四工位组合机床控制系统的设计
【摘要】
作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。
四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面进行加工。一次加工完成一个零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式,总体的控制流程,当按下启动按扭后，上料机械手向前，将零件送到夹具上，夹具加紧零件，同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，进料装置放料，然后四个工作滑台向前，四个加工动力头同时加工（洗端面），加工完成后。由四工位加所实现的是加工按次序加工。本次加工按次序分为在一工位装卸、二工位打中心孔、三工位钻孔、四工位加工螺纹。
本文运用大学所学的知识，提出了四工位组合机床的结构组成、工作原理以及液压回转工作台液压系统、动力头液压系统的组成，构建了四工位组合机床机械、液压控制系统总的指导思想，从而得出了该四工位组合机床的优点是高效，经济，并且运行平稳的结论。
关键词：液压技术四工位组合机床液压系统结论
The design of the control system of the four working position combination machine tool 【ABSTRACT】
As one of the modern machinery equipment ransmission and control important technical means, hydraulic technology in the field of national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology has high energy density, flexible and convenient configuration, large speed range, rapid and smooth work ability, easy to be controlled and overload protection, easily rintegration ,system integration design ,easy maintenance in manufacturing operation and other significant advantages n technology which make it become the basic technology of modern mechanical engineering.
it can be engaged in the adjustment, the mounting indentation, the grinding wheel formation, the swaging metal parts formation, the plastic products and the powder products suppressed formation.including the choice of motor, a crank connecting rod transmission design, shaft design, bearing design, selection of the key and the design of the frame, trying to through the design, so that the transport mechanism of walnut is simple, and can improve the efficiency, and also can reduce the energy consumption.Vibrating conveyer is the eccentric wheel drives a connecting rod to generate centrifugal force, the materials can be separated. This paper is divided into several parts to illustrate the design process, so I did about graduation design walnut vibration conveying equipment.
Graduation project this time is a tube axial compressive loading machine. This paper introduces the theoretical calculation to design sleeve pressing machine structure, working principle and main parts of the strength check and the advantages of the sleeve, pressing machine is efficient.
Keywords:enery operation intergrtin design modern advantages
目录
1 绪论 (1)
1.1 课题的意义、背景及现状 (1)
1.2 组合机床概述 (2)
1.3 液压系统的基本组成 (3)
2 组合机床液压系统的工况分析 (7)
2.1 负载分析 (8)
2.2 运动分析 (9)
3 液压系统主要参数的确定 (10)
4 确定液压系统方案和拟定液压系统原理图 (13)
4.1 确定液压系统方案 (14)
4.2 确定基本回路 (15)
4.3将液压回路综合成液压系统 (16)
5 选择液压元件 (17)
5.1 液压泵 (18)
5.2 阀类元件及辅助元件 (19)
5.3 油管 (19)
5.4 油箱 (20)
5.5 密封件的选择 (21)
6 液压缸在实际中的应用情况分析 (22)
结束语 (23)
谢辞 (24)
参考文献 (25)
1 绪论
由于液压工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。液压工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的液压产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代液压工程液压和液压设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。
1.1 课题的意义、背景及现状
液压工业是一个国家的重要产业，液压工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开液压工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对DG型液压缸进行改良和优化是当务之急。有大型压管设备企业对设备的安全指标的有着一定生产的严格要求。在生产设备的企业，充分考虑到在设备运行中可能出现的问题，从而减少噪声污染引起的振动或不当操作设备的现象等。广泛的液压工程和多方位的服务领域都需要液压系统的支持，在各行各业，特别是工程机械领域，液压缸的使用非常广泛，几乎无处不在。传统的液压传动形式已经不能够满足当今越来越快的工业脚步的进展，迫切需要液压系统进行更新换代处理，从而来满足当今社会液压工业发展的需要。总之，现代液压工程有五个业务领域：能源液压的开发和交付，用于生产各种产品的液压开发和交付，在各种液压服务的开发和交付，以及家庭和个人生活中的应用提供了各种液压的发展，液压臂的开发和交付。水利工程的理论基础的建立和发展。例如，在工程力学、流体动力学流体和压力的研究；金属和非金属材料性能的研究，材料科学与工程中的应用；热生成热力学，传导和开关；各种液
压部件的研究有不同的功能，工作原理，结构，和液压原理和液压零件的科学设计计算；研究金属和非金属成型和金属切削加工技术和非技术等。研究，并开发新的液压产品，不断改进现有产品和生产新一代液压产品来满足当前和未来的需求设计。液压产品包括：规划和实施生产设施；生产调度生产计划的发展和实施的准备；制造工艺；设计和制造工具，模具和材料定额；确定工作定额；组织加工，装配，测试和包装运输；产品质量的有效控制。液压机制造企业的经营管理。液压系统的液压部件通常是由许多独特的形状组合，精密零件的加工工艺复杂的产品。一个单件、小批量的生产量，而且在批量，大批量生产，直到。销售目标在所有行业和个人，家庭。还卖的社会经济条件影响下，可能会出现大的波动。因此，液压元件制造企业的管理和经营特别复杂，和生产管理的研究，规划和管理等企业都开始在液压行业。液压产品的应用。这包括选择，排序，检查，安装，调整，操作，维护，修理和用于各种工业和成套液压设备的液压改造，液压产品保证长期使用的可靠性和经济。液压产品的应用。这包括选择，排序，检查，安装，调整，操作，维护，修理和改造各种工业用液压及成套液压设备，液压产品，保证长期使用的可靠性和经济性。
因此为提高机床的生产率，改善工人的劳动条件，提高一般机床切削加工的自动化程度，提高控制系统的可靠性，对现有机床进行PC改造，仍然具有非常现实的意义，正是利用了PC控制技术具有功能强，速度快，可靠性高，经济实用等特点，针对双面组合钻床的控制部分进行了改造，并分析了系统的性能。
1.2 组合机床概述
组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。
1.3 液压系统的基本组成
液压系统分别由一下几个部分组成：
1，动力元件（油泵），它的作用是将原动机的液压能转换成液压能的流体动力部分液压传动。
2，执行机构（油缸，液压马达）是液压能转换成液压能的能量。其中，气缸的直
线运动，将电机的旋转运动。
3，压力阀的作用是必需的流体动力速度无级调节，压力的工作流体的液压系统，流量和流量调节控制。
4，除了辅助组件以外的其他组件，三部分包括压力表，过滤器，存储设备，冷却器，管件和坦克，等，他们都是同等重要的。
2 组合机床液压系统的工况分析
2.1 负载分析
系统的负载包括切削负载、惯性负载及摩擦阻力负载。
1)切削负载
由机械切削加工方面的知识可知，用高速钢钻头（单个）钻铸铁孔时轴向切削力Ft(单位为N)为：
Ft=25.50.80.6()Ds HBS
式中：D —钻头直径，单位为mm ；
s —每转进给量，单位为mm/r ；
HBS —铸件硬度。
根据组合机床加工特点，钻孔时主轴转速n 和每转进给量s 按“组合机床设计手册”取：
对φ13.9mm 的孔：1n =360 r/min ，1s =0.147 mm/r ；
对φ8.5mm 的孔：2n =550 r/min ，2s =0.096 mm/r ；
所以，系统总的切削负载Fq 为：
0.80.60.80.61025.513.90.147260225.58.50.096260Fq =????+????＝27667.069 N 惯性负载
512066.667600.15m v F m N t ?==?=??
