送料小车控制系统的设计与实现及卧式双面28轴组合钻床左主轴箱设计

送料小车控制系统的设计与实现前言随着现代工设备的自动化越来越多工厂设备采用PLC.变频器.人机界面自动化器件来控制,因此自动化程度越来越高.电器控制技术是随着科学技术的不断发展.生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展.送料小车控制系统采用了PLC控制.从送料小车的工艺流程来看,其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统,因此,此送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式.在程序设计上采用了模块化的设计方法,这样就省去了工作方式程序之间复杂的连锁关系,从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时,不会对其它工作方式的程序造成任何影响,使得程序的设计.修改和故障查找工作大为简化.送料小车控制系统的软件部分的公用程序.手动程序\\信号显示和故障报警程序采用经验法设计,自动程序采用顺序控制法设计.送料小车控制系统的说明书分为六章.第一章简述了控制系统在送料小车的中的作用与地位及其特点和适应场合.发展与现状;第二章简述了送料小车控制系统总提设计方案的论证;第三章详细讲述了送料小车控制系统硬件部分设计过程(包括电动机控制线路的设计和PLC控制系统硬件部分的设计过程);第四章详述论述了送料小车控制系统软件部分设计过程(包括梯形图程序总提方案的确定.公用程序设计.手动程序设计.自动程序的设计和信号显示和故障报警程序设计过程);第五章简述了程序的调试;第六章介绍了送料小车控制系统的使用说明.

摘要Abstract绪论控制系统在送料小车中的作用与地位控制系统的类型及其特点和适应场合继电器控制系统单机控制系统可编程序控制器控制系统PLC控制系统的发展与现状课题的背影意义与主要设计研究内容送料小车控制方案的论证2.1控制对象的概述2.1.1控制对象的用途2.1.4送料小车的工作原理2.2对车控制系统的设计要求2.2.1对工作方式的设计要求2.2.2对控制系统保护的要求2.2.3对信号显示和故障报警要求第3章控制系统硬件设计3.1主电路设计3.1.1电器元件的配置3.1.2电器元件型号的选择3.1.3主电路电器原理图的设计3.2辅助电路的设计3.2.1电器元件的配置3.2.2电器元件型号的选择3.3控制电路的设计3.3.1PLCI/O元件配置3.3.2电器元件型号的选择3.3.3PLC型号的确定3.3.4PLCI/O元件分配表第4章控制系统软件设计4.1PLC梯形图总体结构图的确定4.4.1设计要求4.4.4自动程序的设计及其可行性分析第5章送料小车控制系统的维护结束语致谢参考文献附录A送料小车控制系统电气元件明细表附录B送料小车控制系统程序指令表

摘要本次设计介绍了FX2NPLC机的性能及特点。可编程序控制器（Programmablecontroller）简称PLC，由于PLC的性能优越，兼具计算机的功能完备，灵活性强，通用性好和继电器控制简单易懂，维修方面等双重优点，形成以微电脑为核心的电子控制设备。可编程序控制器是近年来一种极为迅速，应用极为广泛的工业控制装置。可编程控制器（PLC）具有编程软件采自易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，现在的工业自动化生产控制多采用可编程控制器来实现。该控制系统，根据实际要求利用PLC的失时控制和顺序处理功能，完成系统控制。在本次论文中，给出了控制系统的主电路图及软件设计。关键词：可编程序控制器，存储器，计算机技术，通信

AbstactThisdesignintroducedthegunctionandmeritsoftheFX2NPLCThisdesignintroducedthegunctionandmeritsoftheFX2NPLC.ProgrammablecontrollershortforPLC,BecausePLChasoutstandingfunction,alsohasperfectfunctioncompetenee,

plusflexibilitybettercurrentuseofcomputer’sFormelectroniccontrolequipmentwhichcoreonmicrocomputerPLCcontroltechnology.Programmablecontrollerisaspcialdigitalrunningelectricansystem.whichdesignforindustrycircumstances.BecausePLChassomanymerits,nowindustryproductmostlyadoptPLCtobringaboutThiscontrolsystem,,basedontherequestofpracticeadoptthePLC’smeritstofinishthecontrolofhardwaremaincircuitdiagramandsoftwaredesign.schemeofhardwaremaincircuitdiagramandsoftwaredesign.Keywords:Programmblecontroller,memory,computertechnology,communication

第一章绪

论1.1控制系统在送料小车中的作用与地位在现代工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人生安全事故，这样将给企业造成重大损失。送料小车是基于PLC控制系统设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于送料小车运行，因此，送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。所以，对送料小车控制系统的设计要予以重视。1.2控制系统的类型及其特点和适应场合1.2.1继电器控制系统继电器问世以来人们就用导线把各种继电器、定时器、计数器及其接点连接起来，然后按一定的逻辑关系控制各种生产机械，以此种方式构成的继电器控制系统即为传统的继电器控制装置。这种控制系统的特点是：价格便宜，性能价格比底。但因其体积庞大，故障率高，柔性差，不灵活，耗能，而且调试困难，可靠性差，寿命短，程序修改费时，因此它适用于控制逻辑较简单、所需继电器数量较少的程序固定的场合。1.2.2单片机控制系统单片机直译为单片微型计算机，它将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出（I/O）接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部分集成在一块大规模集成电路芯片上，组成微型计算机，简称为单片机。单片机具有集成度高、功能强、体积小使用方便、价格低廉、设计安装接线工作量相对较少、适应性较强等特点，但因其对工作环境条件要求较高，抗干扰能力不强，因此它使用于工作环境较好的控制领域。如家用电器、机械制造、纺织、制糖、医疗仪器到军用应用。1.2.3可编程序控制器系统可编程序控制器的特点20世纪60年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制出了一种先进的自动控制设备—PLC，由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与商用、家用的微机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和连续性，使其在设计上有许多特点。（1）

