畢業(yè)設(shè)計(jì)-plc控制組合鉆床設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)---plc控制組合鉆床設(shè)計(jì).畢業(yè)設(shè)計(jì)---plc控制組合鉆床設(shè)計(jì).畢業(yè)設(shè)計(jì)---plc控制組合鉆床設(shè)計(jì).摘要制造業(yè)是一個(gè)同家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平、生活水準(zhǔn)和國(guó)防實(shí)力。而制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于制造裝備——機(jī)床的先進(jìn)程度.木文對(duì)減速器箱蓋連接孔的加工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析，就其孔的加工提出了“一次裝夾,多工位加工，達(dá)到產(chǎn)品圖樣的精度要求”的思路。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)了組合鉆床。該組合鉆床由立柱、立柱底座、中問底座、Y、Z軸液K滑臺(tái)、液壓站、動(dòng)力頭、刀具、控制部分等組成。本文對(duì)各部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和論證,并提出了優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu)的方法。采用的PLC控制穩(wěn)定可靠。它的研制成功對(duì)提高箱蓋孔加工的工作效率和質(zhì)量具有重要的意義.機(jī)床設(shè)計(jì)分析后，提高工效3～5倍,達(dá)到了國(guó)內(nèi)同行業(yè)的領(lǐng)先水平。關(guān)鍵詞：制造業(yè)；減速器；網(wǎng)軸頭多工位同步鉆床；組合機(jī)床；PLC控制目錄摘要………………I第1章緒論………………………lI.I機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展……………l1.2機(jī)床設(shè)計(jì)的日的、內(nèi)容、要求………………21.2.1設(shè)計(jì)的目的……………2I.2。2設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………21.2。3設(shè)汁要求……………………21。3機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟…………………2第2章四軸頭多工位同步鉆床總體設(shè)計(jì)………………42.1組合機(jī)床方案的制定………………42.1。1制定工藝辦案……………………42.1。2確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案一…．42.2確定切削用量及選擇刀具…．…62。2。1確定工序間余量…一…．62.2.2選擇切削用量……一…．62。2.3確定切削刀、切削扭矩、切削功率…一…．62.2.4選擇刀具結(jié)構(gòu)……．…72。3四軸頭多工位同步鉆床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制…．．…．72。3。1被加工零件工序圖………一…．72.3。2加工示意圖……一…．92。3.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖…．…132.3。4生產(chǎn)率計(jì)算卡……．…l5第3章電氣控制…………173.1運(yùn)動(dòng)分析……一…173。2控制要求及功能分配…………．173.2。1控制要求……．173。2。2功能分配…．…．183.3PLC的選擇及其I/O端子分配…………．183.3.1PLC的選擇…………．183。3。2I/O分配表……．183.3.3PLC接線圖…………．193。4應(yīng)用程序的編制…………．193。4.1整體程序結(jié)構(gòu)………．193.4.2手動(dòng)操作模塊………．213。4。3自動(dòng)操作模塊………．223.4。4編制程序……．26參考文獻(xiàn)…．．…28致謝………29III第1章緒論1。1機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝А⒔?jīng)濟(jì)地牛產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，日前主要靠切削加工的方法來達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量，約占機(jī)械制造總工作量的40%～60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平?？梢赃@樣說,如果沒有機(jī)床的發(fā)展,如果不具備今天這樣晶種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床，現(xiàn)代社會(huì)目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。上世紀(jì)初以來，由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn),刀具切削性能不斷提高，促使機(jī)床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加人驅(qū)動(dòng)功率和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展.與此同時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)、齒輪、袖承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展，使機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進(jìn)，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此外,為了滿足機(jī)械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機(jī)床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動(dòng)化機(jī)床、重型機(jī)床、精密機(jī)床以及適應(yīng)加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機(jī)床相繼問世。