【正文】 兩端面鉸孔機床總體設(shè)計及電氣控制部分設(shè)計 目 錄 1 前言 ?????????????????????????????? 1 2 組合機床總體設(shè)計 ???????????????????????? 3 總體方案論證 ????????????????????????? 3 被加工零件的特點 ?????????????????????? 3 工藝路線的確定 ??????????????????????? 3 機床配置型式的選擇 ????????????????????? 3 機體的定位與夾緊 ?????????????????????? 4 確定切削用量 ????????????????????????? 4 切削用量選擇 ???????????????????????? 5 切削力、切削扭矩及切削功率的計算 ?????????????? 5 組合機床總體設(shè)計 ??????????????????????? 5 被加工零件工序圖 ?????????????????????? 5 加工示意圖 ???????????????????????? ? 6 機床聯(lián)系尺寸圖 ??????????????????????? 8 3 機床電氣控制部分的設(shè)計 ????????????????????? 12 機床控制方案的確定 ?????????????????????? 12 滑臺電機 ??????????????????????????? 13 機床操作面板的設(shè)計 ?????????????????????? 14 機床主電路的設(shè)計 ??????????????????????? 16 PLC 控制部分硬件設(shè)計 ??????????? ?????????? 16 PLC 的種類 ????????????????????????? 16 PLC 各部分作用 ??????????????????????? 16 PLC 型號的選擇 ??????????????????????? 17 分配輸入 /輸出點 ?????????????????????? 18 PLC 控制部分軟件設(shè)計 ????????????????????? 20 4 結(jié)論 ?????????????????????????????? 21 參考文獻 ????????????????????????????? 22 致 謝 ????????????????????????????? 23 附 錄 ????????????????????????????? 24 業(yè)設(shè)計說明書 1 1 前言 組合機床是根據(jù)工件的加工要求，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。目前，組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪平面 、車端面；孔加工包括鉆、擴、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削及拋光沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工作。組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器儀表、軍工及縫紉機、自行車等輕工行業(yè)大批大量生產(chǎn)中已獲得廣泛的應(yīng)用；一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機床、機車、工程機械等制造行業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機座及儀 表殼等零件；也可用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。 隨著市場競爭的加劇和對產(chǎn)品需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機床行業(yè)企業(yè)，因此組合機床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標部件，使其模塊化、柔性化，適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。從 20xx 年 年底第 21 屆日本國際機床博覽會上獲悉，在來自世界 10 多個國家和地區(qū)的 500 多家機床制造商和團體展示的最先進機床設(shè)備中，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專家分析，機床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度。該屆博覽會上展出的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速 10000～ 20xx0r/min，最高進給速度可達 20～60m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時，加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機床裝備適合加 工形狀復(fù)雜的工件。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。 