数控钻床控制系统PLC改造设计

毕业设计

对钻床Z3040控制系统的PLC改造设计题目

电气工程系

系别

电气自动化技术

专业

电气XXX

班级

XXX

姓名

学号

XXX

指导教师

XXX年XXX月

日期

任务设计书

设计题目

对Z3040钻床控制系统的PLC改造设计设计要求

1.分析Z3040钻床的工作原理；

2.设计PLC对Z3040钻床进行改造的硬件电路；

3.设计PLC对Z3040钻床进行控制的软件程序；

4.进行调试,找出问题,并改进设计；

5.撰写毕业设计说明书。

设计进度要求：

第一周：确定题目、准备资料、讲解课题；

第二周：看论文书写文献综述、收集Z3040钻床的资料；第三、四周：方案设计；

第五、六周：调试修正；

第七周：书写毕业设计论文；

第八周：打印报告、准备答辩。

摘要

本设计是研究机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题,旨在解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除费时费力等难题。由于PLC电气控制系统与继电器—接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点，因此，本设计对Z3040摇臂钻床电气控制系统的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，以提高摇臂钻床的工作性能。设计中分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3050摇臂钻床电气控制系统的控制方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC 机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制、PLC梯形图程序的设计。对PLC控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器—接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法，给出了相应的控制原理及接线图。关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统

目录

摘要 (1)

1绪论 (5)

1.1 Z3040钻床的背景和意义 (6)

1.2 国内外关于本课题的技术研究现状和发展动态 (7)

2Z3040钻床控制系统原理 (7)

2.1 主电路 (8)

2.2控制电路、信号及照明 (9)

2.3 电路分解 (10)

3基于PLC 的Z3040 摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计改造 (13)

3.1 PLC基础理论 (16)

3.2 PLC 型号的选择 (16)

3.3 PLC 的I/O 端口分配表 (16)

3.4 PLC 的I/O 电气接线图的设计......................................... 错误！未定义书签。

4 Z3040 摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计改造............. 错误！未定义书签。

4.1 PLC 梯形图程序的优化设计及程序调试.......................................................................................................... 错误！未定义书签。

4.2 PLC程序设计 ......................................................................... 错误！未定义书签。

4.3梯形图的指令表 ..................................................................... 错误！未定义书签。5结论 .. (25)

5.1 研究成果 (25)

致谢 (26)

参考文献 (27)

1 绪论

1.1Z3040摇臂钻床的背景和意义

Z3040 摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。从控制上讲，它需要机、电、液压等系统相互配合使用，而且，要进行时间控制。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。此外，摇臂的上升、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动。

目前，我国的Z3040 摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器—接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器—接触器控制方式较难实现，所以，有必要对传统电气控制系统进行改进设计。PLC 电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC 之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。与单片机相比，它的输入/输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件，这样可以大大节省用户的开发时间与生产成本。

现在应用于各种工业控制领域的PLC 种类繁多，规模大小和功能强弱千差万别，但他们具有以下一些共同的特点。可靠性高。可靠性是用户的首选要求，目前各厂家生产的PLC，平均无故障时间都大大超过IEC 规定的10 万小时，例如：西门子、ABB、松下、三菱等微小型PLC，而且都有完善的自诊断功能，判断故障迅速。灵活组态。

可编程控制器是系列化产品，通常采用模块化结构来完成不同的任务组合。输入输出端口选择灵活，有多种机型，组合方便。功能强大，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算功能外，配合特殊功能模块还可实现点位控制、PTO 运算、过程运算、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远程

设备。因此，PLC 几乎是全能的工业控制计算机。编程方便，易于使用。

PLC 的编程可采用与继电器极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气人员的欢迎。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言（Sequential Function Chart），使编程更加简单方便。运行速度快。传统的机电接触电气控制系统通过大量触点的机械动作进行控制，速度很慢，而且系统愈大速度愈慢。PLC 的控制速度则由CPU 工作速度和扫描速度决定。因此更适合处理高速复杂的控制任务，它与微型计算机之间的差别越来越小。同时，PLC 还具备了网络功能，能进行多台 PLC 或 PLC 与PC 机之间的联网通讯，使用PLC 可以很方便的构成“集中管理、分散控制”的分布式电气控制系统，通过现场总线的PLC 通讯网络，可使工厂的各种资源共享，就更适合于工厂自动化的需要，为工厂自动化提供了技术保证。

正是由于PLC 电气控制系统的种种优点,因此本次对Z3040 摇臂钻床的电气控制系统的改造,可以大大提高 Z3040 摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性,为工业生产的现代化带来生机．同时，提高了 PLC 编程水平和实践能力,为今后在实际工作中熟练使用PLC 进行工业系统的设计打好基础。

1.2 国内外关于本课题的技术研究现状和发展动态

早在上世纪六十年代国外就已经出现了可编程序控制器（PLC）的应用，之后世界各国争相在该领域投入大量资金进行新产品的开发，在 1995 年西门子又成功地开发出了S7200、S7300 系列，它具有 TD 200 和 COROS OPS 操作模板为用户提供了方便人机界面，用户程序三级口令保护，极强的计算性能，完善的指令集，MPI 接口和通过工业现场总线 PROFD3US 以及以太网联网的网络能力，强劲的内部集成功能，全面的故障诊断功能。模块式结构可用于各处性能的扩展，脉冲输出晶闸管步进电机和直流电机。快速的指令处理大大缩短了循环周期，并采用了高速计数器，高速中断处理可以分别响应过程事件，大幅度降低了成本。由于电气控制系统的可靠性日益受到人们的重视，一些公司己将自诊断技术、冗余技术、容错技术广泛应用到现有产品中，推出了高可靠性的冗余系统，并采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。由于PLC 的众多优点，使其迅速在工业控制中得到推广。虽然国内PLC 技术的应用前景很大，并且取得了一定的经济效益，而相比之下，由于受经济和技术水平的限制，大多数企业在生产上使用的Z3040 摇臂钻床的电气控制系统，还是采用采用继电器—接触器控制方式，而这种控制方式存在着明显的缺陷和隐患。极易发生故障。而且，

由于线路复杂，要想找到问题所在也相当的困难。和国外大量采用PLC 技术替代继电器—接触器系统相比，我们还存在很大差距。

随着PLC 技术在我国的迅猛发展，我们和国外先进技术的差距会不断缩小。因此，抓住这个有利时机进一步促进PLC 技术的推广与应用，是提高我国工业自动化水平的迫切任务，此次对于Z3040 摇臂钻床电气控制系统改造设计，就是希望借鉴国外先进的工业控制技术，应用到工业现场，以提高摇臂钻床的工作性能。