可靠性高，抗干扰能力强；（2）

接口模块功能强、品种多；（3）

硬件配套齐全，用户使用方便，实用性强；（4）

编程方法简单、直观；（5）

系统的设计/安装、维修方便；（6）

维修工作量小、维修方便；（7）

体积小、耗能底、重量轻。可编程序控制器的应用领域

在发达的工业国家可编程序控制器已经广泛应用在所有的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，应用范围不断扩大，主要应用在以下几个方面：（1）

开关量逻辑控制（2）

运动控制（3）

闭环过程控制（4）

数据处理（5）

通信联网1.3

PLC控制系统的发展与现状

可编程序控制器的起源可以追溯到60年代，1969年美国DEC公司研制出第一台可编程序控制器。70年代初出现了为处理器和微型计算机，微机技术被用到PLC不仅具有逻辑控制的功能，而且还增加了运算、数据传送和处理等功能，成为具有计算机功能的工业控制装置。80年代以后，工业过程控制得到了一个飞跃的发展，一方面现代控制理论从本质上解决了一般多变量系统的控制问题，包括线性系统、时变系统、非线性系统、微分积分系统等，从而大大促进了过程控制的发展；另一方面，过程控制的结构已从包括许多手动控制的分散局部控制站改变为具有高度自动化的集中运动控制中心，使得过程控制的概念有了很大的发展，它不仅包括数据采集与管理、基于过程控制，而且包括先进的管理系统、调度和优化等。专家系统、神经网络、模糊控制、过程监督和在线诊断等理论已经大大地促进了过程控制的发展。自1976年以来，为处理器开始引入PLC领域，大大加强了PLC的作用，使PLC简单地代替继电器电路而发展为先进的控制装置。当今PLC具有采集与处理大量数据、完成数学运算与其它智能器件通信的能力，以及具有先进的人一机对手段，还大量应用于开关逻辑控制、闭环过程控制等领域。今年来由于现场总线理念的出现和相关标准的建立，以及产品的迅速发展，PLC成为现场总线的一个重要组成部分，进一步扩大了PLC的应用领域。随着工业现代化的发展，生产规模越来越大，劳动生产率及产品质量的要求在不断提高，为了适应各企业不同需要，在主流PLC往大型化、集成化、多功能化、网络化发展的同时，还有很多分支在并列发展。PLC在大的系统中将和DCS控制系统相靠拢、溶合、共同向FCS发展；在小的系统中将逐步溶入到它所控制的对象中去，向更精细化发展。1.4课题的背景意义与主要设计研究内容随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展,在工矿企业中，皮带运输机是常用的短途运输工具之一。有的在装配线上，有的在码头上，有的在仓库内，有的在矿山上。在煤矿和沙石场，更是重要设备。皮带机输送货物特点是，电动机带动皮带循环运转，货物置于皮带上随皮带走，运输路线基本上是固定的（因有些皮带机可以移动）。1.5皮带运输机的工作情况皮带运输机是一种平移的连续运输机械。例如将煤、沙子、矿石、粮食等不断地从一个地方运到另一个地方，去加工或存或由另外的运输机械运输。它不是长途运输设备，用于库房、料仓、矿山、流水生产线上。图是固定式送料控制运输示意图。由于皮带运输是不可逆的，也不需要调速，所以采用三相异步电动机拖动。控制要求1、初始状态：红灯L1灭，绿灯亮，表示允许汽车开进装料，料斗出料阀门K2关闭，电动机M1、M2、M3皆为OFF。按下启动按钮SB1，表示能够进入装车控制。2、装车控制：（1）进料：如料斗中料不满（S1为OFF），5S后进料阀K1开启进料；当料满（S1为ON）时，终止进料。（2）装车：当汽车开到装车位置时，检测开关S2接通（S2为ON），红灯L1亮，绿灯L2灭，同时启动电动机M3，2S后启动电动机M2再经2S，再经2S后启动电动机M1。再经2S后打开料斗（K2为ON）出料。当汽车装满后，开关S2断开（S2为OFF），料斗出料阀门K2关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，同时绿灯L2亮，红灯L1灭，表示汽车可以开走。3、停机控制：当按下按钮SB2时，整个系统终止运行。关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，同时绿灯L2亮，红灯L1灭，表示汽车可以开走。停机控制：当按下按钮SB2时，整个系统终止运行。

