异型槽龙门铣床的设计II（包括论文、图纸、外文翻译资料全套毕业设计）

1         前言

龙门铣床是工业部门加工较大型工件的主要设备,其电气控制系统包括工作台的主传动和进给机构的逻辑时序控制两大部分。传统龙门铣床的主传动一般采用直流可逆拖动或固定速的交流电机拖动方式,而逻辑时序控制普遍采用继电接触器实现。这使得电气控制系统设备庞大复杂,障率高、可靠性差,维护困难,有严重影响了龙门铣床的工作质量和效率,必要进行技术设计,更新和改造。

木工用异型槽龙门铣床是用于人造板(纤维板、刨花板、纸质板等)加工异型槽的专用机床，它是无线电音响、家具、轻工等行业提高产品质量，提高企业效益的理想设备。它也存在一般龙门铣床存在的问题，所以对它也进行设计和改进。

传统的控制系统在逻辑控制方面以其原理简单、容易实现,抗干扰性好,经济实用等优点,在多种场合得到了大量的应用。但它存在动作频率低、线路连接复杂,检修维护工作量大、体积庞大等缺点,而且只适应一个固定不变的控制要求,当被控设备或其工艺要求变化时,必须重新接线,有时甚至使原系统报废,造成不必要的浪费,灵活性和通用性也差,因此远远不能适应某些现代电气设备的控制要求。

可编程逻辑控制器(PLC)是以微处理器为基础,综全计算机,自动控制和通讯技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。世界上第一台可编程序控制器诞生于1969年,是由当时美国数字设备公司为通用汽车公司研制开发并成功应用于汽车生产线上的。设想通过编程的方式使用程序逻辑代替原有的继电器硬接线逻辑,以适应由于汽车改型而引起的流水线上的继电器和开关重新布置的需要,减少装置和维修工作量。有效地减少了继电器的重新设计和安装。

一台PLC是一部硬件和软件齐全的电子计算机,硬件是由中央处理单元(CPU)、内存储器、输入/输出单元(I/O单元)、电源、编程器等组成。软件系统由主板上集成的操作系统和各种输入输出管理程序组成。将编制好的程序拷贝进PLC的存储器中, 一台PLC是一部硬件和软件齐全的电子计算机,硬件是由中央处理单元(CPU)、内存储器、输入/输出单元(I/O单元)、电源、编程器等组成。软件系统由主板上集成的操作系统和各种输入输出管理程序组成。将编制好的程序拷贝进PLC的存储器中。

可编程逻辑控制器具有体积小，应用灵活，编程容易，可靠性高，维修方便等优点。目前，PLC已广泛应用于传统工业技术改造和工业新产品的设计中。应用PLC对采用传统控制方式的机床进行改造可取得良好的效果。利用PLC代替传统的继电器-接触器控制，可以避免大量电器元件的更换，而且在逻辑关系改变时只需要相应的修改程序就可以实现目标，即节约时间，也节省成本，同时也大幅度的提高了机床自动化控制程度和电气控制系统柔性。目前PLC 技术很成熟，所以基于PLC 的机床电气控制系统设计具有良好的可行性。在我国PLC 的应用比例还不足10%，因此有广阔的市场前景。

本课题是要设计一个用于音箱制作的木工用异型槽龙门铣床的电气控制系统，要求纵式、横式两台机床共用一个控制柜，两台机床联合控制，机床的动作可进行手动、自动控制，操作方便、安全可靠。

本课题先从木工用异型槽龙门铣床的总体设计、组成、工作过程、控制要求入手，了解控制系统的设计目的，确定设计思路，提出设计方案，并加以讨论和选择。根据已选择好的方案，进行电气元件的选择，包括熔断器、接触器、转换开关、行程开关、按钮开关、信号灯、脚踏开关、热继电器、可编程控制器的选择。根据所选好的电气元件进行主辅电路的设计，以达到控制要求。再者，根据设计好的电气原理图进行工艺设计，包括总接线图的设计、电气元件的排列与接线、电器板的加工等等。