2 Z3040 摇臂钻床传统电气控制系统的原理

2.1 主电路

我国原来生产的 Z3040 摇臂钻床的主轴旋转运动和摇臂升降运动的操作是通过不能复位的十字开关来操作的,它本身不具有欠压和失压保护。因此在主回路中要用一个接触器将三相电源引入。现在的Z3040 摇臂钻床取消了十字开关，它的电气原理图如下所示：

图2-1主电路

它的主电路、控制电路、信号电路的电源均采用自动开关引入，交流接触器KM1 为主电动机M1 接通或断开的接触器，FR1为主电动机过载保护用热继电器。摇臂的升降，立柱的夹紧放松都要求拖动的电动机正反转，所以M2 和M3 电动机分别有两个接触器，它们为KM2、KM3 和KM4、KM5。摇臂升降电动机M2、液压泵电动机M5 均为短时工作，不设过载保护。

2.2 控制电路、信号及照明电路

控制电路的电源由控制变压器TC 二次侧输出220V 供电，中间抽头对地为信号

灯电源6.3V,照明变压器TD 二次侧输出36V。

图2-2钻床传统控制电路

2.3 电路分解

根据电动机主电路控制电器主触点的文字符号将控制电路进行分解：电动机M1、M2、M3 和电磁铁YA 控制电路图

根据主轴电动机M1 主电路控制电器主触点文字符号KM1，找到电动机M1 的控制电路，这是由按钮SB1、SB2 和接触器组成的启动、停止控制电路。

根据摇臂升降电动机 M2 主电路控制元件主触点文字符号 KM2、KM3，找到电动机 M2 的控制电路，有行程开关SQ1、SQ2。

摇臂升降电动机M2 由摇臂升降按钮SB3、SB4 及正反转接触器KM2、KM3 组成放的控制电路实现正反转，这是具有复合连锁的电动机正反转点动控制电路，用来控制摇臂上升或下降。

根据液压电动机 M3 主电路控制元件主触点文字符号 KM4、KM5，找到电动机 M3的控制电路，这是由按钮SB5、SB6 和接触器KM4、KM5 组成的具有接触器连锁的正反转点动控制电路。

根据电磁铁文字符号YA，找到电磁阀控制电路，有行程开关SQ3。

2.3.1 行程开关SQ1-SQ3 的作用

行程开关SQ1 是摇臂上升和下降至极限位的保护开关，有两副动断触电 SQ1，分别串联在摇臂上升和下降控制电路中。SQ1 与一般开关不同，其两副动断触电不同时动作。当摇臂升至上升极限位置时，SQ1 的动断触电SQ1 断开，使接触器KM2 失电，升降电动机M2 停止，上升运动停止。但SQ1另一副动断触点SQ1 仍保持闭合，因此可按下降按钮SB4，使接触器KM3 得电吸合，控制摇臂升降电动机M2 反向旋转，摇臂下降。反之当摇臂在下降位置时，控制过程类似。

在摇臂升降电路中，行程开关SQ2 为摇臂放松到位的信号开关，行程开关SQ3 为摇臂夹紧的信号开关，行程开关SQ2 为摇臂放松到位开关，行程开关SQ3 为摇臂夹紧到位开关。因此行程开关SQ2及SQ3，是用来检查摇臂是否松开或夹紧，以实现限位连锁。

SQ2 的动合触点串联在 KM2、线圈电路中，它在摇臂完全放松到位才动作闭合，以确保摇臂的升降在其放松后进行。如果摇臂没有放开，SQ2 就不能闭合，因此控制摇臂升降的KM2 或KM3 就不能得电吸合，摇臂就不会上升或下降。

行程开关SQ3 的动断触点SQ3 串联在接触器KM5 线圈、电磁铁YA 线圈电路中，在摇臂完全夹紧时动作。如果摇臂未夹紧，则行程开关 SQ3 的动断触点闭合保持原状，使接触器 KM5、电磁铁 YA得电吸合，对摇臂进行夹紧，直到完全夹紧为止，行程开关SQ3 的动断触点应调整到保证夹紧后能够动作，否则会使液压泵电动机M3 处与长时间过载运行状态。

2.3.2 时间继电器KT 的作用

通过KT 延时断开的常开触点 KT 和延时闭合的常闭触点 KT，KT 能保证在摇臂升降电动机 M2 完全停止运行后，才能进行摇臂的夹紧动作，KT 的延时长短由摇臂升降电动机M2 从切断电源到停止的惯性大小来决定，一般为1~3S。这就是时间连锁。

2.4电路工作过程

2.4.1主电路原理

按启动按钮SB2 ，接触器KM1 得电吸合并自锁， KM1 主触点闭合M1 转动，同时KM1 辅助触点KM1 闭合，指示HL3 点亮，表明主轴电动机在旋转。按停止按钮SB1， KM1 失电释放 M1 停转，同时KM1 辅助动合触点KM1 复合断开，指示灯HL3 灭，表明电动机

M1 停转。主轴的正、反转则由液压系统的操纵机构配合正、反转摩擦离合器实现。

2.4.2 摇臂升降的控制

当由摇臂上升或下降点动按钮 SB3、SB4 发出摇臂升降指令时，先使摇臂松开。然后由正、反转接触器KM2、KM3 使电动机M2 的正、反转，来拖动摇臂上升或下降，待摇臂上升或下降到位时，又自行重新夹紧。由摇臂的松开与夹紧是由夹紧机构液压系统实现的，因此摇臂升降需与夹紧机构液压系统紧密配合。液压泵电动机M3 由正反转接触器KM4、KM5 控制，实现电动机正反转，拖动双向液压泵，送出压力油，经二位六通阀YA 送至摇臂夹紧机构，实现摇臂夹紧与放松。

摇臂升降启动的初始条件：摇臂钻床在平常或加工工件时，其摇臂处于夹紧状态。摇臂夹紧时，限位开关SQ3 被压合，其常闭触点SQ3 处于断开状态，常开触点处于闭合状态；摇臂放松时，限位开关SQ3 未压合，其常开触点处于断开状态，而常闭触点处于闭合状态。

