多轴自动车床控制系统PLC改造.doc

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1、多轴自动车床控制系统PLC改造一. 课题研究的背景、目的及意义我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。因此，PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。 中国加入WTO后越来越多的国际公司把其制造基地转移到中国。同时，中国的国有企业和民营企业也在利用难得的历史机遇大力发展制造业

2、。中国正在努力成为世界新的制造业基地。制造业的控制主要以离散控制为主，PLC是该领域控制系统的首选。制造企业为提高劳动生产率和产品质量，必然会大量采用PLC，从而为PLC的应用提供广阔的应用前景。 自2001年以来，作为基础工业之一的机械工业成为我国工业发展新的增长点，年均增长率超过20%。与流程工业对模拟量的反馈调节不同，机械工业需对开关量进行连锁及顺序控制，因此PLC成为其控制产品的首选。机械行业的高速增长和自动化现状为PLC应用提供了巨大的市场空间。 我国在“十五规划中已明确提出了“用信息化带动工业化的发展计划，大量传统产业的自动化改造将为PLC的应用提供巨大的发展空间。 我国的工业发展

3、及自动化应用水平与工业发达国家相比有几十年的滞后，按目前的经济形势分析，我国将迎来一个PLC市场高速增长的时期。 基于上述原因和中国经济高速增长的现状，今后若干年内中国PLC市场将保持持续高速增长。综合相关资料提供的数据，并分析目前中国PLC市场主要厂商的经营数据，初步估计目前在我国本土销售的PLC总量为3040亿元人民币（不含随进口主设备配套的PLC），年增长率为1520%。 巨大的市场需求为发展PLC业务提供了难得的历史机遇，国内有实力的自动化公司应充分利用在市场、技术、行业影响和品牌等方面的积累，大力拓展PLC业务，使国产PLC早日成为中国PLC市场的主要参与者之一。 目前中国PLC市场

4、主要厂商为Siemens、Mitsubishi、Omron、Rockwell、Schneider、GE-Fanuc等国际大公司，欧美公司在大、中型PLC领域占有绝对优势，日本公司在小型PLC领域占据十分重要的位置，韩国和中国台湾的公司在小型PLC领域也有一定市场份额，中国大陆PLC厂商的市场份额几乎可以忽略。 大型PLC的目标用户在选用PLC时一般不会把价格作为首要考虑因素，而是更关注产品性能、质量和品牌，对价格不是十分敏感，故日本产品很难进入该领域。韩国和中国台湾的产品从一开始就是模仿日本产品，基本沿袭日本产品的技术路线，其在中国的市场策略、行业影响基本是步日本厂商的后尘，只不过比日本产品滞

5、后一段时间。 对中、小型PLC的目标用户而言，市场上主要厂商的PLC产品均能满足其要求，所以在产品选型时价格是十分重要的因素。因此，日本产品在该领域占有绝对优。Siemens在推出新一代小型PLC产品S7200后其价格与日本产品相差不大，最近几年其小型PLC的市场增长迅速，已经与日本主要产品（Mitsubishi和Omron）在小型PLC领域取得了类似的市场地位。近年来，由于具有明显的价格优势，中国台湾的部分PLC厂商在小型PLC领域发展势头十分强劲，抢占了原来日本产品的一部分低端市场。二国内外研究的历史和现状2.1多轴车床的产生和发展卧式多轴自动车床( 以下简称多轴车床) 已有100多年的历

6、史, 而成功地用于生产中则以1893年美国阿科美(ACME) 公司的第一台四轴车床为开端。虽然该车床比较粗糙, 但设计新颖,基本上是完善的40年代,由于汽车工业、轴承加工和军工的需要,要求有新的高效自动化车削加工设备, 促使多轴车床得到了较快的发展。从第二次世界大战至50年代,多轴车床的发展主要是建立完整的系列, 同时进一步完善结构。当时建立的系列有: 以美国阿科美公司为代表的非可调系列; 以德国计得美公司为代表的半可调系列; 以英国威克曼公司为代表的全可调系列。从而在世界上形成了多轴车床的三大系列, 后来,其他各国都是在这三大系列的基础上加以发展。60年代是多轴车床的巩固发展时期。除了生产多