阻力负载
机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为：
1209.81176n F mg N ==?=
静摩擦阻力：
0.21176235.2tf s n F f F N
==?=
动摩擦阻力： 0.11176117.6fd d n F f F N ==?=
由此得出液压缸在各工作阶段的负载，如表1所列：
表1 液压缸在各工作阶段的负载L F
按表1数值绘制的动力滑台负载图1(a)所示:
图1(a) 组合机床液压缸负载图
2.2运动分析
根据工作循环（总行程312150l l l mm =+=，工进速度1112253/min v n s n s mm ==≈），绘制动力滑台速度图,如图1(b)所示：
图1(b) 组合机床液压缸速度图
3 液压系统主要参数的确定
根据表2、表3可知，当组合机床在最大负载约为24000N 时，取液压系统工作压力14p MPa =。
表2按负载选择系统工作压力
表3按主机类型选择系统工作压力
鉴于要求动力滑台快进、快退速度相等，液压缸可选用双作用单活塞杆式，并在快进时作差动连接。在此情况下，通常液压缸无杆腔的工作面积1A 为有杆腔工作面积2A 的两倍，即速比12/2A A ?==。
在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压2p ，以防止孔钻通时滑台突然前冲。在液压缸结构参数尚未确定之前，一般按经验数据估计一个数值。系统背压的一般经验数据为：回油路有调速阀或背压阀的系统取0.5MPa ～1.5 MPa ，现取液压缸回油背压推荐值取2p ＝0.6MPa 。
快进时，液压缸作差动连接，管路中有压力损失，有杆腔的压力应略大于无杆腔，但其差值较小，可先按0.3MPa 考虑。快退时回油腔中也应具有背压，这时2p 也可按0.6MPa 估算。
用工进时的负载值计算液压缸面积（取液压缸的机械效率m η=0.96）：
32261223485.121 3.30610()0.96(420.6)10
L
m F A m p p η?-===?-??-? 321222 6.61210A A A m ?-===?
0.0918D m == 0.7070.065d D m ==
将直径按GB/T 2348－1993(2001)圆整得：
0.10D m = ； 0.08d m =
由此求得液压缸两腔的实际有效面积为：
2321/47.8510A D m π-==?
22322()/4 2.82610A D d m π-=-=?
根据上述液压缸两腔的实际有效面积值，可估算出液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率，如表4所示，并据此绘出工况图4(a)所示：
表4液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值
4.1 确定液压系统方案
由于该机床是固定机械，且不存在外负载对系统做功的工况，并由图4(a)知，液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，该液压系统以采用节流调速方式和开式系统为宜。
从工况图中可以清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量油液。最大流量约为最小流量的64倍，而快进和快退所需的时间1t 和工进所需的时间2t 分别为：
31113601006015035100051000l l t s v v ??=+=+=??
222605056.60.0531000l t s v ?===?
亦即21/19t t ≈。因此从提高系统效率、节省能量的角度来看，采用单个定量液压泵作为油源显然是不合适的，故采用由大、小两个液压泵供油的油源方案，如图5所示：
图5动力源
4.2确定基本回路
由于不存在负载对系统做功的工况，也不存在负载制动过程，故不需要设置平衡及制动回路。但必须有快速运动、换向、调速、速度换接、调压及卸荷等基本回路。
1）确定调速回路：
系统采用进油节流调速回路（设置调速阀），为解决孔钻通时滑台会突然前冲的问题，在回油路上设置了背压阀。
2)确定换向、快速运动及速度换接回路:
由图4(a)组合机床液压系统工况图可知，当滑台从快进转为工进时，输入液压缸的流量由25.64L/min降至0.392L/min,滑台的速度变化较大，可选用行程阀来控制（缓冲制动）速度的换接，以减少液压冲击。当滑台由工进转为快退时，回油路中通过的流量很大(进油路中通过14.98L/min,回油路中通过14.98×（78.5-28.26）L/min
=41.597L/min。为了保证换向平稳起见，宜采用换向时间可调的电液换向阀构成速度换接回路。如图6所示：
图6速度换接回路
如图7所示，在本系统中采用三位五通换向阀实现换向及快进、工进、快退速度换接。当换向阀处在左工位时，液压缸实现差动快进。
如图7换向回路
3)选择调压和卸荷回路：
油源中设有溢流阀（见图5）,由溢流阀调定系统工作压力（由定量泵与溢流阀构成恒压油源）。由于系统采用进油节流调速，故溢流阀常开，即使滑台被卡住，系统压力也不会超过溢流阀的调定值，所以又起安全作用。
在双泵供油油源中设有液控顺序阀作卸荷阀，当滑台工进或停止时，低压大流量液压泵可经此阀卸荷。由于高压小流量泵的功率较小，在系统中不再为其单独设置卸荷回路。
4.3将液压回路综合成液压系统
把上述液压回路组合在一起，就可以得到如图8所示的经过整合的液压回转工作台液压系统原理图：
图8液压回转工作台液压系统图
1―双联叶片泵；1A―小流量液压泵；1B―大流量液压泵；2―三位五通电液换向阀；3―行程阀；4―调速阀；5―单向阀；6―液压缸；7―卸荷阀；8―背压阀；9―溢流阀；10―单向阀；11―过滤器；12―压力表接点；a―单向阀；b―顺序阀；c―单向阀；d―压力继电器。
经过检查，可以发现，该图所示系统在工作中好存在一些问题。为了防止干扰、简化系统并使其功能更加完善，所以对该系统进行如下整合：
1)为了解决滑台工进（阀2在左位）时进、回油路相互接通，系统无法建立起工作压力的问题，必须在换向回路中串接一个单向阀a，将进、回油路隔断。
2)为了解决滑台快进时其回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接的问题，必须在回路上串接一个液控顺序阀b。这样，当滑台快进时，因负载较小而系统压力较低，阀b关闭，从而阻止了油液返回油箱。
3)为了解决机床停止后，因回路中的油液流回油箱，导致空气进入系统，从而影响滑台运动平稳性的问题，在电液换向阀的回油口增设单向阀c。
4)为了在滑台工进后完成后，系统能自动发出快退信号，在调速阀输出端增设一个压力继电器d。
5)将顺序阀b和背压阀8的位置对调一下，可以将顺序阀b与油源处的液控顺序阀7合并。
动力头液压系统头如下图9所示：
图9 动力头液压系统图
5 选择液压元件
5.1 液压泵
在整个工作循环中液压缸的最大工作压力为3.687MPa 。假设进油路上的压力损失为0.8 MPa ，为使压力继电器能可靠地工作，取其调整压力高出系统最大工作压力0.5MPa ，则小流量液压泵的最大工作压力应为：
1 3.6870.80.5 4.987p p MPa =++=
大流量液压泵在快进、快速运动时才向液压缸输油，由工况图可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，假设油路上的压力损失为0.5MPa （因此时进油不经调速阀，故压力损失减少），则大流量液压泵的最高工作压力为：
20.4340.50.934p p MPa
=+=