2.4.3 以摇臂上升为例分析摇臂升降的控制

按下摇臂上升点动按钮SB3，时间继电器KT 线圈通电，瞬动常开触点KT 闭合，接触器KM4 线圈通电，液压泵电动机M3 反向启动旋转，拖动液压泵送出压力油。同时KT 的断电延时延时断开触点KT 闭合，电磁铁YA 线圈通电，液压泵送出压力油经二位六通阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔，推动活塞和菱形块将摇臂松开。摇臂松开时，活塞杆通过弹簧片压下行程开关，发出摇臂松开信号，即常闭触点断开，常开触点闭合，前者断开KM4线圈电路，电动机 M3 停止旋转，液压泵停止供油，摇臂维持在松开状态；后者接通KM2 线圈电路，控制摇臂升降电动机 M2 正向启动旋转，拖动摇臂上升。

当摇臂上升代所需位置时，松开按钮SB3，KM2 与KT 线圈同时断电，电动机M2 依惯性旋转，摇臂停止上升。而 KT 线圈断电，其断电延时闭合常闭触点 KT 经延时 1~3S 后才闭合，断电延时断开常开触点同样延时后才断开。在 KT 断电延时1~3S 时，KM5 线圈仍处于断电状态，电磁铁 YA 仍处于通电状态，这段延时就确保了摇臂升降电动机在断开电源后直到完全停止运转才开始摇臂的夹紧动作，因此，时间继电器KT 延时长短是根据电动机M2 切断电源到完全停止的惯性大小来调整。当时间继电器KT 断电延时时间到时，常闭触点KT 闭合，KM5 线圈通电吸合，液压泵电动机M3 正向启动，拖动液压泵，供出压力油，同时常闭触点KT 断开，电磁铁YA 线圈断电，这时压力油经二位六通阀进入摇

臂夹紧油腔，反向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧，活塞杆通过弹簧片压下行程开关SQ3，其常闭触点SQ3 断开，KM5 线圈断电，M3 停止旋转，实现摇臂夹紧，上升过程结束。摇臂自动夹紧程度由行程开关SQ3 控制，若夹紧机构液压系统出现故障不能夹紧，将使常闭触点SQ3 断不开，或者由于SQ3 安装位置调整不当，摇臂夹紧后仍不能压下SQ3，都将使M3 长期处于过载状态，易将电动机烧坏，为此，M3 主电路采用热继电器FR2 作过载保护。

2.4.4 主轴箱、立柱松开与夹紧的控制

轴箱和立柱的夹紧与松开是同时进行的，当按下按钮SB5，接触器KM4 线圈通电，液压泵电动机M3 反转，拖动液压泵送出压力油，这时电磁阀YA 线圈处于断电状态，压力油经过二位六通阀进入主轴箱与立柱松开油腔，推动活塞和菱形块，使主轴和立柱松开，由于 YA 线圈断电，压力油不能进入摇臂松开油腔，摇臂处于夹紧状态，当主轴箱与立柱松开时，行程开关SQ4 没有受压，常闭触点SQ4 闭合，指示灯HL1 亮，表示主轴箱与立柱已松开，此时可以手动操作主轴箱在摇臂水平导轨上移动，也可推动摇臂使外外立柱作回转移动。当移动到位后，按下夹紧按钮，接触器KM5 线圈通电，M3 正转，拖动液压泵送出压力油至夹紧油腔，使主轴箱与立柱夹紧。当确以夹紧时，压下SQ4，常开触点SQ4 闭合，HL2 亮，而常闭触点 SQ4 断开，HL1 灭，指示主轴箱与立柱已夹紧，以进行钻削加工。

3 PLC 的Z3040 摇臂钻床电气控制系统硬件部分的设计改造

Z3040 摇臂钻床电气控制系统的设计方案由两部分组成，一部分为电气控制系统的硬件设计，也就是PLC 的机型的确定；另一部分是电气控制系统的软件设计，就是PLC控制程序的编写。软件的程序设计我们在下一章再做详细讨论。为了使改造后的摇臂钻床仍能够保持原有功能不变，此次改造的一个重要原则之一就是，不对原有机床的控制结构做过大的调整，只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代。

3.1 PLC基础理论

3.1.1PLC的定义

最初，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC。只能进行计数、定时及开关量的逻辑控制。1987年2月，国际电工委员会（IEC）对可编程控制器的定义是：可编程控制器是一种数学运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向拥护的指令，并通过数字式和模块式输入/输出，控制各种类型的机械和生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充功能的原则设计。

3.1.2PLC的特点

（1）可靠性高

在I/O环节，PLC采用了光电隔离、滤波等多种措施。系统程序和大部分的用户程序都采用EPROM存储，一般PLC的平均无故障工作时间可达几万小时以上。

（2）控制功能强

PLC采用的CUP一般是具有较强位处理功能的为处理机，为了增强其复杂的控制功能和连网通讯等管理功能，可以采用双CPU的运行方式，使其功能得到极大的增强。

（3）编程方便易学

第一编程语言（梯形图）是一种图形编程语言，与多年来工业现场使用的电器控制图非常相似，理解方式也相同，非常适合现场人员学习。

（4）使用于恶劣的工作环境采用封装的方式，适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。

（5）与外部设备连接方便

采用统一接线方式的可坼装的活动端子排，提供不同的端子功能适合于多种电器规格。

（6）体积小、重量轻、功耗底。

（7）性价比高。

（8）模块化结构，扩展能力强

根据现场的需要进行不同功能的扩展和组装，一种型号的PLC可用于控制从几个I/O 点到几百个I/O点的控制系统。

（9）维修方便，功能更灵活

程序的修改就以意味着功能的修改，因此功能的改变非常灵活。

3.1.3PLC的组成

（1）输入寄存器

输入寄存器可按为进行寻址，每一为对应一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的改变由相互如开关量驱动，并保持一个扫描周期。CPU可以读其值，但是不可以写或进行修改。

（2）输出寄存器

输出寄存器的每一位都表明了PLC在下一个时间段的输出值，而程序循环执行开始时的输出寄存器的值，表明的是上一时间段的真实输出值，在程序执行过程中，CPU可以读其值，并作为条件参加控制，还可以修改其值，而中间的变换仅仅影响寄存器的值。只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段的输出，即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。

（3）存储器

存储器分为系统存储器和用户存储器。系统存储器存储的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不能修改，PLC要在系统程序的管理下运行。用户存储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O寄存器的值作为条件决定着存储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。

