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黑龙江科技大学
毕业设计( 论文)
题目：滑动轴承专用镗床技术改造设计
姓 名： 学 号： 年 级： 系 别： 专 业： 指导老师： 马栋 27 11级 机电系 机电一体化 李凤玲
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绪论
现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 概要
机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
目 录
摘要-----------------------------------------------3 §1 设计内容概要-------------------------------------- 4 1.1 工艺设备的关键技术问题 --------------------------- 4 1.2 工艺设备的历史状况简析 --------------------------- 5 1.3 毕业设计的基本内容和意义 ------------------------- 6 §2 机床工作原理 ------------------------------------- 8 2.1 机床的组成 --------------------------------------- 8 2.2 机床液压系统的组成和工作原理 --------------------- 8 2.3 角位置检测原理 ----------------------------------- 11 §3． 技术改造设计 ------------------------------------- 12 3．1 主轴角位置调整方法及部件改装 --------------------- 12 3．2 控制系统改造方案选择 ----------------------------- 13 3.2.1 可编程控制器（PLC）技术特点 ---------------------- 13 3.2.2 可编程控制器（PLC）选型 -------------------------- 14 3.3 输入信号及输出信号的配置 ------------------------- 15 3.4 输入输出接口电路及系统强电电路设计 --------------- 16 3.4.1 PLC的I/O端口接线设计---------------------------- 16 3.4.2 控制系统强电电路设计 ----------------------------- 18 3.5 控制程序设计 ------------------------------------- 19 3.5.1 程序结构概况 ------------------------------------- 19 3.5.2 初始化程序部分 ----------------------------------- 20 3.5.3 手动操作程序部分 --------------------------------- 21 3.5.4 自动加工程序部分 --------------------------------- 22 3.5.5 公共处理程序部分 --------------------------------- 24 §4． 设计小节 ----------------------------------------- 26 4.1 设计内容小节 ------------------------------------- 26 4.2 本次毕业设计体会与-------------------------------- 28 参考文献 ----------------------------------------- 30
致谢-------------------------------------- 31
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【摘要】
对开滑动轴承内孔精镗加工是该类产品工艺流程的最后一道工序，也是其全部机械加工工序中的关键工序，本工序的加工质量直接影响所在主机的综合工作质量，该镗削专用机床的自动化水平是提高加工效率的主要技术环节，而其中镗削结束后的主轴定向停止退刀问题又是本机床自动控制系统中的技术难点。本毕业设计论文文在分析加工过程的基础上论述了采用PLC对控制系统进行技术改造的意义并对相关技术问题予以说明。
【关键词】 滑动轴承 可编程控制器 机械切削 技术改造
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§1 设计内容概要
1.1工艺设备的关键技术问题
对开滑动轴承是各类内燃机中的重要工作部件，轴承内孔精镗加工是该类产品工艺流程的最后关键工序，内孔精镗加工设备通常采用机电液一体化的专用镗床，采用电液联合控制加工过程中的工件夹紧、快进、工进、快退、工件松开等运动，执行过程均由液压系统完成，镗削结束主电机停止时应进行刀具角位置检测、调整，在刀具切削刃位于允许的退刀角位置范围内时执行退刀操作，长期以来影响该工序技术进步的关键技术问题是如何实现加工结束退前刀具角位置的检测、快速调整及机电液联合控制，以保证加工的高质量和高效率。主轴定向制动退刀问题显然是本工序提高加工质量和工作效率的技术要点。本毕业设计论文文在分析该类工件加工工艺过程和加工专用设备结构和工作原理的基础上讨论了采用PLC对控制系统进行技术改造的过程并对设备技术改造相关技术问题予以说明。
轴承制造业的工程技术人员为解决该问题多年来设计研发了许多方案，例如人工手动调节方法，主轴电机点动调节方法，模拟数控机床的主轴准停调节方法等。但是这些方法在实际应用中都存在着不同程度的技术缺陷和操作应用的不理想状态，如人工调节法，必然是费时费力且十分不安全，主轴电机点动调节法则是典型的以牺牲加工效率为代价换取加工自动化的没有实用价值的控制方法，而模拟仿用数控机床的主轴准停或主轴C轴功能技术来解决该工序的定向退刀问题显然是采用具有宽泛技术功能的软、硬件功能单元解决本身功能单一、专门化程度高的技术问题，很明显又是高成本、不合算的大马拉小车类的无奈的技术方案。
在本设计中，为更好地解决对开滑动轴承内孔精镗机床定向退刀问题，并且使本设计确实具有实用，安全，经济，可靠，体积小，重量轻，环保无污染，我们在指导教师的帮助下对该技术现象，问题的提出，历史上的各类方案的特点、技术优势、可取之处、存在的问题和不足等逐一进行了分析和讨论，提出我们的创意和设计思路，再经反复的分析对比，最终确定为机、电、液联合控制、驱动工作方式， 其中的控制系统则大胆的采用当今全球极为风靡的高度柔性，高可靠，高自动化性能的可编程控制器（PLC），由PLC统一控制管理机床传动系统、液压系统、检测调节伺
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服系统，方便、可靠、迅速地完成主轴刀具在正确的角位置范围内准停及退刀，从 而真正实现该工序真正意义的半自动化加工，既可确保内孔精镗加工质量，又可大幅度的提高加工效率，并且十分显著的降低操作人员的劳动强度，该技术方案一定可以为相关制造业带来可观的技术经济效益和人文社会效益。
1.2工艺设备的历史状况简析
回顾轴承内孔精镗加工，不同企业在生产中使用过多种不同类型的专用机床，加工结束后的主轴定向停止控制同样曾有若干种不同的方式方法。
例如曾经在许多加工企业长期广泛使用的人工主轴角位置观察调整，每一次镗削结束，主轴停止并制动后由操作者目测观察刀具和加工半圆表面的位置关系，若刀具刀位点恰好脱离以加工表面，则可手动换向操作使工作台返回加工起点，否则即由人工手动的方式攀动主轴镗刀杆，使刀具转动到非加工区域，然后再执行退刀返回操作。毋庸置疑这种角位置判断调整方法完全依赖加工者的熟练程度和工作态度，虽然设备简单，加工成本低，但是很高的劳动强度和极低的工作效率已注定该方法是没有生命力的原始的落后的工艺方案。
主轴电机配合角位置传感器的点动调整方案在国内许多轴瓦加工企业曾经使用过一个阶段，该方案的特点是在主轴尾端设置安装角位置传感器（例使用光电式角位置传感器、感应式角位置传感器、霍尔磁场式角位置传感器等）镗削结束，主轴停止并制动后首先由传感器检测主轴角位置，若刀具刀位点位于菲加工表面，则自动换向使工作台返回加工起点，若检测结果是刀具切削刃位于加工表面内，检测信号立刻驱动执行主轴点动、制动，刀具角位置的再次检测，力图以这样的方式使刀具脱离退刀禁止状态，但是由于主轴电机的极高转速（约3000r/min），点动后的随机状态将导致刀位点的不确定性，若检测的结果仍然是刀位点位于已加工表面，则再一次执行下一次的点动调整操作，可以清楚地看到该方案显然是以牺牲加工效率为代价而勉强换取加工自动化和降低劳动强度，由于调整方案的粗糙、不合理和非人性化而不具有使用价值。
模拟数控机床主轴准停控制方式的调整是模仿移植数控机床中的主轴准停功能机电一体化装置或采用数控机床主轴C轴功能技术措施完成本机床主轴定向停止控
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