钻床的自动化改造及进给系统设计
机械机床毕业设计223钻床的自动化改造及进给系统设计
目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 (5)1.1问题分析及其对策 (5)1.1.1 现代制造业的发展状况 (5)1.1.2 问题的提出 (5)1.1.3 问题的分析以及解决方案 (6)1.2本文研究的内容及目标 (7)1.3本章小结 (7)2 自动钻床的总体方案设计 (8)2.1自动专用钻床已知条件和设计要求的概述 (8)2.2自动钻床的工艺路线分析与确定 (8)2.3执行系统的方案设计 (9)2.3.1 执行系统的功能原理设计 (9)2.3.2 执行系统的运动规律 (10)2.3.3 执行机构的形式设计 (10)2.3.4 执行系统的协调设计 (10)2.3.5 执行系统方案评价与决策 (11)2.4传动系统方案设计和原动机选择 (11)2.4.1 原动机选择 (11)2.4.2 传动系统方案设计 (11)2.5控制方案设计 (12)2.6总体布局设计 (13)2.7辅助系统的设计 (13)2.8本章小结 (13)3 专用钻床进给系统的设计 (14)3.1进给系统概述与分析 (14)3.2进给系统方案图的确定 (14)3.3工况分析 (15)3.4切削力的计算 (16)3.4.1 切削刀具及相关参数的选择 (16)3.4.2 主轴转速及钻孔时间的计算 (16)3.4.3 切削力的计算 .................................................................................................................... 17 3.5 钻床主轴设计 ............................................................................................................................ 17 3.5.1 主轴材料的选择 ................................................................................................................ 17 3.5.2 轴径的计算 ........................................................................................................................ 18 3.5.3 轴的结构设计 .................................................................................................................... 18 3.5.4 轴强度的校核 .................................................................................................................... 18 3.6 进给液压系统设计 ................................................................................................................... 20 3.6.1 负载分析 ............................................................................................................................ 20 3.6.2 液压缸执行元件主要参数的确定 ................................................................................... 22 3.6.3 活塞杆及活塞材料的选择 ............................................................................................... 29 3.6.4 活塞杆与活塞的连接方式及活塞密封装置的选择...................................................... 29 3.6.5 液压缸盖与液压缸连接方式及密封方式的选择 .......................................................... 30 3.7本章小结 . (30)4 专用钻床主轴传动系统的设计 (31)4.1 主轴传动系统的分析 ............................................................................................................... 31 4.2 主轴花键的设计 ....................................................................................................................... 31 4.3 主轴电机选择 ............................................................................................................................ 31 4.4 V 带传动设计 ............................................................................................................................. 32 4.4.1设计功率c P 的计算 ............................................................................................................ 32 4.4.2选择带型 ............................................................................................................................. 32 4.4.3选取带轮基准直径1d d 和2d d .......................................................................................... 32 4.4.4验算带速V ......................................................................................................................... 32 4.4.5确定中心距a 和带的基准长度d L .................................................................................. 33 4.4.6验算小带轮包角1 ........................................................................................................... 33 4.5本章小结 . (33)5 自动钻床控制系统设计 ······························································ 错误！未定义书签。