送料小车控制方案的论证2.1控制对象的概述送料系统用三相异步电动机拖动，但有时皮带很长，装载货物多而且重，一般交流异步电动机的起动转矩小，起动困难，在这种情况下，需用起动转矩大的双鼠笼异步电动机或用绕线式异步电动机。在高粉尘及易燃场合下使用的皮带机，电动机和开关设备应选用封闭式或防爆式电动机。对于单条皮带运输机，其控制很简单，比车床电路还要简单。但有时根据不同要求，往常需要若干条皮带联合使用，因而对控制顺序的安排有一定要求。今以三条皮带为例，提出控制要求。图8.36是三条皮带运输机的示意图。对于这三条皮带机的电气要求：（一）起动顺序为3号、2号、1号，这是为防止货物在皮带上堆积。（二）停车顺序为1号、2号、3号，以保证停车后皮带上不残存货物。（三）不论2号或3号出故障，必须将1号停下，以免继续进料。最简单的控制线路是图8-37所示。从图中看到，电动机M2的控制接触器KM2的线圈和热继电器FR2的触头串联后，有一端接在接触器KM3的触头下端。同样，电动机M1也作相同安排，KM1线圈和FR1触头串联后接在KM2触头下端。这样联结后，可以保证M2或M3出故障以后，使电动机M1（送料皮带）停止，以免皮带上堆积货物。例如M3由于过载而FR3动作，使KM3断电释放，接着KM2断电释放，之后KM1也断电，三台皮带机都停下来。但若M1过载，M1停下来，M2和M3就不会停下来，可以将皮带上残存货物运完。但这个电路对于起停顺序，不能满足皮带机的要求，因为起停时间都相隔甚微。所以只能对起停要求不严的场合使用。为了避免停止后皮带还是有残留货物，可以在停机前就中止进料，当三条皮带上不再残存货物后在停止皮带机的运转。图8.38是用时间继电器组成的控制电路，在起停顺序上完全可以满足皮带机的要求。起停顺序为M3、M2、M1，停止顺序为M1、M2、M3。为了两地控制，采用两套按钮。当按下起动按钮SB1或SB2，继电器KA通电吸合并自锁。KA将4个时间继电器KT1~KT4通电吸合。其中KT1和KT2是通电延时，KT3和KT4是断电延时。所以，KT3和KT4的常开断电延时触头在通电后不延时闭合而是立刻闭合，给接触器KM2和KM3线圈通电创造条件。由于KA及KT4接通，KM3通电吸合，电动机M3首先起动。过了一些时间，通电延时闭合继电器KT1的触头闭合，KM2通电吸合，电动机M2起动。再过一些时间，通电延时闭合触头KT2闭合，KM1通电吸合，M1起动。过程如下：（1）、（2）、（3）表示起动顺序 KT2通电延时吸合 KM1吸合，M1起动（3） KT1通电延时吸合 KT3通电不延时吸合KM3 吸合,M2起动(2)按下SB1（SB2） KA吸KT4通电不延时吸合KM3吸合,M3起动(1)按下停止按钮SB3或SB4,继电器KA断电释放,四个时间继电器都断电,KT1和KT2断电不延时,立刻断开,KM1失电,电机M1停转,由于KM2自锁,所以只有等KT3断电延时断开后,KM2断电,M2停转,最后KT4断开,KM3释放,M3停转。过程如下：（1）、（2）、（3）表示停车顺序KT2断电不延时释放KM1释放M1停止（1）KT1断电不延时释放 KM2释放，M2停止（2）KT3断电延时释放按下SB3（或SBKA释放 KT4断电延时释放KM3释放，KM3停止（3）只要适当调节KT1~KT4的延时时间，可以很好地满足需要。三台电动机都用熔断器和热继电器作保护，三台中任何一台出过载故障，将和按下停止按钮一样，按顺序停车。多皮带机拖动，特别是矿井中用的皮带机，其控制线路特别复杂，电路的联锁保护很多，而且应考虑下列环节：（1）警铃，沿皮带机经过的路径上安装警铃，在系统开动之前，警铃要响2~3分钟，让有关人员作准备，无关人员离开，然后起动皮带机。（2）灯光信号，操作人员附近应设置系统各部分工作的灯光信号，让操作人员时刻知道系统的工作情况，以便在出现故障后采取有效措施。PLCI/O元件配置多年来,可编程控制器(以下简称PLC)从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数学控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都一大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥越来越大的作用。高可靠性所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间的各输入端均采用R-C滤波器，其滤波器时间常数一般为10-20ms。各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。采用的器件进行严格的筛选。对采用的器件进行严格的筛选。良好的自诊断功能，一旦电源或者他软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。大型PLC还可以采用由双CPU构成余系统或有三CPU构成表决系统，使可靠性更进一步提高。丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如:交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等，有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如:按钮;行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外，为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部网络它还有多种通讯联网的接口模块，等等。采用模块化结构为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专业知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。（5）安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。3.3.2电器型号的选择PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计几建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。目前，PLC在国内外一广泛使用于钢铁、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，使用情况主要分为如下几类：（1）开关量逻辑控制取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，即可用于控制单台设备，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。（2）工业过程控制在工业生产过程中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。（3）运动控制PLC可以用语圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机械人、电梯等场合。（4）数据处理PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（5）通信及联网PLC通信包括PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。