析一部机器工作过程中的具体情况，其内容包括对负载、速度和功率的变化规律的分析或确定这些参数的最大值，即分析负载的性质和编制负载图。在液压系统的工作循环中，各个阶段的负载是由各种不同负载组成的。而各个阶段都具有不同的速度，已知各阶段的负载和速度，即可求出各阶段功率的变化规律。本次课程设计以采用液压缸型式为主，因此以下进行液压缸式的设计计算。 1.运动分析 根据设计任务的要求，确定本液压系统的工作循环为： 快进→工进→死挡块停留→快退→原位停止卸荷，工作循环图如下图所示：
目录 第一章引言 (2) 第二章 Z3040 摇臂钻床传统电气控制系统的原理 (3) 2.1主电路 (3) 2.2控制电路、信号及照明电路 (4) 2.3电路分解 (4) 2.4电路工作过程 (6) 第三章 Z3040摇臂钻床的主要设备选型 (8) 3.1电气控制的要求 (8) 3.2电动机的选择 (8) 3.3夹紧机构的液压系统设计 (9) 3.4电气元件的选择 (9) 第四章Z3040摇臂钻床说明书 (13) 4.1PLC电气控制图 (13) 4.2I/O表 (13) 4.3梯形图 (14) 4.4PLC接线图 (17) 4.5语句表 (17) 第五章结论 (19) 参考文献 (20)
第一章引言 Z3040摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。从控制上讲，它需要机、电、液压等系统相互配合使用，而且，要进行时间控制。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。此外，摇臂的上升、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动。 目前，我国的Z3040摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器—接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器—接触器控制方式较难实现，所以，有必要对传统电气控制系统进行改进设计。PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。 由于PLC电气控制系统具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点，因此本次对Z3040摇臂钻床的电气控制系统的改造,可以大大提高Z3040摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性,为工业生产的现代化带来生机．同时，提高了PLC编程水平和实践能力,为今后在实际工作中熟练使用PLC进行工业系统的设计打好基础。 Z3040摇臂钻床的电气控制系统，还是采用采用继电器—接触器控制方式，而这种控制方式存在着明显的缺陷和隐患。极易发生故障。而且，由于线路复杂，要想找到问题所在也相当的困难。和国外大量采用PLC技术替代继电器—接触器系统相比，我们还存在很大差距。
基于PLC的钻床加工控制系统设计 摘要 本文的重点是阐述了机械零部件在钻床加工中与电气控制系统PLC进一步的升级从而让钻床更加快速有效的工作。重中之重是对那些过去普遍使用过时了的继电器控制线路老化问题、可靠性问题和故障排除复杂等问题进行控制系统改造。所以，此次设计对大钻头和小钻头钻床电气控制系统的进一步优化，是利用把PLC 控制技术融合到优化改进方案里面去，用来提升大、小钻头钻床的工作性能。大、小钻头钻床主要是用计算机来进行控制，管理，监视主机，应用可编程控制器西门子系列PLC S7-200为控制器，设计大、小两个钻头和旋转工作台，上位机是用组态王6.55软件完成PC和PLC之间的相互数据通信。研究了大、小钻头钻床控制系统的控制方法，得到了大、小钻头钻床控控制系统的运行指标，提高了大、小钻头钻床控制系统运行的效率。 关键词：大、小钻头钻床，PLC，组态
Design of Control System for Drilling Machine Processing Based on PLC ABSTRACT This paper mainly studies the mechanical parts processing drilling machine electric control system of the PLC, mainly to the traditional relay control circuit aging problem, the reliability and fault exclusion of complex control system transformation. Therefore, the design of big or small drill electric control system transformation of, will PLC control technology is applied to the transformation of the program, in order to improve the performance of duplex drill. Duplex drill used in computer as the control, management, monitoring host, the programmable controller of Siemens series S7-200 as the main controller, design size two drills and rotary worktable, PC using Kingview 6.55 to complete data communication between computer and PLC. In this paper, we study the big or small drilling machine control system control strategy, big or small headed drilling machine control system performance, improve the big or small drilling machine control system operation efficiency. According to the big or small drilling machine control system function implementation requirements and selection of motor and motor drive, and gives the block diagram of the system and the equipment circuit wiring diagram. KEY WORDS: Big or small Drilling Machine, PLC, King View
组合夹具设计说明书 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
学校代码： 10128 学号： 课程论文 题目：铣床组合夹具设计 学生姓名： 学院： 班级： 指导教师： 2013年 7 月 12 日
摘要 本论文是结合目前实际生产中，常常发现仅用通用夹具不能满足生产要求，用通用夹具装夹工件生产效率低劳动强大，加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而专门设计两种夹具：铣床夹具和钻床夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、对刀方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。 本次设计为铣槽用的夹具，它针对零件的结构特点，采用了组合式的定位方案，以支承板、圆柱销等作为定位元件。使工件安装方便，且能保证加工精度。压紧装置以杠杆原理为核心，采用压板压紧工件，左侧压板压紧之后右侧自动压紧。其具有夹紧力装置，具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化的特点，可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力，从而可以有效地减轻工人的劳动强度和增加劳动效率。铣床夹具具有提高生产率、扩大机床工艺范围、减轻工人劳动强度以及保证生产安全等特点。因此，对夹具知识的认识和学习以及设计新式的适合实际生产的夹具在今天显得尤为重要起来。 关键词：铣床夹具，定位，夹紧
Abstract The present paper is combing the actual production at present, which is that either using universal fixture cannot meet only production requirements or using universal fixture clamping work-piece to product is poor efficiency and powerful labor and not high processing quality or often it need to increase crossed process, to specially design two fixture: milling fixture and drilling fixture, mainly including schemes of fixture positioning, clamping and cutter, the design of the concrete and the TAB folder and the analysis of machining precision et al. The milling fixture, mainly is used to process dial the fork parts milling is aimed at connecting rod of the structural features and adopted the "one-two" targeted programmes to ensure that the workpiece be processed on the location accuracy, more convenient installation of the workpiece, assisted by a short working hours. The fixture with clamping force device has
Z3040摇臂钻床的电气控制设计 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 年月日
目录 一、设计内容…………………………………………………………………………… 1.1设计内容………………………………………………………………… 二、Z3040摇臂钻床的结构和运动分析………………………………………… 2.1 Z3040摇臂钻床的结构……………………………………………………………… 2.2 Z3040摇臂钻床的运动分析………………………………………………………… 三、Z3040摇臂钻床传统电气控制系统原理………………………… 3.1电气原理图……………………………………………………………… 3.2主轴电动机控制……………………………………………………………… 3.3摇臂升降控制………………………………………………………………… 3.4夹紧松开控制………………………………………………………………… 3.5冷却泵电动机控制…………………………………………………………… 3.6连锁、保护环节……………………………………………………………… 3.7照明与信号指示电路………………………………………………………… 四、电气控制系统硬件设计…………………………………… 4.1选择PLC的原则…………………………………………………………… 4.2 PLC型号的选择………………………………………………………………… 4.3低压电器元件的选用……………………………………………………………… 4.4元件清单…………………………………………………………………… 五、电气控制系统的软件设计…………………………………………… 5.1控制系统的状态流程图…………………………………………………… 5.2控制系统的梯形图…………………………………………………………… 六、系统调试及结果…………………………………………………………… 6.1硬件调试………………………………………………………………………… 6.2软件调试………………………………………………………………………… 6.3模拟调式和联机调式…………………………………………………………………… 6.4调试结果………………………………………………………………………… 七、总结……………………………………………………………………………… 八、参考文献…………………………………………………………………………