PLC钻床主轴进给控制系统程序设计
PLC钻床主轴进给控制系统程序设计介绍：PLC钻床主轴进给控制系统是一种由程序控制的自动化设备，用于控制钻床的主轴运动和进给动作。
通过PLC编程实现了对钻床主轴的启停控制、前进和后退控制、速度调节等功能。
本文将介绍PLC钻床主轴进给控制系统的程序设计。
程序设计步骤：1.确定功能需求：根据钻床主轴的控制要求，确定需要实现的功能模块，如启停控制、方向控制、速度调节等。
2.确定I/O配置：根据钻床主轴的硬件接口，确定所需的输入输出信号，如启动信号、停止信号、方向信号、速度信号等。
然后将这些信号连接到PLC的输入输出模块。
3.确定运动控制算法：根据钻床主轴的运动特性，确定相应的运动控制算法，如PID控制算法、速度闭环控制算法等。
4.编写PLC程序：根据功能需求和运动控制算法，使用PLC编程软件编写相应的控制程序。
程序包括输入输出模块的配置、运动控制算法的实现以及信号的判断和处理逻辑。
示例程序：以下是一个简单的PLC钻床主轴进给控制系统的程序设计示例。
主程序：1.初始化程序，包括I/O模块的初始化和变量的初始化。
2.读取输入信号，包括启动信号、停止信号、方向信号和速度信号。
3.判断启动信号和停止信号的状态，根据状态进行相应的处理。
如果启动信号为ON且停止信号为OFF，则进行下一步。
4.根据方向信号设置主轴的运动方向，如果方向信号为正，则设置主轴向前运动；如果方向信号为负，则设置主轴向后运动。
5.根据速度信号设置主轴的运动速度。
6.控制主轴的启停，如果启动信号为ON，则启动主轴；如果停止信号为ON，则停止主轴。
7.主程序循环运行，不断读取输入信号并进行处理。
总结：PLC钻床主轴进给控制系统的程序设计是一个复杂而关键的任务，需要充分了解钻床主轴的运动特性和控制要求。
通过合理的功能需求分析和运动控制算法设计，再结合PLC编程软件的使用，可以编写出稳定可靠的PLC钻床主轴进给控制系统程序。
ZXK-7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统的设计
摘要数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。
随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。
本次设计通过对现有数控钻铣床的分析研究，提出一种新的设计方案,其自动化程度更高，结构也相对比较简单。
这一点在论文会得以体现。
本方案中，主轴箱采用电磁离合器实现有级变速，在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杆，而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递，并且采用单片机进行数字控制。
控制系统采用MCS-51系列单片机，通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O 接口实现硬件电路的设计。
论文中也对软件系统的设计做出了相关说明。
关键词：数控技术滚珠丝杆步进电机单片机系统扩展ABSTRACTThe numerical control engine bed is the digital process control engine bed, is one kind of automated engine bed, the numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies, is the manufacturing industry realization automation, the network, the flexibility, the integrated foundation. Along with the manufacture technology development, the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology, the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed the processing scope, the dynamic performance, the processing precision and the reliability had the enormous enhancement .This design tries a new method after the analyze and research of the exited numerical control bed for mill and bore with the higher automatization degrees and the simpler configuration, which will be explained in the paper. In the method, electromagnetism clutch is used for the realization of the level shift in the headstock, and in the motion of , we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction ,The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps. And more, we used singlechip for numerical control.The control system introduces MCS-51 series singlechip, and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus. Also, the paper explained the design for software system.Keywords:Numerical control technology、Ball bearing thread haulm、The step by step electromotor、The enlarge for SCM system目录第1章机床总体布局设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.1机床总体尺寸参数的选定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2机床主要部件及其运动方式的选定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.1 主运动的实现.