由图4(a)工况图可知，两液压泵应向液压缸提供的最大流量为25.14L/min ，因该系统较简单，取泄漏系数 1.05L K =，则两个液压泵的实际流量应为：
1.0525.1426.397/min p q L =?=
若溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min ，而工进时输入液压缸的流量为
0.392L/min ，则由小流量泵单独供油时，其流量规格最少应为3.392L/min 。
根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-6/26型双联叶片液压泵，其小泵和大泵的排量分别为6mL/r 和26mL/r 。当液压泵的转速940/min p n r =时该液压泵的理论流量为30.08 L/min ，若取液压泵的容积效率0.9v η=，则液压泵的实际输出流量为：
(626)9400.9/1000 5.12227.1/min 26.397/min
p q L L =+??=+=>
即所选液压泵的实际流量满足设计要求。 且由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为0.934MPa 、流量为27.1L/min 。取液压泵的总效率0.75p η=，则液压泵驱动电动机所需的功率为：
0.93427.10.6600.75p p
p p q P kW η?==≈?
根据此数值查阅电动机产品样本选取Y100L －6型电动机，其额定功率 1.5n P
kW =，额定转速940/min n n r =。
5.2 阀类元件及辅助元件
根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格，如表10所列：
表10 液压元件和液压辅助元件的型号及规格
5.3 油管
各元件间连接管道的规格按液压元件接口处的尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算。
由于液压泵选定之后液压缸在各个工作阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算，如表11所列：
表11液压缸的进、出流量及运动速度
由表11可以看出，液压缸在各个工作阶段的实际运动速度符合设计要求。
根据表11中的数值，取推荐流速3/v m s =，计算得与液压缸无杆腔及有杆腔相连的油管内径分别为：
2217.31w d mm ===
2213.85y d mm === 液压缸进、出两根油管都选用内径φ15mm 、外径φ18.2mm 的15号冷拔无缝钢管。
5.4 油箱
取经验数据7α=，则油箱估算容积为：
727.1189.7V V q L α==?=
按GB 2876―1981规定，取最靠近的标准值250V L =。
5.5 密封件的选择
液压系统中密封件的作用是防止工作介质的内外泄漏，以及防止灰尘，金属屑等异物侵入液压系统。能实现上述作用的装置称为密封装置，其中起密封作用的关键元件密封元件，简称密封件。系统的内外泄漏均会使液压系统容积效率下降，或达不到要求的工作压力，甚至使液压系统不能正常工作。外泄漏还会造成工作介质的浪费，污染环境。异物的侵入会加剧液压元件的磨损，或使液压元件堵塞，卡死甚至损坏，造成系统失灵。一般的液压系统对密封件的主要要求是：
在一定的压力，温度范围内具有良好的密封性能；
有相对运动时，因密封件引起的摩擦应尽量小，摩擦系数应尽量稳定；
耐腐蚀、耐摩性能好，不易老化，工作寿命长，磨损后能在一定程度上自动补偿；
1)结构简单，装拆方便，成本低廉。
四工位组合机床控制系统的设计 【摘要】 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。 四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面进行加工。一次加工完成一个零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式,总体的控制流程,当按下启动按扭后，上料机械手向前，将零件送到夹具上，夹具加紧零件，同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，进料装置放料，然后四个工作滑台向前，四个加工动力头同时加工（洗端面），加工完成后。由四工位加所实现的是加工按次序加工。本次加工按次序分为在一工位装卸、二工位打中心孔、三工位钻孔、四工位加工螺纹。 本文运用大学所学的知识，提出了四工位组合机床的结构组成、工作原理以及液压回转工作台液压系统、动力头液压系统的组成，构建了四工位组合机床机械、液压控制系统总的指导思想，从而得出了该四工位组合机床的优点是高效，经济，并且运行平稳的结论。 关键词：液压技术四工位组合机床液压系统结论
目录 设计任务分析 (1) 机床结构和工作原理 (2) 圆柱凸轮 (4) 小凸轮 (7) 定位机构 (8) 槽轮机构 (9) 自我鉴定 (9) 附录1(五次多项式求解Ｃ程序) (10) 附录2(圆柱凸轮Ｃ程序) (11) 附录3（定位凸轮C程序） (14) 设计任务分析
一：工作原理及工艺动作过程 四工位专用机床是在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作的专用加工设备。机床的执行动作有两个：一是装有工件的回转工作台的间歇转动；二是装有三把专用刀具的主轴箱的往复移动（刀具的转动由专用电机驱动）。两个执行动作由同一台电机驱动，工作台转位机构和主轴箱往复运动机构按动作时间顺序分支并列，组合成一个机构系统。 二：原始数据及设计要求 （１）刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进60mm 后，再匀速送进60mm（包括５mm刀具切入量、45mm 工件孔深、10mm刀具切出量，如右图所示），然后快速 返回。回程和进程的平均速度之比K=2。 （２）刀具匀速进给速度为3mm/s，工件装卸时间不超过10s。 （３）机床生产率每小时约75件。 （４）执行机构及传动机构能装入机体内。 （５）传动系统电机为交流异步电动机。 三：任务分析 (1) 为了达到进给要求，适宜用凸轮机构来控制钻头的运动。由于刀具匀速进给速度为3mm/s，所以就要求凸轮的转速为每四十八秒一转。 (2) 考虑到加工的精密稳定性，本机床的传动机构宜多采用齿轮。并且凸轮的运动中不应出现刚性冲击，要选择合适的运动规律，如五次多项式。 (3) 为实现工作台的间歇运动，可以选择槽轮机构。 (4) 为保证钻头加工位置的准确，还应该设计定位机构。 (5) 最后需要绘制出至少两张A1图来表达本机床的设计思想。分别为机箱传动图、槽轮机构和定位机构既工作台转位机构和定位机构。 四：设计流程 1.专用机床的刀具进给机构方案图及运动循环图。 2.设计工作台转位机构及定位机构方案图及运动循环图。 3.设计圆柱凸轮机构。 4.设计定位凸轮机构。 5.凸轮机构设计计算，选择和设计从动件的运动规律。 6.编写设计说明书。 机床结构和工作原理
文档从网络中收集，已重新整理排版word版本可编辑:?欢迎下载支持. 目录 一.功能分解和运动分析 (2) 二.执行机构选型 (4) 三.传动机构选型 (5) 四.机械整体运动方案的选择 (7) 五.机械运动方案简图 (10) 六.机械运动方案的计算 (11) 七.仿真运动及图表分析 (15) A.课程设计小结 (17) 九.参考文献 (18) 一、功能分解和运动分析 1.功能分解 通过对设计任务的了解，可以看出，四工位专用机床的加工部分可以分为如下几个工艺动作： 1）安装工作台的间歇转动。 2）安装刀具的主轴箱应按要求进行静止、快进、进给、快退的工艺动作。 3）刀具转动。 文档从网络中收集，已重新整理排版word版本可编辑.欢迎下载支持. 画出四工位专用机床的动作要求图。其中4位置为较孔位置，1 位置为装卸工件，2位置为钻孔位置，3位置为扩孔位置。如表1所示根据工艺动作推出其工作循环为：
