组合机床毕业论文

组合机床毕业论文

计一台组合机床动力滑台液压系统
1、机床要求工作循环：实现工件快进、工进、快速退回、原位停止等功能，动力滑台采用平导轨，往复运动的加速、减速时间为0.2s
2、机床参数如下
1）、工作负载FL=28000N
2）、采用平导轨，静摩擦系数为0.1，动摩擦系数为0.2等
三、要求
1、按机床要求设计液压系统，绘出液压系统图
2、确定液压缸参数
3、列出电磁铁动作顺序表

毕业论文

　　先发给你一点看看，合适的话加分，论文全文到你邮箱。这篇论文的全称是：柴油机齿轮室盖钻镗专机总体及夹具设计
　　1前言
　　组合机床是根据工件加工要求，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床的设计，有以下两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业的在完成一定工艺范围的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。
　　本次毕业设计课题来源于生产。ZH1105W柴油机齿轮室盖孔加工及保证相应的位置精。在组合机床设计过程中，为了降低组合机床的制造成本，应尽可能地使用通用件和标准件。目前，我国设计制造的组合机床，其通用部件和标准件约占部件总数的70～80%，其它20-30%是专用零部件。考虑到近年来，各种通用件和标准件都出台了新的标准及标注方法，为了方便以后组合机床的维修，整个组合机床的通用件和标准件配置，都采用了新标准。
　　在对组合机床总体设计之前，需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的要求进行分析，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等内容。然后还必须深入基层进行实地观察，体会组合机床的优点。接下来是总体方案的设计，总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图，加工示意图，机床尺寸联系图，编制生产率计算卡。最后，就是技术设计和工作设计。技术设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计夹具等部件正式总图；工作设计即绘制各个专用部件的施工图样，编制各零部件明细表。
　　夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。首先确定工件的定位方式，然后进行误差分析，确定夹紧方式，夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。在夹具设计中，设计的主要思路是采用“一面两销”的定位方法，和液压夹紧机构，这样设计主要是为了钻、镗孔时的准确定位和高效率的生产要求。液压夹紧方式解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点。
　　在老师的指导下，不断地对设计中的错误进行纠正，确定最好的定位夹紧方案；同时与同组同学进行探讨计算出准确的数据选择合理的通用部件。在不断的探讨修改中历经3个月终于完成了这一课题的设计。