但是，可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。3.3.3PLC型号的确定（1）小型PLC小型PLC的I/O点数一般在128点以下，具有体积小、结构紧凑，整个软件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其它各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。（2）中型PLC中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在256—1024点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。他能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。图（3）大型PLC大型PLCI/O点数一般在1024点以上。大型PLC的软、硬件功能极强，具有极强的自诊断功能；通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂管理自动化。大型PLC还可以才用三CPU构成表式系统，使机械的可靠性更高。我国市场上流行的有如下几家PLC产品：（1）施耐德公司，包括早期天津仪器厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品；（2）罗克韦尔公司（包括AB公司）PLC产品，目前有SLC、MicroLogix、ControlLogix等产品；（3）西门子公司的产品，目前有SIMATICS7-400/300/200系列产品；（4）GE公司的产品；（5）日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品，其中使用较多的是三菱公司F1、FX2等系列产品。3.3.4PLC的结构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，如3.1所示。编程器中央处理单元CPU输点输出点系统程序存储器系统程序存储器电源（1）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。（2）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。（3）电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采用其它措施而将PLC直接接到交流电网上去。（4）输入输出元件（I/O模块）I/O模块是CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间的连接部件。将外部输入信号变换成CPU能接受的信号，或将CPU的输出信号变换需要的控制信号去驱动控制对象（5）编程器编程器使用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视，还可以通过起键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。他通过通讯端口与CPU联系，完成人机对话连接。（6）外部设备一般PLC都配有盒式录音机、打印机、EPROM写入器、高分辨率屏幕彩色图形监控系统等外部设备。3.2.2PLC的工作原理PLC采用了一种不同于一般计算机的运行方式即扫描方式。（1）工作过程当PLC投入运行后，其工作过程一般分三个阶段。即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段，如图3.2所示。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。（1）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。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。（2）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。（3）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所存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时才是PLC的真正输出。（4）扫描周期PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如图3.3所示。一个周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间之和。3.3可编程控制器JH-120简介3.3.1概述JH120系列和JH120H系列可编程序控制器是适用于小型工业过程自动控制理想的控制装置。JH120系列PLC的主要特点是以8入4出构成单元模块，可嵌接出最大为108点（72入36出）的PLC，适用于交流127V/1A、直流30V/2A以下输出状态的控制场合。JH120H系列PLC的主要特点是由标准的12路输入模块及标准的8路输出模块构成，可嵌接出最大为120点（72入48出）的PLC，适用于交流240V/5A、直流24V/5A以下输出状态的控制场合。3.3.2系统结构JH120系列和JH120H系列PLC为嵌入式结构。模块于模块之间用堆垛接口联接，不需联接电缆。JH120系列的I/O模块以12点（8点输入/4点输出）为最小单元，从12点到108点可任意配置。JH120H系列的输入模块以12点为最小单元，输出单元以8点为最小单元，从20点到120点可任意配置。另可根据用户特殊点数要求，配装非标准系列PLC。如8点（只有输出）、28点（8入4出模块加两个8路输出模块等等）的PLC等。（但输入点数应少于72点、输出点数应少于48点。如超过上述点数，则可使用特殊功能模块。）基本构成如图1.1所示： KCIIIIKCIIIOODPOOOOPNNNUUUDUTTJH120系列PLCJH120H系列PLC1.3技术指标1.3.1一般技术指标电源电压AC115/230V+10%-15%，50Hz/60Hz电压波动范围AC95V-225V电源可瞬间失效80ms湿度（40-90）%RH，无凝露温度-5%~+55C环境无腐蚀性气体、无导电粉尘和微粒耐压AC1500V，1秒（电源-外部端子）绝缘阻抗》200M耐振动16.7Hz,复振幅3mm,3方向各30分钟耐冲击GB9813标准，10G耐噪声GB/T13926，1KV，1us脉冲安全规范FCCA级1.3.2功能技术指标控制方式存储程序，循环扫描编辑语言梯形图，语句表程序容量1000步程序存储器CMOS-RAM，锂电池失电保护，EEPROMI/O点数12-120运算速度12ms/1000步（平均）定时器32点：0.1-999s，24点：0.01-99.9s,8点计数器30点：1-999，减计数辅助继电器192点（其中64点断电保持）状态寄存器40点（断电保持）特殊继电器16点高速计数器1点：1-999999，加减计数，fmax<2KHz自诊断程序检查（语法检查、电路检查）警戒监视（电源电压、锂电池电压）指令基本指令20条，步进指令2条，功能指令96条1.3.3输入技术指标输入方式无源触点，光电耦合方式输入电压机内电源DC24V工作电流断-》通最小DC4mA通—断最大DC1.5mA响应时间断—通、通—断：约10ms动作指示输入接通时，LED灯亮400-407响应时间0-60ms软件设定1.3.4输出技术指标输出方式继电器输出，无漏电流单点电流5A/点（电阻负载H型）外负载电源〈AC250V/DC30V响应时间断—通，通—断：约10ms动作指示继电器通电时，LED灯亮注：晶体管或可控硅输出型订货时说明1.3.5特殊单元技术指标A/D转换单元0-5V输入，4路，8位分辨率D/A输出单元0-5V输出，2路，8位分辨率拨盘输入单元I12路双位BCD拨盘（共24只BCD拨盘）拨盘输入单元II32路双位BCD拨盘（共64只BCD拨盘）测温单元4路热电阻ST-100，8位分辨率1.4基本单元模块1.4.1CPU模块CPU模块功能说明如图1.2○ 