毕业设计---plc控制组合钻床设计.

摘要制造业是一个同家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。

而制造业的生产能力主要取决于制造装备——机床的先进程度。

木文对减速器箱盖连接孔的加工工艺进行了详细的分析，就其孔的加工提出了“一次装夹，多工位加工，达到产品图样的精度要求”的思路。

根据这一思路设计了组合钻床。

该组合钻床由立柱、立柱底座、中问底座、Y、Z轴液K滑台、液压站、动力头、刀具、控制部分等组成。

本文对各部分的设计进行了详细的计算和论证，并提出了优化工艺结构的方法。

采用的PLC控制稳定可靠。

它的研制成功对提高箱盖孔加工的工作效率和质量具有重要的意义。

机床设计分析后，提高工效3～5倍，达到了国内同行业的领先水平。

关键词：制造业；减速器；网轴头多工位同步钻床；组合机床；PLC控制目录摘要 (I)第1章绪论………………………………………………………………………lI.I 机床在国民经济的地位及其发展……………………………………………l1.2机床设计的日的、内容、要求 (2)1.2.1 设计的目的……………………………………………………………2I .2.2设计内容 (2)1.2.3设汁要求 (2)1.3机床的设计步骤 (2)第2章四轴头多工位同步钻床总体设计 (4)2.1 组合机床方案的制定 (4)2.1.1制定工艺办案 (4)2.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案一…． 42.2确定切削用量及选择刀具...． (6)2.2.1 确定工序间余量…一…． 62.2.2选择切削用量……一…． 62.2.3确定切削刀、切削扭矩、切削功率…一…． 62.2.4 选择刀具结构......． (7)2.3 四轴头多工位同步钻床总设计“三图一卡”的编制…．．…．72.3.1 被加工零件工序图………一…． 72.3.2 加工示意图……一…． 92.3.3机床联系尺寸图...． (13)2.3.4生产率计算卡……．… l 5第3章电气控制 (17)3.1 运动分析......一 (17)3.2控制要求及功能分配…………． 173.2.1控制要求……． 173.2.2功能分配…………………．…． 183.3 PLC的选择及其I/O端子分配…………． 183.3.1 PLC的选择…………．183.3.2 I/O分配表……． 183.3.3 PLC接线图…………． 193.4应用程序的编制…………………………． 193.4.1 整体程序结构………． 193.4.2 手动操作模块………． 213.4.3 自动操作模块………． 223.4.4 编制程序……． 26参考文献...．． (28)致谢 (29)III第1章绪论1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史现代社会中，人们为了高效、经济地牛产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。

为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。

由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，日前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。

因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。

在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%～60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。

可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样晶种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。

上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加人驱动功率和增强结构刚度的方向发展。

与此同时，由于电动机、齿轮、袖承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高。

此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。

50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔性，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。

我同机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。

但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。

为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在同际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，人力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。

1.2 机床设计的目的、内容、要求1.2.1设计的目的机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计办法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。

1.2.2设计内容l、运动设计根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速．与标准的相对误差。

2、动力设计根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。

完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数是否在允许范罔内。

还要验算主轴主件的静刚度。

3、结构设计进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计。

即绘制装配图和零件工作图。

4、编写设计说明书1.2.3设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术一经济指标来判定的。

技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。

机床设计的技术一经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方而进行分析。

1.3机床的设计步骤a调查研究b拟定方案c工作图设计第2章四轴头多工位同步钻床总体设计2.1 组合机床方案的制定2.1.1 制定工艺方案根据被加工零件（减速箱箱盖）的零件图（图2-1），加工八个螺栓孔的工艺过程。

1．加工孔的主要技术要求。

加工8个中Φ10的孔。

表面粗糙度Ra3.2um.孔的位置度公差为Φ0.3mm工件材料为HT200，HB175～255要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量6万件，单班制生产2．工艺分析加工该孔时，除粗糙度要求外( Ra3.2um)，孔的位置度公差为0.3mm根据组合机床用的工艺方法及能达到的经济精度，可采用如下的加工方案。

钻——————→扩或钻——————→铰3.定位基准及夹紧点的选择加工此箱盖的孔，以底面的三个支承点限制Z^和X^、Y^三个自由度，位于右边上的两个支承点限制了X^和Z^自由度，位于前面上的一个支承点限制Y^一个自由度。

这样工件的6个自由度被完全限制了。

2. 1.2确定组合机床的配置形式和结构方案。

1．被加工零件的加工精度被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。

箱盖加工孔的精度要求不高，可采用多工位组合钻床，工件各孔间的位置精度为0.3mm，它的位置精度要求不是很高，安排加工时可以在下一个安装工位上对所有孔进行最终精加工。

为了加工出表面粗糙度为Ra3.2um的孔。

采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。

图2-1 被加工零件图2．被加工零件的特点零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的。

孔的分布范围是直线形状，工件比较长，一次钻完，多轴箱体积较大，采用两工位以减小多轴箱的体积，使整个钻床瘦身，因而适合选择立式多工位钻床。

3．零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要冈素。

4．机床使用条件使刚组合机床对对车间布置情况、工序间的联系、使用厂的技术能力和自然条件等一定的要求。

综合以上所述：通过对箱盖零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表而粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定设计四轴头多工位同步钻床。

2.2确定切削用量及选择刀具2.2.1确定工序问余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。

生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，由于在本钻床上钻孔后重新安装或在其他多工位机床上加工下道工序，应适当加大余量，以消除转、定位误差的影响。

ΦlOmm的孔在钻孔后扩孔，直径上工序间余量1.5～2．Omm。

2.2.2选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。

因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和不同的每转进给量（mm/r）与其适应。

以满足不同直径的加需要，即：n1·f1=，n2·f2=…=ni ·fi=v f式中：nl 、n2、…ni各主轴转速( r/min)f 1 、f2、…fi各主轴进给量( mm/r)vf动力滑台每分钟进给量( mm/min) 由于箱盖孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。

按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：钻头直径D=lOmm，铸铁HB175～255、进给量f=O.lmm/r、切削速度v=15m/min.2.2.3确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：布氏硬度：HB=HBmin ﹣1／3（HBmax-HBmin）切削力：F =26Df0.8HB0.6=26×10×0.10.8×228.330.6 =255-1／3（255 - 175) =228.33 =1071.79 N切削扭矩：T=10D1.9 f0.8 HB0.6切削功率：p=Tv／9740πD =3274.45×15/(9740×3.14×10) =10×l01.9×0.10.8×228.330.6 =0.164 kw =3274.45 N·mm 式中：HB 布氏硬度F 切削力(N)D 钻头直径( mm)f 每转进给量( mm/r)T 切削扭矩(N·mm)V 切削速度( m/min)P 切削功率(kw)2.2.4选择刀具结构箱盖的布氏硬度在HB175～255，孔径D为lOmm,刀具的材料选择高速钢钻头( W18Cr4V)，为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准Φ10 的麻花钻。