然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機對機床的程序進行遠程修改，對運轉(zhuǎn)狀況進行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡(luò)對遠程的設(shè)備進行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國組合機床裝備還有相當大的差距，因此我國組合機床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。 本次畢 業(yè)設(shè)計的課題是 兩端面鉸孔機床的總體設(shè)計及電氣控制部分設(shè)計 。根據(jù)被加工零件需要鉸孔的位置、加工精度等主要的設(shè)計原始數(shù)據(jù)，設(shè)計出技術(shù)上兩端面鉸孔機床總體設(shè)計及電氣控制部分設(shè)計 2 先進，經(jīng)濟上合理和工作上可靠的雙面鉸孔的組合機床。而多軸箱是組合機床的重要組成部件，它是選用通用部件，按專用要求進行設(shè)計的。多軸箱的用途是根據(jù)被加工零件的加工要求用于布置機床主軸及其傳動零件和相應(yīng)的附加機構(gòu)，通過按一定速比排布傳動齒輪，把動力和運動從動力箱傳給各工作主軸，使之得到所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 課題來源于高精機電裝備有限公司。為了擴大生產(chǎn)規(guī)模，提高效率，并進一步提高加工精度 ，該廠需要設(shè)計出兩端面鉸孔的組合機床來彌補原有機床的不足。本設(shè)計的基本思路是，首先對被加工零件的結(jié)構(gòu)進行工藝性分析 ,確定整體的設(shè)計方案，提出一種可行性比較高的設(shè)計方案；再進行組合機床方案圖樣文件設(shè)計：被加工零件加工工序圖，加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸圖。電氣部分的控制設(shè)計是一個非常關(guān)鍵的部分。首先在完成對組合機床的總體設(shè)計基礎(chǔ)上，繪制了電路圖；編制電氣控制部分的 PLC 程序；繪制了 PLC 輸入 /輸出端子接線圖；接著在 PLC 仿真器上進行仿真，本次設(shè)計的組合機床能同時加工兩個端面，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，從 而降低了零件的加工成本， 使產(chǎn)品的合格率上升，增加產(chǎn)量，適應(yīng)市場競爭的需要，提高經(jīng)濟效益。 業(yè)設(shè)計說明書 3 2 組合機床總體設(shè)計 組合機床 的總體設(shè)計要注重工件及其加工的工藝分析，制訂出合理的工藝方案，才能設(shè)計出合理的專用機床。根據(jù)指定的加工要求，提出若干個工藝方案，選擇最優(yōu)的。工藝方案的確定決定了專用機床的結(jié)構(gòu)、性能、運動、傳動、布局等一系列問題。所以，工藝方案設(shè)計是專用機床的重要環(huán)節(jié)。 總體方案論證 被加工零件的特點 本次設(shè)計的組合機床的加工對象為機體，材料 是 HT250, 硬度為 HB168～ 工藝路線的確定 a．主軸快進。 b．主軸工進，兩端面同時鉸雙孔（ φ 12）。 c．主軸快退。 d．最終檢驗。 具體加工內(nèi)容及加工精度是： A. 左側(cè)面上鉸 2個孔，直徑為 ??? mm，深為 ? mm。 B. 右側(cè)面上鉸 2個孔，直徑為 ??? mm，深為 ? mm。 機床配置型式的選擇 機床的配 置型式有立式和臥式兩種，如圖 2 22所示。 立式機床的優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便，其缺點是機床重心高，振動大。臥式機床的優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，振動小，運動平穩(wěn)，機床重心較低，精度高，安裝方便，其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。機床的配置型式在很大程度上取決于被加工零件的大小、形狀及加工部位等因素。 兩端面鉸孔機床總體設(shè)計及電氣控制部分設(shè)計 4 圖 21 立式組合機床結(jié)構(gòu) 圖 22 臥式組合機床結(jié)構(gòu) 臥式 機床多用于加工孔中心線與定位基準面平行的情況，而立式機床則適用于加工定位基面是水平的，而加工的孔與基面相垂直的工件?？紤]到機體的結(jié)構(gòu)為臥式長方體，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動強度。 通過以上的比較，考慮到臥式機床振動小，裝夾方便等因素，選用臥式組合機床。 機體的定位與夾緊 箱體類零件可有兩種定位方法：“一面雙孔”定位法和“三平面”定位法。這里采用后者。這兩種方法一般都采用箱體設(shè)計基準，即箱體在機器中的主要安裝面 底面，還有另外兩面右側(cè)面和后面。 本機床加工時采用的定位方式是“三平面”定位，以底面為定位基準面，用 兩塊條形支承板 限制三個自由度，即不能上、下移動，不能繞 x、 y 軸轉(zhuǎn)動； 左面用一塊條形支承板 限制兩個自由度，即不能左、右移動，不能饒 z 軸轉(zhuǎn)動； 后面用一個支承釘 限制剩下的一個自由度，即不能前、后移動。 為 減少和避免機體在夾壓力的作用下的變形，影響加工精度，這里不單從上面壓緊箱體，而采用上面壓緊與底座加緊相結(jié)合的辦法以減少機體變形。 業(yè)設(shè)計說明書 5 確定切屑用量 在組合機床工藝方案確定過程中，工藝方法和切削用量選擇是否合理，對組合機床的加工 精度，生產(chǎn)率，刀具耐用度，機床的結(jié)構(gòu)形式及工作可靠性均有較大的影響。 組合機床切削用量的選擇需要以下幾個方面 : ，組合機床為多軸、多刀、多面同時切削，因此，切削用量比一般萬能機床單刀加工低 30%左右。