　　2组合机床总体设计
　　组合机床总体设计,就是依据产品的装配图样和零件图样,产品的生产纲领,
　　现有生产条件和资料以及国内外同类产品的有关工艺资料等,拟订组合机床工艺方案和结构方案,并进行方案图样和有关技术文件的设计。
　　2.1 组合机床工艺方案的制定
　　制订工艺方案是设计组合机床最重要的步骤.为了使工艺方案制订得合理、先进，必须认真分析被加工零件图纸开始，深入现场全面了解被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求及生产率要求等，总结设计、制造、使用单位和操作者丰富的实践经验，理论与生产实际紧密结合，从而确定零件在组合机床上完成的工艺内容及方法。
　　根据所提供ZH1105W柴油机齿轮室盖的工序图，分析被加工零件的精度，表面粗糙度，技术要求，加工部位尺寸，形状结构；特点材料硬度。工件刚性及零件的批量的大小不同，设计的组合机床必须采用不同的工艺方法和工艺过程。
　　被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度是制定机床方案的主要依据。
　　此次设计的被加工零件是柴油机齿轮室盖,其主要的加工工序如下:
　　a. 钻6－M6－6H孔至￠5, 左侧面;
　　b. 钻6－￠9孔（深38）, 右侧面;
　　c. 钻3－￠9孔（深78）, 右侧面;
　　d. 镗￠45H8孔至￠43.5, 后侧面;
　　e. 倒孔口角至￠46.6, 后侧面.
　　被加工零件材料为HT250，结构为非对称箱体，是三面加工。
　　根据各种要求，分析其优缺点，确定设计的组合机床采用机械卧式组合机床。根据所需加工孔的尺寸精度和表面粗糙度，可以确定这些孔的加工采用麻花钻，即可满足要，为了保证孔的加工刀具的直径与加工部位尺寸相适应，需要专门设计制造。
　　2.2 定位基准的选择
　　正确选择组合机床加工工件采用的基准定位，是确保加工精度的重要条件。
　　本设计的柴油机齿轮室盖是箱体类零件，箱体类零件一般都有较高精度的孔和面需要加工，又常常要在几次安装下进行。因此，定位基准选择“一面双孔”是最常用的方法，其特点是：
　　（a）可以简单地消除工件的6个自由度，使工件获得稳定可靠的定位。
　　（b）有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高 各面上孔的位置精度。
　　（c）“一面双孔”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件加工精度。
　　（d）易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切屑落于定位基面上。
　　具体定位图形见工序图采用的是“一面两销”的定位方案，以工件的右侧面为定位基准面，约束了z向的转动；x向的移动；y向的转动3个自由度。短定位销约束了z向的移动；y向的移动2个自由度。长定位销约束了x向的转动1个自由度。这样工件的6个自由度被完全约束了也就得到了完全的定位。
　　2.3 确定机床配置型式及结构方案
　　根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。
　　组合机床是根据工件交工需要，以大量采用通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床，工艺方案已确定该组合机床是双面钻卧式组合机床，该机床是由动力箱，主轴箱，机械滑台，立柱，中间底座，夹具，立拄底座等组成。
　　组合机床装配图如下：
　　图2-1 组合机床装配图
　　2.4 本工序的加工方法
　　2.4.1刀具的选择
　　考虑到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生产率要求等因素，所以加工15个孔的刀具均采用标准锥柄长麻花钻。
　　2.4.2 右侧面钻9-￠9
　　A. 切削用量的选择
　　根据参考文献[1]查表6-11高速钢钻头切削用量。加工材料为铸铁，硬度200～241HBS,可知切削速度为10～18m/min,孔径6～12mm。
　　进给量f mm/r 0.1～0.18mm/r。
　　钻孔的切削用量还与钻孔的深度有关，当加工铸铁件孔深为钻头直径的6-8倍时，在组合机床上通常都是和其他浅孔一样采取一次走刀的办法加工出来的，不过加工这种较深孔的切削用量要适当降低些。
　　切削速度
　　进给量
　　转速 （2-1）
　　可由参考文献[12]表2.17可知圆整为470r/min。
　　实际切削速度 （2-2）
　　工进速度 （2-3）
　　工进时间 其中h为3-￠9的深度。 （2-4）
　　B. 切削功率，切削力，转矩以及刀具耐用度的选择
　　查参考文献[1]表6-20得
　　切削力 （2-5）
　　切削转矩 （2-6）
　　切削功率 （2-7）
　　刀具耐用度 （2-8）
　　C. 动力部件的选择
　　由上述计算每根轴的输出功率P=0.153kw，右侧共9根输出轴，且每一根轴都钻￠9直径，所以总切削功率 。
　　则多轴箱的功率： （2-9）
　　其中η在切削铸铁时取0.9，相当于多轴箱的损耗功率为1.53kw。
　　所以
　　由参考文献[1]表5-39选取动力箱
　　得出动力箱及电动机的型号:
　　表2-1右侧动力箱、电动机型号
　　动力箱型号 电动机型号 电动机功率(Kw) 电动机转速(r/min) 输出轴转速(r/min)
　　L3(mm)
　　右主轴箱 1TD32-I Y100L1-4 2.2 1430 715 320
　　D. 确定主轴类型，尺寸，外伸长度
　　在右侧面，主轴用于钻孔，选用滚珠轴承主轴。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以该主轴属于长主轴。故本课题中的主轴均为滚珠轴承长主轴。
　　根据主轴转矩T=3.18 N.M
　　由参考文献[1]查表3-4可知
　　（2-10）