7、轴车床的厂家逐渐增多, 品种增多,产量上升以外, 为了满足机械加工工业的需要,多轴车床主要是提高产品的使用性能。例如在主机方面机床增加了双转位、双送料、单主轴停车等。在附具方面研制了多头钻削, 多头攻丝及铣削、镗削、推削等大型附具, 进一步扩大了多轴车床的加工工艺范围。同时还采用了快换刀夹和刀具预调装置。2.2多轴车床的大发展七、八十年代是国际多轴车床的大发展时期, 其主要技术标志是: 产品不断更新, 新结构不断出现,数控技术在多轴车床上得到应用, 机床采用全封闭防护等。1. 产品系列更新国外生产多轴车床的厂家, 对60年代的老产品进行系列更新。美国阿科美公司虽然没有明显的系列产品更新, 但新

8、开发的产品技术水平也有很大提高,新更新的系列产品和新开发的产品在机床的生产效率、加工精度、工艺范围等方面比旧系列产品均有很大提高。2. 新结构的采用更新后的新系列多轴车床,采用了各种新结构、新装置,使多轴车的使用性能得到提高。例如采用行星转位机构以缩短主轴毂的转位时间;分配轴采用多分支结构以适应刀架和辅具的合理驱动;采用单主轴定向停车机构以扩大机床的加工工艺范围; 棒料管采用尼龙管减振弹簧结构以降低机床的噪声; 采用自动测量、自动补偿装置以提高多轴车床的加工精度;采用自动上棒料装置和机械、液压、气动、电磁等多种机械手,以提高多轴车床的自动化水平, 实现一人看管多机或纳入自动线。3. 发展数控多

9、轴车七、八十年代数控技术在多轴车床上得到成功的应用,使高效自动多轴车床增加了柔性功能。例如美国孔恩公司试制了PO3型六轴数控车床; 德国计得美公司80年代初成功地研制了双轴、四轴和六卡盘数控车床,并形成了产品; 日本精工公司试制了并行作业式的FB型四轴数控车床; 中国90年代初研制了CK21004型数控四轴车床。多轴车床采用数控技术有两个优点:一是采用伺服电机驱动能使工件主轴和工具主轴获得最佳转速,纵横刀架滑板及独立工具主轴可获得最佳进给量,提高了多轴车床的工艺性能;二是采用数字控制精确,提高了多轴车床的加工精度。4. 机床全封闭防护现在各国新发展的多轴车床大部分都采用了全封闭防护。其优点是:

10、1) 适应时代潮流,机床外型美观;2) 全封闭防护噪声小,有的多轴车床其噪声已降到80dB(A) 以下;3) 全封闭防护防止了冷却液外溅和润滑油外溢;4) 保护了操作者的安全。2.3今后多轴车床的技术发展趋势进入90年代, 多轴车床有了突破性的进展, 主要是应用了数控技术。数控多轴车床有很高的柔性,可适应各种复杂零件、不同批量的加工, 特别是中批量生产。另外,数控多轴车采用伺服电机驱动各刀架,可根据零件加工尺寸误差进行刀具补偿,可获得很高的加工精度。所以,发展数控多轴车床是一主要趋势。【1】【2】【3】C2132卧式多轴自动车床如下图所示：图2.1 C2132图2.2 C2132局部图图2.3

11、 C2132局部图图2.4 C2132名牌1. 课题研究的主要内容(1) 能够详细分析论述普通多轴自动车床的工艺特点和控制要求。(2) 正确完整地说明并绘制普通多轴自动车床的电气控制线路和液压系统。(3) 根据工艺特点和控制要求对该机床进行PLC改造（输入输出点分配，PLC型号选,PLC外部接线，主电路及辅助电路的设计）。(4) PLC梯形图的编制及说明。四课题的设计方案（1）原有机床的加工工艺步骤保持不变。（2）原有的电气系统的操作方式不变。（3）将原有的继电器控制线路改为有PLC来实现。（4）对于控制电路的设计、及程序编制。控制系统的方案框图如下：图4.1 控制系统方框图五预期成果（1）开