（4）CPU单元

CPU单元控制着I/O寄存器的读、写时序，以及对存储器单元中的程序的解释执行工作，是PLC的大脑。

（5）其他单元接口

其他单元接口用语提供PLC与其他设备和模块进行连接通信的物理条件

3.1.4PLC工作原理

CPU连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描。CPU的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通讯请求、执行CPU自诊断测试及写输出等等内容。

PLC可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。他意识周而复始的循环扫描并执行由系统软件规定好的任务。用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、写输出这几部分的内容。典型的PLC在一个周期中可以完成以下5个扫描过程。

（1）自诊断测试扫描过程。为保证设备的可靠行，及时放映所出现的故障，PLC都具有自监视功能。

（2）与网络进行通讯的扫描过程。一般小型系统没有这一扫描过程，配有网络的PLC 系统才有通讯扫描过程，这一过程用于PLC之间及PLC与上位计算机或终端设备之间的通信。

（3）用户程序扫描过程。机器处于正常运行状态下，每一个扫描周期内都包含该扫描过程。该过程在机器运行中是否执行是可控的，即用户可以通过软件进行设定。用户程序的长短会影响过程所用的时间。

（4）读输入、写输出扫描过程。机器在正常运行状态下，每一个扫描周期都包含这个扫描过程。该过程在机器运行中是否被执行是可控的。CPU在处理实际输出点，而是在内存中设置了两个映象寄存器：一个为输入映象寄存器，另一个为输出映象寄存器。用户程序所用的输入值是输入映象寄存器的值，运算结果也放在输出映像寄存器。在输入扫描过程中，CPU把实际输入点的状态锁入到输入映像寄存器：在输出扫描过程中CPU把输出映像寄存器的值的输出点。

3.2PLC 型号的选择

PLC的种类和规格很多，不同厂家生产的大中小型PLC的结构功能不尽相同, 但它们的基本结构与工作原理大体相同。S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型可编程控制器，其结构紧凑、系列完整、功能完善、具有很高的性价比，可用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动控制系统。由于有

很强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

S7-200系列PLC可提供4种不同型号的CPU，根据本系统工艺要求选用了CPU226型的可编程控制器，本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸，用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能，可完全适应于各种中小型控制系统。

3.3PLC 的I/O 端口分配表

根据所选PLC 的型号进行I/O 点的端口分配，如下所示：

表3.1 输入信号端口分配表

续表3.1输入信号端口分配表

表3.2 输出信号端口分配表

3.4 PLC 的I/O 电气接线图的设计

下图为PLC 的I/O 电气接线图，图中I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、。I0.5、I0.6、I0.7、I1.0、I1.1、I1.2、I1.3、I1.4、I1.5 共用一个COM 端，输入开关的其中一端应并接在直流24V 电源上，另一端应分别接入相应的PLC 输入端子上。接线时注意PLC 输入/输出COM 端子的极性。接触器的线圈工作电压若为交流220V，则接触器线圈连接的Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、可以共用一个 COM 端。Q0.4、Q0.5、Q0.6 Q0.7、Q1.0可以共用一个COM1 端。Q1.1、Q1.2、Q1.3、Q1.4、Q1.5、Q1.6、Q1.7共用一个COM 端，本电路的输出端全为交流回路.因此在电源电压相同的接口可共用一个COM 端。

图3-1PLC接线图

4 Z3040 摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计改造

4.1 PLC 梯形图程序的优化设计及程序调试

为了使Z3040 摇臂钻床在进行电气控制系统改造后仍能够完成原有的工作需要，本基于PLC 的摇臂钻床电气控制系统的PLC 程序应由电气控制系统预开程序、主电动机的起动和停止控制程序、摇臂升降控制程序即升降电动机的正反转控制程序、立柱和主轴箱的松开与夹紧控制程序即液压泵电动机的正反转程序、信号的显示程序等部分组成。因选用SIMATIC S7-200型号的PLC，所以编程时采用Windows 环境下运行的V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6的编程软件来编程设计, 采用S7_200汉化版可编程控制器训练装臵来进行模拟调试。

4.2 PLC程序设计

4.2.1 PLC梯形图

PLC梯形图的设计本着简单、可靠的设计原则，将所学知识运用到设计任务当中。设计中不仅有电气互锁，而且有热继电器的保护，使系统不仅能在正常情况与完好的运行，也能在有错误的情况下在最短的时间内通知工作人员，能够及时的处理问题，以免带来不必要的损失。

钻床的自动化改造及进给系统设计

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；PLC

ABSTRACT c feeds systemThis thesis mainly illustrates the improving an d design of Bench-typ e 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

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………………………………………………………………………l I.I 机床在国民经济的地位及其发展……………………………………………l 1.2机床设计的日的、内容、要求 (2) 1.2.1 设计的目的…………………………………………………………… 2 I .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…． 4 2.2确定切削用量及选择刀具...． (6) 2.2.1 确定工序间余量…一…． 6 2.2.2选择切削用量……一…． 6 2.2.3确定切削刀、切削扭矩、切削功率…一…． 6 2.2.4 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…．．…．7 2.3.1 被加工零件工序图………一…． 7 2.3.2 加工示意图……一…． 9 2.3.3机床联系尺寸图...． (13) 2.3.4生产率计算卡……．… l 5

摇臂钻床电气控制系统课程设计

PLC课程设计 设计题目： 摇臂钻床电气控制系统课程设计

一摇臂钻床简单介绍 钻床是一种专门进行孔加工的机床，主要用于钻孔，扩孔，铰孔和攻丝等。钻床得主要类型有台式钻床，立式钻床，卧式钻床，深孔钻床和多轴钻床等。摇臂钻床是立式钻床中的一种，具有操作方便灵活，应用范围广的特点，特别适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。 图1 摇臂钻床示意图 1—内外立柱；2—主轴箱；3—摇臂；4—主轴；5—工作台；6—底座；SB1—主电动机停止按钮；SB2—主电动机启动按钮；SB3—摇臂上升按钮；SB4—摇臂下降按钮；SB5—松开按钮；SB6—夹紧按钮 二电气控制要求 (1) 主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。 (2)主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时工作，不设过载保护。

