1、本科毕业论文（20 届）C1312 型自动车床的 PLC 改造设计所在学院专业班级 机械电子工程学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： C1312 型自动车床的 PLC 改造设计 1课题意义及目标C1312 型自动车床主要的加工对象是小型轴类零件。车床的运动包括：工件的夹紧与放松，主轴的旋转，前、后及上刀架的径向进给及快退，转塔刀架的转位、进给及快退等。本课题要求对 C1312 车床进行 PLC 控制，改造后的车床可手动操作，用以对各运动
2、部件进行位置调整。可编程序控制器型号可自定。2主要内容本课题要求学生在熟悉掌握 C1312 型自动车床的工作原理及工作循环的基础上，了解并掌握可编程序控制器的相关知识及使用；根据 C1312 型自动车床运动循环完成 PLC 程序设计。使其完成自动循环过程：工件送料、夹紧主轴旋转前后刀架径向进给进行加工加工完毕，前后刀架退回转塔刀架的转位、进给加工完毕，转塔刀架退回主轴停转，切断刀横向进给切断工件工件松开主轴箱后退切断刀快退工件又送料夹紧，重复上述循环至棒料用完，将最后一个工件加工完毕后，机床自动停车。3主要参考资料1 余英良.金属切削机床与数控机床M.北京：机械工业出版社,20012 程先平.
3、机电传动与控制，华中科技大学出版社，2010.94进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 拟定并论证总体方案 3 月 3 日3 月 23 日2 掌握 C1312 自动车床的工作原理及工作循环3 月 24 日4 月 13 日3 掌握可编程序控制器的相关知识及使用 4 月 14 日5 月 4 日4 编制 PLC 程序并通程 5 月 5 日6 月 1 日5 完成毕业论文及答辩工作 6 月 2 日6 月 22 日审核人： 年 月 日IC1312 型自动车床的 PLC 改造设计摘 要：C1312 型自动车床是一类依靠凸轮，定时轮等机械装置控制自身循环的自动机床。该机床适合加工直径在 12mm 以下的轴
4、类零件，其运动包括：夹料送料，前后刀架的进给，回转刀架的转位进给，切断刀架的切断运动等。本设计在研究了 C1312 型自动车床的传动与控制系统以及它的工作循环后，根据课题要求，得出了需要的输入输出点，从 PLC 的小型机中选择 S7-200CPU226对车床进行改造设计。通过对机床的改造，能够简化机床电气电路，降低故障率，使维修维护更加方便。关键词：C1312 型自动车床，PLC，控制，传动, 改造设计The Design of PLC for C1312 Automatic LatheAbstract: C1312 type automatic lathe is a kind of auto
5、matic machine that relys on mechanical equipment like cam, timing wheel to control its circulate. The machine is suitable for producting shaft parts that diameter is 12mm or less. Its activities include: the material feeding and clamping, before and after turrets feeding, rotary turrets transpositio
6、n and feeding, cutting off turrets cutting off movement, and so on. I acquire input and output points according to the requirements of the subject after I study C1312 type automatic lathes transmission and control system as well as its work cycle. Then, the design chooses the S7-200CPU226 PLC from i
7、ts minicomputer lathes to proceed reformation design on lathes. After the transformation of machine tools, which can simplify electrical circuit, reduce the failure rate, make lathes repair and maintenance more convenient.Keywords: C1312 type automatic lathe, PLC, control, drive, retrofit designII目
