高精度珩磨机控制系统设计_陆永耕

第1章绪论课题背景立式枪管珩磨机是枪支生产企业中的一种特殊的机械加工设备，主要用于枪管内孔的最终加工工序，~。

近几十年来，枪管内孔的加工设备发展迅速，例如枪钻机、铰孔机、镗床等，但这些加工设备加工的孔径表面精度不如珩磨机的加工精度高，这将影响枪支的使用寿命，也会限制枪支零件的通用性和标准性。

最重要的是，这样的产品质量不能够占领市场。

众所周知，精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑技术，是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向。

故此类技术的发展是就具有了现实意义，而珩磨技术属于精密加工技术的一种形式。

同时，枪管内孔加工设备的设计和制造水平，能够代表枪支生产领域的技术水平，对于提高我国警、军的战斗力和保障力，都有极其重要的影响。

因此，发展立式枪管珩磨机就显得十分重要了。

磨削加工技术发展概况珩磨工艺是磨削加工的一种特殊形式，它随着磨削技术的发展不断的发展起来，那就简单介绍一下磨削加工技术发展情况。

磨削加工是利用磨料去除材料的加工方法。

用磨料去除材料的加工是人类最早使用的生产技术方法。

18世纪中期出现第一台外圆磨床，用石英石、石榴石等天然磨料敲凿成磨具，进而用天然磨料和粘土烧结成砂轮，随后又研制成功平面磨床，应用磨削技术逐渐形成。

1901年以后，相继发明人工熔炼的氧化铝（刚玉）、碳化硅磨料。

20世纪40年代末期，人造金刚石问世。

1957年研制成功立方氮化硼、超硬磨料人造金刚石砂轮与立方氮化硼砂轮的应用及磨削技术的发展，使磨削加工精度及加工效率不断提高，磨削加工应用范围日益扩大[1]。

解放前，我国磨床工业及磨料工业几乎是一片空白。

上海牙中机器厂（今上海第三机床厂）于1944年制造出我国第一台外圆磨床。

解放后，我国相继建立了现代的磨床、磨料、磨具制造厂及专业研究所，造就了一大批从事磨床设计制造、磨料磨具研究、制造的专业科学技术队伍。

1955年以前，试制并生产了黑、绿色碳化硅和白、棕色的刚玉，陆续开发了各种磨具。

4控制系统设计4.1珩磨机控制系统概述通过设计要求我们可以知道，我们所需要设计的珩磨机属于高度自动化的机械，在操作过程中人工操作的部分必须要尽可能的压缩，将更多的控制通过PLC 来实现自动化操作。

在本次设计的珩磨机，主要工作过程可以简述为启动液压工作站--夹紧缸到位并保压--磨头启动--伸缩缸快进--伸缩缸匀速珩磨--伸缩缸快退--夹紧缸退回--结束珩磨。

在控制系统中，我们需要实现液压站的启停、液压缸的伸缩、液压马达驱动磨头旋转等动作，其中液压缸的伸缩还分为快进-工进-快退三个环节，夹紧缸需要在到达工作位置后保持压力，液压马达的转速也需要进行设计。

珩磨过程也有要求，珩磨是否达到要求，如果未达标还需要进行二次珩磨等等问题，都需要在控制系统的设计中一一解决。

4.2硬件系统的设计4.2.1PLC的选型设计由于控制系统中涉及多个按钮，包括电机的启停、液压缸的伸缩和磨头的旋转等，需要占用12个输入端点。

输出控制换向阀换向、电机接触器和指示灯等，需要占用7个输出端点。

根据设计所需I/O点数，查询各型号PLC的相关参数，在进行多次对比后，我们最终决定选择西门子S7-200 CPU224可编程控制器，其本机拥有14个数字量输入，10个输出，可满足珩磨机电气控制系统的各项控制要求。

SIMATIC S7-200 Micro 自成一体：特别紧凑但是具有惊人的能力，特别是有关它的实时性能，它速度快，功能强大的通讯方案，并且具有操作简便的硬件和软件。