(3)摇臂的升降，主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。 (4)摇臂的升降控制：按下摇臂上升起动按钮，液压泵电动机起动供给压力油，经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。如果摇臂没有松开，摇臂升降电动机不能转动，必须保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降，可使用限位开关控制。 当摇臂上升到所需要的位置时，松开摇臂上升起动按钮，升降电动机断电，摇臂停止上升。当持续1~3s后，液压泵电动机反转，使压力油经分配阀进入的夹紧液压腔，摇臂夹紧，同时液压泵电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。 (5)摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。 (6)因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作，所以应采用点动方式。 (7)摇臂的上升或下降要设立极限位置保护。 (8)立柱和主轴箱的松开与夹紧控制：主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行。由开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置：在中间位置（零位）时为松开及夹紧控制同时进行，扳到左边位置时为立柱的夹紧或放松，扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的松开按钮，SB6为主轴箱和立柱的夹紧按钮。 (9)主轴箱的松开和夹紧为的动作过程：首先将组合开关SA2扳向右侧。当要主轴箱松开时，按下按钮SB5，经1～3s后，液压泵电动机正转使压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。主轴箱和立柱松开指示灯HL2亮。当要主轴箱夹紧时，按下按钮SB6，经1～3s后，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时指示灯HL3亮，HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。 (10)当将SA2扳到左侧时，立柱松开或夹紧。SA2在中间位置按下SB5或SB6时，主轴箱和主柱同时进行夹紧或放松。其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同，不再重复。 (11)机床要有照明设施

课程设计说明书钻床夹具设计

洛阳理工学院 课程设计说明书 课程名称机械制造装配设计 设计课程钻床夹具设计 专业机械设计制造及其自动化 姓名李小明 年月日

课程设计任务书 机械械工程系机械设计制造及其自动化专业 学生姓名李小明班级 B120231 学号 B12023130 课程名称：机械制造装配设计 设计题目：钻床夹具设计 课程设计内容与要求： 设计内容：1.钻床夹具装配图一张， 2.零件图一张。 3.设计说明书一份 要求： 1、设计（装配图按夹具要求设计，相关的配合尺寸要标明， 在说明书中要有夹具定位计算，夹紧等方案的选择）。 2、零件图要符合工程图的根据要求，图纸的标题要有材料。 设计（论文）开始日期 2012 年月日指导老师 XXX 设计（论文）完成日期 2012年月日

年月日 课程设计评语第页 机械械工程系机械设计制造及其自动化专业 学生姓名李小明班级 B120231 学号 B12023130 课程名称：机械制造装配设计 设计题目：钻床夹具设计 课程设计片篇幅： 图纸共 2 张 说明书共 16 页 指导老师评语：

年月日指导老师 目录 序言-------------------------------------------------------------------------------------------5 一、专用夹具设计-------------------------------------------------------------------------6 1、设计前的准备工作-----------------------------------------------------------------5 （1）、明确工件的年生产纲领-----------------------------------------------------5 （2）、熟悉工件零件图和工序图--------------------------------------------------5 （3）、加工方法-----------------------------------------------------------------------5 2、总体方案的确定--------------------------------------------------------------------6 （1）、定位方案的选择、比较、确定--------------------------------------------6 （2）、定位精度分析-----------------------------------------------------------------7 （3）、夹紧机构的选择--------------------------------------------------------------7 （4）、导向装置的确定--------------------------------------------------------------8 （5）、夹具体--------------------------------------------------------------------------9 3、绘制夹具装配图-----------------------------------------------------------------10 （1）、制图比例的选择-----------------------------------------------------------10 （2）、定位、夹紧、导向，夹具体绘制--------------------------------------10 二、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件--------------------------------------11 （1）、夹具装配图上标注的尺寸-------------------------------------------------11 （2）、夹具装配图上应标的公差配合-------------------------------------------11 （3）、夹具装配图上应标注的技术要求----------------------------------------11 三、夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件---------------------------------------11 （1）、夹具零件图上标注的尺寸-------------------------------------------------11 （2）、夹具零件图上应标注的技术要求----------------------------------------12 四、其它辅助及论证方案设计论------------------------------------------------------14 （1）、设计思路----------------------------------------------------------------------14 （2）、设计方法与结果-------------------------------------------------------------14 五、设计心得------------------------------------------------------------------------------15

摇臂钻床控制系统的设计毕业设计论文

新乡职业技术学院 毕业设计（论文）题目摇臂钻床控制系统的设计 系别机电工程系 学生姓名张庆伟 学号1010103115 专业名称机电一体化 指导教师李静 2013年4月23日

摇臂钻床控制系统的设计 摘要 本论文是研究机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题,旨在解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。由于PLC电气控制系统与继电器—接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文对Z3040摇臂钻床电气控制系统的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制、PLC梯形图程序的设计。对PLC控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器—接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法，给出了相应的控制原理图。 关键词：可编程控制器，摇臂钻床，梯形图，电气控制系统

前言 (1) 第一章. Z3040摇臂钻床的简介 (5) §1.1 Z3040摇臂钻床的简介 (5) 第二章．摇臂钻床电气控制................. 6彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 §2.1、电气控制线路图的设计 (6) §2.2主要线路的工作情况 (10) 第三章电气控制系统硬件部分的设计....... 13茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 §3.1基于PLC的Z3040摇臂钻床控制部分的设计13 §3.2 Z3040摇臂钻床电气控制系统软件部分的设计17 第四章 Z3040摇臂钻床液压系统的设计...... 21預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 §4.1液压系统的初步设计 (21) 结论................................ 24铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。参考文献................................ 25擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。致谢 (26)

卧式双面多轴钻孔组合机床液压系统的设计

液压传动课程设计 说明书 题目：卧式双面多轴钻孔组合机床液压系统的设计 姓名： 学号： 班级： 联系方式： 指导教师：

2012年12月31日

目录 一、设计任务书 (1) 二、液压系统性能和参数的初步确定 (1) 1. 运动分析 (1) 2. 液压缸的负载分析 (3) 3. 初步确定液压缸的参数 (4) 1) 滑台液压缸 (4) 2) 工况图 (7) 三、液压系统方案的选择和拟定 (8) 1. 选择液压基本回路 (8) 1) 调速回路 (8) 2) 快速运动回路与速度换接回路 (8) 3) 压力控制回路 (10) 4) 行程终点的控制方式 (11) 2. 拟定液压系统图 (12) 四、各液压元件的计算和选择 (13) 1. 确定液压泵规格和电动机的功率 (13) 1) 液压泵工作压力的计算 (13) 2) 液压泵流量的计算 (13) 3) 液压泵规格的确定 (14) 4) 液压泵电动机功率的确定 (14) 2. 控制阀的选择 (15) 3. 管道尺寸 (16) 4. 油箱容量 (16) 五、液压系统性能的验算 (16) 1. 静态特性的验算 (16) 1) 回路中的压力损失 (16) 2) 液压泵的工作压力 (25) 3) 液压回路和液压系统的效率 (25) 2. 液压系统发热验算 (27) 六、液压集成块装置设计 (27) 七、参考文献 (27)

