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1、精品专用车床控制系统设计 摘要机械自动化是当代加工机械发展的必然趋势,也是我国机械发展的必由之路。本文设计的专用车床控制系统主要用于批量加工零件，其主机由床身、料斗、送料机构、定位机构、夹紧机构、动力箱、液压滑台、刀架及卸料机构等组成，可以实现手动调整和自动循环两种工作方式，控制系统自动检测料斗是否有料（待加工工件） ，若无料，则报警，若有料，车床自动进入工作循环。 本文设计的是专用车床的液压系统，包括液压系统的回路设计和控制程序设计。回路设计部分主要包括送料-定位-夹紧-主轴转动-滑台快进-一工进-二工进-死挡铁停留-快退-松开工件-卸料液压控制回路，并进行了标准元件的选择和非标准元件液压缸
2、的设计。在设计过程中最主要的是元件参数的计算，设计液压缸的结构并采用AUTOCAD绘制其装配图。在控制方面，采用PLC编程软件，包括手动调整和自动循环两种工作方式，应用变频器实现自动调速功能，选用电动刀架实现了自动换刀。系统在启动后既可以自动进入工作循环，并且出现故障时或缺料时蜂鸣报警，满足了专用车床自动、批量加工零件的要求。关键词:专用车床；液压系统；PLC 控制精品EXCLUSIVE LATHE CONTROL SYSTEM DESIGNAbstractMachinery automation is the inevitable trend of the development of co
3、ntemporary processing machinery, which is also the only way for the development of Chinas machinery.The lathe control system for exclusive use designed in this paper is mainly used for batch processing of various parts. The mainframe is composed of the bed, hopper feed mechanism, positioning mechani
4、sm, the clamping mechanism, power boxes, hydraulic slide, turret and unloading institutions. Both manual regulations and automatic cycling can be achieved. Control system automatically detects the hopper (the work pieces to be processed). If there is no material in it, there will be alarm, if there
5、is, the lathe automatically enter the work cycle.This paper designs a hydraulic system of a lathe for exclusive use, including the circuit design of the hydraulic system and control procedures. The circuit design mainly consists of feeding - positioning - clamping - spindle rotation slip-table movin
6、g forward the first feeding -the second feeding slip-table blocking iron staying backing up - releasing the work pieces - discharging hydraulic control circuit. At the same time, standard component selection and non-standard components of the hydraulic cylinder design have been achieved. The most im
7、portant thing is the calculation of the component parameters and the design of hydraulic cylinders structure and then makes the assembly drawing with AUTOCAD. As for the control system, the PLC programming software will be applied, including manual adjustment and automatic cycle. The frequency conve
8、rter will be used for automatic speed change. Likewise, electric tool holder will make automatic tool changing possible. The system can either start automatically into the work cycle, or rings the alarm to indicate a failure or shortage of material, thus it meets the requirement of batch processing
9、with an automatic lathe for exclusive use.Key Words: exclusive Lathe; hydraulic system; PLC control system 精品目目 录录摘要摘要 IAbstract II1 1 绪论绪论 1 1.1 专用车床控制系统的研究背景 1 1.2 专用车床的发展趋势 1 1.3 本课题的主要内容 12 2 液压系统的设计液压系统的设计 2 2.1 液压系统的组成 2 2.2 液压传动系统的主要优、缺点 2 2.3 液压系统的设计 3 2.3.1 工况分析 3 2.3.2 拟定液压系统原理图 4 2.3.3 液压
10、系统的计算和选择液压元件 63 3 变频器的选择变频器的选择 .13 3.1 变频器的组成及工作原理 .13 3.1.1 变频器的总体介绍 .13 3.1.2 基本组成 .13 3.1.3 变频器的工作原理 .13 3.1.4 变频器的选择 .144 4 电动刀架的选择电动刀架的选择 .15 4.1 电动刀架组成及工作原理 .15 4.2 电动刀架的选择 .155 PLCPLC 控制系统的设计控制系统的设计17 5.1 PLC 控制系统的组成及工作原理17 5.1.1 PLC 控制系统的总体介绍17 5.1.2 PLC 控制系统的特点17 5.1.3 PLC 控制系统的基本结构17 5.1.4
11、 PLC 控制系统的工作原理18 5.1.5 PLC 选型19 5.2 PLC 控制系统设计21 5.2.1 PLC 接线图21 5.2.2 PLC 控制系统的 I/O 分配22 5.2.3 PLC 梯形图23结结 论论 .26参考文献参考文献 .27致致 谢谢 .28精品1 绪论1.1 专用车床控制系统的研究背景1专用机床是一种专门适用于特定零件和特定工序加工的机床，而且往往是组成自动生产线式生产制造系统中，不可缺的机床品种。它以标准化部件为基础，配以少量的专用部件组成。专用机床是一种“量体裁衣”产品，其具有高效自动化的优点，是大批量生产企业的理想装备。随着制造技术的进步，数控技术的普及，专
12、用机床的数控化发展也很快，专用机床在生产实践中占有一定的比重。据有关资料介绍，日本 2001 年专用机床产值占机床产值的比达到 8.8%；我国台湾省这一数字达到 6.9%;而我国仅为 0.67%。所以，在当前产品结构调整中，发展专用机床是行业发展中的一个值得注意的问题。针对上述专用机床发展背景，作为一名机械工程及自动化专业的学生而言，对研究数控机床的控制系统是十分必要的。通过学生系统地对数控车床的控制系统进行集成设计，使学生能够综合利用大学四年所学的专业知识，完成数控车床的控制系统的集成设计，充分掌握数控车床控制系统的总体设计，为即将走向工作岗位奠定一个坚实的基础。进入社会后，为我国数控系统的
13、研发做出贡献，使我国的数控技术进入世界先进之列。1.2 专用车床的发展趋势专用车床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。20 世纪 50 年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。 高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。数控机床制造厂把建立友好的人机界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。21.3 本课题的主要内容本课题是按给定要求设计了一个专用车床的液压传动系统
14、及其 PLC 控制系统。具体为：某专用车床用于批量加工零件，其主机由床身、料斗、送料机构、定位机构、夹紧机构、动力箱、液压滑台、刀架及卸料机构等组成，可以实现手动调整和自动循环两种工作方式，控制系统自动检测料斗是否有料（待加工工件） ，若无料，则报警，若有料，车床自动进入工作循环：送料-定位-夹紧-主轴转动-滑台快进-一工进-二工进-死挡铁停留-快退-松开工件-卸料。主要内容有：（1）设计并绘制液压系统原理图；（2）计算和选择液压元件，并进行液压系统的性能验算；（3）绘制非标准元件装配图；（4）进行电气控制电路设计，绘制电气原理图。精品2 液压系统的设计2.1 液压系统的组成5液压传动和液力传
15、动均是以液体作为工作介质进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：1、能源装置(动力元件)：它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。2、执行装置(元件)：它是把液压能转换成机械能以驱动工作机构的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。3、控制调节装置(元件)：它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。4、辅助装置(元件)：上述三部分
16、之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。5、工作介质：传递能量的流体，即液压油等。2.2 液压传动系统的主要优、缺点2,5液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它与机械传动、电气传动相比具有以下的主要优点：(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达 12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5)液压装置易于实现过载保护借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6)液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计