50年代，在綜合應(yīng)用電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制和機(jī)床設(shè)計(jì)等各個(gè)領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)控機(jī)床，使機(jī)床自動(dòng)化進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機(jī)械控制和繼電器接觸器控制的自動(dòng)化相比,它具有很高柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟(jì)的使用。我同機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進(jìn)水平相比，還有較大差距.為了適應(yīng)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的需要,為了提高機(jī)床產(chǎn)品在同際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，必須深入開展機(jī)床基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)工藝試驗(yàn)研究，人力開發(fā)精密、重型和數(shù)控機(jī)床，使我國(guó)的機(jī)床工業(yè)盡早躋身于世界先進(jìn)行列.1。2機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求1。2.1設(shè)計(jì)的目的機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中,得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)辦法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。1。2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容l、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖,確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速．與標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。2、動(dòng)力設(shè)計(jì)根據(jù)給定的工件，初算傳動(dòng)軸的直徑、齒輪的模數(shù);確定動(dòng)力箱；計(jì)算多軸箱尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線。完成裝配草圖后,要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)是否在允許范罔內(nèi).還要驗(yàn)算主軸主件的靜剛度。3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、潤(rùn)滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。即繪制裝配圖和零件工作圖.4、編寫設(shè)計(jì)說明書1。2。3設(shè)計(jì)要求評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)一經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來判定的。技術(shù)先進(jìn)合理,亦即“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶的歡迎,在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)一經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方而進(jìn)行分析。1。3機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟a調(diào)查研究b擬定方案c工作圖設(shè)計(jì)第2章四軸頭多工位同步鉆床總體設(shè)計(jì)2。1組合機(jī)床方案的制定2。1.1制定工藝方案根據(jù)被加工零件（減速箱箱蓋）的零件圖（圖2-1)，加工八個(gè)螺栓孔的工藝過程。1．加工孔的主要技術(shù)要求。加工8個(gè)中Φ10的孔。表面粗糙度Ra3.2um?？椎奈恢枚裙顬棣?.3mm工件材料為HT200，HB175～255要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為(考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量6萬件,單班制生產(chǎn)2．工藝分析加工該孔時(shí),除粗糙度要求外(Ra3。2um），孔的位置度公差為0.3mm根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度,可采用如下的加工方案。鉆——————→擴(kuò)或鉆-————-→鉸3。定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇加工此箱蓋的孔，以底面的三個(gè)支承點(diǎn)限制Z^和X^、Y^三個(gè)自由度，位于右邊上的兩個(gè)支承點(diǎn)限制了X^和Z^自由度，位于前面上的一個(gè)支承點(diǎn)限制Y^一個(gè)自由度.這樣工件的6個(gè)自由度被完全限制了。2.1.2確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。1．被加工零件的加工精度被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度,是制造機(jī)床方案的主要依據(jù).箱蓋加工孔的精度要求不高,可采用多工位組合鉆床，工件各孔間的位置精度為0.3mm，它的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí)可以在下一個(gè)安裝工位上對(duì)所有孔進(jìn)行最終精加工.為了加工出表面粗糙度為Ra3.2um的孔。采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。圖2-1被加工零件圖2．被加工零件的特點(diǎn)零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的?？椎姆植挤秶侵本€形狀，工件比較長(zhǎng),一次鉆完，多軸箱體積較大，采用兩工位以減小多軸箱的體積,使整個(gè)鉆床瘦身,因而適合選擇立式多工位鉆床.3．零件的生產(chǎn)批量零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要岡素。4．機(jī)床使用條件使剛組合機(jī)床對(duì)對(duì)車間布置情況、工序間的聯(lián)系、使用廠的技術(shù)能力和自然條件等一定的要求.