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.2 进给运动的实现.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.3 数字控制的实现.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.4机床其它零部件的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.3机床总体布局的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 第2章主运动的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1议定转速图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.1确定结构式和结构网式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.2拟定转速图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.1.3确定各齿轮的齿数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.1.4传动系统图的拟定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.2主传动主要零件的强度计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.2.1电动机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.2.2齿轮传动的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.3轴的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.3.1各传动轴轴径的估算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.3.2各轴段长度值的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.3.3轴的刚度与强度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.4离合器的选用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27第3章进给系统的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．273.1垂直进给系统的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．273.1.1脉冲当量和传动比的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．283.1.2滚珠丝杠设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．293.1.3步进电机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．333.1.4滚珠丝杆副的预紧方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．343.1.5齿轮传动消隙．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．353.2横向进给系统的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．353.2.1脉冲当量和传动比的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．353.2.2滚珠丝杠设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．373.2.3步进电机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38第4章控制系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．394.1控制系统总体方案的拟定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．394.2总控制系统硬件电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．404.2.1单片机的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．404.2.2系统的扩展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．434.2.3键盘、显示器接口设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．484.2.4步进电机控制电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．504.2.5光电隔离电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．534.2.6其它接口电路的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.3部分控制程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.3.1直线圆弧插补程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.3.2直线插补程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.3.3圆弧插补程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．554.4控制系统的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．594.4.1步进电机控制程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．594.4.2 LED动态显示接口程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66科技译文．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．实习报告．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第1章机床总体布局设计1.1 机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度³长度 400³1600mm主轴锥孔 7∶24工作台最大纵向行程 300mm工作台最大横向行程 375mm主轴箱最大垂直行程 400mm主轴转速级数 12级主轴转速范围 30~1500r/minX、Y轴步进电机 130BF001（反应式步进电动机）Z轴步进电动机 130BF001（反应式步进电动机）主电动机的功率 4.0KW主轴电动机转速 1440r/min机床外形尺寸（长³宽³高） 150³1200³2300mm机床净重 500Kg1.2 机床主要部件及其运动方式的选定1.2.1 主运动的实现因所设计的机床要求能进行立式的钻和铣，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局；为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用液压系统控制滑移齿轮和离合器变换齿轮的有级变速。