表1 四工位专用机床功能图 同时得到四工位专用机床的树状功能图（如下图） 该专用要求机床要求三个动作的协调运行，即刀架进给、卡盘旋转和卡盘 的定位。要确保在刀具与工件接触时卡盘固定不动，刀具退出工件到下次工作前完成卡盘旋转动作。几个动作必须协调一致，并按照一定规律运动。 文档从网络中收集，已重新整理排版word版本可编辑.欢迎下载支持. 通过合适的减速机构以及轮系机构，使工作台进行每次旋转90°的间歇运动。 1.电动机作为驱动，通过减速器与其他轮系传动将符合要求的转速传递给工作回转台上的间歇机构，使其间歇转动。 2.在间歇机构开始一次循环时，安装并夹紧工件，间歇机构从0°转至90° o 3.间歇机构从90°转至180°,主轴箱完成一次工作循环（快 进、刀具匀速送进和快退）。
机电一体化课程设计题目:数控车床自动回转刀架系统设计
摘要 传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。因此，本文对数控车床回转刀架的机电系统的相关内容进行研究，探索数控车床刀架的组成和工作原理，对普通机床的换刀装置进行改进，使一台四工位的立式自动回转刀架数控化，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。 本文主要完成数控车床回转刀架的机械部分和电气部分的设计。机械部分为其组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位控制软件。设计的数控換刀装置功能更强，换刀装置通过刀具快速自动定位，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；同时其可靠性更稳定，结抅简单。 关键词自动回转刀架；换刀装置；机电系统；电气控制
目录 摘要....................................................................................... 设计任务书 (4) 一绪论 (6) 1.1题目的背景和意义 (6) 1.2 国内外研究现状 (6) 1.3 存在的问题和发展趋势 (6) 二自动回转刀架的工作原理 (6) 三总体结构设计 (9) 3.1 减速机构的设计 (9) 3.2 上刀体锁紧与精定位机构的设计 (9) 3.3 刀架抬起机构的设计 (9) 四主要传动部件的设计计算 (11) 4.1 蜗杆副的设计计算 (11) 4.1.1 蜗杆的选型 (11) 4.1.2 蜗杆的材料 (11) 4.1.3 按涡轮齿面接触疲劳强度进行设计 (11) 4.1.4 蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸 (12) 4.2蜗杆轴的设计 (13) 4.2.1 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 (13) 4.2.2按扭转强度初步估算轴的最小直径 (13) 4.2.3 确定各轴段的直径和长度 (13) 4.3螺杆的设计及上盖圆盘旋转角度的计算 (14) 4.3.1螺杆螺纹类型的选择 (14) 4.3.2选取螺杆材料 (14) 4.3.3螺杆的计算 (15) 4.3.4螺杆自锁验算 (15) 4.3.5 上盖圆盘旋转角度的计算 (15) 五其他部件的说明 (16) 六电气控制部分设计 (18) 6.1 收信电路 (18) 6.2发信号电路 (19) 6.3控制软件的设计 (19) 结论 (20) 参考文献 (21)
目录 第一章课程设计题目简介及设计要求 (1) 1、课程设计题目简介 (1) 2、原始数据和设计要求 (2) 3、设计任务 (2) 第二章机械运动方案设计 (2) 第三章机械总体结构设计 (3) 1、原动机构 (4) 2、传动机构 (4) 3、执行部分总体部局 (4) 第四章机械传动系统设计 (6) 1、涡轮蜗杆减速器 (6) 2、外啮合行星齿轮减速器 (6) 第五章执行机构和传动部件的机构设计 (8) 1、方案设计 (8) 2、方案比较 (8) 第六章主要零部件的设计计算 (12) 1、减速机构设计 (12) 2、圆柱凸轮进刀机构设计 (15) 3、回转工作台机构设计 (16) 4、圆柱凸轮定位销机构设计 (19) 第七章最终设计方案和机构简介 (20) 1、方案选择 (20) 2、方案简介及运动分析 (21) 第八章设计小结 (23) 第九章参考资料 (24)
第一章课程设计题目简介及设计要求 一、设计题目简介 设计四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构。工作台有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个工作位置：位Ⅰ装卸工具，位Ⅱ钻孔，位Ⅲ扩孔，位Ⅳ铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应是钻头、扩孔钻和铰刀。刀具由专用电机带动绕其自身轴线转动。主轴箱每向左移送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔工作。当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转90°，然后主轴箱再次左移。这时。对其中的一个工件来说，都进入了下一个工位的加工。依次循环四次，一个工件就完成了装、钻、扩、铰、卸等工序。由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序。
湖南生物机电职业技术学院毕业设计报告书 题目：四工位组合机床控制系统设计 专业机电一体化 班级一体化11510班 姓名梁巨江 指导教师王少华 年月日
目录 目录 (1) 第1章绪论 0 1.1 组合机床概述 0 1.2 控制流程 (1) 第2章电路设计 (2) 2.1 主电路设计 (2) 2.2 控制电路设计 (2) 2.3 电控系统输入输出信号 (4) 第3章 PLC概述与方案论证 (7) 3.1 PLC概述 (7) 3.2 方案论证 (7) 第4章电气控制系统硬件设计 (11) 4.1 选择PLC机型 (11) 4.1.1 结构选择 (11) 4.1.2 I/O点选取原则 (11) 4.1.3 确定PLC机型及扩展模块 (12) 4.2 设计输入输出信号地址表 (12) 4.3 设计PLC控制系统电气原理图 (14) 4.4 设计PLC控制系统操作面板 (15) 第5章控制系统软件设计 (17) 5.1 设计PLC控制系统工作循环流程图 (17) 5.2 设计PLC控制系统初始化梯形图程序 (18) 5.3 设计PLC控制系统手动及显示梯形图程序 (18) 5.4 设计PLC控制系统状态转移图与梯形图程序 (18) 5.5 实验室电气原理图仿真及程序调试 (24) 结论 (25) 参考文献 (26)
