272 双面钻孔组合机床设计【毕业论文+cad图纸】【机械全套资料】
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272 双面钻孔组合机床设计【毕业论文+cad图纸】【机械全套资料】,双面,钻孔,组合,机床,设计,毕业论文,cad,图纸,机械,全套,资料
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1 双面 钻 孔组合机床 目录自己添加 2 摘要 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（ 数字控制（ ，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。 本文对可编程序控制器（ 用于双面 钻 孔组合机床电气控制系统的设计思想作了介绍。对系统的硬件组成和软件设计作了较为详细的阐述。 关键词 ： 可编程控制器 （ ,组合机床 ,步进梯形指令 ( 动力滑台。 3 is a of of in It is by is at ei of As a of - it a 4 to to LC It a on of of 5 目 录 6 第一章 引 言 题背景 我国加入 后，制造业所面临的机遇与挑战并存。组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至 2002 年 9 月份，组合机床行业企业仅组合机床产品一项，据不完全统计产量已达 800 余台，产值达 3 个亿以上，较2001年同比增长了 10%以上 , 另外组合机床行业工业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交 货值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较上年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 组合机床及其 气控制系统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电气控制系统主要采用机、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（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），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。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；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 7 换，配以可编程序控制器（ 数字控制（ ，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。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、 综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 合机床的国内外现状 从 2002 年年底第 21 届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界 10 多个国家和地区的 500 多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速 10000 20000r/高进给速度可达 2060m/合、多功能、多轴化 控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。 然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我 8 国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。 制技术的国内外现状 可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻 工业等领域的应用都得到了长足的发展。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的 州机床电器厂生产的 D 系列、大连组合机床研究所生产的 S 系列、苏州电子计算机厂生产的 外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资 企业也是我国比较著名的 产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入， 我国将有更广阔的应用天地。 合机床的概述 合机床的概念 9 组合机床是由一些通用部件及少量的专用部件组成的高效自动化或半自动化的专用机床，可完成钻孔，扩孔，铰孔，镗孔，攻丝，车削，铣削，磨削等工艺，一般采用多轴、多刀、多工序、多面同时加工。 