新疆工业高等专科学校电气系课程设计说明书
摇臂钻床控制器
专业班级：电力09-9(1)班
学生姓名：
指导教师：毛昀
完成日期：2011年12月17日
新疆工业高等专科学校
电气系课程设计任务书
教研室主任（签名）系（部）主任（签名）
新疆工业高等专科学校电气系
课程设计评定意见
设计题目：摇臂钻床控制器
学生姓名：专业电力系统自动化班级电力09-9(1)班
评定意见：
评定成绩：指导教师（签名）：年月日评定意见参考提纲：
1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。
2.学生的勤勉态度。
3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写。
钻床是一种用途广泛的万能机床，可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮断面等多种形式的加工。钻床按结构型式可分为立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、深孔钻床、台式钻床等。
在各种钻床中，摇臂钻床操作方便，灵活，使用范围广，特别适用于带有多孔大型工件的孔加工，式机械加工中床用的机床设备，具有典型性。
关键词：PLC、钻床、Z3040摇臂钻床。
1.PLC概述 (1)
1.1PLC的概念 (1)
1.1.1 PLC的基本概念 (1)
1.1.2 PLC的基本结构 (1)
1.1.3 PLC的工作原理 (1)
1.1.4 PLC的发展 (2)
1.2 应用系统设计的内容和步骤 (2)
1.2.1 PLC的控制系统设计的基本原则 (2)
1.2.2 PLC控制系统设计的一般步骤 (2)
1.3 PLC的选择 (3)
1.3.1 PLC的机型选择 (3)
1.3.2 PLC的容量选择 (5)
1.3.3 I/O模块的选择 (5)
1.3.4电源模块及其他外设的选择 (7)
1.4 三菱PLC主要特点 (7)
2、GX Developer软件介绍 (9)
3 摇臂钻床电气控制器 (14)
3.1 摇臂钻床简介 (14)
3.2 Z3040型摇臂钻床结构与运动形式 (15)
3.3 Z3040摇臂钻床继电器原理 (16)
3.4 Z3040型摇臂钻床电气控制特点 (17)
3.5 摇臂钻床的I/O分配图、顺序功能图、梯形图 (17)
4 系统调试 (18)
4.1 硬件调试 (18)
4.1.1现场调试 (18)
4.1.2三菱plc联机调试 (18)
4.2 软件调试和模拟调试 (18)
总结 (19)
致谢 (20)
参考文献 (21)
附录1： (22)
附录2： (23)
附录3： (24)
1.PLC概述
PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写。
1.1PLC的概念
1.1.1 PLC的基本概念
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC
1.1.2 PLC的基本结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。
a. 中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
b、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
C、电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去
1.1.3 PLC的工作原理
一. 扫描技术当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
(一) 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
(二) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
(三) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
1.1.4 PLC的发展
自1969年第一台PLC问世以来，PLC在数控（NC）、运动控制、工厂自动化等方面得到了广泛应用。近几年来，PLC增强了组网通讯能力，丰富了功能模块及回路控制功能，PLC在过程控制方面也得到了应用。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
开关量的逻辑控制、运动控制、模拟量控制、数据处理、过程控制、数据处理、通信及联网
1.2 应用系统设计的内容和步骤
1.2.1 PLC的控制系统设计的基本原则
任何一种电器控制系统都是为了实现生产设备或生产过程的控制要求和工艺需要，从而提高产品质量和生产效率。因此，在设计PLC应用系统时，应遵循以下基本原则：
1）充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求。
2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。
3）保证控制系统安全可靠。
4）应考虑生产的发展和工艺的改进，在选择PLC的型号、I/O点数和存储器容量等内容时，应留有适量的余量，以利于系统的调整和扩充。
1.2.2 PLC控制系统设计的一般步骤
设计PLC应用系统时，首先是进行PLC应用系统的功能设计，即根据被控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。然后是进行PLC应用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出PLC控制系统的结构形式，控制信号的种类、数量，系统的规模、布局。最后根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。
PLC控制系统设计可以按以下步骤进行。
1、熟悉被空对象，制定指控方案分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，确定被控对象对PLC控制系统的控制要求。
2、确定I/O设备根系系统的控制要求，确定用户所需的输入（如按钮、行程开关、选择开关等）和输出设备（如接触器、电磁阀、信号指示灯等），由此确定PLC的I/O点数。
3、选择PLC 选择时主要包括PLC机型、容量、I/O模块、电源的选择。
4、分配PLC的I/O地址根据生产设备现场需要，确定控制按钮，选择开关、接触器、电磁阀、信号指示灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量：根据所选的PLC 的型号，列出输入/输出设备与PLC输入输出端子的对照表，便绘制PLC外部I/O接线图和编制程序。
5、设计软件及硬件进行PLC程序设计，进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行，因此，PLC控制系统的设计周期可大大缩短，而对于继电器系统必须先设计出全部的电器孔氏线路后才能进行施工设计。
其中，PLC程序设计的一般步骤如下：
1）对于较复杂系统，需要绘制系统的功能图；对于简单的控制系统也可省去这一步。 2）根据梯形图编写指令程序表。
3）对程序进行模拟调试及修改，知道满足控制要求为止。调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。
其中，硬件设计及现场施工的步骤如下：
1）设计控制柜机操作面板电器布置图及安装接线图。
2）控制系统各部分的电器互连图。
3）根据图样进行现场接线，并检查。
6、联机调试联机调试是指将模拟调试通过的程序进行再线统调。开始时，先带上输出设备（接触器线圈、信号指示灯等），不带负载进行调试。利用编程器的监控功能，通常只需修改部分程序即可。全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如不正常工作、程序不需要修改则将程序固化到EPROM中，以为程序丢失。
7、整理技术文件，包括设计说明书、电气安装图、电器元件明细表及使用说明书等。
