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南京工程学院课程设计说明书（论文）1第一章课题设计任务说明第一节课题简介机床由转刀架、主轴箱及主轴和走刀机构组成，电动机驱动主轴带动工件旋转，液压系统驱动走刀机构，带动刀架完成进给运动，刀架回转完成换刀工作。多工步加工专用机床的工艺过程如图3所示，由人工将工件放置在主轴端卡盘内夹紧，起动自动加工过程。自动加工中，首先走刀机构带动刀架快速接近工件，然后转为工进满是进给钻孔，加工完后退回原位，结束一个工步加工。紧接着刀架夹紧装置松开，刀架转入下一个刀具位置，开始第二步加工……当6把刀具依次加工完成后，人工取出加工的零件，结束一次加工循环过程。第二节课程设计目的《机电传动控制》课程设计为该课程的实践环节，在本课程设计的过程中，通过课程设计环节巩固和加强了《机电传动控制》的所学的知识，掌握课程知识实际应用的能力。学会运用机电控制原理解决和分析问题的方法。同时在设计过程中，综合已学知识，完成简单完整的控制系统设计，以增强控制系统设计能力；完成PLC控制程序设计，增强编程软件使用的能力，并在联机程序调试过程中，增强实际操作能力。南京工程学院课程设计说明书（论文）2第二章课程设计任务分析第一节设备机构组成分析机床由转刀架、主轴箱及主轴和走刀机构组成，电动机驱动主轴带动工件旋转，液压系统驱动走刀机构，带动刀架完成进给运动，刀架回转完成换刀工作。机床结构如图1所示，运动部件工作循环图如图2所示：图1多工步加工专用机床结构图南京工程学院课程设计说明书（论文）3图2多工步加工专用机床工作循环图第二节设备工作过程分析多工步加工专用机床的工艺过程如图3所示，由人工将工件放置在主轴端卡盘内夹紧，起动自动加工过程。自动加工中，首先走刀机构带动刀架快速接近工件，然后转为工进满是进给钻孔，加工完后退回原位，结束一个工步加工。紧接着刀架夹紧装置松开，刀架转入下一个刀具位置，开始第二步加工……当6把刀具依次加工完成后，人工取出加工的零件，结束一次加工循环过程。南京工程学院课程设计说明书（论文）4图3多工步加工专用机床加工零件工艺过程第三章控制方案设计第一节任务分析1）机床工作方式要求为保证多工步加工专用机床能够处于正常工作状态，要求机床具备二种工作方式：（1）走刀进给部件能够点动向前调整，以及进给部件不在原位时能够快速复位。南京工程学院课程设计说明书（论文）5（2）走刀机构和刀机能够分别实现自动循环调整过程。（3）整机全自动工作循环加工工作2）机床工作过程要求机床工作过程是机床在正常加工时整机全自动循环的工作过程，加工过程需要满足如下工作要求（1）按下启动按钮，液压系统驱动夹紧装置夹紧刀架，夹紧后继电器发出夹紧信号；（2）走刀机构快进，并同时启动主轴电机；（3）走刀机构快进到达工件附近后，有快进转为工进，进行钻削加工；（4）加工完毕后，走到机构停留2秒，快速退回原位；（5）夹紧装置松开刀架，液压系统驱动刀架转动换刀；（6）刀架夹紧装置夹紧刀架，开始下一步加工；（7）所有加工工步完成，走刀机构退回原位，主轴电机停南京工程学院课程设计说明书（论文）6第二节设计主电路多工步加工专用机床的电气控制系统主要有两部分组成，即电动机驱动系统（主电路）和由PLC设备构成的控制部分，驱动系统通过交流接触器主触点控制电动机电路的断开与接通，采用熔断器和热继电器进行短路和过载保护，同时采用控制变压器和整流器，系统电路图如图4所示，电器元件明细表如表1所示：图4多工步加工专用机床电气控制系统电路图表1电器元件明细表符号名称及用途符号名称及用途M1主轴电机SP夹紧到位压力继电器M2液压泵电机QFPLC电源开关KM1主轴电机起动接触器QS电源隔离开关KM2液压泵电机起动接触器TC控制变压器SQ1、SQ2、SQ3走刀进给部件行程开关FU1~FU6短路保护熔断器SQ4、SQ5、SQ6刀架及夹紧装置行程开关SB1总停按钮YV1、YV2、YV3控制走刀机构电磁阀电磁铁SB2启动开关南京工程学院课程设计说明书（论文）7YV4、YV5、YV6控制刀架及夹紧机构电磁阀电磁铁SB3走刀进给部件点动前进按钮SA1自动手动工作选择开关SB4进给部件快速复位按钮SA2走刀进给部件工作选择开关SB5液压泵电机启动按钮SA3夹紧装置夹紧选择开关SB6液压泵电机停止按钮SA4夹紧装置放松换刀选择开关FR1、FR2、FR3电路过载保护继电器SA5照明电路选择开关VC整流器HL1液压系统工作指示灯PLCFX2N-48MR-D型号PLCHL2电机工作状态指示灯HL3调整工作状态指示灯第三节PLC选型设计由于PLC控制部分有16个输入通道，13个输出通道，故选择三菱FX2n系列的型号产品。