孔组合机床的介绍 组合机床的控制系统大多采用机械、液压、气动和电气控制相结合的控制方式。组合机床的控制线路的总体设计是由通用部件的典型控制线路和一些基本的环节组成。 组合机床 构成 ：通用部件、动力部件（动力头和滑台），支撑部件、（滑坐、床身、立柱），输送部件（回转台、机械手等零件和产品的输送装置）。 动力头 ：能同时完成切削和进给运动的动力装置（部件）。 动力滑台 ：只完成进给运动的动力装置（部件），有液压和机械两种结构形式 。 编程序控制器及应用 编程序控制器概述 一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式 的输入和输出，控制各种类型的机械或 10 生产过程。 其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 编程控制器的结构和工作方式 从结构上分， 为固定式和组合式（模块式）两种。固定式括 、 I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 括 块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。于用计算机控制来取代继电接触器，所以 具有相同基本结构和相同的指令执行原理。但是，两者的工作方式上确有着重要的区别，不同之处体现在 中进行输入采样，集中进行输出刷新， I/ 7 指令由助记符和操作符两部分组成。 常用指令：复位 指令 令。比较指令： 序控制指令： 环指令 11 程序指令。定时器指令，计数器指令。数据处理指令： 12 第二章 系统设计的总体方案 座滑块 1滑块 2 2成 ：滑台、滑座、双驱动电动机（工进电动机 快进电动机 功能 ：自动加工循环、工步图见上图 1序：为快进工进反向工进反向快退（ 如 图 2 S B 1 快进S Q 1S Q 2正向工进快退反向工进 13 图 2电路 ： 于工进电动机 、反转控制以及快进电动机 转动方向控制（与 动方向一致）。 于控制快进电动机 动。 图 2 14 主轴与滑台的顺序控制： 控制主轴电动机的 触点，提供动力滑台控制电源。 动力滑台自动循环控制 按动 进电动机 动机 台快进；压下 进电机 台工进； 压动 圈断电， 圈通电滑台反向工进， 位 圈通电， 转，滑台快退；压下 台停在原位。 其他： 于正向限位保护，压动 ，工作台可自动返回原位。于手动返回控制。 压动力滑台 液压动力滑台是组合机床上用以实现进给运动的通用动力部件。滑台由液压缸拖动工件作进给运动，根据被加工工件的要求实现不同的工作循环。液压动力滑台通过液压传动系统可方便地进行无级调速，且正反向平衡，冲击力小，便于频繁地换向工作。 液压动力滑台是一种他驱式动力部件，由滑台、滑座和液压缸 3部分组成，由于其自身不带液压泵、油箱等装置，需设专门的液压站及其配套装置，由电动机带动液压泵送出压力油，经电气、液压元件 15 的控 制，推动油缸中的活塞来带动工作台的运动。 根据加工工艺要求，液压动力滑台可组成一次工作进给、二次工作进给、死挡铁停留、跳跃式进给、反向进给和分级进给等多种工作循环。 压动力滑台的电液控制及其控制电路 1液压动力滑台液压传动系统中各液压元件的作用 液压泵 (17) 该泵为限压式变量泵，随负载的变化而输出不同流量的油液 ,以适应快速运动和工作进给 (慢速 )的要求。 液压缸 (8) 该液压缸为活塞杆固定的差动液压缸。活塞杆较粗，无杆腔与有杆腔的有效工作面积之比为 2:1，使快速进给和快速退回的速度相等。 电液换向阀 由三位五通液动换向阀 (15)和三位五通电磁换向阀组成 ,用以控制液压缸的运动方向。 调速阀 (5和 4) 这两个阀串联在进油路上，实现节流调速。由调速阀（ 4）控制工进速度 (慢速 ),由调速阀 (5)控制工进速度 (更慢速 ),由二位二通阀 (6)控制两种工进速度的换接。 行程阀 (7) 用于控制快进和工进的速度换接。 16 背压阀 (1) 由于采用进口节流调速，液压缸运动的平稳性差，因此在回油路上设置背压阀，用以提高液压缸运 动的平稳性。 顺序阀 (2) 液压缸快进时，系统压力低，顺序阀 (2)关闭，使液压缸形成差动连接；在工进时，由于系统压力升高，顺序阀 (2)打开，回油经背压阀 (1)流回油箱。 单向阀 (3) 液压缸工进时，单向阀 (3)将进油路与回油路隔开。 单向阀 (16) 除防止油液倒流，保护液压泵外，在该回路中，主要是使控制油路具有一定的压力，用以控制三通五位换向阀 (14、 15)的启动。 压力继电器 ( 控制电液换向阀 (14、 15)，使液压缸快速退回。 2液压动力滑台液压传动系统可完成的工作循环 液压动力滑台液压传动系统可完成的工作循环 :快进工进工进死挡铁停留快退原位停止， 见液压动力滑台液压传动系统工作循环图 (下 )。 3工作原理分析 (1) 快进 (2) 一次工作进给 17 (3) 二次工作进给 (4) 死挡铁停留 (5) 快速退回 (6) 原位停止 1- 背压阀 2 3、 9、 11、 13、 16 5 6 7 8 10、 12 14、 15 17 图 2压动力滑台二次进给液压传动系统 18 (液压动力滑台液压传动系统工作循环图 ) (二次工作进给电气控制电路 )图 2压动力滑台二次进给工作循环图与电气控制电路 表 2动作表 +/ +/+死挡铁停留死挡铁停留+ 工进工进 工进工进快进快进 工进工进 工进工进快进快进行程阀行程阀注： “+” 为得电， “ -” 为失电。 