　　=17.335mm
　　选取d=20mm， B取7.3刚性主轴
　　由表3-6查得
　　主轴直径=20mm， 主轴外径D=32mm,内径d1=20mm, 主轴外伸尺寸L=115mm, 接杆莫氏圆锥号1，2。
　　E. 导向装置的选择
　　组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。
　　由参考文献[1]查表8-4得
　　￠9在 d>8～10范围内，查得如下
　　D=15mm, D1=22mm, D2=26mm, D3=M6,
　　L取16mm， 短型导套 ， ， ，
　　选用通用导套。
　　F. 连杆的选择
　　在钻、扩、铰孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆（刚性接杆）。因为主轴箱各主轴的外伸长度和刀具均为定值，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完成孔的要求。
　　为了获得终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需要的最小距离，应尽量减少接杆的长度。
　　因为9-￠9孔的钻削面是同一面且主轴内径是20mm,由参考文献[1]表8-1查得
　　选取A型可调接杆 d=16mm， , , L=85mm,
　　~135mm。
　　G. 动力部件工作循环及行程的确定
　　切入长度一般为5-10mm， 取 =7mm; 切出长度由参考文献[1]表3-7得 mm， 取 。 （2-11）
　　加工时加工部位长度L(多轴加工时按最长孔计算)L=78mm.

　　为排屑要求必须钻口套与工件之间保留一点的距离，根据麻花钻直径￠9，由参考文献[3]表3-4得
　　导套口至工件尺寸 ,（参考钻钢） 取 ，又根据钻套用导套的长度确定钻模架的厚度为16mm。
　　附带得出底面定位元件的厚度 。
　　快退长度的确定:一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上动力头快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至导套内,不影响工件装卸即可。
　　故快退行程为钻套口至工进行程末端的距离：
　　快进距离： （行程太短）
　　故取消快进距离将 改为工进，
　　则工进距离为： 。
　　选择刀具：根据钻口套至工进行程末端的距离 ，及钻口套长度 ,由参考文献[12]表3-1查得选择：矩形柄麻花钻 ,(切削长度部分145mm)。
　　H. 滑台及底座的选择，
　　选择液压滑台，进给量实行无级调速，安全可靠，转换精度高。由于液压驱动，零件损失小，使用寿命长，但调速维修比较麻烦。
　　由已知工进 每根输出轴的切削力F=1144.5N
　　则9根轴总的切削力
　　又因为ITD32-Ⅰ型动力箱滑鞍长度L=630mm,
　　由参考文献[1]表5-1选择1HY32-Ⅰ型滑台及它的侧底座选择ICC321查表5-3可得：
　　台面宽度320mm，台面长度630mm，行程400mm， 最大进给力12500N， 工进速度20～650mm/min, 快速移动速度10m/min。
　　I. 多轴箱轮廓尺寸的设计
　　确定机床的装料高度，新颁国家标准装料高度为1060mm，实际设计时常在850～1060mm之间选取，选取装料高度为950mm。
　　多轴箱的宽度与高度的大小与被加工零件的加工部位有关，可按下列关系式确定：
　　; （2-12）
　　b-工件在宽度方向相距最远两孔距离，b=340mm。
　　-最边缘主轴中心距箱体外壁的距离，推荐 ，取 =100。
　　h-工件在高度方向相距最远的两孔距离，h=277mm。
　　-最低主轴高度。
　　因为滑台与底座的型号都已经选择，所以侧底座的高度为已知值：650mm，
　　滑台滑座总高：280mm；滑座与侧底座的调整垫厚度一般取5mm，多轴箱底与滑台滑座台面间的间隙取0.5mm。
　　故 mm，
　　通常推荐 ，所以 符合通常推荐值。
　　所以 ，
　　。
　　由此数据查参考文献[13]表8.22选取多轴箱尺寸 ,

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毕业论文开题报告
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年 月 日
开题报告填写要求
1.开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一.此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见审查后生效.
2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写,按成教处统一设计的电子文档标准格式打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见.
3.学生查阅资料的参考文献应在3篇及以上(不包括辞典,手册),开题报告的字数要在1000字以上.
4.有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式,信息交换,日期和时间表示法》规定的要求,一律用阿拉伯数字书写.如"2004年9月26日"或"2004-09-26".