第1章绪论 1.1 组合机床概述 组合机床是针对特定工件，进行特定加工而设计的一种高效率自动化专用加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且具有自动循环的功能。 组合机床是随着机械工业的不断发展，由通用机床、专用机床发展起来的。通用机床一般用一把刀具进行加工，自动化程度低、辅助时间长、生产效率低，但通用机床能够重新调整，以适应加工对象的变化。专用机床可以实现的多刀切削，自动化程度较高，结构较简单，生产效率也较高。但是，专用机床的设计，制造周期长，造价高，工作可靠性也较差。专用机床是针对某工件的一定工序设计的，当产品进行改进，工件的结构，尺寸稍有变化时，它就不能继续使用。在综合了通用机床、专用机床优点的基础上产生了组合机床。 组合机床通常由标准通用部件和加工专用部件组合构成，动力部件采用电动机驱动或采用液压系统驱动，由电气系统进行工作自动循环的控制，是典型的机电或机电液一体化的自动加工设备。 常见的组合机床，标准通用部件有动力滑台各种加工动力头以及回转工作台等，可用电动机驱动，也可用液压驱动。各标准通用动力部件组合构成一台组合机床时，该机床的控制电路可由各动力部件的控制电路通过一定的连接电路组合构成。 多动力部件构成的组合机床，其控制通常有三方面的工作要求：第一方面是动力部件的点动和复位控制。第二方面是动力部件的半自动循环控制。第三方面是整批全自动工作循环控制。 组合机床具有生产率高、加工精度稳定的优点。因而，在汽车、柴油机、电机、机床等一些具有一定生产批量的企业中得到了广泛应用。目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔和性化方向发展。 本文所用组合机床为四工位组合机床，该机床由四个滑台，各载一个加工动力头，组成四个加工工位，除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器，四个辅助装置以及冷却和液压系统共14个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面以及中心
设计任务书 设计任务: 1 按工艺动作过程拟定机构运动循环图 2 进行回转台间歇机构,主轴箱道具移动机构的选型,并进行机械运动方案评价与选择 3 按选定的电动机与执行机构的运动参数进行机械传动方案的拟定 4 对传动机构与执行机构进行运动尺寸设计 5 在2号图纸上画出最终方案的机构运动简图 6 编写设计计算说明书 设计要求: 1 从刀具顶端离开工件表面65mm位置,快速移动送进了60mm后,在匀速送进60mm(5mm 刀具切入量,45mm工件孔深,10mm刀具切出量),然后快速返回。回程与工作行程的速比系数K=2。 2 生产率约每小时60件。 3 刀具匀速进给速度2mm/s,工件装、卸时间不超过10s。 4 执行机构能装入机体内。 机械运动方案设计 根据专用机床的工作过程与规律可得其运动循环图如下:
钻 头头进匀速60°快 钻0°240° 进 钻 头快退工作台转动 307.4° 位 销 插 入 定定 位销拔 出 工 作台静 止凸 轮钻397.4° 该专用机床要求三个动作的协调运行,即刀架进给、卡盘旋转与卡盘的定位。其工作过程如下: 要确保在刀具与工件接触时卡盘固定不动,刀具退出工件到下次接触工件前完成卡盘旋转动作。几个动作必须协调一致,并按照一定规律运动。 机械总体结构设计 一、原动机构: 原动机选择Y132S-4异步电动机,电动机额定功率P=5、5KW,满载转速n=1440r/min 。 二、传动机构: 传动系统的总传动比为i=n/n 6,其中n 6为圆柱凸轮所在轴的转速,即总传动比为1440/1。采用涡轮蜗杆减速机构(或外啮合行星减速轮系)减速。 三、执行部分总体部局: 执行机构主要有旋转工件卡盘与带钻头的移动刀架两部分,两个运动在工作过程中要保持相当精度的协调。因此,在执行机构的设计过程中分为,进刀机构设计、卡盘旋转机构与减速机构设计。而进刀机构设计归结到底主要就是圆柱凸轮廓线的设计,卡盘的设 机构运动循环图 机床工作运动模型
目录 第1章设计任务 (3) 1.1 设计总体任务 (3) 1.2 设计参数 (3) 1.3 设计内容 (3) 1.4 设计任务 (3) 第2章概述 (4) 第3章总体设计方案 (5) 3.1 减速传动机构的设计 (5) 3.2 上刀锁紧与精定位机构的设计 (5) 3.3 刀架抬起机构的设 (5) 3.4自动回转刀架的工作原理 (5) 第4章数控车床回转刀架机械部分设计 (8) 4.1 蜗杆副的设计计算 (8) 4.1.1蜗杆的选型 (8) 4.1.2蜗杆副的材料 (8) 4.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (8) 4.2滚动轴承的选项 (10) 4.2.1概述 (10) 4.2.2滚动轴承的选型 (11) 4.2.3滚动轴承的配合 (11) 4.2.4滚动轴承的密封 (11) 第5章电气控制部分设计 (12) 5.1 中央处理单元MS-89C51 (12) 5.1.1 MCS-51单片机的结构和工作原理 (12) 5.1.2 MCS-51单片机的工作方式 (15) 5.2端口扩展单元8255的介绍 (17) 5.3 键盘显示接口8279介绍 (24) 5.4 硬件电路设计 (25) 5.5 控制软件设计 (27) 第6章总结 (29)
第7章参考文献 (30)
第1章设计任务 一．设计任务 题目：数控车床自动回转刀架机电系统设计 任务：设计一台四工位的卧式自动回转刀架，适用于C616或C6132经济型数控车床。 二．设计参数 推荐刀架所用电机的额定功率为90W，额定转速为1440r/min, 换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。 三．设计内容 1.总体结构设计 2.主要传动部件的设计计算 3.电气控制部分设计 1）硬件电路设计 2）控制软件设计 4.编写设计说明书 四．设计任务 1.模拟整体设计方案 2.机械结构装配图一张（A0图） 3.控制系统设计 要求完成一张A1图纸的硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程，对RAM 和I/O接口芯片进行详细编程。 4.设计说明书 要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案的分析，比较和确定机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计的流程图以及相关程序等。撰写的内容不少于7000字符，要求内容丰富，条理清晰图文并茂，符合国标。 该题目由多人合作完成每个人要适当分工，每个人的工作内容都要有不同的侧重点并在设计说明书中注明，对于自己侧重的部分要详细的进行论述。 五．时间分配 1.分析研究设计任务，总体方案论证设计：2-3天； 2.机械系统设计：5-6天； 3.控制系统设计：4-5天； 4.软件设计：1-2天； 5.编写设计说明书：2-3天; 6.整理资料及答辩：1天。