19 表 2作台纵向行程开关工作状态 表 2作台升降、横向行程开关工作状态 定位夹紧的一次进给系统控制电路 在组合机床中，往往要求几个执行机构按一定的工艺要求和顺序工作。如加工开始时，先将工件定位夹紧，而后开始加工，当加工结束退回原位时，自动拨销松开工件，实现整个加工过程的自动循环。 1. 带定位夹紧的一次进给油路系统 带定位夹紧的一次工作进给的液电控制工作情况 :液压泵电动机起动后，液压泵打出高压油，液压部件尚 未开始工作，滑台停在原位，于被压下状态，卸荷电磁阀 液压泵打出的高压油经卸荷阀流回油箱。 系统开始工作时，按下工作开始按钮 复合按钮 )，其常开触头 合，见动作过程分析。 工件夹紧后，油路压力逐渐升高，压力继电器 (作，其常 20 开触头 合，发出信号，使电磁铁 (电，电磁换向阀(7)工作在左位，压力油经换向阀 (7)左位打入液压缸的左腔，滑台快速进给。 当挡铁压下行程阀时，调速阀接入油路，进油量减少，滑台转入工作进给。此时，电 路工作状态不变。 加工至终点，死挡铁停留，滑台停止前进，压力继电器 (作，其常开触头 合，使 电吸合， 见动作过程分析 (附 )。 当滑台退回至原位时，压下行程开关 常闭触头 1开，使 电，使换向阀 2 工作在中位，进油路被切断，滑台停在原位。 常开触头 合，使 电，压力油打入夹紧液压缸左腔，进行拨销、松开，油路压力降低， 开，使 电释放，其常开触头 5位断开 ，使 电。工件被松开后，压下 常开触头 7合，使卸荷电磁铁 路系统卸荷，加工循环结束。 卸荷电磁阀是液压泵的保护环节。当液压系统采用变量泵时，在各液压部件尚未工作、液压泵电动机又不停机的情况下，使液压泵打出的高压油有一条回油通道，保护液压泵不因过负荷而损坏。当液压系统投入工作后，必须使其立即停止卸荷，使压力油进入油路工作。 电路中调整开关 为定位夹紧和滑台进给单独调整用。按钮 时也作为滑台夹紧、松开和退回的调整用 。 21 附 :动作分析 1 附 :动作分析 2 22 附 1:带定位夹紧一次进给油路系统图 附 2:工作循环示意图 23 附 3: 带定位夹紧的一次进给电气控制电路图 24 第三章 系统的控制方法及 析 图 3床构成： 两个带主轴旋转的液压滑台（动力头） + 液压固定夹具 孔组合机床控制要求： 在工件夹紧状态下，同时启动左、右动力滑台快进、完成工作循环，返回各自其出发位置停止。 图 3 25 图 3环工步图 床电气控制原理图的绘制 液压系统用三个液压油缸分别用于左、右滑台进退及工件夹紧的控制。电磁铁 于左滑台进给和后退， 于右滑台进给和后退， 于工件的夹紧与放松，压力继电器 图 3 26 表 3 + ）+ + ）滑台向前滑台向前+ + ）位654321工件松开工件松开（ ）滑台向后滑台向后（ ）滑台向前滑台向前工件夹紧工件夹紧（ ）原原 统 控制 孔组合机床组合机床控制电路分析 左右主轴和液压泵电动机控制 主电路 ： 控制左主轴电动机转动。 控制右主轴电动机转动。控制液压泵电动机 控制电路 ： 台电动机同时工作， 按动起动按钮， 圈同时通电自锁，电动机 3同时起动工作。 27 图 3液压动力滑台自动循环过程 装上工件，按 圈通电，夹工件夹紧后 电器动作松 加指示） 按 开） 圈通电 磁铁线圈 圈通电，左、右滑台快进； 分别压下各自的液压行程阀转为工进； 正向终点分别压下 圈通电自锁电磁换向阀 、右滑台快退； 退到原位压下 圈分别断电 环结束。 其它： 点动选择开关，系统在工件未夹紧时点动调整； 钮 于左、右滑台进给选择开关。 28 于工件放松。 (左列 常开触点 ) 图 3 29 床电气控制原理图的绘制 图 3图 3双面 钻 孔组合机床电气控制电路。机床有 “ 半自动 ”和 “ 调整 ” 两种工作循环，由转换开关 准备工作 :装上工件，合上电源开关 电动机单独调整开关 闭触头闭合。按下起动按钮 触器 主触头闭合，电动机 动运转。 (1) 工件夹紧 液压泵电动机起动后，按下按钮 出工件夹紧信号，使电磁阀 位四通阀 5 右位工作，压力油经阀 3、单向阀 4进入夹紧油缸 7 的大腔，而小腔回油至油箱，工件夹紧。当夹紧到位后压力继电器 作，表示工件已夹紧，其常开触头 7合， 30 为 电作准备。注意，由于电磁阀具有机械保持功能，虽然按下放开，又使 电，但电磁阀还是处于夹紧工作位置。 (2) 快速趋近 工件夹紧后，再按向前按钮 出滑台快速移动信号，电吸合，其常开触 头 1 5合，使左、右滑台的向前继电器 别得电吸合并自锁，同时分别接通向前电磁阀 、右滑台快进。 电磁阀 电，三位五通阀 10 左位工作，使液控阀13左位工作，接通工作油路，压力油经行程阀 15进入进给液压缸 18大腔，而小腔内回油经过阀 13、阀 14、阀 15 再进入液压缸 18大腔，使滑台向前快速移动。 (3) 工件进给 液压滑台快速移动到接近加工位置时，滑台上挡铁压下行程阀 15，切断压力油通路，压力油只能通 过调速阀 17 进入进给液压缸大腔，
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