1 1CPU.ELED:软、硬件故障灯○ 2程序错误时此灯闪烁或硬件故障时常亮2RUNLED：运行信号灯 3PLC正常工作指示灯3STOP/RUN：程序停止/运行开关 4此开关拨至“STOP”时，程序停止运行，可进行编程等操作。此开关拨至“RUM”时，程序开始运行，正常情况下，RUMLED应亮。 54编程接口手持编程器通过此接口可实现对PLC编程、修改、监控等功能，电脑通过嘉华RS-232（232接口电路）与此接口相连接，可实现对PLC编程、修改和监控等功能注意：对开关4操作后（即EEPROM→RAM或RAM→EEPROM），PLC必须断电后重新通电方可正确运行。1.4.2I/O模块JH120系统的标准输入/输出模块，为8点输入/4点输出。输入点/输出点定义号可通过调线进行选择。通常紧靠CPU模块安装的I/O模块输入点定义号固定为X400-X407。I/O模块输入/输出点定义号的跳线在出厂时已排好，如需更改可参考模块上的说明选择跳线。JH120H系统的标准输入模块为12点输入，标准输出模块为8点输出。输入及输出点定义号可通过模块上的跳线进行选择，紧靠CPU模块安装的输入模块输入点X400-407是固定的，另外4点输入定义号可通过跳线进行选择。输入模块和输出模块的输入/输出点定义号的跳线在出厂时已排好，如需更改可参考模块上的说明选择跳线。输入每点均有光电隔离、滤波等抗干扰措施，定义号为X400-407的8点输入滤波时间常数可在0-60ms之间由程序设定，其他输入定义号的滤波时间常数为10ms。JH120系统的标准输出模块的输出使用于交流127V/1A、直流30V/2A以下的负载。JH120H系统的标准输出使用于交流240V/5A、直流24V/5A以下。1.4.3电源模块电源模块除了为本机其他模块提供24V、12V和5V电源以外，同时向外部提供DC24V，Iomax=100mA的转感器电源。交流电源允许瞬停80ms,PLC动作不受影响.电源模块面板见图1. 1扩展口显示功能板接口(用于数据显示,数据设定等) 1212V/5V指示灯电源模块5V/12V输出正常324V指示灯电源模块24V输出正常○ 24直流24V输出端向外部提供的24V电源○ 3 5交流220V输入端□ 4 5 1.4.4特殊功能模块A/D转换模块,D/A输出模块,拨盘输入模块和测温模块均可直接嵌接在主机上,不需连接电缆.输入输出分配X400：启动按钮；X401：车满信号S2F1的结构F1简易编程器由液晶显示屏ROM写入器接口存储器卡盒的接口及由功能键、指令键、数字键等键盘组成。简易编程器配有专用电缆与PLC主机连接。主机的系统不同，电缆型号也不同。简易编程器还有系统存储卡盒，用于存放系统软件。其他如ROM写入器模块和PLC存储器卡盒等为选用件。X400启动按钮X401：车满信号S2X402料仓满信号S1X403：车到位信号X404停止按钮X431：信号灯L1X432信号灯L2X433：上料阀K1X434下料阀K2X435：皮带电机M1X436皮带电机M2Y437：皮带电机M3梯形图X400X404M100M100X404X400M106M106M100X403Y431M106Y432 X401Y437X402Y438 Y438T457Y433T457X402T457K2X401Y437M101 X401T459K3X403M101T459M106Y431X403X401M100T550K5 T550Y431T455M105M Y437Y437T450K2 T450M105M106Y436 Y436T451K2T451T453 M105106Y435 Y435T452K2T452T456X401M105M106Y434 X401Y434T453K2 Y435T454K2 Y436T455K2X403Y434M105X405 Y436 Y437 END编辑程序图的程序LD400OR100ANI404OUT100LD404OR106ANI400OUT106LD100ANI403LD401ANI437ANI431ANI106OUT432LD402OUT438LDI438OUT457ORAND457OUT433LDI402OUT457K2LD401ANI437OUT101LDI401OUT457K3LD403ANI101ANDT459ANI106OUT431LD403ANI401AND100OUT550K5LD550AND431OR437ANI455ANI105ANI106OUT437LD437OUT450K2LD450ANI454ANI105ANI106OUT436LD436OUT451K2LD451ANI453ANI105ANI106OUT435LD435OUT452K2LD452ANI456ANI401ANI105ANI106OUT434LD401ANI434OUT453K2ANI434OUT453K2ANI435OUT453K2ANI435OUT454K2ANI436OUT455K2LD403AND434OR405OR436ORBOR437OUT105END第5章可编程控制器JH-120的维护预检查在PLC投入运行之前，应作如下检查：（1）电源已正确接好（2）输入线与输出线已正确接好，并且不能互相缠在一起（3）输出负载与输入触点的额定值必须符合前面给出的技术指标检查程序的执行情况可用嘉华JH-20P手持编程器的监控功能进行运行坚控诊断与故障排除(1)CPU.E灯闪烁机器内部程序出错，用嘉华JH-20P手持编程器修改。程序丢失，失电保护不起作用。更换锂电池（这种情况一般使用3-5年后才会出现）。CPU.E灯常亮为机器硬件故障。（2）电源指示灯不亮电源线没有正确接好，检查电源接线端。机器内部掉入金属颗粒导致短路，更换保险丝。24V指示灯不亮，外接24V电源短路，除去24V电源短路，除去24V端子后检查。（3）输出指示灯亮，但输出不接通由于过载、短路等使输出触点溶化或表面粗糙不平。检查一下输出电路中的输出端子或输出器件是否完好。（4）输入指示不亮，可用编程器检查输入的通/断状态，并且检查输入开关的工作是否正常。（5）从运行RAM中的程序切换到运行EEPROM中程序或相反时，不能正确执行。开关切换后，需断电，再重新通电。结论本次毕业设计，综合运用了大学三年学到的理论知识，是对过去所学知识的温习和巩固，进一步锻炼了我们理论与实践结合的能力。使我们在这方面有了较大的提高，为我们以后走向工作岗位打下了坚实基础。