钻床主轴进给机构改造-变速机构设计
A
With the manufacturing development, numerical control manufacturing has become one of the major advanced technologies. efficiency and accuracy has been improved in application of the technology. Numerical control auto-drilling machine is a kind of the new machine tools that can improve the machining accuracy and efficiency. The paner has designed for Numerical control auto-drilling machine, using design method of the ordinary lathe, and considering the characteristic of the numerical control machine tools synthetically. cutting force s been calculated, the structural and the control system has been designed. Finally, the software routine has been explored.This paner has finished completed a investigation of internal and external of current situation for numerical control multistage-drilling machine, and compared it, put forward a feasible scheme; completed the mechanical structural design an calculated and designed the electric control system, and finished the software and hardware of the control system tentatively.The design is about reconstructing the ordinary drill to carry out multiple position drill. The ordinary drill is a single drill. The machining accuracy of the work-piece will be affected by the mount. Because the exact position of work-piece will be affected by the adjustment. It will promote its productive efficiency, shorten its processing time through the design of the rapid spindle, moving and evolution worktable. Hereby, the keystone of this design paper is how to design the rapid spindle, moving and evolution worktable.
基于PLC的Z3040钻床工作台X向进给系统毕业设计
优秀设计Z3040型钻床控制系统的PLC改造摘要:Z3040型摇臂钻床属于大型立式钻床，其传统的控制方式是利用继电器接触器原理控制。
由于利用继电器接触器控制系统比较复杂，难于操作；因此本次设计是将其改造成为利用PLC控制，这样既可以提高生产效率，也可以增加其使用寿命。
首先通过对钻床工作原理的了解，然后对PLC的硬件和软件进行设计。
根据钻床的工作要求选择合理的工作器件如：继电器，接触器等等，然后编写相应的程序语句表并绘制梯形图，再根据输入输出点数选择PLC型号，输入点数：22输出点数：17，所以本次设计选择FX2N-48MR型PLC并绘制硬件接线图；最后对程序进行模拟调试。
关键词：PLC；电动机；行程开关；断路器；控制按钮；控制开关；工作指示灯。
Z3040 drilling machine control system's PLCtransformationAbstract: Z3040-arm drilling is a large vertical drilling, the traditional control method is the use of relay contacts Principle control. The use of the relay contactor control system more complicated and difficult operation, therefore this design is its use of a PLC control, this can enhance the efficiency of production and can also increase their service life.By drilling the first principle of understanding, and then the PLC hardware and software design. According to drilling requirements for the work of the work of a reasonable choice of devices such as: relays, contacts, etc., and then the preparation of the corresponding procedures and the mapping of ladder diagram sentences table, the light input and output points choose PLC models, the importation of points: 22 output points: 17, Therefore, this design options FX2N-48MR PLC and the mapping of hardware wiring diagram; Finally, the simulation debugging procedures.Key words: PLC; motor; trip switch circuit breaker; control button control switch; work light.