綜合以上所述：通過對(duì)箱蓋零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表而粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計(jì)四軸頭多工位同步鉆床。2.2確定切削用量及選擇刀具2.2。1確定工序問余量為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度,必須合理地確定工序余量.生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量,由于在本鉆床上鉆孔后重新安裝或在其他多工位機(jī)床上加工下道工序，應(yīng)適當(dāng)加大余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。ΦlOmm的孔在鉆孔后擴(kuò)孔，直徑上工序間余量1.5～2．Omm。2。2。2選擇切削用量確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足不同直徑的加需要，即：n1·f1=，n2·f2=…=ni·fi=vf式中：nl、n2、…ni各主軸轉(zhuǎn)速(r/min）f1、f2、…fi各主軸進(jìn)給量(mm/r)vf動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量(mm/min)由于箱蓋孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得:鉆頭直徑D=lOmm,鑄鐵HB175～255、進(jìn)給量f=O。lmm/r、切削速度v=15m/min.2。2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件(齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸;確定切削功率,用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率,通過查表計(jì)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=1071.79N切削扭矩:T=10D1。9f0.8HB0。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。164kw=3274.45N·mm式中：HB布氏硬度F切削力(N）D鉆頭直徑（mm）f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(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選擇刀具結(jié)構(gòu)箱蓋的布氏硬度在HB175~255，孔徑D為lOmm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V)，為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單,選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ10的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量.2。3四軸頭多工位同步鉆床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制前而對(duì)四軸頭多工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案確走的有關(guān)問題，它是鉆床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。下面就以鉆床加T箱蓋總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問題，既總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式“三圖一卡"設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。2。3.1被加工零件工序圖l、被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件.箱蓋用四軸頭多工位組合機(jī)床的被加工零件工序圖如2—2所示.圖上主要內(nèi)容：（l）被加工零件的形狀(2)本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向.(3）加工時(shí)如需要中間向?qū)А＃?)被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)(l)為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。如圖2—2中8Φ10加工用定位基準(zhǔn)，機(jī)械夾壓位置及方向,輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)表示出來（2)加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)出，而不采用極坐標(biāo)，但有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)．與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對(duì)加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。此外,應(yīng)將零件圖的不對(duì)稱位置尺寸公差換算成對(duì)稱尺寸公差，如圖2—1中的尺寸60—0.3-0.1應(yīng)換算為圖2—2中的尺寸59。8±0.1，以便在進(jìn)行夾具和主軸箱設(shè)計(jì)時(shí),確定導(dǎo)向孔與主軸孔的位置坐標(biāo)尺寸.圖2—2被加T零件T序圖附注：l.被加工零件名稱及編號(hào)：箱蓋：2．材料及硬度：灰鑄鐵HT200，HB175～255；3．“”上尺寸為本工序保證尺寸；2。3.2加工示意圖l、加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件.圖2—3為箱蓋上8孔立式鉆床加工示意圖。在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：（l)機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。（2)工件、夾具、刀具及多軸箱端而之問的距離等。（3）主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長(zhǎng)度;刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向裝置的配合,刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算(l）刀具的選擇(2）導(dǎo)向套的選擇圖2—3鉆床加工示意圖1）選擇導(dǎo)向類型根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑d=lOmm和刀具導(dǎo)向的線速度v=15m/min，選擇固定式導(dǎo)向。