1.3 PLC的选择
1.3.1 PLC的机型选择
机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。
（一）合理的结构型式
整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小，所以一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便，I/O点数量、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面，选择余地较大。维修时只要更换模块，判断故障的范围也很方便。因此，模块式PLC一般适用于较复杂系统和环境差（维修量大）的场合。
（二）安装方式的选择
根据PLC的安装方式，系统分为集中式、远程I/O式和多台PLC联网分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件，系统反应快、成本低。大型系统经常采用远程I/O式，因为它们的装置分布范围很广，远程I/O可以分散安装在I/O装置附近，I/O连线比集中式的短，但需要鞥社驱动器和远程I/O电源。多台联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通信模块。
（三）相当的功能要求
一般小型（抵挡）PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。
对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A/DHE D/A单元、具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。
对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度没选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般大型机主要用于大规模过程和集散控制系统等场合。
（四）响应速度的要求
PLC的扫描工作方式引起的延迟可达2~3个扫描周期。对于大多数应用场合来说，PLC 的响应速度都可以满足要求，不是主要问题。然而对于某些个别场合，则要求考虑PLC 的响应速度。为了简单PLC的I/O响应的延迟时间，可以选用扫描速度高的PLC，或选用具有高速I/O处理功能指令的PLC，或选用具有快速响应模块和终端输入模块的PLC 等。
（五）系统可靠性的要求
对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余控制系统或热备用系统。
（六）机型统一
一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑以下三个方面的问题:
1）同一机型的PLC，其编程方法相同，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。 2）统一机型的PLC，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。
3）同一机型的PLC，其外围设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。
1.3.2 PLC的容量选择
PLC的容量包括I/O点数和用户存储容量两个方面。
（一）I/O点数
PLC的I/O点数的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I/O点数的数量，在满足控制要求的前提下力争使用I/O点数最少，但必须留有一定的备用量。
通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%~15%的备用量来确定。
（二）用户存储容量
用户存储容量是指PLC用于存储用户程序的存储器容量。需要的哦那个湖存储容量的大小由用户程序的长短决定。以便可按下式估算，在按实际需要留适当的余量（20%~30%）来选择。存储容量=开关量I/O点总数*10+模拟量通道数*100绝大部分PLC 均能满足上式要求。应当要注意的是：当控制系统较复杂、数据处理量较大时，可能会出现存储量不够的问题，这是应特殊对待。
1.3.3 I/O模块的选择
一般I/O模块的价格战PLC价格的一半一行。不用的I/O模块、其电路及功能也不同。直接影响PLC的应用范围和价格。
下面仅介绍有关开关量I/O模块的选择。
（一）开关量输入模块的选择
PLC的输入模块式用来检测接受现场输入设备的信号，并将输入的信号转换为PLC内部接受的低电压信号。
1、输入信号的类型及电压等级的选择常用宏的开关量输入模块的信号类型有三种：直流输入、交流输入、和交流/直流输入。选择时一般根据现场输入信号机周围环境来决定。
交流输入模块接触可靠，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用；直流输入模块的延迟时间较短。还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接。
PLC的开关量输入模块按输入信号的电压大小分类有：直流5V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时应根据现场输入设备与输入模块之间的距离来决定。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合。如：5V的输入模块最远不得超过10m.距离，较远的应选用电压等级较高的模块。
2、输入接线方式的选择按输入电路接线方式的不同，开关量输入模块可分为汇点式输入和分组式输入两种。如图所示。
汇点式输入模块的所有输入点只公用一个公共端；二分组式输入模块式将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）用用一个公共端COM，各组之间是分隔的。分组式输入的每点平均价格较高，如果输入信号之间不需要分开，应选用汇点式。
3、同时接通的输入点数量对于选用高密度的鼠兔模块（如32点、48点灯），应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60%。
（二）开关量输出模块的选择
输出模块式将PLC内部低电压信号转换为外部输出设备所需的驱动信号。选择时主要应考虑负载电压的种类和大小、系统对延迟时间的要求、负载状态变化是否频繁等。
1、输出方式的选择开关量输出模块有三种输出方式:继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出。
继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可以用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降下，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强。但它属于有触点元件，其动作速度较慢、寿命短，可靠性较差，因此，只能适用于不频繁通断的场合。档用于驱动感性负载时，其触点动作频率不超过1Hz。
对于频繁通断的负载，应该选用双向晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但双向晶闸管输出值能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。
2、输出接线方式的选择按PLC得输出接线方式的不同，一般有分组式输出和分个式输出两种。
分组式输出时几个输出点为一组，公用一个公共端，各组之间是分割的，可分别使用不同的电源。而分隔式输出的每一个输出点有一个公共端，个输出点之间相互隔离，每个输出点可使用不同的电源。主要应根据系统负载的电源种类的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。
3、输出电流的选择输出模块的输出电流（驱动能力）必须大于负载的额定电流。用户应根据实际负载电流的大小选择模块的输出电流。如果实际负载电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。