一、设计目的 本课程设计是电气工程专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二、设计任务及要求 设计任务 四工位组合机床由四个工作滑台各载一个加工动力头，组成四个加工工位完成对零件进行铣端面、钻孔、扩孔和攻丝等工序的加工，采用回转工作台传送零件，有夹具、上、下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统。系统中除加工动力头的主轴由电动机驱动以外，其余各运动部分均由液压驱动。机床的四个动力头同时对一个零件进行加工，一次加工完成一个零件。 本机床共有连续全自动工作循环、单机半自动循环和手动调整三种工作方式。连续全自动和单机半自动循环的控制要求为：按下启动按钮，上料机械手向前，将待加工零件送到夹具上，同时进料装置进料，然后上料机械手退回原位，送料装置放料，回转工作台自动微抬并转位，接着四个工作滑台向前，四个动力头同时加工，加工完成后，各工作滑台退回原位，下料机械手向前抓住零件，夹具松开，下料机械手退回原位并取走已加工完的零件，完成一个工作循环，并开始下一个工作循环，实现全自动工作方式。如果选择预停，则每个工作循环完成后，机床自动停止在初始位置，等到再次发出启动命令后，才开始下一个循环，这就是半自动循环工作方式。 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2. 绘制主轴电动机的电气原理图、控制系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.编写设计说明书。 设计要求 1、所选控制方案合理，所设计的控制系统能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》、GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》。 3.所编写的设计说明书应重点突出，层次清楚，条理分明，篇幅不少于7000字。
机械原理课程设计————————————————————————————— 设计题目： 院校： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：
目录 第一部分：绪论·········································第二部分：设计方案说明································ 一、机器的功能和设计要求······························· 二、方案确定··········································· 三、功能分解··········································· 四、选用机构··········································· 五、运动转换功能图····································· 六、机械运动循环图····································· 七、用形态学矩阵选择机械运动方案······················· 八、方案评价···········································第三部分：设计心得···································参考文献···············································
第一部分 绪论 四工位专用机床是在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作的专用加工设备。机床的执行动作有两个：一是装有工件的回转工作台的间歇转动；二是装有三把专用刀具的主轴箱的往复移动（刀具的转动由专用电机驱动）。两个执行动作由同一台电机驱动，工作台转位机构和主轴箱往复运动机构按动作时间顺序分支并列，组合成一个机构系统。
设计任务 题目：数控车床自动回转刀架结构设计 任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为90W，额定转速1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min，减速装置的传动比为i=37。 总体结构设计 1、减速传动机构的设计 普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁进玉定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀体就与螺杆一起转动。 设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动一定的角度时，使得上刀梯与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。 下图为自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在一号图纸上。 三、自动回转刀架的工作原理 自动回转刀架的换刀流程如下图。 图上表示自动回转刀架在换刀过程中有关销的位置。其中上部的圆柱销2和下部的反靠销6起着重要作用。 当刀架处于锁紧状态时，两销的情况如图A所示，此时反靠销6落在圆盘7的十字槽内，上刀体4的端面齿和下刀体的端面齿处于啮合状态（上下端面齿在图中未画出）。 需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三项异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动蜗杆正向转动，与螺杆配合的上刀体4逐渐抬起，上刀体4与下刀体之间的端面齿慢慢脱开；与此同时，上盖圆盘1也随着螺杆正向转动（上盖圆盘 1通过圆柱销与螺杆联接），当转过约时，上盖圆盘1直槽的另一端转到圆 柱销2的正上方，由于弹簧3的作用，圆柱销2落入直槽内，于是上盖圆盘1就通过圆柱销2使得上刀体4转动起来（此时端面齿已完全脱开）。
机械工程学院机械原 理课程设计 姓名：麦麦提敏。图尔荪 学号：20092001403 班级：机械09-2班 指导老师：穆塔里夫 2012年6月
新疆大学 《机械原理课程设计》任务书 班级: 机械09-2 姓名: 麦麦提敏。图尔荪课程设计题目: 四工位加工机床的刀具进给系统和工作台转位系统设计 课程设计完成内容: 设计说明书一份(主要包括:运动方案设计、方案的 决策与尺度综合、必要的机构运动 分析和相关的机构运动简图) 发题日期: 2012 年 6 月 24 日 完成日期: 2012 年 7 月 2 日 指导教师: 穆塔里夫
机械原理课程设计说明书 一、设计题目： 四工位专用机床。 二、四工位专用机床的功能和 设计要求： 1、功能： 所谓四工位即四个工位能够同时做相应的工作，四工位专用机床在小型制造车间里可完成工件的连续生产，提高了生产效率。在这里，四工位机床要求在四个工位上分别完成相应的装卸工件，钻孔、扩孔、铰孔工作，一个工件经过在四个工位上的依次作业，即完成了这个工件的加工，循环进行，加快了工件的生产速度，提高了工件的加工效率。 2、设计要求： 1)四工位专用机床中，回转台的旋转运动与刀具的进给运动之间一下要配合后，时间上的要求极其严格。从而速度要求也要合理。如果刀具在工件加工时，回转台已开始转动，必发生折刀。相反，如果刀具尚未到达工件，即工件未加工之前，回转台已开始转动，则刀具来不及对工件进行加工，而且刀具在工件加工时，进给速度，运动方向一定要稳定，不然的话，也极容易出现折刀，毁坏工件之类现象。
2)从执行动作上来分，四工位机床共分为三个执行机构，即回转台的回转运动，主轴箱的水平移动，及刀具的旋转运动。 3)考虑到四工位机床应用于小型制造车间，其特点为简洁易维修使用，拆卸，更换零件方便，故采用了手工安装零件，而不采用机器手来安装，后者一般在大规模生产车间采用，而且后者的安装时间相应来说比手工安装应短许多，但会增加成本，在这里有足够的时间(36s)，可供手工安装零件，故无需用机器手。 4)四工位专用机床的性能要求和原始数据： (1)刀具匀速进给加工速度2mm/s。 (2)生产率为每小时约74件。 (3)刀具顶端离开工件表面65mm。 (4)回转及工件行程的平均速度之比为k≥2。 三、功能分析： 四工位专用机床与传统相比提高了工件的加工效率。它利用四个工位可以在不同的工位上分别完成不同的工序加工，从而增加了单位时间的工件加工数目。对于本题目，要求在三个工位上完成工件的加工动作，即钻孔，扩孔，铰孔，而在另一个工位上则完成工件的装卸工作，它利用回转台使三个加工工序配合起来，从而完成了一个工件的加工，在回转台转动时，装有刀具的主轴箱进行快进，快退，一旦当回