2)導(dǎo)向套的參數(shù)根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖2—4所示:圖2-4固定導(dǎo)向裝置固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表：表2—1固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺固定裝置的配合如下表：表2—2固定裝置的配合固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2-5所示導(dǎo)向裝置的布置如表2-3所示：表2—3導(dǎo)向裝置的參數(shù)（mm）圖2-5固定導(dǎo)向裝置的布置（3）初定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.OGPa，剛性主軸取Ψ=l/4（0)/m，所以B取2.316，根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為:d≥B·4√T=2.316×4√3274。45=17。52mm式中:d軸直徑(mm)T軸所承受的轉(zhuǎn)矩(N·mm）B系數(shù)本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑皆取d=20mm，主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm,D/d1為32/20,內(nèi)孔長(zhǎng)度為:l1=77mm。（4）選擇刀具接桿由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值,而刀具的長(zhǎng)度也是一定值,因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置,就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的，連接桿如圖2-6所示，圖2—6可調(diào)連接桿連接桿上的尺寸d與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔D配合，因此,根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表2—4所示：表2—4可調(diào)接桿的尺寸(5)確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖2-3所示.其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸333mm），它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)）之和，冉減去加工孔深度和切出值。(6)工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定如圖2-7工作進(jìn)給長(zhǎng)度L工應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度L1和切出長(zhǎng)度L2之和。切入長(zhǎng)應(yīng)L1應(yīng)根據(jù)工件端而誤差情況在5~lOmm之間選擇,誤差大時(shí)取大值,因此取L1=7mm，切出長(zhǎng)度L2=l／3d+(3～8）=1／（3×10）+8≈9mm，所以L工=10+7+9=26mm．(7)快進(jìn)長(zhǎng)度的確定考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間,也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為156mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和,因此快進(jìn)長(zhǎng)度156-26=130mm.圖2-7工作進(jìn)給長(zhǎng)度2。3.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容一般來說,組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、立柱、立柱底座加上專用部件多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù).聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。如圖2—8所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式,通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸,專用部件的輪廓尺寸等。圖2-8機(jī)床聯(lián)系尺寸圖2、選用動(dòng)力部件選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。(l）滑臺(tái)的選用通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來選用合適的滑臺(tái).l)驅(qū)動(dòng)形式的確定根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺(tái).2）確定軸向進(jìn)給力滑臺(tái)所需的進(jìn)給力F進(jìn)=∑Fi=4×1071.79=4287.16N式中：Fi各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力由于滑臺(tái)工作時(shí),除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于F進(jìn)=4。29KN。3)確定進(jìn)給速度液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速,對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.5～1倍：液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度Vf=n·f=47。8mm/min。所以選擇HY251A液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍32~800mm/min，快速速度12m/min.4）確定滑臺(tái)行程滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。即:行程L>156+20+40=236mm,取L=250mm.