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1、 毕业设计(论文)学生姓名： 学 号： 所在学院： 自动化与电气工程学院 专 业： 自动化 设计(论文)题目： 基于PLC的汽车变速器生产线 深孔钻床试验台设计 指导教师： 2012年1月5日摘要随着汽车行业在中国的蓬勃发展，汽车生产线更加高效化的研究越来越引人关注，可编程控制器（PLC）具有体积小，适用范围广，灵活性强，适应力强等特点，在工业领域的各个方面都得到了广泛的应用，汽车生产行业在中国正直春天，但是我国的很多机床设备都是上个世纪的外国淘汰设备，很难再适用于如今的汽车生产需要，为了满足工艺需要，对其进行升级改造是科学合理而又经济的选择本文以深孔钻床为例子，探索如何改造升级汽车生产线上的
2、老旧机床，使其在汽车生产领域发挥更大的作用，本文致力于研究使用西门子公司的S7-300系列PLC，以及相应的编程软件STEP7，运用逻辑编程法来编程，发现并改善原有机床不能适应现代生产需要的缺陷，通过电气改造的方法，包括重新绘制电气图，重新布局接线，保留外部机械部分的情况下对电气系统经行升级改造。使其达到自动化程度更高，故障率更低，更方便检的效果，从而真正提高汽车生产效率。 关键词：汽车生产线，深孔钻床，PLC，电气改造AbstractWith the vigorous development of the industry in China, more efficient auto prod
3、uction line of research attracted more attention, the programmable controller (PLC) has small, wide range, flexible, adaptable and other characteristics, in the industrial fields all aspects of a wide range of applications, automobile industry in China just spring, but many of the machine tool equip
4、ment in China is the last century foreign eliminated equipment, difficult to apply to production of cars now need, in order to satisfy the process need, to its upgrading is scientific and reasonable and economic choice based on the deep hole drilling machine for example, explore how to auto producti
5、on line of the transformation and upgrade the old machine, in the automotive field to play a bigger role, this paper is dedicated to the study of the use of Siemens company series S7-300 PLC, and the corresponding programming software STEP7, using logic programming method to programming, found and i
6、mprove the original machine tool cant adapt to the modern production needs of the defect, through the electrical transformation methods, including redraw electrical diagrams, to layout wiring, keep external mechanical part of electrical system upgrading the line. Take it to a higher degree of automa
7、tion, more low failure rate, more convenient for effect, and really improve the car production efficiency. Keywords: automobile production line, the deep hole drilling machine, PLC, electric transformation 目录第一章 绪论61.1设计背景：61.1.1 深孔钻床简介61.1.2、气压传动：81.2 试验台设计的目的和内容：9第二章 深孔钻床实验平台装置总体介绍102.1工艺流程：102.2各
8、部分系统关系：102.3主要元器件：102.3.1、SIEMENS SIMATIC S7-300102.3.2、REXROTH （dkc03.3-040-7-fw）驱动器，滤波器112.3.3、SIMATIC OP7132.3.4、空气开关142.3.5、接触器142.3.6、PILZ安全继电器142.3.7、变压器,接近开关，液位传感器，压力传感器等各类传感器,气动三联件152.4、 SIEMENS STEP7 软件简介：152.5、 Protool软件简介16第三章:电气系统设计163.1、电气设计的一般原则163.2机床电气设计的经验设计方法和逻辑设计方法183.2.1 经验设计法183