通过本次设计，使我对PLC的工作过程更深一步了解，在实际的应用中体验到它重要性和控制过程，PLC控制的步进电机，以及PLC芯片和A/D转换芯片的连接和控制，实现了对自动送料车控制系统的检测以及排解，对工作速度和效率起到了重要的作用。一．叙述了在现代工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。以及自动化控制在当今社会的重要性，另外还介绍了国内和国外的PLC控制系统的发展情况。二．说明了系统的硬件框图，从整体上介绍了基本的工作原理，而且又介绍了各种自动控制的比较，最后选了PLC的自动送料车控制。三．分别介绍了设计中所用到的硬件，如步进电机的工作原理及其主要技术参数，PLC的发展，PLC的各个引脚作用和内部组成部分。四．给出了系统的软件设计流程图，主要的系统程序和程序说明。此外，本设计在还有不足之处：因为采用传统的模拟光电传感器因外围电路复杂、需调节电路等缺点而受到使用限制，使得运用光散射的计算不够精确。由于本人知识水平有限，设计中难免有许多不足之处，在以后的学习和工作中会努力的改进。致谢历时三个多月的毕业设计结束了，毕业设计的顺利完成使我获得了很多平时没有学到的知识。毕业设计是大学三年所学知识的综合运用，也是理论走向实践的第一步，为以后走向工作岗位奠定了基础。在此设计中冯老师给予我很多帮助，他非常负责，从开始资料的收集，他就给我们很多方面的指导和一些关于设计主要内容的介绍。一些很小的事情都严格要求我们去认真完成。这使我在后期设计中得到了很大帮助，由于在收集资料方面很充分，所以使我们在后期的设计快而顺利的进行。同时，也要感谢我和同学和老师，他在我遇到困难的时候都热心的帮助我度过难关。再此，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意。衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授！参考文献史增芳主编可编程控制器原理与应用中国林业出版社北京希望电子出版社2006.12陆剑主编PLC实验实训指导书河南工业职业技术学院程周主编电气控制与PLC原理及应用。北京：电子工业出版社，2003杨长能，林小峰主编。可编程控制器（PC）例题习题及实验指导。重庆：重庆大学出版社，19941.绪论1.1课题背景及目的组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高效专用机床，是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。通用部件按其功能通常分为五大类。动力部件。动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。支撑部件。支撑部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。输送部件。输送部件是具有定位和加紧装置、用于安装工件并运送到预定工位并运送到预定工位的通用部件。辅助部件。辅助部件包括定位、加紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。主轴箱是组合机床的重要组成部分。包括通用主轴箱和专用主轴箱，本设计的是通用主轴箱，包括主轴，传动轴，动力部件以及其他辅助装置。图1.1组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件（如飞轮、汽车后桥半轴等）的外圆和端面加工。组合机床具有如下的特点：(1)主要用于棱体其零件和杂件的孔面加工。(2)生产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。(3)加工精度稳定。因为工序固定，可选用成孰的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一至性。(4)研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用零部件占70％～90%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。(5)自动化程度高，劳动强度低。(6)配置灵活。因结构是横块化、组合化。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线；机床易于改装：产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。1.2国内外研究状况专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低达2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达0.03～0.02微米。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。1.3论文构成及研究内容目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。其中孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正在扩大到车外圆、行星铣削、拉削等工序。此外还可以完成焊接、热处理、自动装配和检索、清洗等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工等行业大批大量生产中以获得广泛的应用；在一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械等制造业中也已推广应用。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如汽缸盖、汽缸体、变速箱体、电机座等。我国组合机床技术的发展起步比较晚，但通过不断引进大量先进的技术和设备，经过科技人员的积极消化和吸收，与时俱进，努力奋斗，使我国的组合机床技术有了迅速发展。本次毕业设计题目为立卧式双面21轴组合钻床上主轴箱设计，主要有以下几部分组成：绪论、总体结构设计、多轴箱设计。另外论文还包括总体结构图和主要零件的结构图。本次设计研究的主要是立卧式双面23轴组合钻床左主轴箱设计，本次设计重点放在多轴箱的结构设计上，同时介绍齿轮位置的设计和齿轮轴以及其它部件的选用。2.加工工艺分析加工对象：前端面钻孔材料牌号：HT250材料硬度：HB190-240加工内容：在前端面上钻孔17个和绞一个孔生产批量：5000万台/年工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经过技术经济分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。本工序中以底面及左侧面两个工艺定位销孔作为基准，同时加工：(1)在前后断面上钻17个孔（图2.1），扩￠51.6mm深31图2.1本工序中满足工艺方案基本原则：粗精加工分开原则；工序集中原则（适当考虑相同类型工序的集中；有相对位置精度要求的工序应集中加工）。满足在制定加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方案时，应尽可能使精加工集中在所有粗加工之后，以减少内应力变形影响，有利于保证加工精度。3.