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1、 成都大学学士学位论文（设计）汽车曲轴油孔加工设备的电气设计摘要：本设计是基于应用的技术开发，据用户提出的加工工艺要求及汽车曲轴的外形结构等特点，结合加工设备的机械部分设计出汽车曲轴油孔加工设备的电气部分、编制相应程序、仿真、调试。其中动力头速度可调且可正反转，采用变频器加三相异步电机实现；动力头滑台及工件滑台以PLC的高速脉冲输出控制伺服系统实现精确的定位控制；工件的夹紧、定位、旋转操作使用了液压系统，其控制通过PLC控制电磁阀实现。本文设计了机床电气控制系统的整体方案、机床主电路、机床控制电路、操作面板及PLC的控制程序，完成了完整的汽车曲轴油孔加工专用机床的设计方案，能稳定、准确、良好地
2、完成对加工设备的动作控制，以按要求自动快速地完成汽车曲轴油孔的加工，应用到实际生产中可达到汽车曲轴油孔加工自动化，提高生产效率。关键词：电气设计；汽车曲轴油孔；PLC；伺服控制；变频调速Automotive crankshaft hole of the electrical design of processing EquipmentAbstract: The design is based on the application of technology development, according to users requirements of processing technology
3、 and automotive crankshaft structural features such as shape, combined with the mechanical parts of processing equipment designed crankshaft hole processing equipment automotive electrical parts, the preparation of the corresponding procedures, simulation . Speed adjustable head which can be positiv
4、e, increase the use of frequency converter three-phase asynchronous motor; power stations and the first slide to slide the workpiece PLC high-speed pulse output to control servo system to achieve precise positioning control; workpiece clamping , positioning, rotating the use of hydraulic system oper
5、ation, the control solenoid valve through the realization of PLC control. In this paper, the design of the machine electrical control system as a whole program, machine tool main circuit, machine control circuit, operation of the control panel and the PLC program, the completion of a complete automo
6、tive crankshaft hole processing machine tool design dedicated to a stable, accurate and well completion of the processing of motion control equipment to automatically and quickly as required to complete the processing of automobile crankshaft hole applied to the actual production can be achieved in
7、the automotive crankshaft hole processing automation, increasing productivity.Keywords: electrical design; automotive crankshaft hole; PLC; servo control; Frequency目录绪论11.概述21.1设计要求21.2组成22.系统构成32.1曲轴32.2定位32.3液压传动机构42.4PLC控制器42.4.1可编程控制器的组成及系统配置52.4.2PLC的工作原理62.4.3PLC的特点和应用领域62.5三相异步电动机72.5.1三相异步电动
8、机的结构72.5.2三相异步电动机的工作原理72.6三相异步电动机的变频调速与变频器102.6.1三相异步电动机的变频调速102.6.2变频器132.7伺服系统142.7.1伺服电机142.7.2伺服驱动器162.8PLC与运动控制183.系统硬件设计183.1分析控制对象193.2PLC的选择203.3I/O地址分配203.4控制电路214.系统程序设计224.1机床工作流程分析244.2程序编写过程264.3程序说明264.4仿真344.5调试35结论40致谢41参考文献42附录432绪论国内外的汽车曲轴油孔加工目前普遍采用普通钻床进行加工，针对性、适应性不强，速度较慢，无法实现流水线自动
9、快速加工的要求。复合加工机床已成为机床发展的一个重要方向。因为复合加工机床突出体现了工件在一次装夹中完成大部分或全部加工工序，从而达到减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，提高工件加工精度，缩短加工周期和节约作业面积的目的。干式加工是未来金属切削加工发展又一个重要趋势。切削冷却液的使用、存储、保洁和处理等都十分繁琐，且成本很高，切削液的处理是不经济的，引起了费用增加。切削液对环境和操作者身体健康的危害一直受到使用限制。因此，未来加工的方向是采用尽量少的切削液，耐高温切削材料和涂层使得干加工在机械制造领域变为可能。本文将结合加工设备的机械部分设计汽车曲轴油孔加工设备的电气部分，以稳定、准确、良
10、好地完成对加工设备的动作控制，按要求自动快速地完成汽车曲轴油孔的加工。应用到实际生产中可达到汽车曲轴油孔加工自动化，提高生产效率。论文完成的主要工作本设计是基于应用的技术开发，据汽车曲轴的外形结构等特点及加工工艺要求，再结合加工设备的机械部分设计出汽车曲轴油孔加工设备的电气部分、编制相应程序、仿真、调试。本设计要求速度控制、准确的位置控制，且工序较为复杂需要考虑手动、自动、间断、连续等操作方式，这就使本设计要考虑使用变频器、伺服电机、带PTO输出且含较多输入输出点的PLC。其中动力头速度可调且可正反转，采用变频器加三相异步电机控制；动力头滑台及工件滑台以PLC的高速脉冲输出控制伺服系统实现精确
11、的定位控制，工件的夹紧、定位、旋转操作使用了液压系统，其控制通过PLC控制电磁阀实现。本文设计了完整的汽车曲轴油孔加工专用机床的方案，能稳定、准确、良好地完成对加工设备的动作控制，具体包含以下内容：曲轴油孔加工专用机床的总体设计：曲轴斜油孔加工工艺方案的确定、机床的总体设计、机床的控制与互锁夹具：曲轴的定位与支承、曲轴的夹紧操作面板设计电气控制设计： 机床电气控制系统的整体方案、机床电气控制系统的任务、控制方式、机床主电路图、机床控制电路、机床主电路分析、机床工步控制流程图、I/O分配、PLC的梯形图控制程序、控制指令程序、机床控制电路分析、程序仿真及调试。第1章概述1.1 设计要求该项目是应用户的要求而设计的汽车曲轴直油孔的加工专机，孔是通孔，其位置要求很准确，而且效率要高。要求对这台专机进行电气设计、编制相应程序完成对曲轴的油孔加工，即在规定的时间内完成整个动作，实现自动控制。为了准确定位，油孔的加工应该先划中心孔定位，再钻孔加工。由于孔很深，且为通孔，所以可以采用两面加工的方法。又由于需要加工的孔有五个，为了提高效率，采用多头刀具同时加工的方法实现，从而满足整条流水线的要求。采用PLC作为控制器，对工作台水平定位移动和多轴箱的垂直定位加工进行控制，对多轴箱的交流电动机进行变频调速，通过编制程序实现整台设备的自动运行。动作