綜合上述條件,確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)HY251A.（2)由下式估動(dòng)力箱的選用動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來選用,在多軸箱沒有設(shè)計(jì)之前，P主可算P主=P切／η=4×0.164／0.8=0.82KW式中:η多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η=0。8～0。9；有色金屬時(shí)η=0。7～0。8,本系統(tǒng)加工HT200，取η=0。8.動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合豐軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此,選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L—6B5的1TD25IA型動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)功率1。5KW，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為520r/min，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為125mm。（3)Y軸液壓滑臺(tái)的選用工件質(zhì)量計(jì)算V=420×240×10+（2×160+2×340)×10×30m=ρ·v=7。0×103×1。308×l0—3=9。156kg磨擦系數(shù)：f=0.07～0。12取f=0。1F=f·N=0.1mg=0。1×9.156×10=9。156N由工作臺(tái)和夾具還未設(shè)計(jì),初選滑臺(tái)時(shí)進(jìn)給力大于9。156N，由于工件長(zhǎng)×寬為420×240mm，選擇液壓滑臺(tái)HY32IA型．2、配套支承部件的選用立柱1CL25型，立柱底座1CD253、確定裝料高度裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H=580～1060mm之問選取，本系統(tǒng)取裝料高度為976mm。4、中間底座輪廓尺寸中間底坐的輪廓尺寸應(yīng)滿足Y軸滑臺(tái)在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。岡此,中間底座采用側(cè)底座1CC32.5、確定多軸箱輪廓尺寸本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為301mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算時(shí)，多軸箱的寬度B和高度H可按下式確定:B=b+2b1=190+2×100=390mmH=h+h1+b1=100+100+100=300mm式中：b工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔的距離bl最邊緣主軸中心距箱外壁的距離，一般取b1≥70～lOOmmh工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的曲孔距離hl最低主軸高度h1〉85～140mm。取h1=lOOmm根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓J迂寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=400×320mm。2.3.4生產(chǎn)率計(jì)算卡生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過生產(chǎn)率計(jì)算卡,可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下：切削時(shí)間：T切=L／vf+t停=2×26/47.8+2×15/478=1。151min式中：T切機(jī)加工時(shí)間(min）L工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm）vf刀具進(jìn)給量(mm/min)t停死擋鐵停留時(shí)間.一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)5～15r所需要時(shí)間。這坐取15r輔助時(shí)間T輔=(L3+L4)／vfk+t移+t裝=（150+176)×2/12000+0.1+1。5=1。654min式中：L3、L4分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm)Vfk快速移動(dòng)速度（mm/min)t移工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min），一般為0。05～0。13min，取0.1mint裝裝卸工件時(shí)間(min），一般為0.5～1。5min，取1。5min機(jī)床生產(chǎn)率Q1=60/T單=60/(T切+T輔）=60/(1.151+1。654)=21.39件／h機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算η=Q1∕Q×100%=Q1tk/A×100％=21.39×1950/60000×100%=70％式中：Q機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件／h)A年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）tk年工作時(shí)問，單班制T作時(shí)問tk=1950h表2—5生產(chǎn)率計(jì)算卡3章電氣控制3.1運(yùn)動(dòng)分析加工箱蓋連接螺栓孔，先由工人把工件定位在工作臺(tái)上并夾緊。從原位開始,順序完成八個(gè)步驟。第一步是Z軸快下，壓下行程開關(guān)ST2，第一步結(jié)束。第二步是Z軸工進(jìn)，加工螺栓孔,壓下行程開關(guān)ST3，并開始計(jì)時(shí),2s后發(fā)出快上信號(hào)，第二步結(jié)束。第三步是Z軸快上，壓下行程開關(guān)ST1,第三步結(jié)束.第四步是工作臺(tái)液壓滑臺(tái)前進(jìn)，壓下行程開關(guān)ST4，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，第四步結(jié)束.第五步是Z軸液壓滑臺(tái)快下，壓下行程開關(guān)ST2，第五步結(jié)束。第六步是Z軸工進(jìn)，加工另外四個(gè)螺栓孔，壓下行程限位開關(guān)ST3，并開始計(jì)時(shí),2s后出發(fā)出快上信號(hào)，第六步結(jié)束。第七步是Z軸快上，壓下行程開關(guān)ST4，第七步結(jié)束。