目录第一章引言 (1)第二章机床的主要参数及钻床的机械及运动形式 (2)第三章继电器接触器控制原理 (4)3.1制线路特点与电气线路概述 (4)3.2控制原理分析及分立控制线路 (5)第四章PLC控制系统的硬件设计 (10)4.1电动机的选型 (10)4.2接触器的选择 (12)4.3自动空气断路的选型 (15)4.4热继电器的选用 (16)4.5中间继电器的选型 (18)4.6万能转换开关的选型 (18)4.7电磁铁的选型 (19)4.8按钮的选型 (19)4.9位置开关的选型 (19)4.10导线的选型 (20)4.11变压器的选型 (20)4.12机床电气控制系统的工艺设计 (23)4.13电气元件布置图的绘制 (24)4.14电气接线图的绘制 (25)4.15 可编程控制器 (26)4.16三菱PLC指令系统 (35)第五章PLC控制系统软件设计 (37)5.1输入地址分配 (37)5.2输出地址分配 (37)5.3接线图 (38)5.4程序语句表 (39)第六章程序模拟调试.......................................................42第七章总结 (44)致谢 (45)参考文献 (46)第一章引言可编程控制器（Programmable Controller)是为工业控制应用而设计制造的专用计算机控制装置，是20世纪60年代发展起来的控制设备。
Z4116型台式钻床的自动化改造及进给系统设计
３ ０ ） ０ １ ０ ６
要 ： 机 械 制 造 中 采 用 自动 化 技 术 ， 在 可以 有 效 的 改 善 劳 动 效 率 ， 高 劳 动 生 产 率 以 及 产 品 质 量 。 提 缩短 生产 的
周期 ， 且 能 有 效 降低 制造 成 本 。在 钻床 的 改 造和 设 计 中， 过 导 入 液 压进 给 系统 和 Ｐ Ｃ控 制 系统将 钻床 改造 为 自动 并 通 Ｌ 钻床 ， 且 可以 通 过 Ｐ Ｃ实 现 自动 控 制 。现 在 通 过 对 由 大连 某 机 械 制造 有 限 公 司 生产 的 Ｚ １ ６型 台式 自动 钻 床 进 行 并 Ｌ ４１ 整 体 改 造 来说 明钻 床 的 自动 化 改 造 和进 给 系统 设 计 的 重要 性 。
问题 的提 出从 以上现状分析我们可以看出 ，在机床加工
中 钻 床 的 ｈ － Ｔ作 量在 总制 造 工 作 量 中 占有 很 大 的 比重 。长 ￣Ｆ ＿
期以来我 国的机械 机械 制造业 中孔类加工多数 由传 统钻床来 完成 ， 但是传统的钻床在大批量 生产 时存在许多的不足之处 ：
自动 化 程 度 低 ， 难 进行 大 批 量 的 生 产 ； 人 劳 动 效 率 低 ， 很 工 并 且 工 人 的 工作 环境 非 常恶 劣 ； 占用 的 人力 较 多 。 作 固 定 不 变 操
Ｙ ＡＮＧ ｉ ｂ ｎ Ｚｈ — ｉ
（ｃｏｌ ｆ ｃａ ｉ ｌ ｎ ｌ ｔ ｎｃＥ ｇ ｅｒ ｇＴａｊｎＰ ｌｅｈ ｉ Ｕ ｉ ｒｔ，ｉ ｊ ， ０ １０ Ｃ ｉ ） Ｓ ｈｏ ｏ Ｍｅｈｎｃ ｄＥｅ ｒ ｉ ｎ ｉ ｅｉ ， ｉ ｉ ｏｙ ｃｎｃ ｎｖ ｓｙ Ｔａ ｉ ３ ０ ６ ，ｈｎ ａａ ｃｏ ｎ ｎ ｎ ｔ ｅｉ ｎｎ ａ
基于PLC的全自动气动钻床系统控制的设计方法毕业设计
内容提要气动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，工程容易实现,而PLC是一种功能强，编程简单、可靠性高的自动化控制产品，二者在工业生产上都得到了广泛的应用。
正是基于以上考虑，为提高生产效率，提高自动化程度，现设计一台基于PLC的全自动气动钻床，该机床能对工件进行快速定位，夹紧及钻削加工。
本文主要是通过应用机床设计的一般方法对传统机床的机构和控制系统进行设计及改进。
设计的主要内容是普通台式钻床传动系统的改进、送料夹紧系统设计、进给系统的设计、PLC控制系统的设计和钻床的结构设计等方面，其中重点在于进给系统、进给系统气压缸的设计和PLC控制系统的设计。
气压系统的设计主要是解决主轴高速旋转与轴向进给两个自由度的实现；PLC控制系统的设计主要是通过应用PLC控制程序来实现对气压回路的动作控制及钻床加工过程的动作设计。
SummaryAs a popular industrial automation technology, the pneumatic drive is easy to spread with advantage easy access to the gas sourse,low environmental pollution,high working speed, high movement frequency and high engineering feasibility. Because PLC is a automation and control products with high function, simple programming and high reliability .Both of them have been widely used in industrial production. It is based on the above considerations,here I am to disign a fully automatic pneumatic drilling machine that based on PLC which can quickly locate,clamp and drill on the the workpiece in order to improve the production efficiency and the degreeof automation.This paper is mainly to design and improve the institution of traditional machine tools and control systems through general application of machine tool designing. The main content of the design is ordinary desktop drill transmission system improvement, feeding clamping system design, the feed system design, PLC control system design and structural design of drilling machine, etc. Of which mainly lies in the feeding system, feed system of pneumatic cylinder design and PLC control system design. Pneumatic system is designed to solve the freedom realization of spindle high-speed and axial. The PLC controlling system is mainly designed to realize the action control of the pneumatic circuit and the action design of drilling process though the application of the PLC control program.