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河南工业职业技术学院毕业论文

1.5车镗专机简介

一台大型设备停机一天至少会造成上千元的损失，因此车间领导希望在最短的时间内解决这些问题。如果全部更换成新设备，在时间和经济上都不允许。而且这些设备除了电气控制系统和部分液压系统容易出问题外，它的机械性能还依然完好，如果直接淘汰更新显然会造成巨大的浪费。因此，考虑性价比等多方面的因素决定对其进行改造。综合以上原因可知要维持生产的正常运行，创造良好的经研效益，维持企业的长远发展，设备控制系统改造是当务之急。

故而要对车镗专机进行改造，车镗专机是一种精密加工车床，主要用于加工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格地平行或垂直，相互间的距离也要求很准确。这些要求都是钻床难以达到的。而车镗专机本身刚性好，其可动部分在导轨上的活动间隙很小，而有附加支撑，所以，能满足上述加工要求。车镗专机能完成镗孔工序外，在万能镗床上还可以进行镗、钻、扩、绞、车及铣等工序，因此，车镗专机的加工范围很广。车镗专机用于加工各种复杂的大型工件，如箱体、机体等，是一种功能很全的机床。除了镗孔外，还可以进行钻、扩、绞孔以及车削内外螺纹用丝锥攻丝、车外圆柱面和端面。安装了端面铣刀与圆柱铣刀后，还可以完成铣削平面等多种工作。因此，在卧式镗床上，工件一次安装后，即能完成大部分表面的加工，有时甚至可以完成全部加工，这在加工大型及笨重的工件时，具有特别重要的意义。

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第一章 设计方案的确定

1.1 车镗专机概述

车镗专机是用来对台式钻床的立柱进行镗孔加工，同时对孔的右端面进行车销加工的一种自动加工设备，加工工件如图1-1所示。

1-1 工件示意图

1.1.1 车镗专机的基本组成

车镗专机的基本组成如图1-2所示。左、右机械动力头各有三台电动机（快速电动机、工速电动机、主轴电动机），液压站由一台电动机拖动。

1-2 车镗专机的基本组成示意图

控制柜 液压站 左动力头 工作台 （液压） 右动力头 1.1.2 加工过程

加工过程如图1-3所示。操作者将要加工的工件放在工作台上的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令（按下按钮）。工件自动夹紧，压力继电器动作，左、右协力头同时开始镗销加工。左动力头快进，工进至终点后，快退回原位：而右动力头快进、工进至终点后还应进行右端面的车削加工（车刀横进、横退）后才快退。当两动力头都退回原位，此时Ⅰ工位的粗加工结束，工作台移到Ⅱ工位，开始进行精镗加工。左、右动力头重新起动，快进，工进到终点延时后快退回原位，Ⅱ工位加工结束，工作台退到Ⅰ工位，松开工件，一个自动工作循环结束。

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SQ8 SQ8 SQ9 SQ10 SQ 6

SQ2 Ⅱ工位 SQ1 SQ3 Ⅰ工位 SQ 5 SQ9 SQ10 SQ2 SQ3 SQ1 夹紧松开1-3 车镗专机的加式过程

SP 2 SQ7(SQ4) 1.1.3 液压系统

车镗专机中工作位的转换和加工工件的夹紧与松开是由液压系统实现的，车镗专机液压系统元件如表所示。

YV1 + YV2 + (—) YV3 + YV4 + 卸荷 工件松开 （夹紧） 向Ⅰ工位 向Ⅱ工位 SP1 + SP2 + YV5 + YV6 + 油压到信号 工件紧信号 横 进 横 退

车镗专机液压系统元件表

注：表中“＋”表示得电，“－”表示断电。

1.2 课程设计任务与要求

1.2.1 车镗专机的控制要求

1）本系统有七台电机：油泵电机、右主轴电机、右快速电机、右工速电机、左主轴电机、左快速电机、左工速电机。

2）工作台有两个工位，由液压系统实现两工位的转换和加工工件的夹紧与松开。 3）有自动和点动两种工作方式，其中自动工作方式又有三种形式：全自动循环、Ⅰ工位循环、Ⅱ工位循环工作。全自动循环过程是从Ⅰ工位到Ⅱ工位再到Ⅰ工位，Ⅰ工位循环、Ⅱ工位循环工作是指工件只在Ⅰ工位或Ⅱ工位时的加工循环。

4）手动工作方式包括左、右主动轴的点动对刀，左、右动力头的快进与快退点动，手动松开工件、手动移位等。

5）左、右床习导轨应具有自动润滑功能（YV7、YV8）。 6）左、右快速电动机均采用电磁铁抱闸制动（YB1、YB2）。

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7）油泵起动后，液压系统要有一定的压力缓冲，才允许开始工作，工作结束要卸荷。 8）具有电源、油泵工作、原位、工作指令等信号的指示。 9） 具有照明和必要的联锁环节和保护环节。 1.2.2 实践任务与要求

1）根据设备工艺要求，制定合理的改造方案； 2）确定输入/输出设备，正确选用PLC；

3）PLC I/O点分配，并绘制I/O接线图以及其它外部硬件图； 4）绘制系统功能表图； 5）设计梯形图并模拟调试；

6）正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表； 7）绘制电气接线图，接线并调试； 8）整理技术资料，编写使用说明书。

1.3 设计方案的确定

根据上述车镗专机的控制要求再加上对车镗专机的工作情况的分析后， 程序较为复杂，且应用的步骤较多，故放弃使用电气控制法，而采用PLC控制。

我确立了如下的设计方案：

1）首先我对整个机床设备需要有过流、过载保护。因此需要对这些元气件进行选择。 2）对于急停功能我们采用断电源的方法，因此对于急停功能的处理就不进PLC。这样也可以省下PLC的一个输入点。还有照明电路、抱闸制动、润滑和一些指示电路是为了工作的方便而设计的电路，也不进入PLC。

3）其他控制电路则通过PLC编程器来完成。由于机床有两种工作方式：手动和自动。手动控制采用经验设计法而自动控制以顺序控制法为主。本次设计中自动工作方式的形式主要全自动循环，全自动循环工作过程为：从Ⅰ工位→Ⅱ工位→Ⅰ工位。手动和自动工作方式可通过工作方式选择开关SA1选择或者不选择来确定是进行手动或自动控制。

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第二章 车镗控制系统电路设计

2.1 电气主电路

主电路（如图2-1）由七台电机控制。M1为油泵电机，M2控制右主轴的转动，M3控制右工进，M4控制右快进，M5控制左主轴的转动，M6控制左工进，M7控制左快进。接触器KM1~KM9的主触点控制电机的转动。其中KM2触点闭合，右主轴电机转动；KM3触点闭合，右工进电机转动；KM4~KM5触点闭合，右快进和右快退电机转动；KM6触点闭合，左主轴的转动；KM7触点闭合，左工进电机转动；KM8~KM9触点闭合，左快进、左快退电机转动；KM1触点闭合，油泵电机起动；熔断器在电路中进行过流保护。热继电器FR1~FR7分别对七台电动机负载的过载保护。

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