4、同时接通的输出点数量选择输出模块式，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值。如一个220V/2A的8点输出模块，每个输出点可以通过2A的电流，但输出公共端通过的电流不是6A（8*2），通常比此值小得多。一般来说，同时接通的点数不要超出统一公共端点数的60%。
5、输出的最大负载电流与负载类型、环境温度等因素的关系表为FX2系列PLC的输出
技术指标，它与不同的负载密切相关。另外，双向晶闸管的最大输出电流岁环境温
表1.1FX2系列PLC的输出技术指标
1.3.4电源模块及其他外设的选择
1、电源模块的选择电源模块的选择较为简单，只需考虑电源的额定输出电流就可以了。电源模块的额定电流必须大于CPU模块、I/O模块、及其他模块的总消耗电流。电源模块选择仅对于模块式结果的PLC而言，对于整体式PLC不存在电源的选择。
2、编程器的选择对于小型控制系统或不需要在线编程的PLC系统，一般选用价格便宜的建议编程器。对于由中、高档PLC构成的复杂系统或需要在线编程的PLC系统，可以选配功能强、编程方便的只能编程器，但只能编程器价格较贵。如果有现成的个人计算机，可以选用PLC的编程软件包，在个人计算机上实现编程器的功能。
3、写入器的选择为了防止因干扰时锂电池电压等原因破换RAM中的用户和程序，可选用EPROM写入器，通过它将用户程序固化在EPROM中。现在有些PLC或其编程器本身就有EPROM写入器的功能。
选择三菱PLC
1.4 三菱PLC主要特点
(1)结构灵活不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与WLAN媲美。
(2) 传输质量高、速度快、带宽稳定可以很平顺的在线观赏DVD影片，它所提供的14Mbps带宽可以为很多应用平台提供保证。最新的电力线标准HomePlug AV传输速度已
经达到了200Mbps；为了确保QoS，HomePlug AV采用了时分多路访问（TDMA）与带有冲突检测机能的载体侦听多路访问（CSMA）协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。
(3) 范围广无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设N多个AP才能满足需求，而且同样不能避面信号盲区的存在。而电力线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的发展空间。终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。
(4) 低成本充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也节省了人力。相对传统的组网技术，PLC成本更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。目前国内已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为50-80元/月左右，这样的价格和很多地方的ADSL包月相持平。
(5) 适用面广PLC作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里”的解决方案，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。它是利用电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.5~45Mbps的高速网络接入，来浏览网页﹑拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的“四网合一”。
2、GX Developer软件介绍
三菱公司开发的 GX Developer编程软件，对编辑和控制自己的应用程序提供了良好的编程环境。为了能快捷高效地开发你的应用程序，GX Developer软件提供了三种程序编辑器，GX Developer软件还提供了在线帮助系统，以便获取所需要的信息。
GX Developer的安装
未安装过本软件的系统中安装时请先安装SETUP.EXE。
双击SETUP.EXE按照页面提示单击:下一步--安装即可。
按照页面提示完成安装，重新启动计算机即可使用。
GX Developer的基本使用方法与一般基于Windows操作系统的软件类似，在这里只介绍一些用户常用的几点对PLC操作的用法.
软件的使用:
双击桌面的快捷键或者从开始里面进入
首先创建新工程如图2.1所示：
图2.1创建新工程图
选择PLC类型，出现如图所示：
图2.2 PLC类型图点击确定，出现如图所示，点击“是”
图2.3改变PLC类型图保存工程，填写工程名，如2.4
图2.4填写工程名图进入编程界面如图所示，即可编程
图2.5界面图
注意：在使用定时器、计数器时T0 K10之间要用空格隔开
编程过程中要将梯形图转换，或按快捷键F4键,如图:
图2.6梯形图转化图
转换完毕，打开PLC的电源，将程序写入PLC过程中出现如图所示的情况。
图2.7写入程序
单击在线，改变传输设置中的参数如图所示：
图2.8参数图双击串行，改变COM端口和波特率的参数
图2.9波特率改变完参数再进行写入
图2.10写入参数选择程序、参数后单击执行
图2.11执行参数在是否执行中PLC写入中点击“是”
图2.12确认执行开始写入
图2.13开始写入
3 摇臂钻床电气控制器
3.1 摇臂钻床简介
钻床是一种用途广泛的万能机床，可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮断面等多种形式的加工。钻床按结构型式可分为立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、深孔钻床、台式钻床等。
在各种钻床中，摇臂钻床操作方便，灵活，使用范围广，特别适用于带有多孔大型工件的孔加工，式机械加工中床用的机床设备，具有典型性。
摇臂钻床的摇臂可绕立柱回转和升降，它与立式钻床的区别是主轴可方便地在水平面上调整位置，使刀具对准被加工孔轴心，而工件则固定不动。因此，对于加工大而重的工件上的孔带来很大的方便。如图3.1所示：
图3.1外观及电器设备分布图
3.2 Z3040型摇臂钻床结构与运动形式
摇臂钻床一般由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部件组成，如果3-3所示。内立柱固定在底座的一端，外立柱套在内柱上，并可绕内立柱回转360°。摇臂的一端为套筒，塔套在外立柱上，借助于升降丝杆的正反向旋转，摇臂可沿外立柱上下移动。由于升降螺母固定在摇臂上，所以摇臂只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱式一个复合的部件，它由主电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构以及机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，通过手轮操作可是主轴箱沿摇臂水平导轨作径向运动。这样，主轴5可通过主轴箱在摇臂上的水平移动及摇臂的回转可方便的调整至机床尺寸范围内的任意位置。为适应加工不同高度工件的需要，可调节摇臂在立柱上的位置。Z3040钻床中，主轴箱沿摇臂的径向运动和摇臂的回转运动为手动调整。钻削加工时，主轴旋转为主运动，主轴的纵向运动为进给运动，即转头一面旋转一面作纵向进给。此时主轴箱夹紧在摇臂的水平导轨上，摇臂与外立柱加紧在内立柱上。辅助运动有：摇臂沿外立柱的上下垂直移动；主轴箱沿摇臂水平导轨的径向移动；摇臂的回转运动。如图3.2所示：
图3.2Z3040型摇臂钻床结构图
( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 摇臂钻床安全操作规程(标准 版) Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.