按照下列型号选择FX2N-48MR-D型。[FX2N系列PLC主机]FX2N-128MR-001输入点：64，64继电器输出FX2N-80MR-001输入点：40，40继电器输出FX2N-64MR-001输入点：32，32继电器输出FX2N-48MR-001输入点：24，24继电器输出FX2N-32MR-001输入点：16，16继电器输出FX2N-16MR-001输入点：8，8继电器输出FX2N-80MR-D输入点：40，40继电器输出（直流供电）FX2N-64MR-D输入点：32，32继电器输出（直流供电）FX2N-48MR-D输入点：24，24继电器输出（直流供电）FX2N-32MR-D输入点：16，16继电器输出（直流供电）南京工程学院课程设计说明书（论文）8第四节I/O分配表表2电器元件信号与PLC连接的通道分配表输入输出元件通道地址说明元件通道地址说明SB1X001总停按钮KM1Y000主轴电机起动接触器SB2X002开始工作按钮YV1Y001控制走刀机构电磁阀电磁铁SB3X003走刀进给部件点动前进按钮YV2Y002控制走刀机构电磁阀电磁铁SB4X004进给部件快速复位按钮YV3Y003控制走刀机构电磁阀电磁铁SA1X011自动手动工作选择开关YV4Y004控制刀架及夹紧机构电磁阀电磁铁SA2X012走刀进给部件工作选择开关YV5Y005控制刀架及夹紧机构电磁阀电磁铁SA3X013夹紧装置夹紧选择开关YV6Y006控制刀架及夹紧机构电磁阀电磁铁SA4X014夹紧装置放松换刀选择开关HL2Y012主轴电机工作状态指示灯SQ1X021走刀进给部件原位行程开关HL3Y013刀架夹紧工作状态指示灯SQ2X022走刀进给部件快进到位开关HL4Y014刀架放松工作状态指示灯SQ3X023走刀进给部件工进到位开关HL5Y015换刀工作状态指示灯SQ4X024刀架转动换刀到位行程开关SQ5X025夹紧装置原位行程开关SPX026夹紧到位行程开关南京工程学院课程设计说明书（论文）9第五节I/O端子接线图根据多工步加工专用机床电气控制系统电路图绘制出多工步加工专用机床I/O端子接线图，如图5所示：图5多工步加工专用机床I/O端子接线图南京工程学院课程设计说明书（论文）10第四章控制流程分析第一节功能图三菱系列PLC用于步进控制法，其控制流程设计采用与流程图功能一致的状态转移图（功能图）描述。首先走刀机构带动刀架快速接近工件，然后转为工进满是进给钻孔，加工完后退回原位，结束一个工步加工。紧接着刀架夹紧装置松开，刀架转入下一个刀具位置，开始第二步加工，直到6把刀具依次加工完成。各步使用状态器S0、S20~S26，S30~S37，设计完成的设备自动工作流程图如图6所示：图6多工步加工专用机床控制流程图南京工程学院课程设计说明书（论文）11第二节梯形图根据前一节的多工步加工专用机床控制流程图，在三菱编程软件fxgpwin上绘制梯形图，如图7所示：······图7多工步加工专用机床自动工作梯形图南京工程学院课程设计说明书（论文）12第三节指令表在三菱编程软件fxgpwin上把梯形图自动转化为指令表如图8所示：······图8多工步加工专用机床自动工作指令表南京工程学院课程设计说明书（论文）13第五章课程设计总结经过这一周的课程设计使我对书本上的知识有了更深层的了解，也搞懂了上课的时候比较困惑的地方，总的来说这次课程设计是达到目的了，那就是对知识的检验和巩固加深。在此我想感谢老师这两个学期以来对我们的照顾和教导。南京工程学院课程设计说明书（论文）14第六章主要参考文献1.海心、赵华主编.机电传动控制.高等教育出版社出版.2008年2.周军、海心.电器控制及PLC.北京：机械工业出版社,2001,63.海心、马银忠刘树青主编.西门子PLC开发入门与典型实例.人民邮电出版社.2009年1月4.宋伯生.PLC编程实用指南.北京：机械工业出版社，2007，25.陈志新，宗学军.电器与PLC控制技术.北京：北京大学出版社，中国林业出版社2006，86.付家才，PLC实验与实践.北京：高等教育出版社,2006,57.胡健.西门子S7-300PLC应用教程.北京：机械工业出版社.2007，38.汪小澄、袁立宏，张世荣.可编程序控制器运动控制技术.北京：机械工业出版社，2006，19.洪志育.例说PLC.北京：人民邮电出版社,2006,6