12、题报告一份；（2）外文专业资料复印件及中文译文打印件各一份；（3）设计说明书一份；（4）提交符合质量要求的设计图纸一套（5）所有设计资料电子版（光盘）一份。通过这次的毕业设计，首先我可以回顾一下以前所学到的知识，特别是机械设计方面，虽然以前也做过课程设计，但可以明显的感觉到这次设计的与众不同。我希望通过这次的毕业设计可以让我真正的了解到现实与书本的差别。过去只是一味的，盲目的迷信于书本，试卷，总是局限于理论知识，并没有真正的实践过，这次通过毕业设计可以将理论与实践相结合，在设计中发现问题，解决问题，增强自己的实战能力，为以后的设计打下基础。而且，这次的毕业设计，还可以使我涉猎多方面的知识，我可

13、以加强自己在控制与液压传动等方面的不足。更重要的是，我希望可以通过这次的毕业设计，将以前单一的，独立的学科，有机的组合起来，真切的感受到什么叫做多元化，立体化。六进度安排表6.1 进度安排表序号设计（论文）各阶段名称日期备注1开题阶段：整理相关背景资料，提出设计方案，撰写开题报告2011年12月10日2012年1月4日2方案论证阶段：进行方案论证，初步设计，完成英文翻译2012年4月2日2012年4月15日3详细设计阶段：绘制出探针机械部分的机械结构草图和液压部分设计2012年4月16日2012年4月30日4改进设计阶段：工艺审查，改进绘制出毕业论文要求的装配图，其它所需图纸（正式图纸）201

14、2年5月1日2012年5月8日2012年5月9日2012年5月23日2012年5月24日2012年5月31日5毕业答辩阶段：毕业设计说明书撰写排版、资料打印、装订、刻盘 ，毕业答辩2012年6月1日2012年6月10日参考文献【1】 刘国平. 卧式多轴自动车床的发展. 新技术新工艺. 1997年，第5期【2】 刘国平. 国际卧式多轴自动车床技术发展沿革. 设备管理与维修. 1997年，第6期【3】 刘国平. 卧式多轴自动车床技术发展趋势. 制造技术与机床. 1997年，第6期【4】 王文章.数空的数字控制技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.4【5】 浦良贵，计明刚.机械设计.第七版.

15、北京：高等教育出版社，2001.6【6】 郑提，唐克洪.机电一体化设计基础.北京：机械工业出版社，1996.11【7】 于骏一，皱清.机械制造技术基础.北京;机械工业出版社，2004.1【8】 孙训芳等.材料力学I第四版.北京：高等教育出版社，2002.8【9】 东北大学.机械零件设计手册.编写组.机械零件设计手册第三版.北京：冶金工业出版社，1994.4【10】 周立功等.ARM嵌入式系统基础教程：北京航空航天大学出版社，2004.10【11】 姚伯威 机械一体化原理及应用：国防工业出版社 2004.10【12】 戴曙 金属切削机床：机械工业出版社1993.5【13】 David E.Sim

16、on 嵌入式系统软件教程：机械工业出版社 2005.9【14】 贾智平 张瑞华 嵌入式系统原理与接口技术 清华大学出版社 2005.7【15】 机械原理孙恒主编 高等教育出版社出版 “九五”国家级重点教材2005.6【16】 机械零件课程设计指导书 哈尔滨工业大学编 高等教育出版社出版2003.4【17】 江立东 嵌入式系统原理及应用：机械工业出版社。2006.4【18】 张福学.传感器敏感元器件大全.北京：电工出版社，1999.5【19】 徐灏.机械设计手册.北京：机械工业出版社，1991.9【20】 李清泉.自适应系统理论、设计与应用.北京：科技出版社，1990.3【21】 张善钟.精密仪

17、器结构设计手册.北京：机械工业出版社，1994.7【22】 王昆.机械设计、机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社，1995.12【23】 黄长艺、严普强.机械工程测试技术基础.北京：机械工业出版社【24】 H. MLLER1, G. GOVENDER1, W. E. STUMPF2.Application of shortened heat treatment cycles on A356 automotive brake calipers with respective globular and dendritic microstructures. H. MLLER, et al/Trans. Nonferrous Met. Soc. China 20(2010) 1780 1785