摇臂钻床安全操作规程(标准版) 1．工作前对所用钻床和工卡量进行全面检查，确认无误时方可工作。 2．严禁戴手套操作，女生发辫应挽在帽子内。 3．工件装夹必须牢固可靠。钻小件时，应用工具夹持，不准用手拿着钻。 4．使用自动走刀时，要选好进给速度，调整好行程限位块。手动进刀时，一般按照逐渐增压和逐渐减压原则进行，以免用必过猛造成事故。 5．钻头上绕有长铁屑时，要停车清除。禁止用风吹、用手拉，要用刷子或铁钩清除。 6．精铰深孔时，拔取圆器和销棒，不可用力过猛，以免手撞在刀具上。
7．不准在旋转的刀具下，翻转、卡压或测量工件。手不准触摸旋转的刀具。 8．使用摇臂钻时，横臂回转范围内不准有障碍物。工作前，横臂必须卡紧。 9．横臂和工作台上不准存放物件，被加工件必须按规定卡紧，以防工件移位造成重大人身伤害事故和设备事故。 10．工作结束时，将横臂降到最低位置，主轴箱靠近立柱，并且都要卡紧。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.
操作规程编号：LX-FS-A92986 摇臂钻床技术操作规程标准范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
摇臂钻床技术操作规程标准范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 1、经考试合格并持有设备操作证者，方准进行操作，操作者必须严格遵守有关安全、交接班等制度。 2、工作前应严格按照润滑规定进行注油，并保持油量适当，油路畅通，油标(窗)醒目，油杯、油线、油毡等清洁。 3、检查确认各手柄位置无误，再空运转10分钟左右。认真检查各部动作、音响是否正常。 4、安装钻夹头、钻套、钻头时，锥柄应清洁无毛刺并装牢；拆卸时应使用楔铁，禁止用手锥直接敲打夹头、钻套。
5、钻通孔及薄板零件时，应垫起工件，以防钻坏工作台面。 6、装卸工件时必须停车。装卸较重工件时要合理选用吊具和方法，并将摇臂转离工作台上方。摇臂下降时要防止钻头与工件碰撞。 7、工作台上禁止堆放工具、材料、杂物。严禁在工作台上曲、直工件。 8、钻床运转时严禁变速。变速时不准强力扳手柄。禁止超负荷运转。 9、钻床运转时，操作者不得离开；如需离开或停电时，应升起 钻杆，使钻头离开工件，并拉开电源开关。 10、机动进给接近钻通时，要用手动进给，钻头未脱离工件不 许停车。
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
摇臂钻床操作规程 1 适用范围 本文件规定了摇臂钻床的操作方法及操作过程注意事项。 本文件适用于摇臂钻床的操作。 2 操作规程要求 2.1 运行前准备 2.1.1 设备作业环境的要求 设备工作需要固定厂房，室内作业。工作电压恒定为380V，室内光线充足，夜间操作有照明要求，冬天室内温度不得低于10摄氏度。 2.1.2 对设备状态的规定 设备安装有水平固定的要求，固定电源（380伏），主轴箱、走刀箱机油润滑到位，设备性能良好。 2.1.3 对人员状态及劳保穿戴的要求 操作机床人员必须身体健康，视力良好，经培训合格，有识图操作能力。操作人员必须穿戴固定的劳保用品，袖口扎紧，戴好防护镜，装卸工件必须带手套，操作时严禁戴手套。 2.1.4 设备交接班的规定 交接班设备使用情况，填写好设备运转、保养记录。 2.1.5 设备启动前的检查准备要求 2.1.5.1手拿工具按巡回检查路线图对设备进行认真的巡回检查。 2.1.5.2 检查变速箱 2.1.5.2.1主轴有无研伤。 2.1.5.2.2各部位手轮是否灵活好用。 2.1.5.3 检查摇臂 2.1.5. 3.1导轨面有无研伤。 2.1.5. 3.2 螺丝是否紧固。
2.1.5.4检查电机 2.1.5.4.1主电机是否紧固。 2.1.5.4.2升降电机是否正常。 2.1.5.4.3液压夹紧电机是否正常。 2.1.5.5检查立柱 2.1.5.5.1立柱有无研伤。 2.1.5.5.2升降丝杠有无弯曲和研伤。 2.1.5.5.3水泵开关是否正常。 2.1.5.6检查冷却系统 2.1.5.6.1检查水泵是否正常。 2.1.5.6.2检查管线有无渗漏。 2.1.5.7 检查电器是否正常无杂物。 2.1.5.8 检查底座地脚螺丝是否紧固 2.1.5.9检查机床、工作台以及各主要滑动面，如有障碍物、工具、铁屑、杂质等，必须清理、擦拭干净。 2.1.5.10设备进行润滑 2.1.5.10.1对设备各加油孔进行加油。 2.1.5.10.2对各加油点进行加油。 2.1.5.10.3对各加油面、滑动面进行加油 2.1.5.11检查安全防护、制动（止动）、限位和换向等装置应齐全完好。 2.1.5.12检查安全防护、制动（止动）、联锁、夹紧机构等装置是否起作用。 2.2 生产过程操作 2.2.1 对操作规程、操作顺序和操作方式的规定 2.2.1.1打开电源开关，启动车床低速运转3－5分钟（冬季应5－15分钟），在运转同时检查各处油窗是否油量充足。 2.2.1.2开工前要认真消化图纸，按技术要求和工艺规程选择工位和工艺，而后开始工作。
摘要 本次毕业设计题目是“Z32K型摇臂钻床变速箱的改进设计”。Z32K型摇臂钻床是许多学校机械加工实习所用的设备，该产品是由前联钻床型号改制而成，已有三十多年的历史，但近年来，该型号钻床的生产率降低，经济效益较低，同时伴有工人劳动强度的增大，致使钻床的使用率下降，经调查分析，主要原因是该产品没有自动升降系统所致。为改进其使用效果，此次设计主要是对Z32K型摇臂钻床的升降系统进行分析设计与改进，并对钻床的主要传动零部件进行设计校核。同时针对其在实际使用过程中出现的一些问题，并在理论分析与计算的基础上，将其手动升降变为自动升降，然后制定出合理的传动方案，且选择合适的原动机作为它的动力源，使改进后的升降系统具有手动和自动升降并存的功能。 关键词：变速箱；手动、自动升降系统；摇臂钻床；直齿锥齿轮；强度校核