第八步是Y軸注壓滑臺(tái)后退,壓下行程開關(guān)ST5，卸下工件，加工一個(gè)工件完成。3.2控制要求及功能分配3.2。1控制要求工藝要求有兩種控制方式：手動(dòng)和自動(dòng)。(1）手動(dòng)操作工作方式選擇了手動(dòng)擋，在液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)打開后，就可用手動(dòng)的完成主軸電機(jī)起停、Z軸快下快退和Y軸前進(jìn)后退操作動(dòng)作，來完成加工工件.(2）自動(dòng)操作工作方式選擇了自動(dòng)檔，在液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)打開后，按下啟動(dòng)按扭，自動(dòng)的完成一個(gè)工件的加工。3.2。2功能分配為了區(qū)分上述各種操作，可設(shè)置相應(yīng)的開關(guān)，設(shè)計(jì)的面板如圖3一l所示3。3PLC的選擇及其I/O端子分配3。3。1PLC的選擇本控制系統(tǒng)中有16個(gè)輸入點(diǎn)數(shù)，9個(gè)輸出點(diǎn)數(shù)，所需內(nèi)存不很多,且只要求開關(guān)量控制,考慮到以后有一定的擴(kuò)展性，輸入輸出都有預(yù)留點(diǎn)數(shù)。因此可選用松下公司的C40系列AFPI2416型PLC,該P(yáng)LC的輸入點(diǎn)數(shù)為24,輸出點(diǎn)數(shù)為16，完全可以滿足要求。圖3—1面板布置圖3。3。2I/O分配表根據(jù)圖2-10和圖3-1所示，本系統(tǒng)的輸入輸出端子分配表如表2-1所示。表2-1I/O分配表3。3。3PLC接線圖本系統(tǒng)PLC接線圖如圖3-2所示3。4應(yīng)用程序的編制3。4。1整體程序結(jié)構(gòu)采用模塊式程序結(jié)構(gòu),整體結(jié)構(gòu)如圖3-3所示.圖3—2PLC接線圖圖3—3整體程序結(jié)構(gòu)當(dāng)系統(tǒng)處于原位時(shí),XC和X9得電,Y、Z軸原位指示燈Y7和Y8亮，否則火。按下液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)按鈕X2，Yl得電并保持，液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于工作狀態(tài),當(dāng)按下液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止按鈕X3時(shí)，Yl復(fù)位,液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作。在開關(guān)打“手動(dòng)”操作時(shí)，X10接通，執(zhí)行MC①到MCE①中的手動(dòng)程序模塊,而不執(zhí)行MC②到MCE②中的自動(dòng)程序模塊。例樣，當(dāng)開關(guān)打到“自動(dòng)”操作時(shí),也就是X10取非，就不執(zhí)行MC①到MCE①中的手動(dòng)程序模塊，而執(zhí)行MC②到MCE②中的自動(dòng)程序模塊.3.4.2手動(dòng)操作模塊實(shí)現(xiàn)于動(dòng)操作的控制程序如3-4所示。當(dāng)選擋開關(guān)選擇“手動(dòng)”時(shí)，X10接通，就執(zhí)行手動(dòng)?？斐绦?Y、Z軸液壓滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)采用點(diǎn)動(dòng)，并且復(fù)位設(shè)在手動(dòng)擋中完成。圖3-4手動(dòng)操作程序按下X0,主軸電機(jī)Y0得電；按下X1，主軸電機(jī)Y0斷電。再按下X8，使通用寄存器RO通電，產(chǎn)生自鎖，Z軸液壓滑臺(tái)同原位后，Y軸再回原位。接著按下X5,Z軸工進(jìn),壓下XB停止運(yùn)動(dòng)；按下X4，Z軸快上，K下X9停止運(yùn)動(dòng)：按下X6，Y軸前進(jìn)，壓下XD停止運(yùn)動(dòng)；按下X7，Y軸后退，壓下XC停止運(yùn)動(dòng)。這里同軸正負(fù)方向有互鎖功能,Y、Z軸可以同時(shí)運(yùn)動(dòng).3.4.3自動(dòng)操作模塊自動(dòng)操作程序控制的主要特點(diǎn)是Z軸有兩次相同工作方式，此類程序可以調(diào)用子程序。工作狀態(tài)如圖3—5所示,梯形圖如圖3-6所示。主程序控制功能:正常情況下,機(jī)床是停在原位的,Y、Z軸原位行程開關(guān)被壓下，X9和XC常開接點(diǎn)接通，故Y、Z軸原位指示燈亮。在液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)打開后，方式選擇開關(guān)打到自動(dòng)檔操作位時(shí)，按一下主軸電機(jī)啟動(dòng)按鈕X0,主軸電機(jī)Y0起動(dòng)，并開始計(jì)時(shí)5s。當(dāng)T1計(jì)滿后，調(diào)用子程序①，并使通用寄存器Rl通電。執(zhí)行子程序①時(shí)，壓下Z軸原位行程開關(guān)X9，5YA電磁閥Y6通電，Y軸開始前進(jìn)，當(dāng)壓下Y軸終點(diǎn)行程開關(guān)XD時(shí)，Y6斷電,Y軸停止前進(jìn)。當(dāng)Y軸液壓泵壓力達(dá)到Y(jié)軸終點(diǎn)壓力繼電器XE的設(shè)定值時(shí),XE接通，第二次調(diào)用子程序①，通用寄存器Rl再次通電.執(zhí)行子程序①時(shí)，壓下Z軸原位行程開關(guān)X9，4YA電磁閥Y5通電，Y軸開始后退，并且主軸電機(jī)Y0復(fù)位，停止轉(zhuǎn)動(dòng)了,當(dāng)壓下Y軸終點(diǎn)行程開關(guān)XC時(shí),Y8斷電，Y軸停止后退。整個(gè)鉆床處于原位，卸下工件,完成了一個(gè)工件的加工。子程序控制功能:當(dāng)Rl通電時(shí),1YA電磁閥Y2和3YA電磁閥Y4通電，Z軸開始快下，當(dāng)壓下Z軸工進(jìn)行程開關(guān)XA時(shí)，Y4斷電，Z軸工進(jìn)，開始鉆孔，當(dāng)壓下Z軸終點(diǎn)開關(guān)XB時(shí)，Y2斷電，Z軸暫停，并開始計(jì)時(shí)。當(dāng)計(jì)時(shí)器計(jì)滿2s后,2YA電磁閥Y3通電，Z軸快上，當(dāng)壓下Z軸原位開關(guān)X9時(shí),X9通電,Z軸停止,子程序結(jié)束，返回主程序。a）主程序工作狀態(tài)圖b)子程序工作狀態(tài)圖圖3-5四軸頭多工位同步鉆床的工作狀態(tài)圖圖3—6自動(dòng)操作的梯形圖3。4.4編制程序STXCOTY7STX9OTY8STX2STX3KPYISTXl0MCISTX0ORY0AN/XOTY0STX8ORROPSHSOTR0RDSAN/X9OTY3POPSANX9AN/XCOTY5STX5AN/XBAN/Y3OTY2STX4AN/X9AN/Y