毕 业 论 文 开 题 报 告
1.本课题的研究意义
中国互联网经过10年的持续发展。目前在普及应用上正步入崭新的多元化应用阶段。有关数据显示，中国宽带用户、网络国际出口带宽、上网方式和途径、网络应用服务更趋多样化。人们对互联网的使用广度、信用度、依赖度正在逐步提高。随着网络提供的功能和服务的进一步完善，网络应用化、生活化服务正逐步成熟。互联网的影响正逐步渗透到人们生产、生活、工作、学习的各个角落。中国互联网整体呈现较快的增长态势。但中国地区之间互联网发展水平、普及水平还存在明显的差距，呈现"东快、西慢，城快、村慢"的特点，因此，加大对于互联网应用和发展的研究力度，借鉴国外互联网应用的成功范例引入和普及互联网应用的先进经验是当务之急。

2.本课题的重点和难点
第一，从全国人口来看，互联网普及率还很低，仅有7.9%，与世界平均水平约14%还有较大差距。因此要普及互联网，让更多人来使用互联网是任重道远的事情。

第二，网上信息资源还不够丰富，质量比较好的、能反映我国优秀文化的、对广大网民有真正用处的信息还不够多。根据国信办的调查，截至2004年底，我国共有6.5亿中文网页，比2003年底差不多翻了一番，但是仅占全世界网页数量(300多亿)的2%，比例很低。因此我们需要网上有更多丰富的内容，特别是健康的、有质量的、有针对性的内容。

第三，目前，互联网产业虽然在电子政务、电子商务方面进行了不少探索，也取得了一些成果，但是从整体上看网络应用水平和实效(即网民的用户体验)还比较初级。在技术驱动下产生的包括网络游戏、电子商务、无线宽带、VoIP、P2P等新的应用还没有形成成熟的盈利模式。

第四，新技术发展遭遇机遇和挑战。当前国外互联网新技术层出不穷，一直处于互联网发展的领先地位，而我国的自主创新能力比较薄弱，因此需要更加努力，迎头赶上。

第五，网络安全和网络文明面临严峻挑战。网络文明要靠政府法制、行业自律、网民的自觉来维护，而最关键的应该是网民素质的提高。就像交通管理一样，有交通法规的限制，也有警察的监管，但是最关键的还是司机素质的提高，否则交通事故还是无法避免的。同时，提供内容、服务的企业也应当承担其责任，实施行业自律。

3.论文提纲
我国互联网在若干领域的应用
1.互联网在政府中的应用
2.互联网在企业中的应用
3.互联网在消费群体中的应用
我国互联网应用前景
1.互联网将加速融入我们的生活
2.互联网经济逐渐产生效益
3.宽带网络建设打通互联网应用瓶颈
4.互联网成为国民经济新的增长点

毕 业 论 文 开 题 报 告
指导教师意见:
(对本课题的深度,广度及工作量的意见)
指导教师: (亲笔签名)
年 月 日
系部审查意见:
系部负责人: (亲笔签名)
年 月 日