ABSTRACT The graduation project entitled "The advanced design of the gearbox of Z32K radial drilling machine". Z32K radial drilling machine as the equipment is used in many schools during the practice of machining. This product has been transformed from the former Soviet Union Drilling models for almost 30 years. However, the use of Z32K radial drilling machine has decreased in recent years because of low productivity of this drilling machine, the lack of economic efficiency on usage of Z32k comparably, and an increase in labors' intensity during the production. By the research analysis, the reduction of Z32K is because this product has shortage on the automatic lifting system. In order to improve the efficiency of Z32K, the lifting systems of Z32k radial drilling machine will
摇臂钻床安全操作规程示 范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
摇臂钻床安全操作规程示范文本 使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1．工作前对所用钻床和工卡量进行全面检查，确认无 误时方可工作。 2．严禁戴手套操作，女生发辫应挽在帽子内。 3．工件装夹必须牢固可靠。钻小件时，应用工具夹 持，不准用手拿着钻。 4．使用自动走刀时，要选好进给速度，调整好行程限 位块。手动进刀时，一般按照逐渐增压和逐渐减压原则进 行，以免用必过猛造成事故。 5．钻头上绕有长铁屑时，要停车清除。禁止用风吹、 用手拉，要用刷子或铁钩清除。 6．精铰深孔时，拔取圆器和销棒，不可用力过猛，以 免手撞在刀具上。
7．不准在旋转的刀具下，翻转、卡压或测量工件。手不准触摸旋转的刀具。 8．使用摇臂钻时，横臂回转范围内不准有障碍物。工作前，横臂必须卡紧。 9．横臂和工作台上不准存放物件，被加工件必须按规定卡紧，以防工件移位造成重大人身伤害事故和设备事故。 10．工作结束时，将横臂降到最低位置，主轴箱靠近立柱，并且都要卡紧。 请在此位置输入品牌名/标语/slogan Please Enter The Brand Name / Slogan / Slogan In This Position, Such As Foonsion
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)
摇臂钻床安全操作规程 1、摇臂钻床应有专人操作与保养。 2、作业前应该检查摇臂钻床电器、机械、工具、夹具是否存在异常，确认一切正常才能开机生产。 3、操作前要穿紧身防护服，袖口扣紧，上衣下摆不能敞开，不得在开动的机床旁穿、脱换衣服，或围布于身上，摇臂钻作业时禁止带围巾、领带、手套，防止机器绞伤。 4、在摇臂回转范围内，不得有障碍物，钻削前必须锁紧摇臂。 5、钻孔作业时必须缓慢进给，防止卡转引起钻头与机床损坏，造成钻出的孔不垂直不同心。 6、工具必须装夹牢固可靠，小件必须用夹具装夹钻孔，严谨手拿工件钻孔。 7、工作中摇臂的高度应调整适当，不宜过高。在加工过程中，摇臂、主轴箱必须处于夹紧状态。 8、在安装变径套和钻柄时锥度必须符合标准，锥面必须清洁，无伤痕。 9、工件的装夹必须牢固，钻透孔时必须在底面垫上垫块，不得钻伤设备工作台面。 10、用自动进给钻透孔，在接近钻透时，应改自动进给为手动进给。 11、装卸工件时应将摇臂转在一旁，根据工件重量和形状选择安全吊具，轻起轻放不得碰撞设备。 12、在调整钻孔深度的自动走刀时，应先使钻头接触工件，再把进给撞块按要求调到深度数值，并锁紧。 13、卸钻卡具（刀具）时，应将主轴退至靠近主轴箱端面，再用标准斜铁和用手锤轻轻敲打，不得碰打钻杆。 14、钻孔时必须经常注意清除铁屑，钻头上有长屑时要停车清除，禁止用风吹手拉，要用刷子或铁钩清除。在扩孔时不得用偏刃钻具。 15、工作中注意超负荷现象，发生异常响声，应立即停止自动进给，并消除超负荷原因。 16、攻螺纹时，操纵可逆顺结合主轴正反转，但必须注意将手柄放在固定槽中。 17、禁止开车变速，若变速挂轮的手柄挂不到位时，应点动一下再变换，但不得强力扳动手柄。 18、钻孔过程中钻头未退离工件前不得停车。严禁用手去停住转动着的钻头，反车时，必须等主轴停止后再开动。 19、薄板、大型或长形的工件竖着钻孔时，必须压牢，严禁用手扶着加工，工件钻通孔时应减压慢速，防止损伤平台。 20、禁止在设备上焊补或校直工件。 21、加工作业时要注意钻头、刀具的锋利，磨钝了的钻头、刀具不得继续使用。 22、钻削时要用机床冷却液冷却，不得使用清水进行冷却。 23、当设备出现异常现象，如油路不通、声音不正常、局部温度升高等均不得强行使用，不能排除应立即通知维修人员处理。 24、当设备发生事故，应保持现场并立即报告部门主管。 25、设备开动时严禁操作者高开岗位或托人代管。 26、工作后须卸下钻头将各手柄置于非工作位置上，主轴箱停放应靠近立柱，摇臂适当降低并刹好车，再切断电源以防止发生意外。 27、下班前十五分钟停机清扫设备，清扫部位按照设备保养的有关规定进行。 28、操作者要做好运行保养记录。
摇臂钻床安全管理制度 一、摇臂钻床故障分析 摇臂钻床故障实验故障的设置，都是用开关操作。并都集中组装在实验台的柜内，设置比较稳秘，操作简单方便。设置故障时只需打开柜门，便可操作故障开关。在实验中可以由指导老师设置故障，由学生来检测、测试。在实验台前面的面板上的原理图中，开关的连接处都有测试点，同学们可以通过这些测试点，以及接触器的常开、常闭触点来检测。 故障分析： 1、控制冷却泵电机不转 2、控制主轴电机不运转 3、控制摇臂电机（正反）不运转 4、控制液压泵电机不转 5、控制变压器失电,按任意开关无反应 6、故障点控制主控电路失电,任何动作不能起动 7、KM1 不能启动 8、KM1 能启动,其它都不能启动 9、缓吸时间继电器线圈失电缓吸断开,缓吸闭合不能启动 10、"KM 2、"KM 3、"KM4 都不能启动 11、"KM5 不能启动11 2、"YA不能启动