最后通过设计好的安装工艺图进行电气控制柜的设计。提出设计的方案，并加以讨论和选择。根据选择的方案进行柜身材料的选择、角形钢的选择，弹簧的计算，销、门把手的购买。

2 木工用异型槽龙门铣床的总体设计简介

木工用龙门铣床用于音箱外壳的加工，并且集机械、液压、气动于一体，采用电气系统进行集中控制，工作时平稳可靠，加工生产效率高，适应范围广。该铣床结构为龙门架结构，在机架横梁上装有前后两排共五个动力头，其中三个（后排位置两个，前排中间位置一个）双刀动力头，可以铣削V型槽或其他形式的槽。两边各一个单刀动力头，可以铣削L型槽。工件由真空定位装置负压吸附夹紧固定在工作台上，并随工作台往返运动，完成工件的进给。工作台是由液压系统来驱动，完成直线往复运动。另外铣床针对板材加工时产生大量的木屑还增设了除尘装置，分别在每个动力头的位置加上吸尘喇叭口，固定在吸尘罩上以后汇总接入风机。

2.1木工用异型槽龙门铣床的功能

木工用异型槽龙门铣床用于音箱制作,加工的板材尺寸为2500mm×560mm，厚度为5～30mm，20mm以内的刨花板开型槽、直槽，加工速度＜2分钟/件，一次走刀就要完成板材宽度上U型、V型、L型整边作业。

2.2木工用异型槽龙门铣床的组成

该龙门铣床主要四大部分:除尘装置、液压系统、真空定位系统、电气系统、传动系统。

由于机床是用于音箱外壳的制作，也就是对于人造板(纤维板、刨花板、纸制板等)进行加工，而在加工的时候木屑产生较多，对周围的环境影响比较大，特别是对操作工人的身体健康不利。安装除尘装置就解决了这样的问题。

因为铣床的一次走刀就要铣削出好几种异型槽(U型、V型、L型等等),而且加工板材的长度达到560mm，厚度为5～30mm。对于传动系统方面,加工的时候把板材放在工作台上，用多把铣刀同时加工，并且根据加工板材的生产实际需要，布置刀具的位置，一次加工走刀即可完成三道V型，两道L型槽所有的整边作业。动力头配备了8个单独的铣削动力头，由电机分别带动，而且动力头可以进行0～180°的旋转。只需要调整各个铣削动力头的相对位置，就可以加工出多种不同组合的异型槽，板件由真空系统负压吸附定位夹紧，液压系统驱动工作台做直线往复运动。

龙门铣床的刀轴的径向跳动和轴向跳动均小于0.03，工作台其平面度，工作台相对于龙门架的纵向、横向平面度均小于0.06mm/1000mm等设计要求。动力头部件的运动利用梯形丝杠来传动。在丝杠的端部配合上一摇把，就可以手动的调节刀头的加工位置。

液压系统安装单向节制阀，并在工作台上设计加上一挡铁来启用节制阀，保证工作台在指定位置停止，防止工作台前冲，起到保护作用。液压缸与工作台之间是通过螺母、槽钢固定在一起进行运动。

工件放于工作台上采用真空系统定位夹紧的方式，即工作台是使用钢板来焊接，让其内部成为密封的空间，然后再与空气泵组成真空定位系统。为保证定位的可靠性，在工作台的表面，还打上螺纹孔，宽度和长度方向上各安放三块铁块,这样板材可直接推上工作台进行定位。打开真空泵后，工作台内部空气被吸掉形成负压，这样板材推上工作台以后便紧紧吸附在上面。

2.3木工用异型槽龙门铣床的工作过程

将加工板材放在工作台上，单边定位以后，工件被真空系统负压吸附固定。工作台由液压机构实现直线往复运动，然后龙门架上装有8个铣削动力头，一次完成板材的剖切、开槽、整边作业，并且工件在加工的同时除尘装置工作清除产生的木屑，最后把工件取下，完成板材的加工。

2.4木工用异型槽龙门铣床的控制要求

对于木工用异槽龙门铣床控制系统设计,有如下要求:

A. 根据总体设计确定电机功率及启动要求

B. 控制可靠，操作方便；

C. 便于安装与维修；

D.电气系统设备、器件、配线选型合理；

E. 便于安装与维修；

F.考虑加工中产生的粉层,进行必要的安全保护。

3 电气控制系统设计的内容

生产机械的种类繁多,其控制装置也各不相同.但任何生产机械电气控制的设计原则都是相同的:第一,设计应满足生产机械对电器控制提出的要求,这些要求包括控制方式,控制精度,自动化程度,响应速度等等。在电气原理设计时需根据要求制订出总体技术方案。第二，设计装置应满足控制装置本身的制造，使用和维护等需要，全套控制的造价要经济合理，这些问题应在电气控制装置的工艺设计阶段予以充分的考虑。

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