目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1绪论 (1)1.1钻床的概述 (1)1.2现代制造业的发展状况 (1)1.3传统钻床的改进方法 (2)1.4本课题设计的内容及目标 (3)2全自动钻床的总体方案设计 (4)2.1自动钻床加工的工件及设计要求 (4)2.2自动钻床的工艺路线分析与确定 (5)2.3 执行系统的方案设计 (5)2.4 传动系统的方案设计 (6)2.5 送料夹紧系统的方案设计 (7)2.6控制系统的方案设计 (7)2.7钻床总体布局设计 (8)3自动钻床气动系统的设计 (9)3.1采用气动自动化的经济效果 (9)3.2钻床气动系统的动作分析及结构设计 (10)3.3自动钻床进给系统的设计 (12)3.4自动钻床传动系统的设计 (19)3.5自动钻床送料夹紧系统的设计 (21)3.6自动钻床控制元件的选择 (25)3.7气源装置及气动辅助元件的选择 (26)3.8钻床的气动回路设计 (29)4钻床的PLC控制系统设计 (31)4.1PLC概述 (31)4.2PLC在顺序控制中的应用 (31)4.3用PLC控制气动钻床的优点 (31)4.4PLC的控制系统设计内容 (32)4.5PLC的硬件系统设计 (32)4.6PLC的软件系统设计 (35)4.7PLC控制程序的调试 (42)结论 (45)参考文献 (46)致谢 (47)1绪论1.1钻床的概述钻床是指主要用钻头在工件上加工孔的机床。
简易立式钻铣床数控系统改造设计
（机电系20XX级）毕业设计说明书学生姓名：学生班级：机械制造及其自动化学生学号：设计题目：简易立式钻铣床数控系统改造设计指导教师：教研室主任：系主任：机电工程系20XX年X月X日前言据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部份都是连年积存生产的一般机床。
这些机床自动化程度不高，加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，不管从资金仍是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。
但尽快将我国现有的部份一般机床实现自动化和周密化改造又势在必行。
为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。
在过去的几十年里，金属切削机床的大体动作原理转变不大，但社会生产力专门是微电子技术、运算机技术的应用进展专门快。
反映到机床操纵系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有利的尝试。
实践证明，改造后的机床既知足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。
这加倍突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。
由于新型机床价钱昂贵，一次性投资庞大，若是把旧机床设备全数以新型机床替换，国家要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，假设采纳改造技术加以现代化，那么能够节省50%以上的资金。
从我国的具体情形来讲，一套经济型数控装置的价钱仅为全功能数控装置的1/3到1/5，一样用户都承担得起。
这为资金紧张的中小型企业的技术进展开辟了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力，起到了事半功倍的踊跃作用。
据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一样较长，往往不能知足生产需要。
因此机床的数控改造就成为知足市场需求的要紧补充手腕。
在机械工业生产中，多品种、中小批量乃至单件生产是现代机械制造的大体特点，占有相当大的比重。
要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要的。
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毕业设计（论文）设计(论文)题目：钻床的自动化改造及进给系统设计摘要本文主要介绍了台式钻床的改造和设计，通过导入液压进给系统和PLC控制系统将台式钻床改造为自动钻床，并可通过PLC实现自动控制。
设计过程按照机床的一般设计步骤先进行总体方案的确定，然后再分别对进给系统、传动系统和控制系统进行具体设计。
设计的目标在于通过导入液压进给系统和PLC控制系统，改造后的钻床能实现自动化连续生产、改善产品的加工质量、提高劳动生产效率；降低工作人员劳动强度和工作量；钻床系统能够工作平稳，满足工作要求；经济因素合理。
本文设计的重点在于进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计。
进给液压缸系统的设计主要包括液压缸结构设计和控制油路的设计；PLC控制系统设计主要是根据工作要求和控制需要，选择电气元件和编写控制程序来实现对自动钻床的控制。
改造后的钻床，能实现自动化控制，是典型的机电一体化产品。
关键词：自动钻床；液压进给系统；PLCABSTRACTc feeds systemThis thesis mainly illustrates the improving and design of Bench-type drilling machine. We change the Bench-type drilling machine to automatic drilling machine by transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine can be controlled by PLC.We ascertain the entire scheme by the general machine design steps in the design process, and then separately design the feed system、drives system and control system.The purpose of this design as below: By transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine c the system of the automatic drilling machine can work reposefully and satisfy the require; the spent of design is economic.The important parts of the thesis are the design of hydraulic feeds system and PLC control system. The design of feed hydraulic system includes the designs of hydraulic tanks structure and