一、设计任务书 设计一台卧式双面多轴钻孔组合机床的液压系统。要求两面钻削头同时工作，能实现快进、工进、死挡块停留、快退、停止的自动工作循环，其快进和快退速度v1 = 3.5 m/min，工进速度v2 = 40 mm/min，工作部件重量估计为9800 N，轴向切削力F = 30000 N，快进行程长度为200 mm，工进行程长度为100 mm，动力滑合采用平导轨，其摩擦系数f s = 0.2，f d = 0.1，往复运动的加速和减速时间要求不大于0.2 s。 二、液压系统性能和参数的初步确定 首先，我们对液压系统进行工况分析。工况分析是分析一部机器工作过程中的具体情况，其内容包括对负载、速度和功率的变化规律的分析或确定这些参数的最大值，即分析负载的性质和编制负载图。在液压系统的工作循环中，各个阶段的负载是由各种不同负载组成的。而各个阶段都具有不同的速度，已知各阶段的负载和速度，即可求出各阶段功率的变化规律。本次课程设计以采用液压缸型式为主，因此以下进行液压缸式的设计计算。 1.运动分析 根据设计任务的要求，确定本液压系统的工作循环为： 快进→工进→死挡块停留→快退→原位停止卸荷，工作循环图如下图所示：

PLC Z3040摇臂钻床课程设计

目录 第一章引言 (2) 第二章 Z3040 摇臂钻床传统电气控制系统的原理 (3) 2.1主电路 (3) 2.2控制电路、信号及照明电路 (4) 2.3电路分解 (4) 2.4电路工作过程 (6) 第三章 Z3040摇臂钻床的主要设备选型 (8) 3.1电气控制的要求 (8) 3.2电动机的选择 (8) 3.3夹紧机构的液压系统设计 (9) 3.4电气元件的选择 (9) 第四章Z3040摇臂钻床说明书 (13) 4.1PLC电气控制图 (13) 4.2I/O表 (13) 4.3梯形图 (14) 4.4PLC接线图 (17) 4.5语句表 (17) 第五章结论 (19) 参考文献 (20)

第一章引言 Z3040摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。从控制上讲，它需要机、电、液压等系统相互配合使用，而且，要进行时间控制。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。此外，摇臂的上升、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动。 目前，我国的Z3040摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器—接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器—接触器控制方式较难实现，所以，有必要对传统电气控制系统进行改进设计。PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。 由于PLC电气控制系统具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点，因此本次对Z3040摇臂钻床的电气控制系统的改造,可以大大提高Z3040摇臂钻床工作性能和系统的工作稳定性,为工业生产的现代化带来生机．同时，提高了PLC编程水平和实践能力,为今后在实际工作中熟练使用PLC进行工业系统的设计打好基础。 Z3040摇臂钻床的电气控制系统，还是采用采用继电器—接触器控制方式，而这种控制方式存在着明显的缺陷和隐患。极易发生故障。而且，由于线路复杂，要想找到问题所在也相当的困难。和国外大量采用PLC技术替代继电器—接触器系统相比，我们还存在很大差距。

基于PLC的钻床加工控制系统设计(可编辑)

基于PLC的钻床加工控制系统设计 摘要 本文的重点是阐述了机械零部件在钻床加工中与电气控制系统PLC进一步的升级从而让钻床更加快速有效的工作。重中之重是对那些过去普遍使用过时了的继电器控制线路老化问题、可靠性问题和故障排除复杂等问题进行控制系统改造。所以，此次设计对大钻头和小钻头钻床电气控制系统的进一步优化，是利用把PLC 控制技术融合到优化改进方案里面去，用来提升大、小钻头钻床的工作性能。大、小钻头钻床主要是用计算机来进行控制，管理，监视主机，应用可编程控制器西门子系列PLC S7-200为控制器，设计大、小两个钻头和旋转工作台，上位机是用组态王6.55软件完成PC和PLC之间的相互数据通信。研究了大、小钻头钻床控制系统的控制方法，得到了大、小钻头钻床控控制系统的运行指标，提高了大、小钻头钻床控制系统运行的效率。 关键词：大、小钻头钻床，PLC，组态

Design of Control System for Drilling Machine Processing Based on PLC ABSTRACT This paper mainly studies the mechanical parts processing drilling machine electric control system of the PLC, mainly to the traditional relay control circuit aging problem, the reliability and fault exclusion of complex control system transformation. Therefore, the design of big or small drill electric control system transformation of, will PLC control technology is applied to the transformation of the program, in order to improve the performance of duplex drill. Duplex drill used in computer as the control, management, monitoring host, the programmable controller of Siemens series S7-200 as the main controller, design size two drills and rotary worktable, PC using Kingview 6.55 to complete data communication between computer and PLC. In this paper, we study the big or small drilling machine control system control strategy, big or small headed drilling machine control system performance, improve the big or small drilling machine control system operation efficiency. According to the big or small drilling machine control system function implementation requirements and selection of motor and motor drive, and gives the block diagram of the system and the equipment circuit wiring diagram. KEY WORDS: Big or small Drilling Machine, PLC, King View

组合夹具设计说明书

组合夹具设计说明书 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

学校代码： 10128 学号： 课程论文 题目：铣床组合夹具设计 学生姓名： 学院： 班级： 指导教师： 2013年 7 月 12 日

摘要 本论文是结合目前实际生产中，常常发现仅用通用夹具不能满足生产要求，用通用夹具装夹工件生产效率低劳动强大，加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而专门设计两种夹具：铣床夹具和钻床夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、对刀方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。 本次设计为铣槽用的夹具，它针对零件的结构特点，采用了组合式的定位方案，以支承板、圆柱销等作为定位元件。使工件安装方便，且能保证加工精度。压紧装置以杠杆原理为核心，采用压板压紧工件，左侧压板压紧之后右侧自动压紧。其具有夹紧力装置，具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化的特点，可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力，从而可以有效地减轻工人的劳动强度和增加劳动效率。铣床夹具具有提高生产率、扩大机床工艺范围、减轻工人劳动强度以及保证生产安全等特点。因此，对夹具知识的认识和学习以及设计新式的适合实际生产的夹具在今天显得尤为重要起来。 关键词：铣床夹具，定位，夹紧

