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1、 壳体类零件攻丝组合机床的PLC控制系统设计 专 业：机械设计制造及其自动化学 生： 指 导 教 师：完 成 日 期：2011.5.20扬州大学机械工程学院中文摘要本文介绍壳体类零件攻丝组合机床的PLC控制系统设计，该系统具有自动化程度高，精度高等特点，在工业生产等领域有广泛应用。传统的组合机床采用继电器，精度低，可靠性不高，已不适合社会发展需要。随着PLC控制技术的迅速发展，以PLC为核心的组合机床控制系统已凸显出其优势。本文首先介绍PLC和组合机床的历史与发展，并着重论述了组合机床的结构和运动形式以及控制方式，接着对PLC的组成和结构进行了分析，并对PLC控制系统的总体设计和程序的表达方式
2、做了概述，然后确定PLC型号、分配I/O地址和外部配线，接着根据相关内容画出顺序功能图并利用FXGP-WIN-C软件画出PLC梯形图。在文章的最后还介绍了PLC控制系统的安装和维护以及对论文的进一步总结。【关键字】PLC，三菱FX系列，组合机床，壳体类零件，攻丝AbstractThis article introduced that the PLC control system design of the shell kind parts tapping combined machine tool, this system has a high degree of automation and
3、 precision, and also be widely used in industrial production and other fields. The traditional combined machine tool uses the relays generally, the precision is low, the reliability is not high, did not meet the social development need. Along with the PLC control technologys rapidly expand, as the c
4、ore combined machine tool has highlighted its superiority take PLC. This paper first introduced that PLC and the history and development of the combined machine tools, and emphatically expounds the structure, movement and the control mode of combined machine tools, then the composition and structure
5、 of PLC is analyzed, besides these, the general arrangement of PLC control system and the presentation of program are also given an overview, then we confirm PLCs type, distribute I/O address and external wiring. According to the related content we draw sequential function chart and use FXGP-WIN-C s
6、oftware to draw PLC ladder diagram. At the end of the article we also introduced installation and maintenance of PLC control system and further summary fo the article.【Key words】: PLC 、Mitsubishi FX series、combined machine tools, shell kind parts、tapping目录中文摘要Abstract第一章 概述11.1 组合机床概述11.2 组合机床的发展11.
7、3 组合机床装配模型11.4 组合机床及其体系结构的发展现状21.5 本章小结2第二章 攻丝组合机床的结构和控制过程32.1 组合机床结构32.2 组合机床的基本配置42.3 攻丝组合机床的控制方式52.4 攻丝组合机床运动形式5第三章 PLC控制系统设计83.1 PLC简介83.2PLC的结构和工作原理93.2.1PLC的组成103.2.2PLC程序的表达方式113.2.3PLC的工作方式133.3PLC控制系统的设计步骤143.4PLC类型选择及模块选择153.4.1 PLC类型的选择153.4.2 PLC扩展模块的选择183.5I/O地址分配及外部配线18第四章 PLC的编程204.1
8、概述204.2 编程语言的形式204.3 PLC控制的程序设计224.3.1 PLC程序的设计方法224.3.2顺序功能图的绘制254.4 PLC 控制梯形图264.5 本章小结31第五章 安装维护325.1 扩展设备组成325.2现场环境325.3安装工程335.3.1 安装注意事项335.3.2 配线方面的注意事项33第六章 结论376.1 论文总结376.2 进一步研究的方向与内容37致谢38参考文献39I朱益峰 壳体类零件攻丝组合机床的PLC控制系统设计第一章 概述1.1 组合机床概述组合机床是以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。其中大量通用部件包括：单轴工艺
9、切削头（攻螺纹头）、传动装置、动力箱、进给滑台等动力部件，以及用以安装动力部件的支承部件如侧底座、立柱、立柱底座等。1.2 组合机床的发展在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。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
10、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。1.3 组合机床装配模型图1-1 组合机床的装配模型1.4 组合机床及其体系结构的发展现状 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（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能
11、灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，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。1.5 本章小结 随着可编程控制器在工控领域的广泛应用，PLC控制的组合机床渐渐取代了采用继电器控制的组合机床。本文主要介绍了基于壳体类攻丝组合机床的PLC控制系统设计。第二章 攻丝组合机床的结构和控制过程2.1 组合机床结构组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。下图所示为典型的双面复合式单工位组合机床。其组成是：侧底座1、滑台2、镗削头3、夹具4、多轴箱5、动力箱6、立柱7、垫铁8、立
12、柱底座9、中间底座10、液压装置11、电气控制设备12、刀工具13等。通过控制系统，在两次装卸工件间隔时间内完成一个自动工作循环。图中各个部件都是具有一定独立功能的部件，并且大都已经系列化、标准化和通用化的通用部件。通常夹具4、中间底座10和多轴向5是根据工件的尺寸形状和工艺要求设计的专用部件，但其中的绝大多数零部件如定位夹压元件、传动件等也都是标准件和通用件。图2-1 双面复合式组合机床通用部件是组成组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头（即镗削头、钻削头、洗削头等）、传动装置（驱动切削头）、动力箱（驱动多轴向）、进给滑台（机械或液压滑台）等为动力部件。用以安
13、装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。其中大量通用部件包括：单轴工艺切削头（攻螺纹头）、传动装置、动力箱、进给滑台等动力部件，以及用以安装动力部件的支承部件如侧底座、立柱、立柱底座等。2.2 组合机床的基本配置组合机床的通用部件分为大型和小型两大类。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。大型组合机床和小型组合机床在结构和配置形式等方面有较大的差别。本设计主要是采用的是小型组合机床，小型组合机床也是由大量通用零部件组成，其配置特点是：常用两个以上具有主运动和进给运动的小型动力头分散布置、组合加工。动力头有套筒式、滑台式，横向尺寸
14、小，配置灵活性大，操作使用方便，易于调整和改装。小型组合机床分单工位和多工位两类。目前在生产中使用较多的是各种多工位小型机床，其中最常用的是回转工作台式小型组合机床。组合机床的配置形式是多种多样的，同一个零件的加工可采用几种不同的配置方案。在确定组合机床配置形式时，应对几个可行的方案进行综合分析，从机床负荷率、能达到的加工精度、使用和拍学的方便性、机床的可调性、机床部件的通用化程度、占地面积等方面作比较，选择合理的机床总体布局方案。通用部件按其尺寸大小、驱动和控制方式、单机和自动线的不同，可分为大型和小型通用部件；机械驱动、液压驱动、风动或数控通用部件；组合机床的组合机床自动线通用部件。还出现
15、整机的通用模块，如转能机床（缸盖导管孔加工机床等）、柔性加工单元（UD系列组合式柔性单元等）。但这些通用部件都有其共性功能，按功能划分的类别覆盖面较大。通用部件按其功能通常分为五大类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件，它为刀具提供主运动和进给运动。动力部件包括动力滑台及其配到使用的动力和各种单轴头，如铣削头、钻削头、镗孔车端面头等，其它部件均以选定的动力部件为依据来配套选用。支承部件是组合机床的基础部件，它包括侧底座、立柱、立柱底座和中间底座等，用于支承和安装各种部件。组合机床各部件之间的相对位置精度、机床的刚度主要由支承部件保证。 输送部件用于带动夹具和工件的移动和转动，以实现工位的变换，因此，要求有较高的定位精度。输送部件主要有移动工作台和回转工作台。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。辅助部件包括用于实现自动夹紧工件的液压或气动装置，机械扳手，冷