急求一篇关于数控车床的毕业论文

数控机床旋转进给系统的状态空间模型及性能分析

摘要：高性能多坐标数控机床的摆头、转台等旋转进给系统多采用永磁同步伺服电机进行直接驱动，其控制问题较常规进给系统更为复杂。因此建立更为科学的适用于直接驱动的永磁同步电机的数学模型对提高旋转进给系统的控制水平具有重要意义。本文提出在矢量控制的基础上建立直接驱动用永磁同步电机的状态空间模型的方法，并运用现代控制理论对系统的能控性、可观测性及稳定性等进行分析和计算以及对系统进行极点配置，并用Simulink进行了系统仿真，为数控机床旋转进给伺服系统的设计和分析提供了理论基础和分析方法。
关键词：旋转进给；直接驱动；永磁同步电机；
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2007)08-0040-05State space model and performance analysis of numerical controlmachine rotary feed systemZHANG Ao, ZHOU Kai(Department of Precision Instrument and Mechanics,Tsinghua University,Beijing 100084,China)Abstract: Rotary feed system such as pendulum head and revolving table of high-powered multicoordinatesnumerical control machine adopts PMSM to drive directly. It's more complex tocontrol than the conventional feed system. So it's significative to set up mathematic modelof PMSM which is applicable for the direct drive more scientifically in order to improve thecontrol level of rotary feed system. Thus a modeling of PMSM method for state spaceequation modeling of PMSM based on vector control is proposed. The controllability,observability, stability and Pole assignment are analysed by modern control theory. And thesystem emulation is finished by Simulink. This method offers theoretical basic and analyticalmethod for rotary feed servo system designing of numerical control words: rotary feed; direct drive; PMSM; state space equation0
前言
高性能数控机床的旋转进给伺服系统，特别是直接驱动伺服系统（即取消了从电动机到执行机构或负载之间的一切机械中间传动环节，把传动链的长度缩短为零。）广泛使用永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor, PMSM)作为控制对象。其优点是结构简单，运行可靠，通过在结构上采取措施，如采用高剩磁感应、高矫顽力和稀土类磁铁等，可比直流电动机的外形尺寸约减少1/2，重量轻60%，转子惯量可减小到直流电动机的1/5 。[2]还应该看到，传统驱动系统由于传动环节的存在，控制环节的受力较小，系统对扰动的敏感度相对较低，而直接驱动伺服系统，负载与控制环节之间几乎是直接相联，没有传动链的缓冲，因此控制环节受力较大，对扰动比较敏感，这可能会对系统的动态性能造成影响；同时，摆头与转台的特点是要承受低速大负载，因此其大负载条件下的低速平稳性也是系统设计中的一个重要问题。因此，对于此类数控机床转台、摆头等旋转进给直接驱动系统而言，其控制问题较常规进给系统更为复杂。在工程实际中多采用基于矢量变换控制的经典3 环控制方法进行系统控制，其建立控制模型的基础是经典控制理论，即对系统使用传递函数加以描述，将某个单变量（如转速等）作为输出，直接和输入（如电压等）联系起来。但实际上系统除了输出量外还包含其它相互独立的变量，而微分方程或传递函数对这些内部的中间变量是不便描述的，因而不能包含系统的所有信息，不能完全揭示系统的全部运动状态。而若应用现代控制理论的状态空间法分析系统，其动态特性是由状态变量构成的一阶微分方程组来描述的，它能反映系统全部独立变量的变化，确定系统全部内部运动状态，方便地处理初始条件。因此可以更为全面的表征系统以及系统内部变量的关系，尤其适合应用于非线性、多输入－多输出系统。[5]综上所述，旋转进给直接驱动伺服系统是一个强耦合、非线性的复杂系统，因此用状态空间法来进行建模是更为科学和有效的。本文在矢量控制的基础上通过状态空间法建立永磁同步电机状态空间模型，并应用现代控制理论的各种方法对模型进行全面的分析，为进一步应用先进的控制方法对系统进行控制打下坚实的基础。1 PMSM 的数学模型我们考虑的是正弦型永磁同步电动机系统。该电动机具有正弦形的反电动势波形，其定子电压、电流也为正弦波形。假设电动机是线性的，参数不随温度等变化，忽略磁滞、涡流损耗，转子无阻尼绕组。基于电动机统一理论的结论可以得到，转子坐标系（d－q轴系）中永磁同步电动机定子磁链方程为：
