台式钻床自动化改造(PLC自动控制)及进给系统设计

摘  要
本文主要介绍了台式钻床的改造和设计，通过导入液压进给系统和PLC控制
系统将台式钻床改造为自动钻床，并可通过PLC实现自动控制。
设计过程按照机床的一般设计步骤先进行总体方案的确定，然后再分别对进给系统、传动系统和控制系统进行具体设计。
设计的目标在于通过导入液压进给系统和PLC控制系统，改造后的钻床能实现自动化连续生产、改善产品的加工质量、提高劳动生产效率；降低工作人员劳动强度和工作量；钻床系统能够工作平稳，满足工作要求；经济因素合理。
本文设计的重点在于进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计。进给液压缸系统的设计主要包括液压缸结构设计和控制油路的设计；PLC控制系统设计主要是根据工作要求和控制需要，选择电气元件和编写控制程序来实现对自动钻床的控制。
改造后的钻床，能实现自动化控制，是典型的机电一体化产品。

关键词：自动钻床；液压进给系统；PLC
 
ABSTRACT
c feeds systemThis thesis mainly illustrates the improving and design of Bench-type drilling machine. We change the Bench-type drilling machine to automatic drilling machine by transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine can be controlled by PLC.
We ascertain the entire scheme by the general machine design steps in the design process, and then separately design the feed system、drives system and control system.
The purpose of this design as below: By transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine c the system of the automatic drilling machine can work reposefully and satisfy the require; the spent of design is economic.
The important parts of the thesis are the design of hydraulic feeds system and PLC control system. The design of feed hydraulic system includes the designs of hydraulic tanks structure and control; the design of PLC control system is choosing the electrical components and programming control program to controlling the automatic drilling machine according to the requirements of work and control.
The Bench-type drilling machine improved can be controlled automatically. It is a typical machine of Mechatronics.
Key words: automatic drilling machine； hydrauli； PLC

本文研究的内容及目标
本文主要是通过应用机床设计的一般方法对传统钻床的机构和控制系统进行设计及改进。研究的主要内容是普通台式钻床传动系统的改进、进给系统的设计、进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计等四个方面。其中重点在于进给系统、进给系统液压缸和PLC控制系统的设计。进给系统设计主要是解决主轴高速旋转与轴向进给两个自由度的实现；进给系统液压缸设计包括液压缸的设计、液压缸与主轴的配合和液压缸油路控制； PLC控制系统的设计主要是通过应用PLC控制程序来实现对液压油路的动作控制及钻床加工过程的动作控制。
我们通过对传统台式钻床的改进及设计，要达到的目标在于通过改进钻床能够实现工作自动化，最终能满足以下要求：
（1）能实现自动化连续生产，改善产品加工质量，提高生产效率；
（2）降低工作人员劳动强度和工作量；
（3）钻床系统工作平稳，满足工作要求；
（4）经济因素合理；

自动钻床的总体方案设计
总体方案设计的构思和方案拟定关系到产品的功能是否齐全、性能是否优良、经济效益是否显著，因此，我们要确定良好的总体方案设计思想，保证产品的功能、经济效益和实用性能。　
总体方案设计的内容主要包括以下几个方面：
（1）执行系统的方案设计 ；
（2）原动机类型的选择和传动系统的方案设计；
（3）控制系统的方案设计；
（4）总体布局设计；
（5）辅助系统的设计；
为了完成普通台式钻床的改造及进给系统的设计，我们依循机床设计的一般步骤
确定自动钻床的总体方案设计。
2.1 自动专用钻床已知条件和设计要求的概述
本文对普通台式钻床的自动化改造及进给系统设计是以某五金工具厂钢丝钳生产线的自动化改造为背景。
已知：加工对象为钢丝钳，加工工序为在钢丝钳上钻削直径为φ12mm（钻床最大钻削直径）的通孔，钢丝钳材料为Q235。
改造后的全自动钻床应满足以下设计要求：
（1）    满足自动连续生产，且生产率为3把/分钟；
（2）    自动化改造应是机械、电气和液压的有机结合；
（3）    传动系统设计应包含切削力计算、电动机选择、传动装置设计、床身结构设计等；
（4）    设计重点为钻床液压进给系统之进给油缸设计；
（5）    自动控制系统应以PLC与手动相结合的方式实现；
2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定
与传统台式钻床的加工工艺路线相比较，改造后的全自动钻床基本动作有很大的调整，这其中主要是导入了自动化加工动作。结合设计及生产要求，确定工艺路线如下：
启动（电源及控制模块）→自动送料→自动夹紧→主轴快进→主轴工进→主轴停
留→主轴快退→夹具松开→出料→

自动钻床的设计是在原有传统钻床的基础上进行改造和设计的，改造后的自动钻床是典型的机电一休化产品。设计内容主要涉及到机构学、机械运动学、机械设计学、材料力学、液压传动设计和PLC自动控制理论等多方面的内容。

目录   20000字
第一章 绪  论    6
1.1  问题分析及其对策    6
1.2 本文研究的内容及目标    8
1.3 本章小结    8
第二章  自动钻床的总体方案设计    9
2.1 自动专用钻床已知条件和设计要求的概述    9
2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定    9
2.3 执行系统的方案设计    10
2.4 传动系统方案设计和原动机选择    12
2.5 控制方案设计    12
2.6 总体布局设计    13
2.7 本章小结    13
第三章 专用钻床进给系统的设计    14
3.1 进给系统概述与分析    14
3.2 进给系统方案图的确定    15
3.3 工况分析    15
3.4 切削力的计算    16
3.5 钻床主轴设计    18
3.6 进给液压系统设计    21
3.7 本章小结    31
第四章 专用钻床主轴传动系统的设计    32
4.1 主轴传动系统的分析    32
4.2 主轴花键的设计    32
4.3 主轴电机选择    32
4.4 V带传动设计    33
4.5 本章小结    34
第五章 自动钻出控制系统的设计        35
5.1 自动钻床的自动化控制要求    35
5.2 可编程控制器PLC的简述    35
5.3 自动钻床进给系统控制流程    36
5.4 自动钻床进给系统电气原理图    37
5.5 自动钻床进给系统控制元件的选择    39
5.6 控制系统程序的编写    41
5.7 本章小结    41
第六章 设计总结    42
致谢    43
参考文献    44