毕业设计报告书 题目：四工位组合机床的PLC控制系统设计 专业机电一体化技术 班级 姓名 指导教师
目录 第一部分设计任务与调研 (1) 第二部分设计说明 (2) 第三部分设计成果 (17) 第四部分结束语 (18) 第五部分致谢 (19) 第六部分参考文献 (20)
第一部分设计任务与调研 1.毕业设计的主要任务 本次设计的主要任务：以四工位组合机床为基础，用三菱PLC对该机床的PLC 控制系统进行设计，满足机床的加工制造需求。 本次设计达到的目标要求： （1）多刀同时工作，并且具有自动循环的功能； （2）电气系统可进行工作自动循环的控制，控制电路可由各动力部件的控制电路通过一定的连接电路组合构成； （3）本次设计所用组合机床为四工位组合机床，该机床由四个滑台，各载一个加工动力头，组成四个加工工位，除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器，四个辅助装置以及冷却和液压系统共14个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面以及中心孔进行加工，一次加工完成一个零件，由上料机械手自动上料，下料机械手自动取走加工完成的零件，零件每小时可加工80件。该机床的示意图如下： 图1.1 四工位组合机床示意图 1.工作台 2.主轴 3.夹具 4.上料机械手 5.进料器 5.下料机械手
2.设计的思路、方法 （1）设计思路 当按下启动按钮后，上料机械手向前，将零件送到夹具上，夹具夹紧零件，进料装置进料，然后四个工作滑台向前，四个加工动力头同时加工，加工完成后，各工作滑台退回原位，接下来下料机械手向前抓住零件，夹具松开，下料机械手带料退回原位并松开，完成一个工作循环。 要求组合机床能以手动、半自动、全自动三种工作方式工作。全自动工作方式为一个工作循环结束后，自动进入下一个工作循环；半自动工作方式为一个工作循环结束后，机床将停车于初始状态；手动方式是用于手动调整的。 （2）设计方法 首先进行现场调研，根据企业工人的使用习惯、使用诉求制定设计目标；制定设计路线图；选择电器配件；根据设计路线图和电器配件，进行PLC程序的编写和校验；完成电气线路的连接与安装；最后进行试车。
设计任务书 设计任务： 1 按工艺动作过程拟定机构运动循环图 2 进行回转台间歇机构，主轴箱道具移动机构的选型，并进行机械运动方案评价和选择 3 按选定的电动机和执行机构的运动参数进行机械传动方案的拟定 4 对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计 5 在2号图纸上画出最终方案的机构运动简图 6 编写设计计算说明书 设计要求： 1 从刀具顶端离开工件表面65mm位置，快速移动送进了60mm后，在匀速送进60mm（5mm刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回。回程和工作行程的速比系数K=2。 2 生产率约每小时60件。 3 刀具匀速进给速度2mm/s，工件装、卸时间不超过10s。 4 执行机构能装入机体内。
机械运动方案设计 根据专用机床的工作过程和规律可得其运动循环图如下： 机构运动循环图 机械总体结构设计 一、原动机构： 原动机选择Y132S-4异步电动机，电动机额定功率P=5.5KW,满载转速n=1440r/min。 二、传动机构： 传动系统的总传动比为i=n/n6,其中n6为圆柱凸轮所在轴的转速，即总
传动比为1440/1。采用涡轮蜗杆减速机构（或外啮合行星减速轮系）减速。 三、执行部分总体部局： 执行机构主要有旋转工件卡盘和带钻头的移动刀架两部分，两个运动在工作过程中要保持相当精度的协调。因此，在执行机构的设计过程中分为，进刀机构设计、卡盘旋转机构和减速机构设计。而进刀机构设计归结到底主要是圆柱凸轮廓线的设计，卡盘的设计主要是间歇机构的选择。 在执行过程中由于要满足相应的运动速度，因此首先应该对于原动机的输出进行减速。下面先讨论减速机构传动比的确定：由于从刀具顶端离开工件表面65mm位置，快速移动送进了60mm后，在匀速送进60mm（5mm 刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回。要求效率是６０件／小时，刀架一个来回（生产１个工件）的时间应该是１分钟。根据这个运动规律，可以计算出电机和工作凸轮之间的传动比为1440/1。两种方案的传动比计算，参考主要零部件设计计算。 下面讨论执行机构的运动协调问题：有运动循环图可知，装上工件之后，进刀机构完成快进、加工、退刀工作，退后卡盘必须旋转到下一个工作位置，且在加工和退刀的前半个过程中卡盘必须固定不动，由于卡盘的工作位置为四个，还要满足间歇和固定两个工作，于是选择单销四槽轮机构（或棘轮机构、不完全齿轮机构与定位销协调）解决协调问题，具体实现步骤参考“回转工作台设计”。由于进刀机构的运动比较复杂，因此要满足工作的几个状态，用凸轮廓线设计的办法比较容易满足。廓线的设计参考主要零部件设计计算。
数控车床四工位电动刀架设计 摘要： 数控车床今后将向中高当发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。根据加工对象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装四把、六把或更多刀具，并按数控装置的指令换刀。本部分主要对四工位立式电动刀架的机械设计和应用继电-接触控制系统控制部分的设计。并对以上部分运用CAD做图，对电动刀架有更直观的了解。最后的提出了对电动刀架提出了意见和措施。 关键词：数控刀架，电动刀架，四工位
Abstract: numerical control lathe, will in future development, the middle-grade high when to by supporting, high-grade nc cutter revised by both cutting, dynamic type hydraulic cutter, servo cutter, vertical cutter etc varieties, expected in recent years on the nc cutter demand will increase greatly. Nc cutter is the development trend of the development of numerical control lathe, along with, nc cutter began to change cutters quickly and electrohydraulic servo driver combined driving and direction. According to different targets, have four processing cutting, hexagonal cutter and eight (or more) can dise-type axial outfit knife knife, and other forms. Turn the tool carrier separately installs four, six or more tools, and press CNC equipment instructions change knife. This part of 4 Labour vertical electric mainly the mechanical design and application of cutting the relay - contact control system of control part of the design. And the above part of CAD do diagram, a more intuitive electric knife understanding. The final proposed to the electric cutter puts forward opinions and measures. Keywords: nc cutter, electric cutter, four locations