（1）其中：——转子磁钢在定子上的耦合磁链；Ld、Lq——永磁同步电动机的直、交轴主电感；、 ——定子电流矢量的直、交轴分量。PMSM 定子电压方程为： （2）其中， 、——定子电压矢量us的d、q轴分量；w——转子电角频率。PMSM 的转矩方程为： （3）电动机转矩系数Kt 为：Kt ＝ pmyr此外，电动机系统还要满足基本运动方程：（ 4）其中，n ——电动机转速；wr ——转子机械角速度，w=pmwr ；Td、TL ——电动机的电磁转矩和负载转矩。采用现代控制理论的状态方程对永磁同步电机进行数学建模。若采取矢量控制，一般要求id=0，但是状态方程中不出现md和id是不合理的。因为在id=0的控制模式中，只是要求id的取值等于0，但id的实际值并不一定总是等于0（特别是在动态过程中）。同时，ud的实际数值也不会等于0。因此，必须将ia也作为状态变量，将md 也作为控制变量，由控制器根据所有状态变量（包括id）的取值进行控制。因此取状态变量 ，q 为转子位置角。将（1）式带入（2）式的第2 式，由（3）式和（4）式可得，则永磁同步电机的状态方程为( ) ：(5)由此可见，该系统是一个非线性时变系统，且在系数矩阵中含有wr，id，iq状态变量的交叉相乘项，因此需要进行系统解耦，令因此采取id=0的矢量控制方法，uq'=uq，TL'=TL，系统可化为线性系统。取ud，uq 为控制量，负载转矩TL 作为扰动处理，因此单独提出，则系统化为=AX+BU+B0TL 的形式，则原系统化为：(6)2 PMSM 系统的分析PMSM 的参数如下：则系统状态空间方程为：2.1 多项式模型将状态空间模型转换为多项式模型，系统的传递矩阵为：2.2 能控性与可观测性分析状态完全能控的充分必要条件是系统的能控矩阵的秩为n。状态完全能观测的充分必要条件是能观测矩阵的秩为n。计算可得，系统的能控矩阵秩为4，满秩，则系统状态是完全能控的。系统的能观测矩阵的秩为4，满秩，则系统状态是完全可观测的。2.3 控制系统的稳定性分析对于由状态空间模型表示的系统，其系统稳定的充分必要条件是：系统矩阵A 的特征值全部具有负实部。eig(a)'=1.0e+002 *[0 -1.2069 - 0.8066i -1.2069 +0.8066i -2.1212]由于系统矩阵a 的特征值中有一个是零，因此该系统是临界稳定的。由于能控矩阵的秩为4，满秩，因此可以通过状态反馈配置极点使得系统稳定。2.4 多输入控制系统的极点配置对于多输入系统的极点配置的基本思路是：首先求一状态反馈，使得其闭环系统对某一输入（例如第一个输入）是能控的，再按单输入系统配置极点的方法进行极点配置[5]。图1 极点配置的闭环系统框图期望极点为：1.0e+002 *[-0.1 -1.2069 -0.8066i -1.2069 + 0.8066i -2.1212]（1）构造Q、S 矩阵。，由系统可得，n=4,m=2，u1+u2=4，a 为Q-1 的最后一行向量。（2）先按能控标准型进行极点配置。对 单输入系统进行极点配置。的特征多项式为，所期望的特征多项式为，则增益阵为:（3）求化为能控标准型的变换矩阵T，即则增益阵返回原坐标系为（4）使原系统（A，B）实现极点配置的状态反馈为:2.5 系统仿真系统位置状态向量对阶跃信号的响应：图2 极点配置前位置状态向量的阶跃响应图3 极点配置后位置状态向量的阶跃响应系统位置状态向量对速度信号的响应（虚线为输入位置信号，实线为输出位置信号）：图4 极点配置前的速度信号跟踪曲线系统位置状态向量对正弦信号的响应（虚线为输入位置信号，实线为输出位置信号）图5 极点配置后的速度信号跟踪曲线图6 极点配置前的正弦信号跟踪曲线图7 极点配置后的正弦信号跟踪曲线由此可见，通过极点配置使系统稳定，且对各种输入信号的响应有很大改善，具有很好的跟踪性能，这对于随动系统来说是十分重要的。3 总结使用状态空间方程表征系统，可以把系统的状态与系统的输入和输出联系起来，并在系统的内部变量与外部输入和测量输出之间建立联系，保存系统内部特性的信息，因此模型更为精确和科学。本文即在矢量控制的基础上提出了一种建立完整的永磁同步电机状态空间模型的方法。根据此模型，运用现代控制理论的各种方法对系统性能进行了分析和计算，分析表明该系统具有完全能控性、完全可观测性以及临界稳定性，通过状态反馈配置极点的方法使得系统稳定，使状态变量对输入信号有很好的跟踪性能。为进一步分析和设计控制系统提供了有效的方法和思路。
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PLC 在机床数控改造中的典型应用
邵晓嵬, 任有志, 王燕丽(河北科技大学机械电子工程学院, 石家庄050054)
