机电传动与控制课程设计三面铣组合机床机电控制系统的设计.docx
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机电传动与控制课程设计三面铣组合机床机电控制系统的设计
课程设计说明书
课程名称：
机电传动与控制
题 目：
三面铣组合机床机电控制系统的设计
学生姓名：
学 号：
班 级：
指导教师：
2012年6月17日~27日
目录
一、课程设计的目的……………………………………………………3
二、课程设计的内容概述………………………………………………3
（一）三面铣组合机床概述………………………………………3
（二）三面铣组合机床的控制要求………………………………7
（三）设计的任务及要求…………………………………………7
3、具体设计
（一）硬件设计……………………………………………………7
1、确定输入／输出设备………………………………………7
2、PLC选型……………………………………………………8
3、电器元件及PLC输入／输出分配表………………………8
4、主电路及ＰＬＣ外部接线图………………………………10
5、控制面板设计………………………………………………10
（二）程序设计……………………………………………………11
1、工作循环图…………………………………………………11
2、功能表图……………………………………………………13
3、自动程序……………………………………………………14
4、点动程序……………………………………………………15
5、回原位程序…………………………………………………16
6、公共程序……………………………………………………16
4、课程设计心得体会…………………………………………………16
5、参考资料……………………………………………………………17
6、附表
一、课程设计的目的
1．进一步巩固本课程所学知识；
2．掌握一般生产机械PLC控制系统的设计与调试方法；
3．掌握一般生产机械电气线路的施工设计；
4．培养查阅图书资料、工具书的能力；
5．培养工程绘图、书写技术报告的能力。
二、课程设计的内容概述
（一）三面铣组合机床概述
三面铣组合机床是用来对Z512W型台式钻床主轴箱的Ф80、Ф90孔端面及定位面进行铣销加工的一种自动加工设备。
加工工件的示意图如图1-1所示。
图1-1加工工件的示意图
1、基本结构
三面铣组合机床主要由底座、床身、铣削动力头、机械动力滑台、工件松紧油缸等组成。
机床底座上安放有床身，床身上一头安装有动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上。
床身的两边各安装有一台铣销头，上方有立铣头。
2、工件的加工过程
三面铣组合机床的加工过程如图1-2所示。
操作者将要加工的零件放在工作台的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令。
工件夹紧后压力继电器动作，动力滑台（工作台）开始快进，到位转工进，同时起动左和右1铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右1铣头停止，右2铣头开始加工，加工到终点三台电机同时停止。
待电机完全停止后，滑台快退回原位，工件松开，一个自动工作循环结束。
操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述工作过程。
图1-2工件的加工过程
3、机械动力滑台
机械动力滑台由滑台、滑座和双电机（快速及进给电机）传动装置三部分组成。
快速进给电动机用来拖动滑台快进和快退运动，工进电动机拖动滑台工作进给运动，在工进时，只允许工进电机单独工作，快速进给电机由制动器制动。
滑台的自动工作循环是靠传动装置将动力传递给丝杠来实现的。
4、液压系统
工件夹紧、松开由液压系统实现
元件
工序
YV1
YV2
BP1
原位
-
+
-
夹紧
+
-
+
快进
+
-
+
工进
+
-
+
快退
+
-
+
松开
-
-
-
5、主要电气参数
左、右2铣削头电动机：
JO2-41-4，4.0kw，1440转/分，380V，8.4A；
立、右1铣削头电动机：
JO2-32-4，3.0kw，1430转/分，380V，6.5A；
液压泵电动机：
JO2-22-4，1.5kw，1410转/分，380V，3.49A；
机械动力滑台的电机：
JO2-22-4，1.5kw，1410转/分，380V，3.49A；
电磁阀：
二位四通阀Z24DW-25，直流24V，0.6A，14.4W。
（二）三面铣组合机床的控制要求
1）有单循环自动工作、单铣头自动循环工作、点动三种工作方式；
2）单循环自动工作过程如图1-2所示，油泵电机在自动加工一个循环后不停机。
3）单铣头自动循环工作包括：
左铣头单循环工作、右1铣头单循环工作、右2铣头单循环工作、立铣头单循环工作。
单铣头自动循环工作时，要考虑各铣头的加工区间。
4）点动工作包括：
