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基于PLC控制的单面多轴组合钻床.doc
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基于PLC控制的单面多轴组合钻床.doc
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摘 要
本文依据液压传动原理和 PLC 控制技术,设计了一套基于 PLC 控制的单面多轴组合钻
床的液压系统。该系统能自动完成机床的快进、工进、快退以及夹紧松开的动作循环,
从而减轻工人劳动强度,提高生产效率。
依据单面多轴组合钻床工作循环的要求,本文主要开展的工作有:液压系统的设计 、
PLC 控制系统的设计以及液压站的设计。液压系统的设计主要完成了液压系统原理图的
拟定、液压元件的计算与选型;控制系统的设计主要进行控制系统动作流程图的拟定 、
I/O 口分配、接线图绘制和程序编制及上机调试;液压站的设计主要是确定液压站的结构
形式、油箱的结构设计及在 Pro/E 环境下的油路块设计。
关键词:液压站;PLC 控制;液压系统;组合机床;Pro/E
I
ABSTRACT
According to hydraulic control principle and PLC control technology, this paper designed a
hydraulic system of single multi-axis drilling machine based on the combination. The system can
automatically complete the machine's action cycle such as fast-forward, working forward,
rewind, and release the clamping, by this, the worker’s labor intensity has been reduced and the
production efficiency has been improved.
On the basis of the requirements of the working cycle of single multi-axis combination drilling
machine, the work of this paper are: the hydraulic system design, PLC control system design and
hydraulic design. Complete hydraulic system design of the main hydraulic system schematic
formulation, calculation and selection of hydraulic components; control system to control the
main operation flow chart of the proposed system, I / O port allocation, wiring and
programming, and drawing on machine debugging; hydraulic station are designed primarily to
determine the structure of the form of hydraulic, fuel tank structural design and in Pro / e
environment oil block design.
Key words: hydraulic; PLC control; hydraulic system; combination machine; Pro / E
II
目 录
摘 要.................................................................................................................................................I
ABSTRACT....................................................................................................................................II
1 绪 论.............................................................................................................................................1
1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史............................................................................1
1.2 组合机床的国内外现状...............................................................................................2
1.2.1 国内组合机床现状........................................................................................................................2
1.2.2 国外组合机床现状........................................................................................................................3
1.3 课题设计的目的和意义...............................................................................................4
1.4 设计内容..................................................................................................................4
1.5 本章小结..................................................................................................................4
2 液压系统的设计与计算..............................................................................................................5
2.1 液压传动的的概况及概念............................................................................................5
2.1.1 液压传动........................................................................................................................................5
2.1.2 液压系统的组成............................................................................................................................5
2.1.3 液压系统的应用............................................................................................................................5
2.2 液压传动系统的设计内容与步骤..................................................................................5
2.2.1 明确对液压系统的设计要求........................................................................................................6
2.2.2 分析工况,确定液压系统的主要参数........................................................................................6
2.2.3 进行液压系统的方案设计............................................................................................................9
2.2.4 计算与选择液压元件....................................................................................................................9
2.2.5 验算液压系统性能......................................................................................................................11
2.2.6 绘制正式工作图,编制技术文件..............................................................................................13
2.3 液压传动系统设计与计算..........................................................................................14
2.3.1 液压系统的设计要求..................................................................................................................14
2.3.2 组合机床工作情况分析,确定液压系统主要参数.................................................................14
2.3.3 设计方案,拟定液压系统原理图..............................................................................................17
2.3.4 计算和选择液压元件..................................................................................................................18
2.3.5 验算液压系统性能......................................................................................................................21
2.4 本章小结................................................................................................................24
3 液压站的设计............................................................................................................................25
3.1 液压站的结构设计...................................................................................................25
3.1.1 液压泵组的安装方式..................................................................................................................25
3.1.2 油箱的设计..................................................................................................................................26
3.1.3 其它元件的选择..........................................................................................................................30
3.2 油路块的三维造型设计.............................................................................................30
3.2.1 液压集成回路设计......................................................................................................................30
3.2.2 Pro/E 环境下各块的设计............................................................................................................31
3.2.3 工程图的转换..............................................................................................................................36
III
3.3 液压站装配图的绘制................................................................................................38
3.4 本章小结................................................................................................................38
4 卧式单面多轴钻孔组合机床液压控制系统的设计................................................................39
4.1 液压系统 PLC 控制模块的设计...................................................................................39
4.1.1 可编程序控制器的特点和应用..................................................................................................39
4.1.2 工艺流程的编写..........................................................................................................................40
4.1.3 输入输出电路 I/O 口的分配.......................................................................................................40
4.2 接线图的绘制..........................................................................................................42
4.3 梯形图的绘制..........................................................................................................42
4.4 指令表的转化..........................................................................................................45
4.5 安装调试................................................................................................................46
4.6 本章小结................................................................................................................46
结 论..............................................................................................................................................47
致 谢..............................................................................................................................................48
参考文献.......................................................................................................................................49
附 录 液压站装配图.....................................................................................................................50
IV
1 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,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。
机床是人类在长期生产实践中,不断改进生产工具的基础上生产的,并随着社会生产
的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的,所有运动都是由人力或
畜力驱动,主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯,它们实际上并不是一种完整的
机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床,是在 18 世纪中叶才开始发展起来的。
当时,欧美一些工业最发达的国家,开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方
式的过度,需要越来越多的各种机器,这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明
付诸实用,1770 年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797 年发明了带有机动
刀架的车床,开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声,不仅解放了人的双手,并使
机床的加工精度和工效起了一个飞跃,初步形成了现代机床的雏型。续车床之后,随着
机械制造业的发展,其他各种机床也陆续被创制出来。至 19 世纪末,车床、钻床、镗床、
刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。
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,即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。
综观机床的发展史,它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展,并始终围
绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的,现代机床总
的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。
我国的机床工业是在 1949 年新中国成立后才开始建立起来的。解放前,由于长期的
封锁统治和 19 世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺,我国的工农业生产非常落后,既没
1
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