这一切都使得SIMATIC S7-200 Micro PLC在一个紧凑的性能范围内为自动化控制提供一个非常有效和经济的解决方案。

其一般性能如下表：4.2.2PLC控制系统的I/O点分配输入/输出接口是可编程控制器与外界交流的门户，输入端点接收外界向PLC传递的信号，如操作按钮、选择开关以及其他一些信息，通过输入接口电路将这些外部信号转换为可以供中央处理器进行接收和处理的信号。

本科毕业设计(论文) 题目：立式内孔表面珩磨机的总体设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生：学号：指导教师：2013年05月立式内孔表面珩磨机的总体设计摘要随着科学技术的迅速发展，国民经济各部门所需求的多品种、多功能、高精度、高品质、高度自动化的技术装备的开发和制造，促进了先进制造技术的发展。

珩磨加工是一种最常用的内孔表面加工方式，近年来随着对油缸等产品市场需求量的大幅提升,如何找到经济高效的内孔精密加工方法，成为许多厂家面临的课题。

磨削加工技术是先进制造技术中大的重要领域，是现代机械制造业中实现精密加工、超紧密加工最有效、应用最有效的基本工艺技术。

本次设计从分析机械系统设计的任务和目标开始，介绍机械系统的组成，各组成部分之间的配置，选择和结构匹配性设计，以及进行机械系统整体设计时应该考虑哪些问题，目的是培养学生结构设计创新和整体设计的能力，培养自己的综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，以加强对理论知识的理解。

本次设计首先是珩磨机的总体设计，主要包括主轴箱，珩磨头，主轴以及带传动、液压系统传动等部分的设计。

对珩磨机做了简单介绍，接着对珩磨机的主要部件进行了尺寸计算和校核。

该设计代表了珩磨机设计的一般过程。

关键词：珩磨机；主轴；珩磨；液压系统AbstractWith the rapid development of science and technology, the demand of national economic sectors more varieties, multi-function, high precision, high quality, high automation technology and equipment development and manufacturing, to promote the development of advanced manufacturing technology. Honing processing is one of the most commonly used way of inner hole surface treatment, in recent years, along with the market demand for oil cylinder and other products, how to find a economic and efficient inner hole precision machining method, many manufacturers are faced with the task. Grinding technology is one of the important areas, cuhk advanced manufacturing technology is implemented in modern mechanical manufacturing precision machining, the super close the most effective, the application of the most effective technology.This design from the analysis of mechanical systems design tasks and goals, the composition of the mechanical system is introduced in this paper, configuration, between each component matching selection and structure design, and what issues should be considered when the overall design of mechanical system, the purpose is to cultivate students innovative structural design and the overall design ability, cultivating their comprehensive analysis and solve this major general engineering technical problem of ability to work independently, to strengthen the understanding of theoretical knowledge. First is the overall design of honing machine, the design mainly includes the main spindle box, honing head, shaft and belt transmission, hydraulic system and other parts of the design. For honing machine to do a simple introduction, and then for a major part of the honing machine to calculate and check the size. This design represents the general process of honing machine design.Key Words:honing ；machine headstock ；honing；hydraulic system目录1 绪论 (1)1.1 普通珩磨加工 (1)1.2 珩磨加工原理 (1)1.3 珩磨加工特点 (2)1.4 课题来源及组织架构 (3)2总体方案设计 (4)2.1 整体布局设计要求 (4)2.2 珩磨机床结构特点 (4)2.3 珩磨机床传动部分设计 (4)2.3.1 立式珩磨机特点 (4)2.3.2 设计传动部件 (5)2.3.3 珩磨前工序要求 (5)2.4 珩磨液的选择 (6)3 立式珩磨机结构计算 (7)3.1 珩磨头工艺参数的计算 (7)3.1.1 选择珩磨油石 (7)3.1.2 加工余量 (7)3.1.3 珩磨油石的越程 (8)3.2 设计计算珩磨速度 (8)3.3 珩磨机主运动参数 (9)3.3.1 主运动参数 (9)3.3.2电机的选择 (10)3.3.3 传动比分配 (11)3.4 减速器的设计 (12)3.4.1 减速器的类型 (12)3.4.2 减速器选用 (12)3.4.3 ZDY100型减速器特点 (13)3.5 带传动的设计 (13)3.5.1 确定计算功率 (13)3.5.2 选取V带带型 (13)3.5.3 确定带轮基准直径并验算带速 (14)3.5.4 带速验算 (14)3.5.5 V 带基准长度和传动中心距的确定 (14)3.5.6 验算小带轮包角 (14)3.5.7 计算V 带根数 (15)3.5.8 计算单根V 带预紧力min 0)(F (15)3.5.9 计算轴压力F (15)3.5.10 带轮结构 (15)3.6 直齿锥齿轮的设计计算 ................................................................................... 15 4 轴的结构设计 .. (19)4.1 轴结构设计基本要求 (19)4.2 改善轴装配及加工工艺一些措施 (19)4.3 轴刚度校核 (19)4.3.1 轴Ⅰ结构 (20)4.3.2 轴强度验算 (23)4.3.3 轴材料及热处理........................................................................................ 27 5 轴承选用及校核 (28)5.1 轴承选用及校核 (28)5.2 滚动轴承预紧和游隙....................................................................................... 28 6 液压油缸的设计计算 (31)6.1 确定液压缸内径 (31)6.2 确定缸筒厚度 (32)6.3 缸筒底部厚度计算 (32)6.3.1 缸筒加工要求 (32)6.3.2 活塞杆结构 (32)6.4 活塞杆校核 (32)6.5 活塞杆加工要求 (33)6.6 机架设计........................................................................................................... 33 7 总结........................................................................................................................ 35 参考文献 ................................................................................................................... 36 致谢 ............................................................................................................................ 37 毕业设计（论文）知识产权声明 ....................................错误！未定义书签。