毕业设计 设计题目：四工位组合机床控制系统设计 目录 错误!未找到引用源。.设计要求及任务 错误!未找到引用源。.进度安及完成时间 错误!未找到引用源。.四工位组合机床工作原理与过程分析 错误!未找到引用源。.程序控制方案 错误!未找到引用源。.PLC的硬件接线图，I/O分配表，操作面板。错误!未找到引用源。.电气原理图 错误!未找到引用源。.液压控制图 八.相关元器件的选择 九.部分程序的分析 十.心的体会 参考资料
三.四工位组合机床的工作原理与过程分析 本机床对零件的进行钻孔,扩孔,攻丝等工序的加工,采用回转工作台传送零件,按照工艺流程分三个工位进行加工,并安排一个装卸工位来装卸工件. 当用人工将一个工件安装在夹具上,且三个加工工位的动力头已加工完成,并退回到原位后,回转工作台自动微抬.抬起到位,回转工作台吊自动转位.转位到位后,自动定位夹紧.夹紧后,即向各工位发出向前主令,各工位动力头按自己的程序进行加工.与此同时回转机构自动复位,为下次转位做准备.各工位加工完成,向系统汇报完成信号.同时各工位动力头自动退回原位,回到原位后,即向系统汇报原位信号.当所有工位动力头都回到原位,装卸工位又装好了新的工件时,则系统又开始进行下一个循环的加工. 1. 回转台工作原理 按下回转台工作按钮后，电磁阀S01通电，使得回转台微抬，碰到行程开关SQ02，电磁阀S01, S03通电，回转台开始回转，当碰到行程开关SQ03，电磁阀S01, S03, S05通电，使得回转台低回；离开行程开关SQ03电磁阀S01, S04, S05通电，回转台反靠；碰到行程开关SQ04,电磁阀S02通电，回转台夹紧；当压力继电器KP1发出信号，电磁阀S02, S06通电，回转台脱离；碰到行程开关SQ05，电磁阀S02, S04, S06通电，回转台返回；碰到行程开关SQ01，回转液压缸返回原位等待下一次循环。 2. 钻孔工作原理
摘要 本文通过对FANUC数控车床刀架的研究，有效的设计了刀架程序、电气原理，使该刀架能够在一次装夹中完成多道工序。我们针对数控车床的四工位刀架进行了研究设计。分析了刀架的机械组成、对刀架的典型结构以及电气控制部分进行研究分析。该刀架采用三相异步电动机驱动，刀位检测采用霍尔元件。这种刀架只能单方向换刀，电动机正转换刀，反转锁紧。 最后，本文给出了对FANUC数控车床四工位刀架的PLC设计，以及电气原理图。 关键词：FANUC数控车床；PLC设计；电气设计；数控车床；
目录 数控车床四工位刀架电气设计 ................................................. 错误！未定义书签。摘要 ......................................................................................................................... I 第1章绪论 (3) 1.1 引言 (3) 1.2 国内外刀架研究现状及发展趋势 (3) 第2章刀架结构介绍 (5) 2.1现有刀架的典型结构 (5) 2.2四工位刀架换刀工作原理 (7) 2.2.1刀架机械结构图 (7) 2.2.2工作方式 (8) 第3章数控车床电气系统组成 (10) 3.1刀架系统组成 (10) 3.1.1霍尔效应霍尔元件 (10) 3.1.2霍尔元件在刀架中的应用 (10) 3.1.3刀架系统 (11) 3.2其它电气系统的组成 (11) 3.2.1主轴系统 (11) 3.2.2伺服驱动系统 (13) 3.2.3冷却系统 (14) 3.2.4润滑系统 (15) 第4章 FANUC数控刀架PLC程序设计 (16) 4.1 FANUC 0i D系统简介 (16) 4.2 PLC在数控机床中的应用 (17) 4.3 刀架I/O地址分配 (18) 4.4 刀架程序编写 (19) 4.4.1刀架有关的PMC功能指令介绍 (19) 4.4.2 刀架的工作过程和转动要求 (23) 4.4.3 刀架程序 (24) 4.5 程序的调试 (28) 第5章总结 (29) 参考文献 (30) 致谢 (31) 附录： (32) 附录一：功能原理图 (32) 附录二：电气原理图 (37)
沈阳理工大学课程设计专用纸 目录 一．功能分解和运动分析 (2) 二．执行机构选型 (4) 三．传动机构选型 (5) 四．机械整体运动方案的选择 (7) 五．机械运动方案简图 (10) 六．机械运动方案的计算 (11) 七．仿真运动及图表分析 (15) 八．课程设计小结 (17) 九．参考文献 (18)
沈阳理工大学课程设计专用纸 一、功能分解和运动分析 1.功能分解 通过对设计任务的了解，可以看出，四工位专用机床的加工部分可以分为如下几个工艺动作: 1)安装工作台的间歇转动。 2)安装刀具的主轴箱应按要求进行静止、快进、进给、快退的工艺动作。 3)刀具转动。 画出四工位专用机床的动作要求图。其中4位置为铰孔位置，1位置为装卸工件，2位置为钻孔位置，3位置为扩孔位置。如表1所示根据工艺动作推出其工作循环为：
沈阳理工大学课程设计专用纸 表1 四工位专用机床功能图 同时得到四工位专用机床的树状功能图（如下图） 该专用要求机床要求三个动作的协调运行，即刀架进给、卡盘旋转和卡盘的定位。要确保在刀具与工件接触时卡盘固定不动，刀具退出工件到下次工作前完成卡盘旋转动作。几个动作必须协调一致，并按照一定规律运动。 2.运动分析 通过合适的减速机构以及轮系机构，使工作台进行每次旋转90°的间歇运动。 1.电动机作为驱动，通过减速器与其他轮系传动将符合要求的转
沈阳理工大学课程设计专用纸 速传递给工作回转台上的间歇机构，使其间歇转动。 2.在间歇机构开始一次循环时，安装并夹紧工件，间歇机构从0°转至90°。 3.间歇机构从 90°转至 180°，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。 4.间歇机构从180°转至 270°，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。 5.间歇机构从 270°转至 360°，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速和快退），并将加工好的工件取下。 表2四工位专用机床执行机构的运动循环图 说明： 上图表明了工作台和主轴箱配合运动，主轴箱快速进刀60mm用时2s，匀速进刀60mm用时30s，快速回程120mm用时16s。当主轴箱快速退刀时工作台转动由0°～90°这样保证不会刀具与工件相撞，每转动90°主轴箱往返一次，转动用时12s剩下36s静止。 二、执行机构选型