多轴箱的基本结构及表达方法多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。多轴箱一般具有多根轴同时对一列孔系进行加工。但也有单轴的，用于镗孔居多。多轴箱按结构特点分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件；后者机构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具的设计方法基本相同。处于本设计的考虑，下面仅介绍大型通用多轴箱的设计。3.1多轴箱的组成大型通用多轴箱由箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成，其基本结构包括：箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等箱体类零件；主轴、传动轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮13等传动类零件；叶片泵、分油器、注油标、排油塞、油盘（立式多轴箱不用）和防油套等润滑及防油元件。在多轴箱箱体内腔，可安排两排32mm宽的齿轮或三排24mm宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间可安排一排或两排24mm宽的齿轮。3.2多轴箱总图绘制方法特点(1)主视图用点划线表示齿轮节圆，标注齿轮齿数和模数，两啮合齿轮相切处标注罗马字母，表示齿轮所在排数。标注个轴轴号及主轴和驱动轴、液压泵轴的转速和转向。(2)展开图每根轴、轴承、齿轮等组件只画轴线上边或下边（左边或右边）一半，对于结构尺寸完全相同的轴组件只画一根，但必须在轴端注明相应的轴号；齿轮可不按比例绘制，在图形一侧用数码箭头标明齿轮所在排数。3.3多轴箱通用零件多轴箱通用零件包括：通用箱体类零件、通用主轴、通用传动轴、通用齿轮和套。为节约时间，把握设计重点，其详细不在此列说。4.多轴箱的设计目前多轴设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。计算机设计多轴箱，由人工输入原始数据，按事先编制的程序，通过人机交互方式，可迅速、准确的设计传动系统，绘制多轴箱总图、零件图和箱体补充加工图，打印出轴孔坐标及组件明细表。一般设计发的顺序是：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴颈及齿轮拟定传动系统；计算主轴、传动轴坐标（也可用计算机计算和验算箱体轴孔的坐标尺寸）、绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。具体内容和方法简述如下。4.1绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。其主要内容及注意事项如下：(1)根据机床联系尺寸图，绘制对轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。(2)根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。在绘制主轴位置时，要特别注意：主轴和被加工零件在机床上是面对面安放的，因此，多轴箱主视图上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平方向尺寸正好相反。其次，多轴箱上的坐标尺寸基准和零件工序图上的基准经常不重合，应根据多轴箱与加工零件的相对位置找出统一基准，并标出其相对位置关系尺寸，然后根据零件工序图各孔位置尺寸，算出多轴箱上各主轴坐标值。(3)根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针转向（面对主轴看）可不标，只注顺时针转向。(4)标明动力部件型号及其性能参数等。图4.1，4.2所示为立卧式双面21轴组合钻床上主轴箱设计原始依据图。 图4.1多轴箱设计原始依据图图4.2多轴箱设计原始依据图注：1.被加工零件编号及名称：YTR3105.020101气缸体。材料及硬度：HT250，190～240HBS。2.主轴外尺寸及切削用量（表4.1）。3.动力部件1TD32Ⅰ，电动机功率4.4KW，电动机转速500r/min。表4.1主轴外尺寸及切削用量轴号主轴外伸尺寸（mm）切削用量D/dL工序内容n(r/min)v(m/min)f(mm/min)1550/25106荒阔凸轮轴孔￠51.615525.13601,1832/2077钻2-￠13.9深45.5(通孔)37516.3860932/2077钻￠8.5深18.5,倒角￠11×90°46012.286016732/2077钻￠8.5深20.5，深孔￠11×90°46012.2860钻￠8深17.552013.0760钻￠16深3334017.096019、1214、8、10、17、1332/2077钻6-￠8.5倒角￠11×90°46012.2860钻￠8.5深1346012.28603、5、61132/2077钻3-￠6.7深24.5倒角￠9×90°4699.860钻￠8.5深23.5倒角￠11×90°46012.28604.2主轴、齿轮的确定及动力计算4.2.1主轴型式和直径、齿轮模数的确定(1)主轴形式的确定主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴连接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序常采用滚锥主轴；主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。根据零件上的轴与轴之间的距离和轴上的转速以及进给，安排轴上的齿轮的大小，根据齿轮的大小，初步选定轴的轴径。主轴1——14和17以及18轴选半径为10mm;主轴15、16选为15mm。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。待齿轮传动系统设计完后再检验某些关系轴颈。主轴上选用深沟球轴承外加推力球轴承，配合使用，用来承受轴向力。轴15和16可以使用圆锥滚子轴承，他承载的能力大，可以承受轴向力。(2)齿轮模数的确定齿轮模数m（单位为mm）一般用类比法确定，也可按公式估算。本次设计多采用类比法。同时为了便于生产，同一多轴箱中的模数规格一般不多余两种。现本设计中采用的模数为2、3mm。4.2.2多轴箱所需动力的计算多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。传动系统确定后，多轴箱所需功率P按下列公式计算：P=P+P+P=P+P+P式中P——切削功率，单位KW；P——空转功率，单位KW；P——与负荷成正比的功率损失，单位KW。每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查表获得；每个轴上的空转功率按［1］中的表4－6确定；每个轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1%。切削功率的计算主轴15加工的工序内容和切削用量。主轴15的切削转矩T=31.6DfHB。进给量f＝60mm/min＝(60÷155)mm/r=0.