立式珩磨机设计-开题报告摘要：本文旨在设计一台立式珩磨机，以解决目前市场上横向研磨机存在的一些问题，如安全性、精度等。

通过详细分析市场需求和技术要求，确定了设计方向和目标。

本设计将通过改进机械结构、优化控制系统和引入自动化技术来提高机器的性能和使用便利性。

设计方案将基于现代设计理论和机械原理，并利用计算机辅助设计软件进行模拟和优化。

预计该立式珩磨机将具有更高的加工精度、更高的安全性和更高的生产效率。

本设计将分为产品需求分析、设计方案、工艺技术和设计效果评估等几个部分进行详细阐述。

1.介绍立式珩磨机是一种常见的金属加工设备，用于对工件表面进行研磨处理。

它具有研磨效果好、加工精度高、生产效率高的特点，广泛应用于各个领域。

然而，目前市面上存在一些问题，如安全性不高、精度不稳定等。

因此，本设计旨在开发一种新型的立式珩磨机，以提高其性能和使用便利性。

2.产品需求分析根据市场调研和用户反馈，我们对新型立式珩磨机的需求进行了分析。

主要需求有：-安全性：研磨机在使用过程中需要具备良好的安全性能，包括防护装置、紧急停机按钮等。

-精度：研磨机的加工精度对于产品的质量和性能具有重要影响，因此需要提高加工精度和稳定性。

-生产效率：提高生产效率是制造企业的重要目标，因此新型研磨机需要更高的加工效率和生产能力。

-使用便利性：用户在使用过程中需要方便、简单的操作界面和功能布局，减少使用和维护的困扰。

3.设计方案根据需求分析，我们制定了以下设计方案：-机械结构改进：优化研磨机的结构设计，提高其加工精度和稳定性。

通过改进支撑结构、加强主轴和床身刚性等措施，提高机械性能。

-控制系统优化：引入先进的控制系统，如PLC控制、伺服驱动等，提高机器的精度和稳定性。

同时，加入监控系统，实时检测机器运行状态和异常情况，保障安全性。

-自动化技术应用：引入自动化技术，如自动上下料系统、自动夹具换位系统等，提高生产效率和使用便利性。

4.工艺技术在设计过程中，我们将运用现代设计理论和机械原理，通过计算机辅助设计软件进行模拟和优化。