二、新型万向摇臂钻床的几个优点： 1、钻孔位置调整方便：钻孔位置调整时不需要摇手把使主轴箱沿摇臂导轨移动，而只需要轻松推拉摇臂上一特定部位,即可使主轴方便、快捷地到达新的加工位置。 2、一机多用：一台电机即可驱动主轴旋转，又可控制摇臂升降，而且这两种运动分别进行，主轴旋转时摇臂不升降，摇臂升降时主轴不旋转，这样设计结构简单，操作方便，省时省力。 3、加工范围大：传统的万向摇臂钻床加工范围实际上受到很大局限，例如：当主轴转到水平位置时，除非主轴箱处于摇臂最外端，否则由于摇臂与主轴平行且离的过近，而使工件无法置于钻头轴向移动范围之内（即无法加工工件）。而这种新型钻床则完全克服了上述缺点，因为其特殊结构，使得主轴无论转到何种角度，主轴始终处于最外端，这就不会因摇臂的干涉而使加工受到丝毫影响。 4、外形美观大方：传统的万向摇臂钻床由于有不可缺少、却又无法隐蔽而不得不裸露的花键轴，裸露花键轴的存在既不安全，又显得布局零乱。而新型钻床取消了花键轴，除主轴"部分在箱外、部分在箱内"外，其余运动部件都装在简单整齐的齿轮箱（摇臂）内，这样设计，使得整体造型线条明快、新颖独特、美观大方。 5、成本低： 由于彻底摒弃了传统的万向摇臂钻床的设计格局，在 2 完全保留原有功能的前提下进行功能重组，结构优化，使得零部件大大减少，因而降低了成本。 三、ZQ3035摇臂钻床摇臂与立柱的拼装及调整应注意以下问题： （1）将外立柱带键槽的一面回转到底座工作面的一边，清除键槽中的毛刺并保持立柱外圆表面的清洁。 （2）将摇臂套在外立柱上，安装立柱和摇臂夹紧机构、升降机构以及其它零件。摇臂夹紧后，其孔与外立柱表面配合应均匀紧密，用
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。
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…………………………………………………………………………
摇臂（万向）钻床操作规程 1、操作者必须熟悉本设备结构性能，经考试合格取得操作证后方可独立操作。 2、操作者要认真做到“三好”（管好、用好、修好）“四会”（会使用、会保养、会检查、会排除故障）。 3、操作者必须遵守使用设备的“五项纪律”和维护设备的“四项要求”的规定。 4、操作者要随时按照“巡回检查内容”的要求对设备进行检查。 5、严格按照设备润滑图表规定进行加油，做到“五定”（定时、定点、定量、定质、定人），注油后应将油杯（池）的盖子盖好。 6、停车八小时以上再开动设备时，应先低速运转五分钟，确认润滑系统畅通，各部传动正常后再开始工作。 7、工作中摇臂的高度应调整适当，不宜过高。在加工过程中，摇臂、主轴箱必须处于夹紧状态。 8、在安装变径套和钻柄时锥度必须符合标准，锥面必须清洁，无伤痕。 9、工件的装卡必须牢固，钻透孔时必须在底面垫上垫块，不得钻伤设备。 10、用自动进给钻透孔，在接近钻透时，应改自动进给为手动进给。 11、装卸工件时应将摇臂转在一旁，根据工件重量和形状选择安全吊具，轻起轻放不得碰撞设备。 12、在调整钻孔深度的自动走刀时，应先使钻头接触工件，再把进给
撞块按要求调到深度数值，并锁紧。 13、卸钻卡具（刀具）时，应将主轴退至靠近主轴箱端面，再用标准斜铁和用手锤轻轻敲打，不得碰打钻杆。 14、钻孔时必须经常注意清除铁屑，在扩孔时不得用偏刃钻具。 15、工作中注意超负荷现象，如保险结合子脱落或发出响声，应立即停止自动进给，并消除超负荷原因。 16、攻螺纹时，操纵可逆结合子使主轴正反转，但必须注意将手柄放在固定槽中。 17、禁止开车变速，若变速挂轮的手柄挂不到位时，应点动一下再变换，但不得强力扳动手柄。 18、钻孔过程中钻头未退离工件前不得停车。反车时，必须等主轴停止后再开动。 19、禁止在设备上焊补或校直工件。 20、注意刀具的锋利，磨钝了的刀具不得继续使用。 21、不得使用清水进行冷却。 22、当设备出现异常现象，如油路不通、声音不正常、局部温度升高等均不得强行使用，不能排除应立即通知维修人员处理。 23、当设备发生事故，应保持现场并立即报告公司或设备科。 24、设备开动时严禁操作者高开岗位或托人代管。 25、工作后须将各手柄置于非工作位置上，主轴箱停放应靠近立柱，摇臂适当降低，再切断电源。 26、下班前十五分钟停机清扫设备，清扫部位按照设备“巡回检查内
课程设计说明书 课程设计名称：《机械制造技术基础》课程设计 专业：机械设计制造及其自动化 学号： 学生姓名： 指导教师：
目录 第一章课程设计任务书 (1) 1.1 设计题目 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.3 设计时间 (1) 1.4 设计内容 (1) 第二章目的及意义 (2) 第三章零件的工艺分析 (2) 第四章工艺规程设计 (5) 4.1 确定毛坯的制造形式 (5) 4.2 制定工艺路线 (5) 第五章工序尺寸的确定 (6) 5.1 工序过程 (6) 5.2 工序尺寸链 (7) 第六章夹具设计 (9) 6.1 定位方式 (9) 6.1.1 定位要求 (9) 6.1.2 定位情况的说明 (9) 6.2 卡紧方式 (10) 6.3 定位误差分析 (10) 6.4 夹具设计 (10) 第七章配合及技术要求 (15) 第八章心得与体会 (15) 参考文献 (16)
第一章课程设计任务书 1.1 设计题目 设计钻摇臂小头孔的工序简图。已知：工件材料为45钢，毛胚为模锻件，所用机床为Z525型立式钻床，成批生产规模。为该工序设计一套钻床夹具。零件如图1-1所示。 图1-1 零件图 1.2 设计要求 中批量生产，手动夹紧，通用工艺装备，需要依次对被加工孔进行钻、扩、粗绞、精绞等。 1.3 设计时间 2015年6月23日——2015年7月1日 1.4 设计内容 (1)熟悉零件图 (2)绘制零件图（1张） (3)绘制毛坯图（1张） (4)编写工艺工程卡片和工序卡片（本工序，各1张） (5)绘制夹具总装图（1张） (6)说明书一份