布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33切削转矩T=31.6DfHB＝31.6×11.7×0.156×223.33＝31.6×6.326×0.229×25.667=1175.11N.mm主轴15的切削功率P＝＝＝0.018KW主轴1～18加工的工序内容和切削用量一样，主轴1～18的切削功率一样。主轴1～18的切削转矩T=10DfHB。进给量f＝60mm/min＝60÷375mm/r=0布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33切削转矩T＝10DfHB＝10×13.9×0.16×223.33＝10×148.5×0.231×25.67＝8799.3037N·mm主轴1～18的切削功率P＝＝＝0.33KW主轴9的切削转矩T=10DfHB。进给量f＝60mm/min＝(60÷460)mm/r=0.布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33切削转矩T＝10DfHB＝10×18.5×0.13×223.33＝10×255.6385×0.13×25.67＝8530.9128N·mm主轴10的切削功率P＝＝＝0.37KW主轴16的切削转矩T4=10DfHB进给量f4＝60mm/min＝(60÷460)mm/r=0布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33切削转矩T4＝10DfHB＝10×20.5×0.13×223.33＝10×310.6936×0.13×25.67＝10368.1568N·mm主轴16的切削功率P4＝＝＝0.49KW主轴的切削转矩T5=10DfHB进给量f5＝60mm/min＝(60÷520)mm/r=0布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33切削转矩T5＝10DfHB＝10×8×0.031×223.33＝10×51.984×0.0617×25.67＝823.345N·mm主轴16的切削功率P5＝＝＝0.044KW主轴2的切削转矩T6=10DfHB进给量f6＝60mm/min＝(60÷340)mm/r=0布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33切削转矩T6＝10DfHB＝10×16×0.176×223.33＝10×194.0117×0.249×25.67＝12406.92N·mm主轴16的切削功率P6＝＝＝0.433KW主轴11、10、8、17、12、14的切削转矩T7=10DfHB进给量f7＝60mm/min＝(60÷460)mm/r=0布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33切削转矩T7＝10DfHB＝10×8.5×0.13×223.33＝10×58.33×0.196×25.67＝2927.34N·mm主轴16的切削功率P7＝6×＝6×＝0.83KW主轴13的切削转矩T8=10DfHB进给量f8＝60mm/min＝(60÷460)mm/r=0布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33切削转矩T8＝10DfHB＝10×8.5×0.13×223.33＝10×58.33×0.196×25.67＝2927.34N·mm主轴16的切削功率P8＝＝＝0.14KW主轴3、5、6的切削转矩T9=10DfHB进给量f9＝60mm/min＝(60÷469)mm/r=0布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33切削转矩T9＝10DfHB＝10×6.7×0.13×223.33＝10×37.114×0.196×25.67＝1867.342N·mm主轴16的切削功率P9＝3×＝3×＝0.27KW主轴4的切削转矩T10=10DfHB进给量f10＝60mm/min＝(60÷460)mm/r=0布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33切削转矩T10＝10DfHB＝10×8.5×0.13×223.33＝10×58.33×0.196×25.67＝2934.77N·mm主轴16的切削功率P10＝＝＝0.14KW切削功率P＝P＝P+P+P+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10＝3.065KW(2)空转功率的计算主轴3、4、5、6、11、12、14、9、8、10、13、17的空转功率按［1］中的表4－6得：P＝0.031KW。主轴1、18的空转功率查［1］中的表4－6得：P＝0.028KW。主轴15的空转功率查［1］中的表4－6得：P＝0.025KW。主轴2的空转功率按［1］中的表4－6得：P＝0.024KW。主轴7的空转功率按［1］中的表4－6得：P空转5＝0.035KW。传动轴16的总空转功率查［1］中的表4－6得：P空转6＝0.13KW。P=P＝12×P+2×P+P+P+P+P空转6＝12×0.031+2×0.028+0.025+0.024+0.13＝0.607KW(3)损失功率的计算总的功率损失P＝P＝0.20KW多轴箱所需功率P＝P+P+P＝3.065+0.607+0.20＝3.872KW4.3多轴箱传动设计4.3.1拟定传动路线把主轴12、13、14视为一组同心圆主轴，在其圆心（即三主轴轴必组成的三角形外接圆圆心）处设中心传动轴26；把主轴14、9、10视为一组同心圆主轴，在其圆心（即三主轴轴必组成的三角形外接圆圆心）处设中心传动轴24；把主轴10、11视为一组直线分布主轴，在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴25；把主轴9、8视为一组直线分布主轴，在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴23；把主轴7、5、4视为一组同心圆主轴，在其圆心（即三主轴轴必组成的三角形外接圆圆心）处设中心传动轴22，再在22轴上加齿轮连接主轴8；把主轴6、3、2视为一组同心圆主轴，在其圆心（即三主轴轴必组成的三角形外接圆圆心）处设中心传动轴20，其中6、5、3是分布在一个圆上；中心传动轴2与中心传动轴1用中心传动轴19传动；把主轴18、17视为一组直线分布主轴，在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴28；把主轴17、16、15视为一组同心圆主轴，在其圆心（即三主轴轴必组成的三角形外接圆圆心）处设中心传动轴27；用21轴将各传动于主传动轮相连，达到传动的目的。4.3.2确定驱动轴、主轴坐标尺寸根据原始依据图4.1，算出驱动轴、主轴坐标尺寸，如表4.2所示。表4.2驱动轴、主轴坐标值坐标销0驱动轴0主轴1主轴2主轴3主轴4主轴5X0.0000.000190.000114.5.00068.000170.000135.000Y0.00027.00064.00047.00037.07.00077.00055.000坐标主轴6主轴7主轴8主轴9主轴10主轴11主轴12X78.00078.00095.00026.00097.00093.50077.500Y25.00075.000129.000190.00