8、录1 前言 .11.1 设计目的及意义 .11.2 国内外研究进展 .11.2.1 PLC 研究现状 .11.2.2 机床现状 .12 C1312 型自动车床 .32.1 C1312 型单轴六角自动车床简介 .32.2 机床的传动与控制系统 .42.2.1 主运动 .62.2.3 辅助运动 .62.2.4 分配轴 .72.2.5 回转刀架高速钻孔附件 .73 可编程控制器 PLC .83.1 PLC 的简介 .83.2 PLC 与继电器控制系统的区别 .143.3 PLC 的编程语言 .153.3.1 梯形图(LAD) .153.3.2 语句表(STL) .163.3.3 顺序功能流程图(SF
9、C) .173.3.4 功能块图（FBD） .174 PLC 的基本指令及程序设计 .194.1 PLC 基本逻辑指令 .194.2 定时器 .224.3 PLC 程序设计 .234.3.1 C1312 型自动车床的 PLC 改造设计的工作描述 .234.3.2 任务分析 .244.3.3 编制程序进行改造 .265 结论 .38参考文献 .39致 谢 .4011 前言1.1 设计目的及意义在 PLC 没有产生之前，中国传统的机床控制系统是继电器控制系统，相对现在 PLC 控制系统来说它有很多的弊病主要包括：接线繁琐，维修麻烦，而且占地面积比较大，需要更多的人力，这样的系统在现代化的潮流下已经
10、处于淘汰边缘。然而 PLC 却有许多满足现代化生产需要的特性：体积小，编程简单，维修方便，更重的是自动化水平高能节省很多的人力资源。因此用 PLC 改造机床已经是不可逆转的时代潮流，更加符合现代化建设的控制需求。目前已经用 PLC 控制改造的传统机床 , 稳定性很好、生产效率变高，而且设备故障率低, 运行效果好。1.2 国内外研究进展1.2.1 PLC 研究现状 在中国，PLC 技术尚未成熟，虽然也有几十家厂家致力于 PLC 的生产，但生产规模小，运行不如国外一些名牌稳定，或者只是一些进行仿造、组装的。 尽管中国在 PLC 生产技术方面有些差距，但这并不妨碍 PLC 在中国市场的发展，每年中国
11、都有十几万套的 PLC 产品购进，应用在我国的各行各业。 世界各地著名的 PLC 基本上在中国都有自己发展好的领域，都以它们擅长的方面为中国 PLC 的应用作着巨大的贡献。例如小型机方面，中国采用日本的 PLC 较多，而大中型的 PLC 一般采用欧美的更多。日本的小型 PLC 机型价格比较便宜，灵活性好，而欧美的大中型机在计算机控制和网络技术方面明显更好。1.2.2 机床现状在机器制造业的大多数工厂中，由于产品品种多，批量不大，变化频繁以及加工精度要求高等原因，如果仍旧使用原有的自动机床，则已不再适应。这是因为更换加工对象时所需要的调整时间太长，而且加工精度也已不能满足日益提高的要求。自五十年
12、代初期数字控制机床问世以来，至今已取得很大进展，由于它从结构上保证了较高的加工精度，而且在更换加工对象时调整简便迅速，具有较大的灵活性和通用型，因此能够满足单件、小批量生产中切削加工自动化的需要。但是数字化程序控制的机床需要很大的成本，而且机构复杂，技术2含量比较高，维修不方便，因此在使用时必须充分考虑是否划算。现在的控制技术都已计算机技术和网路为核心，才更符合时代的需求，综合资源、技术等方面的因素，对机床进行 PLC 改造设计才是中国机床最好。32 C1312 型自动车床2.1 C1312 型单轴六角自动车床简介C1312 型自动车床主要用于加工棒料直径在 12mm 以下的零件。机床的外形如
13、图 2.1 所示。床身固定在底座 1 上。它的左上方固定着主轴箱 2 和辅助电动机 4，其右侧装有前刀架 5，后刀架 7，切断刀架 6，用于切断以及成型车削切槽等工作。床身的右上方是用于纵向进给的回转刀架 8，在其圆柱面上有 6个刀具的安装孔，每个孔可以装夹一组刀具，分别用于进行攻内螺纹、套外螺纹、铰孔、扩孔、钻孔、车外圆等工作。分配轴 3 装在床身的前面和后面，其上装有定时轮和凸轮。它们主要用来控制机床的各个部件的加料送料，定转离合器的接通，回转刀架的转位进给，前后刀架的进给，上刀架的切断运动等，使其工作能够完成自动循环。图 2.1 机床外形图4C1312 型自动机床的主要技术规格如下：单件
14、加工时间 2180s，加工螺纹最大直径 M8，钻孔最大直径 8mm，高速钻孔最大直径 4mm，车削最大长度50mm，最大送料长度 60mm，最大加工棒料直径 12mm。图 2.2 是 C1312 型自动车床各个刀架的主要技术参数。图 2.2 刀架主要技术参数2.2 机床的传动与控制系统 在每个自动循环的工作过程中机床会完成一个工件的加工。在这个过程中，机床的每一个运动部件将按照顺序依次进行以下工作：工件送料，并由回转刀架的挡料杆来控制送料长度、工件夹紧、主轴旋转、前后刀架径向进给进行加工、前后刀架快速退回、回转刀架转位、回转刀架进给、回转刀架快速退回、主轴停转，切断刀切断工件、工件松开、主轴箱后退、切断刀后退、工件送料夹紧回转刀架最多可以转位六次，当然，在工件比较简单的情况下，也可以通过调整机床使回转刀架只转位三次，每次转角 120。在回转刀架工作工程中，其余三个刀架，也可以分别对工件加工；在加工完成后，上刀架上的切断刀切断工件，此时，机床上的托盘会抬起让切下的工件通过托盘掉入成品盒，这样工件和切屑就会分开。切断刀之后会快速退回，紧接着开始下一个自动工作循环。机床通过相应的机械传动与控制系统来完成自动工作循环，从图 2.3（a） 、（b）可以完整清晰的了解在工作过程中各运动部件相互之间的联系。5（a ）（b）图 2.3 C1312 型自动车床的传动控制系统