第二章目的及意义 《机床夹具设计》课程设计是在学完了《机械制造技术基础》课程后进行的一个实践性教学环节。其目的是： 1、培养学生综合应用《机械制造技术基础》课程及其它有关先修课程的理论知识，把理论知识和生产实际密切结合，能够根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。 2、培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关资料文献的能力。 3、进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 4、培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。 第三章零件的工艺分析 摇臂工件三维图如图3-1所示。 图3-1 摇臂工件立体图 由三维图可大致看出其工艺要求，主要为确定基准孔、孔的定位及两空之间轴间距离，保证两摇臂孔精度。 零件的工艺性分析： 零件材料：45钢切削加工性良好。无特殊加工问题，故加工中不需要采取特殊工艺措施。刀具材料选择范围大，高速钢或YT类硬质合金都能胜任。刀具几何参数可根据刀具类型通过相关表格查取。 零件组成表面：端面、外圆面、孔、连接面等。
项目六、钻床的电气控制 （一）、内容要求： 1．主轴电动机控制主轴电动机M1为单向旋转，由按钮SBl、SB2和接触器KMl实现起动和停止控制。主轴的正、反转则由M1电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过液压系统操纵机构，配合正、反转摩擦离合器驱动主轴正转或反转。 2．摇臂升降控制摇臂钻床在加工时，要求摇臂应处于夹紧状态，才能保证加工精度。但在摇臂需要升降时，又要求摇臂处于松开状态，否则电动机负载大，机械磨损严重，无法升降工作。摇臂上升或下降时，其动作过程是，随着升降指令发出，先使摇臂与外立柱处于松开状态，而后上升或下降，待升降到位时，要自行重新夹紧。由于松开与夹紧工作是由液压系统实现，因此，升降控制必须与松紧机构液压系统紧密配合。 M2为升降电动机，由按钮SB3、SB4点动控制接触器KM2、KM3接通或断开，使M2电动机正、反向旋转，拖动摇臂上升或下降移动。 M3为液压泵电动机，通过接触器KM4，KM5接通或断开，使M3电动机正向带动双向液压泵送出压力油，经二位六通阀至摇臂夹紧机构实现夹紧与松开。 下面以摇臂上升为例简述动作过程：按下SB3按钮，时间继电器KT线圈通电，瞬时常开触点(13-14)闭合，接触器KM4线圈得电，液压泵电动机M3起动旋转带动液压泵送出压力油，同时断电延时断开的KT常开触点(1-17)闭合，使电磁阀YV线圈得电，液压泵输出的压力油经二位六通阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压上行程开关SQ2发出摇臂已松开信号。此时，SQ2触点(6-13)断开，使接触器KM4线圈断电，液压泵电动机M3停转，油路单向阀保压，摇臂处于松开状态。与此同时，SQ2触点(6-7)闭合，接触器KM2线圈得电，升降电动机M2得电起动旋转，带动摇臂上升，待摇臂上升至所需位置时，松开按钮SB2，KM2线圈断电，M2电动机停转，摇臂停止上升。同时KT线圈也断电，KT常闭触点(17-18)瞬时闭合，而其延时断开的常开触点(1-17)仍未打开，使电磁阀YV继续得电，同时接触器KM5线圈得电，液压泵电动机M3反转，反向送出压力油，经二位六通阀反方向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。KT延时打开触点，经过1~3s延时后断开，同时活塞杆通过弹簧压下行程开关SQ3，使触点SQ3(1-17)也断开，电磁阀YV、KM5线圈断电。液压泵电动机M3停转，摇臂上升后重新夹紧过程结束。行程开关SQ2为摇臂放松信号开关。行程开关SQ3为摇臂夹紧信号开关。时间继电器KT延时断开常开触点是为保证当瞬间操作SB3或SB4，使KM 4得电摇臂开始松开后放开SB3或SB4时，若KM4过早断电，可能造成摇臂处于半松开状态。有了KT延时断开触电(1-17)后，则能在KT线圈断电1~3s内处于闭合状态，使KM5线圈得电，液压泵电动机M3反向旋转，使摇臂重新夹紧，直到延时时间到，KT触点断开，SQ3动作，KM5断电为止，这样就保证了摇臂在加工工件前总是处于夹紧状态。 3．夹紧、松开控制Z3040型摇臂钻床除了上述摇臂上升下降过程需要夹紧、松开控制外，还有主轴箱和立柱的松开、夹紧控制。主轴箱和主柱的松开、夹紧从液压系统中看出二者是同时进行的。 当按下松开按钮SB5，接触器KM4线圈得电，液压泵电动机M3正转，拖动液压泵输送出压力油，经二位六通阀，进入主轴箱与立柱的松开油缸推动活塞和菱形块，使主轴箱与立柱实现松开，此时由于YV不得电，压力油不会进入摇臂松开活塞，摇臂仍处于夹紧状态。当主轴箱与立柱松开时，行程开关SQ4不受压，触点(10l-102)闭合，指示灯HLl亮，表示主轴箱与立柱处于松开状态，可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动至适当位置。同时
目录 中文摘要及关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 英文摘要及关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 第一章概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.1摇臂钻床的简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.2摇臂钻床的国内发展动态及趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第二章原动机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.1常用原动机的运动形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.2原动机的驱动形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.3原动机选择应考虑的因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.4原动机的性能比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.5确定原动机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 