9、.2.2逻辑分析设计法简介183.3元器件选型:193.4、电气图：203.4.1、电机控制电路：203.4.2、380vdc24vdc变压电路：213.4.3、安全继电器回路：223.4.4、伺服驱动控制电路：233.4.5、输入输出表24第四章：PLC程序设计（部分，详见附录）26参考文献：31第五章：致谢32第六章：附录32第一章 绪论1.1设计背景：输出轴作为汽车变速箱中的重要组成部分，对其进行深孔加工的精度要求很高，其中最重要的问题是切削排屑和冷却润滑，而传统的加工工艺很难满足甚至达不到精度，效率和材料上的要求。而对传统工艺进行改进的过程中，对加工设备的PLC改造是关键一步。传统继电
10、控制系统使用大量的继电器，如中间继电器和时间继电器，因此控制系统存在接线复杂，故障率高，不便于及时发现和解决故障等问题，为了改善这些缺点，对其进行PLC改造是切实可行的方法1 。而通过PLC改造则可以改善这些缺点。因此本课题研究对普通继电器控制的深孔钻床进行plc改造2 。PLC能方便地实现各种各样的顺序控制模式，PLC“软继电器”是可以被无限次使用的，所以我们不必考虑涉及到的I/O点的多少，并且PLC的内部存储器能够实现实际辅助继电器，定时器，计数器等元件的功能，因此能够简化外部继电器。由PLC内部的CPU 完成各个元件状态的逻辑运算，PLC 外部只需要在输入端接开关，按钮等指令信号，输出端
11、接接触器、电磁阀、指示灯等负载，再由接触器控制电动机的运转，不必考虑接触器之间的逻辑关系。PLC 在机床改造中得到了广泛的应用。使用 PLC模块化的模式来取代传统的液压和气动系统，不仅使机床的控制系统更加稳定还简化了机床的机械结构，极大地提高了加工精度和生产效率。1.1.1 深孔钻床简介1 深孔钻床 deep-hole drilling machine 定义：用特制的深孔钻头，钻头作直线进给运动，工件旋转钻削深孔的钻床。有别于传统的孔加工方式，依靠特定的钻削技术（如枪钻、BTA钻、喷吸钻等），对长径比大于10的深孔孔系和精密浅孔进行钻削加工的的专用机床统称为深孔钻床。其代表着先进、高效的孔加工
12、技术，加工具有高精度、高效率和高一致性。2 特点：它们代表着先进、高效的孔加工技术，通过一次走刀就可以获得精密的加工效果，加工出来的孔位置准确，尺寸精度好；直线度、同轴度高，并且有很高的表面光洁度和重复性。能够方便的加工各种形式的深孔，对于各种特殊形式的深孔，比如交叉孔、斜孔、盲孔及平底盲孔等也能很好的解决。其不但可用来加工大长径比的深孔（最大可达300倍），也可用来加工精密浅孔，其最小的钻削孔径可达0.7mm。3发展概况及趋势：深孔钻削加工（孔深和孔径的比值10）在机械加工领域中占有非常重要的地位，约占孔加工量的40%以上。随着科学技术的进步，新型高强度、高硬度和高价值难加工深孔零件的不断出
13、现，加工工件在加工深度、加工精度以及加工效率上要求的不断提高，使得深孔加工成为机械加工的关键工序和加工难点。传统的加工方法由于工艺系统刚度，切削排出及冷却润滑的问题。越来越难以满足甚至根本达不到现在的深孔加工在精度、效率、材料上的要求。所以这时的深孔加工需要一种特定的钻削技术的支持。随着我国机械制造业的迅速发展，使得原本局限于军事工业、航空航天等特定领域的深孔加工技术及装备在我国各行业也得到了广泛的应用。左图为最常用的二种深孔钻削加工刀具：枪钻和BTA单管钻。4 加工精度：深孔钻床是一种高精度、高效率、高自动化的深孔加工专用机床，依靠先进的孔加工技术（枪钻、BTA钻、喷吸钻等），通过一次连续的
14、钻削即可达到一般需钻、扩、铰工序才能达到的加工精度和表面粗糙度。加工孔孔径尺寸精度：IT7IT11；加工孔偏斜度：0.51/1000（加工孔深）；加工孔表面光洁度：Ra0.26.3um。5 钻削中应注意的问题：深孔加工是处于封闭或半封闭的状态下，故不能直接观察到刀具的切削情况。目前只能凭经验，通过听声音、看切削、观察机床负荷及压力表、触摸震动等外观现象来判断切削过程是否正常。 切削热不易传散。一般切削过程中有80%的切削热被切屑带走，而深孔钻削只有40%,刀具占切削热的比例较大，扩散迟、易过热，刀口温度可达600度，必须采取强制有效的冷却方式。 切屑不易排出。由于孔深，切屑经过的路线长，容易发
15、生堵塞，造成钻头崩刀。因此，切屑的长短和形状要加以控制，并要进行强制性排屑。 工艺系统刚性差。因受孔径尺寸限制，孔的长径比较大，钻杆细而长，刚性差，易产生震动，钻孔易走偏，因而支撑导向极为重要。这点在枪钻机床中更为突出。1.1.2、气压传动：气压传动作为一种易于推广普及的实现工业自动化的应用技术，其气源容易获得，环境污染小，工作速度快，动作频率高，工程实现容易3。气压传动以压缩气体为工作介质，靠气体的压力传递动力或信息的流体传动。传递动力的系统是将压缩气体经由管道和控制阀输送给气动执行元件，把压缩气体的压力能转换为机械能而作功；传递信息的系统是利用气动逻辑元件或射流元件以实现逻辑运算等功能，亦称气动控制系统。气压传动的特点是:工作压力低,一般为0.30.8兆帕，气体粘度小，管道阻力损失小，便于集中供气和中距离输送，使用安全，无爆炸和电击危险，有过载保护能力；但气压传动速度低，需要气源