control; the design of PLC control system is choosing the electrical components and programming control program to controlling the automatic drilling machine according to the requirements of work and control.The Bench-type drilling machine improved can be controlled automatically. It is a typical machine of Mechatronics.Key words: automatic drilling machine；hydrauli；PLC目录第一章绪论 (7)1.1 问题分析及其对策 (7)1.2 本文研究的内容及目标 (9)1.3 本章小结 (9)第二章自动钻床的总体方案设计 (10)2.1 自动专用钻床已知条件和设计要求的概述 (10)2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定 (10)2.3 执行系统的方案设计 (11)2.4 传动系统方案设计和原动机选择 (12)2.5 控制方案设计 (12)2.6 总体布局设计 (13)2.7 本章小结 (13)第三章专用钻床进给系统的设计 (14)3.1 进给系统概述与分析 (14)3.2 进给系统方案图的确定 (15)3.3 工况分析 (15)3.4 切削力的计算 (16)3.5 钻床主轴设计 (18)3.6 进给液压系统设计 (21)3.7 本章小结 (31)第四章专用钻床主轴传动系统的设计 (32)4.1 主轴传动系统的分析 (32)4.2 主轴花键的设计 (32)4.3 主轴电机选择 (32)4.4 V带传动设计 (33)4.5 本章小结 (34)第五章自动钻出控制系统的设计.................... .. (35)5.1 自动钻床的自动化控制要求 (35)5.2 可编程控制器PLC的简述 (35)5.3 自动钻床进给系统控制流程 (36)5.4 自动钻床进给系统电气原理图 (37)5.5 自动钻床进给系统控制元件的选择 (39)5.6 控制系统程序的编写 (41)5.7 本章小结 (41)第六章设计总结 (42)致谢 (43)参考文献 (44)第一章绪论1.1 问题分析及其对策1.1.1 现代制造业的发展状况金属切削加工是指利用刀具切除被加工零件多余材料的方法，是机械制造行业中最基本的加工方法，金属切削加工过程是由金属切削机床来实现的。
金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器。
在现代机械制造行业中，随着加工零件方式多样化及工艺合理化的发展的要求，加工零件的方法也呈现出多样化，如：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压和辊轧等，在这其中机床切削加工的工作量约占总制造工作量的40%～60%(其中钻床占11.2%),所以在目前的机械制造行业中金属切削机床是主要的加工设备。
而机床的技术性能又直接影响机械制造行业的产品质量和劳动生产率，所以为了提高国家的工业生产能力和科学技术水平，必须对机床的发展作出新的要求。
我国机床工业自1949年建立以来，虽然在短短的时间内取得了很大的成就，但与世界先进水平相比还有较大的差矩。
就现状看，主要表现在：我国机床工业起步晚、技术不成熟；大部分高精度和超精度机床的性能还不能满足要求，精度保持度也差，特别是高效自动化和数控机床的产量、技术水平和质量等方面都明显落后。
据有关部门统计我国数控机床的产量仅是全部机床产量的1.5%，产值数控化仅为8.7%（至1990年底）；我国数控机床基本上是中等规格的车床、铣床和加工中心等，而精密、大型、重型或小型数控机床还远远不能满足要求；另外我国机床在技术水平和性能方面的差距也很明显，机床理论和应用技术的研究也明显落后。
所以我们要不断学习和引进国外先进科学技术，大力发展研究，推动我国机床工业的发展。
1.1.2 问题的提出由以上现状分析我们可以看出，在机床加工中钻床的加工工作量在总制造工作量中占有很大的比重。
钻床为孔加工机床，主要用来进行钻孔、扩孔、绞孔、攻丝等。
长期以来我国的机械机械制造工业中孔类加工多数由传统钻床来完成，但是传统的钻床在大批量生产时存在许多的不足之处：（1）自动化程度不高.，难以进行大批量的生产；（2）工作效率低，且工人的工作环境恶劣；（3）占用人力较多，操作固定不变易出错；（4）精度不高，工件装夹费时；（5）加工产品质量不高；针对以上传统钻床的不足之处及生产中存在的问题，我们有必要对传统钻床进行结构改进。
通过对传统钻床手动的进给系统、夹紧系统及人工送料系统的改进和设计，从而提高产品质量和生产效率，实现自动化，降低劳动强度及工作量。
1.1.3 问题的分析以及解决方案当前传统钻床问题的存在主要在于自动化程度、生产效率、工作环境及产品质量。
在生产过程中，手动的操作、繁锁的装夹、大量生产力的投入和单一的生产流程导致了钻床加工的自动化程度低、生产效率低、工作环境恶劣和产品质量不高，因此，我们要解决的问题在于如何实现钻床加工的自动化、减少生产力的投入生产和与其它工艺流程相结合，同时也要考虑经济问题。
为了解决问题和便于设计改造，我们将钻床分为传动系统、进给系统、夹紧系统、送料系统和控制系统五个部分，下面分别对各部分的问题提出解决方案：（1）传动系统为满足改进后的加工及工作要求，在作出相应的计算后对传动系统进行改进和调整。
（2）进给系统传统的钻床主轴进给系统主要由主轴、主轴套筒、主轴套筒镶套、齿轮齿条和轴承等组成。
主轴在加工时即要作旋转运动，也要作轴向的进给运动。
机床主轴被装置在主轴套筒内，套筒放置在主轴箱体孔的镶套内，主轴上侧由花键连接。
机床加工时，旋转运动由花键传入，而进给运动则由齿轮通过齿条带动套筒在镶套内运动。
为了实现自动化控制的要求，主轴进给机构改进主要有：主轴旋转运动依然由电动机传入，而进给则由液压传动替代手动的齿条传动，通过液压控制系统来实现进给动作。
（3）夹紧系统传统钻床的夹紧主要是手工操作，由夹具夹紧工件。
为了便于实现自动化控制，工件夹紧由夹具完成，动力源由夹紧液压缸导入，通过液压控制系统来实现夹紧动作的自动化。
（4）送料系统在生产过程中，钻床的送料主要由人工输入，这使得投入了大量的生产力，消耗了大量的工时，使的生产率不高，为此我们通过导入自动送料系统来减少生产力的投入和工时的消耗。
自动送料系统机构传动要根据生产的需求作出相应的设计需求，动力源可由电机或液压系统传入，二者均可实现自动化控制。
（5）控制系统当前机床控制系统主要由计算机数控、继电器电气控制和PLC控制等，由于继电器电气控制系统，其联动关系复杂，维修困难，故障率高，经常影响正常生产，计算机数控造价高、系统复杂，而PLC控制系统可靠性好、造价低、抗干扰能力强、柔性好、编程简单、使用方便、扩充灵活、功能完善，所以我们利用PLC 控制技术来实现对进给系统、夹紧系统和送料系统的液压控制系统的控制。
1.2 本文研究的内容及目标本文主要是通过应用机床设计的一般方法对传统钻床的机构和控制系统进行设计及改进。
研究的主要内容是普通台式钻床传动系统的改进、进给系统的设计、进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计等四个方面。
其中重点在于进给系统、进给系统液压缸和PLC控制系统的设计。