Abstract The present paper is combing the actual production at present, which is that either using universal fixture cannot meet only production requirements or using universal fixture clamping work-piece to product is poor efficiency and powerful labor and not high processing quality or often it need to increase crossed process, to specially design two fixture: milling fixture and drilling fixture, mainly including schemes of fixture positioning, clamping and cutter, the design of the concrete and the TAB folder and the analysis of machining precision et al. The milling fixture, mainly is used to process dial the fork parts milling is aimed at connecting rod of the structural features and adopted the "one-two" targeted programmes to ensure that the workpiece be processed on the location accuracy, more convenient installation of the workpiece, assisted by a short working hours. The fixture with clamping force device has

Z3040摇臂钻床的电气控制设计

Z3040摇臂钻床的电气控制设计 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 年月日

目录 一、设计内容…………………………………………………………………………… 1.1设计内容………………………………………………………………… 二、Z3040摇臂钻床的结构和运动分析………………………………………… 2.1 Z3040摇臂钻床的结构……………………………………………………………… 2.2 Z3040摇臂钻床的运动分析………………………………………………………… 三、Z3040摇臂钻床传统电气控制系统原理………………………… 3.1电气原理图……………………………………………………………… 3.2主轴电动机控制……………………………………………………………… 3.3摇臂升降控制………………………………………………………………… 3.4夹紧松开控制………………………………………………………………… 3.5冷却泵电动机控制…………………………………………………………… 3.6连锁、保护环节……………………………………………………………… 3.7照明与信号指示电路………………………………………………………… 四、电气控制系统硬件设计…………………………………… 4.1选择PLC的原则…………………………………………………………… 4.2 PLC型号的选择………………………………………………………………… 4.3低压电器元件的选用……………………………………………………………… 4.4元件清单…………………………………………………………………… 五、电气控制系统的软件设计…………………………………………… 5.1控制系统的状态流程图…………………………………………………… 5.2控制系统的梯形图…………………………………………………………… 六、系统调试及结果…………………………………………………………… 6.1硬件调试………………………………………………………………………… 6.2软件调试………………………………………………………………………… 6.3模拟调式和联机调式…………………………………………………………………… 6.4调试结果………………………………………………………………………… 七、总结……………………………………………………………………………… 八、参考文献…………………………………………………………………………

卧式组合钻床设计说明书

目录 一、前言 (1) 二、设计任务及组合机床介绍 1、加工内容及要求 (2) 2、工作循环 (2) 3、夹具设计方案 (2) 4、确定切削用量及刀具 (2) 5、确定切削力扭矩、功率及刀具耐用度 (3) 6、初定主轴直径 (4) 7、主轴箱所需动力 (5) 三、组合机床总体设计 (6) Ⅰ、三图一卡设计 (6) Ⅱ、主轴箱轮廓尺寸 (9) Ⅲ、传动装置润滑 (10) Ⅳ、机床技术特性 (10) Ⅴ、计算生产率 (10) 四、组合机床主轴箱设计 (12) 1、原始依据图 (12) 2、主轴结构形式及动力计算 (13) 3、传动方案。 (14)

4、主轴箱的坐标计算 (19) 5、主轴箱的润滑及手柄轴位置 (20) 6、绘制装配图主轴箱 (21) 五、总结 (30) 六、参考资料 (31)

前言 毕业设计是完成工程技术人员基本训练的最后一个重要环节，目的是培养学生综合运用所学专业和基础知识、独立解决本专业一般工程技术问题的能力。在设计方案的选定、设计资料的收集、手册和国家标准、规范的运用，设计方案的应用、零件图及总装图的绘制等方面有一定较全面的锻炼，并使每个学生树立起正确的设计思路和良好的工作风。 一个零件的同一面上，往往有多个孔，如果在普通机床上加工。通常要一个一个孔的钻，生产率低下，同时，各加工孔的形状和它的位置公差以及尺寸精度都难以保证，工人劳动强度大。特别是大批大量生产的工艺，更是大大地增加了生产周期，而且成本也很高。 为了克服多孔零件普通机床加工不利的一面，行之有效的方案就是在普通机床的主轴上装上多头轴，但是对于大型箱体零件，采用变种方案也不行，而采用组合钻床才是最佳方案。 组合机床是按系列化、标准化设计的通用部件与按被加工零件的形状及加工工艺要设计的专用部件所组成的专用机床。

摇臂钻床夹具设计说明书

课程设计说明书 课程设计名称：《机械制造技术基础》课程设计 专业：机械设计制造及其自动化 学号： 学生姓名： 指导教师：

目录 第一章课程设计任务书 (1) 1.1 设计题目 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.3 设计时间 (1) 1.4 设计内容 (1) 第二章目的及意义 (2) 第三章零件的工艺分析 (2) 第四章工艺规程设计 (5) 4.1 确定毛坯的制造形式 (5) 4.2 制定工艺路线 (5) 第五章工序尺寸的确定 (6) 5.1 工序过程 (6) 5.2 工序尺寸链 (7) 第六章夹具设计 (9) 6.1 定位方式 (9) 6.1.1 定位要求 (9) 6.1.2 定位情况的说明 (9) 6.2 卡紧方式 (10) 6.3 定位误差分析 (10) 6.4 夹具设计 (10) 第七章配合及技术要求 (15) 第八章心得与体会 (15) 参考文献 (16)

第一章课程设计任务书 1.1 设计题目 设计钻摇臂小头孔的工序简图。已知：工件材料为45钢，毛胚为模锻件，所用机床为Z525型立式钻床，成批生产规模。为该工序设计一套钻床夹具。零件如图1-1所示。 图1-1 零件图 1.2 设计要求 中批量生产，手动夹紧，通用工艺装备，需要依次对被加工孔进行钻、扩、粗绞、精绞等。 1.3 设计时间 2015年6月23日——2015年7月1日 1.4 设计内容 (1)熟悉零件图 (2)绘制零件图（1张） (3)绘制毛坯图（1张） (4)编写工艺工程卡片和工序卡片（本工序，各1张） (5)绘制夹具总装图（1张） (6)说明书一份