四台主轴电机均能点动对刀、滑台快速（快进、快退）点动调整、松紧液压缸的调整（手动松开与手动夹紧）。
5）主轴电机均为单向旋转，快进电机能够正反转
6）要求有电源、工件夹紧、加工等信号指示。
7）要求有照明电路和必要的联锁环节与保护环节。
（三）设计的任务及要求
1）确定输入/输出设备，选择PLC；分析确定系统方案，设计合理PLC控制系统；
2）绘制PLC外部接线图（含主电路、外部控制电路、I/O接线图等）；
3）根据三面铣组合机床的控制要求，画出系统的功能表图
4）编制PLC梯形图程序并调试
5）正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表；
6）绘制电气接线图，接线并调试；
7）整理技术资料，编写使用说明书。
三、具体设计
（一）硬件设计
1、确定输入／输出设备
输入设备：
系统有单循环自动工作、单铣头自动循环工作、点动三种工作方式，可以选用转换开关SA进行转换；每个电机的起动停止可以选用按钮SB控制；滑台由快进变为工进，工进变为快退转换由行程开关SQ实现（如图1-3所示）。
输出设备：
工作台的进退和主轴的旋转由电机拖动，电机由接触器KM控制；工件的松紧由电磁阀YV控制；系统要求有电源、工件夹紧、加工等信号指示可用信号指示灯HL实现。
图1-3工件加工流程图
2、PLC选型：
根据输入输出设备、使用场合及控制要求等因素可选择三菱公司FX2N-64MR型PLC
3、电器元件及PLC输入／输出分配表
I/O编号
功能
电气元件符号
X00
启动
SB0
X01
手动
SA1-1
X02
自动
SA1-2
X03
单循环启动
SA2-1
X04
左铣头单循环
SA2-2
X05
右1铣头单循环
SA2-3
X06
右2铣头单循环
SA2-4
X07
立铣头单循环
SA2-5
X10
终点
SQ1
X11
左、右1铣/工进
SQ2
X12
右2铣/工进
SQ3
X13
立铣头电动机工作
SQ4
X14
工件夹紧
SB1
X15
工件松开
SB2
X16
滑台快进
SB3
X17
滑台快退
SB4
X20
液压泵启动
SB5
X21
左铣头点动
SB6
X22
右1铣头点动
SB7
X23
右2铣头点动
SB8
X24
立铣头点动
SB9
X25
回原位
SB10
X26
原位检测
SQ5
X27
停止
SB11
X30
液压泵关
SB12
X31
压力传感
SQ6
YO0
左铣头启动
KM1
Y01
右1铣启动
KM2
Y02
右2铣启动
KM3
Y03
立铣启动
KM4
Y04
液压泵
KM5
Y05
滑台工进
KM6
Y06
滑台快进
KM7
Y07
滑台快退
KM8
Y10
工件夹紧
YV1
Y11
工件松开
YV2
Y12
加工指示灯
HL4
Y13
原位指示灯
HL5
电源指示灯
HL1
液压泵指示灯
HL2
夹紧指示灯
HL3
4、主电路及ＰＬＣ外部接线图（见附图）
5、控制面板设计
控制面板设计主要是要把握住控制全面和操作方便两个原则。
（二）程序设计
1、工作循环图：
工作循环图按照加工的顺序绘制。
例如单循环图，在自动循环条件满足的情况下按下单循环启动按钮，程序顺序执行，工件先被夹紧，然后工件台快进，碰到行程开关SQ2后左铣和右1铣头启动，工件开始加工，工作台开始工进，加工碰到行程开关SQ4后立洗头启动，工件顶面开始加工，工件继续工进，碰到行程开关SQ3后右1洗头停止，右2铣头启动，工件工进，直到碰到行程开关SQ1后，加工完成，左铣头和右2洗头停止，工件台开始快退，快退到原位时碰到行程开关SQ5，工件台停止快退并松开工件，然后等待下一次的加工。
2、功能表图
该功能图是将单循环功能图、左铣功能图和右2铣功能图三者结合起来的。
该功能图将三个功能图的相同部分公用，不同部分进行选择调用，如图，M3、M4、M5是单循环特有的几个步骤，而M8是左铣特有的步骤、M10、M9是右2铣特有的步骤。
该图结构紧凑，清楚明了。
3、自动程序
4、点动程序
点动程序包括液压泵的开关、工件的加紧松开、左铣头点动、右1铣头点动、右2铣头点动、立铣头点动。
5、回原位程序
6、公共程序
7、程序的总体结构
X01手动
X0自动
X11原位行程开关
公共程序包括液压泵的开关、自动程序执行的前提条件（即M99接通）和手动程序执行时非活动步的复位。
四、课程设计的心得体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关PLC控制方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；了解了PLC的连线方法、以及如何调试PLC等等，通过查询资料，也了解了加工的工艺流程及原理。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。
5、参考资料
《机电传动与控制》（第三版）程宪平主编
《可编程控制器原理与应用》程宪平主编
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