第三章机械传动设计方案的拟订与比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.1传动设计方案评价的目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.2传动设计方案评价的原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.3系统设计方案的比较与确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 第四章绘制变速箱中升降系统的传动机构运动简图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 第五章传动部分运动和动力分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 5.1部分传动连接设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 5.2传动比、各轴转速、功率及转矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 5.3齿轮材料的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 5.3.1齿轮材料的基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 5.3.2常用材料及热处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 5.4直齿圆锥齿轮的尺寸设计计算及校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 5.4.1圆锥齿轮的各参数设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 5.4.2受力分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 5.4.3结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 5.4.4计算载荷．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5.4.5齿面接触疲劳强度的校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
Z3050型摇臂钻床操作说明 实训目的以及要求： 目的是使同学熟练掌握Z3050机床的操作以及检修方法。要求同学在规定时间内可以独立、快速完成检修任务。 一、工作原理： 首先把两个电机切换开关扳至“1”的位置，合上Z3050单元的组合开关QS1, 电源指示灯HL亮，则Z3050单元正常供电，即可通过Z3050单元的控制按钮站，工作前先将SQ3压上。 1、主轴电动机的控制： 按启动按钮SB2，主轴电动机M1启动，M1工作指示灯HL3亮，停车时，按SB1，M1电机停止，工作指示灯HL3灭。 2、摇臂升降控制： 按下摇臂上升（或下降）按钮SB3（或SB4），断电延时时间继电器KT得电动作，M3液压泵电动机得电运转，电磁铁YA吸合，使摇臂松开。将行程开关SQ2压合
（即此时压上SQ2），升降电动机M2正转（或反转），带动摇臂上升（或下降），当摇臂上升到所需的位置时，松开SB3（或SB4），M2电机停止运转，摇臂停止升降，同时扳动SQ3，使SQ3不受压，KT的延时时间到达后，M3电机反向运转，使摇臂夹紧，同时电磁铁YA断电释放；然后再将SQ3压上，液压泵电动机M3停止运转。
利用位置开关SQ1、SQ5来限制摇臂的升降行程，当摇臂上升到极限位置时，使SQ1压上，则摇臂电动机停止正转，摇臂停止上升；当摇臂下降到极限位置时，使SQ5压上，则摇臂电动机停止反转，摇臂停止下降。 3、立柱和主轴箱的松开和夹紧控制： 立柱和主轴箱的松开或夹紧控制是同时进行的。按下松开按钮SB5（或夹紧按钮SB6），液压泵电动机M3正转（或反转）使立柱或主轴箱松开（或夹紧）。 4、冷却泵电动机M4的控制：
目录 引言 (1) 一、设计目的 (3) 二、钻床传动特点与控制要求 (3) 三、机床控制线路的控制 (4) 四、摇臂钻床电气控制原理图 (9) 五、选择电气元件 1、电动机的选择 (11) 2、低压电器的选择 (11) 3、热继电器 (13) 4、熔断器 (13) 5、其他电器元件 (15) 六、主要硬件接线图 PLC I\O电气接线图 (17) 七、控制系统设计 1、控制程序流程图设计 (28) 2、摇臂钻床PLC程序设计 (19) 八、系统调试及结果分析 1、调试前安全检查 (22) 2、调试 (23) 五、总结 六、参考文献
引言 钻床为孔加工机床，按其结构形式不同，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床、多轴钻床及摇臂钻床。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产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。摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。摇臂钻床加工范围广，摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船等行业。此次任务就是Z3040摇臂钻床的控制系统的设计。
Z3040型摇臂钻床结构示意图如下图所示： 图一
一、设计目的： 课程设计是机电控制技术课程的重要组成部分是考察学生动手能力的主要途径，能帮助学生提高解决实际问题的能力，做到学以致用。通过电气控制系统的设计实践，使学生掌握电气控制的设计方法、安装过程、资料整理和电气绘图软件的使用方法。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。 二、钻床传动特点与控制要求 1.传动特点 摇臂钻床加工时，主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削一边进行纵向进给，其运动形式为： （1）主运动：主轴的旋转运动； （2）进给运动：主轴的纵向进给； （3）辅助运动：摇臂沿外立柱上下运动，主轴箱沿摇臂水平导轨做长度方向移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。