第二章目的及意义 《机床夹具设计》课程设计是在学完了《机械制造技术基础》课程后进行的一个实践性教学环节。其目的是： 1、培养学生综合应用《机械制造技术基础》课程及其它有关先修课程的理论知识，把理论知识和生产实际密切结合，能够根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。 2、培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关资料文献的能力。 3、进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 4、培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。 第三章零件的工艺分析 摇臂工件三维图如图3-1所示。 图3-1 摇臂工件立体图 由三维图可大致看出其工艺要求，主要为确定基准孔、孔的定位及两空之间轴间距离，保证两摇臂孔精度。 零件的工艺性分析： 零件材料：45钢切削加工性良好。无特殊加工问题，故加工中不需要采取特殊工艺措施。刀具材料选择范围大，高速钢或YT类硬质合金都能胜任。刀具几何参数可根据刀具类型通过相关表格查取。 零件组成表面：端面、外圆面、孔、连接面等。

摇臂钻床控制器系统设计

学号：201 1- 2012 学年第一学期 《摇臂钻床控制器系统设计》 课程设计报告 题目：摇臂钻床控制器系统设计 专业：电气系 班级： 姓名： 指导教师： 电气工程系 2011年12 月1日 课程设计任务书

一．设计目的 了解PLC，熟悉PLC 二、设计任务 根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行摇臂钻床控制器运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力 三、具体要求 1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有启动、停止功能； 3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序； 4. 程序结构与控制功能自行创新设计； 5. 进行系统调试，实现摇臂钻床控制器的控制要求。 摘要 PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写。

钻床是一种用途广泛的万能机床，可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮断面等多种形式的加工。钻床按结构型式可分为立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、深孔钻床、台式钻床等。 在各种钻床中，摇臂钻床操作方便，灵活，使用范围广，特别适用于带有多孔大型工件的孔加工，式机械加工中床用的机床设备，具有典型性。 关键词：PLC 钻床Z3040摇臂钻床 目录 摘要。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 引言。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 第一章可编程程序控制器（PLC） 1.2 PLC的硬件结构 (6) 1.3 PLC的工作原理 (7) 第二章 Z3040型摇臂钻床 2.1 z3040钻床的硬件设计 (8) 2.2 摇臂钻床简介 (9) 2.3 Z3040型摇臂钻床结构与运动形式 (9) 2.4 Z3040型摇臂钻床电力拖动特点与控制要求 (10) 2.5 Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析 (14) 2.6 Z3040型摇臂钻床电力控制电路图 (15) 2.7 Z3040型摇臂钻床电力控制梯形图 (16) 结论 (17) 参考文献 (18) 致谢 (19) 引言 Z3040摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加

摇臂钻床电气控制课程设计_说明书

项目六、钻床的电气控制 （一）、内容要求： 1．主轴电动机控制主轴电动机M1为单向旋转，由按钮SBl、SB2和接触器KMl实现起动和停止控制。主轴的正、反转则由M1电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过液压系统操纵机构，配合正、反转摩擦离合器驱动主轴正转或反转。 2．摇臂升降控制摇臂钻床在加工时，要求摇臂应处于夹紧状态，才能保证加工精度。但在摇臂需要升降时，又要求摇臂处于松开状态，否则电动机负载大，机械磨损严重，无法升降工作。摇臂上升或下降时，其动作过程是，随着升降指令发出，先使摇臂与外立柱处于松开状态，而后上升或下降，待升降到位时，要自行重新夹紧。由于松开与夹紧工作是由液压系统实现，因此，升降控制必须与松紧机构液压系统紧密配合。 M2为升降电动机，由按钮SB3、SB4点动控制接触器KM2、KM3接通或断开，使M2电动机正、反向旋转，拖动摇臂上升或下降移动。 M3为液压泵电动机，通过接触器KM4，KM5接通或断开，使M3电动机正向带动双向液压泵送出压力油，经二位六通阀至摇臂夹紧机构实现夹紧与松开。 下面以摇臂上升为例简述动作过程：按下SB3按钮，时间继电器KT线圈通电，瞬时常开触点(13-14)闭合，接触器KM4线圈得电，液压泵电动机M3起动旋转带动液压泵送出压力油，同时断电延时断开的KT常开触点(1-17)闭合，使电磁阀YV线圈得电，液压泵输出的压力油经二位六通阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压上行程开关SQ2发出摇臂已松开信号。此时，SQ2触点(6-13)断开，使接触器KM4线圈断电，液压泵电动机M3停转，油路单向阀保压，摇臂处于松开状态。与此同时，SQ2触点(6-7)闭合，接触器KM2线圈得电，升降电动机M2得电起动旋转，带动摇臂上升，待摇臂上升至所需位置时，松开按钮SB2，KM2线圈断电，M2电动机停转，摇臂停止上升。同时KT线圈也断电，KT常闭触点(17-18)瞬时闭合，而其延时断开的常开触点(1-17)仍未打开，使电磁阀YV继续得电，同时接触器KM5线圈得电，液压泵电动机M3反转，反向送出压力油，经二位六通阀反方向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。KT延时打开触点，经过1~3s延时后断开，同时活塞杆通过弹簧压下行程开关SQ3，使触点SQ3(1-17)也断开，电磁阀YV、KM5线圈断电。液压泵电动机M3停转，摇臂上升后重新夹紧过程结束。行程开关SQ2为摇臂放松信号开关。行程开关SQ3为摇臂夹紧信号开关。时间继电器KT延时断开常开触点是为保证当瞬间操作SB3或SB4，使KM 4得电摇臂开始松开后放开SB3或SB4时，若KM4过早断电，可能造成摇臂处于半松开状态。有了KT延时断开触电(1-17)后，则能在KT线圈断电1~3s内处于闭合状态，使KM5线圈得电，液压泵电动机M3反向旋转，使摇臂重新夹紧，直到延时时间到，KT触点断开，SQ3动作，KM5断电为止，这样就保证了摇臂在加工工件前总是处于夹紧状态。 3．夹紧、松开控制Z3040型摇臂钻床除了上述摇臂上升下降过程需要夹紧、松开控制外，还有主轴箱和立柱的松开、夹紧控制。主轴箱和主柱的松开、夹紧从液压系统中看出二者是同时进行的。 当按下松开按钮SB5，接触器KM4线圈得电，液压泵电动机M3正转，拖动液压泵输送出压力油，经二位六通阀，进入主轴箱与立柱的松开油缸推动活塞和菱形块，使主轴箱与立柱实现松开，此时由于YV不得电，压力油不会进入摇臂松开活塞，摇臂仍处于夹紧状态。当主轴箱与立柱松开时，行程开关SQ4不受压，触点(10l-102)闭合，指示灯HLl亮，表示主轴箱与立柱处于松开状态，可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动至适当位置。同时