摘要: 讨论了利用可编程控制器对机床进行数控改造的具体方案和一般步骤,并以锯片切割机的改造为例介绍了利用西门子公司S7 - 200 系列可编程控制器进行改造的具体过程,阐述了机床数控改造后的应用效果及其未来的社会和经济效益。关键词: 可编程控制器; 机床; 数控改造
中图分类号: TG51 文献标志码: A 文章编号:100320794 (2007) 1120147202
Typical Application of PLC in NC Transformation for Machine ToolSHAO Xiao - wei , REN You - zhi , WANGYan - li(College of Mechanical and Electronic Engineering ,Hebei University of Science & Technology , Shijiazhuang 050054 ,China)Abstract :Discussed how to use the programmable logical controller (PLC) to deal with the transformation inmachine tool , particularly introduced the whole process of transformation on incise machine based on SIEMENSS7 - 200 PLC. Finally expatiate the effect of NC transformation and its coming benefit .Key words :programmable logical controller (PLC) ; machine tool ; NC transformation0
前言在我国现有的机床中有一部分仍采用传统的继电器- 接触器控制方式,这些机床触点多、线路复杂,使用多年后,故障多、维修量大、维护不便、可靠性差,严重影响了正常的生产。还有一些旧机床虽然还能正常工作,但其精度、效率、自动化程度已不能满足当前生产工艺要求。对这些机床进行改造势在必行,改造既是企业资源的再利用,走持续化发展的需要,也是满足企业新生产工艺,提高经济效益的需要。
1 解决方案利用PLC 对旧机床控制系统进行改造是一种行之有效的手段。采用PLC 进行控制后,机床控制电路的接线量大大减少,故障率大大降低,提高了设备运行的稳定性和使用率,增强了可靠性,减小了维修,维护工作强度。当机床加工程序发生变化时,只需要修改PLC的程序就可以进行新的加工,更改较方便,有助于提升机床的应用。由于具有通信功能,采用可编程控制器进行机床改造后,可以与其他智能设备联网通信,在今后的进一步技术改造升级中,可根据需要联入工厂自动化网络中。
2 改造过程、步骤及应用实例(1) 深入了解原有机床的工作过程,分析整理其控制的基本方式、完成的动作时序和条件关系,以及相关的保护和联锁控制,尽可能地与实际操作人员充分交流,了解是否需要对现有机床的控制操作加以改进,提高精度、可操作性和安全性等;如有需要,在后续的设计中予以实现。(2) 根据分析整理的结果,确定所需要的用户输入P输出设备。由于是对旧机床的改造,在保证完成工艺要求的前提下,最大限度地使用原有机床的输入P输出设备,如: 按钮、行程开关、接触器、电磁阀等,以降低改造成本。(3) PLC 机型选择。根据输入P输出设备的数量与类型,确定所需的IPO 点数。确定IPO 点数时,应留有20 %左右的裕量,以适应今后的生产工艺变化,为系统改造留有余地。由IPO 点数,利用一条经验公式:总内存字数= (开关量输入点数+ 开关量输出点数) ×10 + 模拟量点数×150来估算内存容量。在估算出内存字数后,再留25 %的裕量。据此,选择合适的机型。(4) 设计并编制IPO 分配表,绘制IPO 接线图。应注意到:同类型的输入点或输出点应尽量集中在一起,连续分配。(5) 进行程序设计。可借鉴机床原有继电器控制电路图,加以修改和完善。完成程序设计后,应进行模拟调试。(6) 模拟调试后,进行现场系统调试。调试中出现的问题逐一排除,直至调试成功。最后还应进行技术资料整理、归档。图1 IPO 接线图下面是对某锯片切割机的数控改造过程,机床的各控制过程如下:(1) 主轴电机的控制。起动,停止;(2) 进给电机控制。工作台纵向进给到与锯片相切的位置,之后工作台横向快速进给锯片,完成后工作台慢速移动后退,其间锯片主工作台变速旋转一个锯齿的角度,两运动同时进行插补出一个锯齿圆弧;(3) 冷却泵电机的起动控制以及相关的保护、联锁控制,工作台的各运动方向的超程保护,各运动方向的联锁控制等。确定所需的用户输入P输出设备。根据设备的硬件条件分析出,面板上有6 个按钮需占6 个数字输入口,一个BCD 拨码开关占用4 个输入口,一条直线光栅尺占用3 个输入口,一个三位状态旋钮占2 个输入口,执行元件为3 个步进电机和2 个异步电机,其中3 个步进电机共需8 个数字输出口,砂轮主电机和冷却泵各需1 个输出口,报警指示灯和上电指示灯各需1 个输出口。为保证安全起见,热继电器不接入输入端,而直接接在PLC 的输出端;合计输入点数15 点,输出点数12 点。考虑到要留有20 %左右的裕量,所以IPO 点数要在30 个点以上。因此,选用西门子公司S7 - 200 系列226 型号的PLC ,其输入点数24 点,输出点数16 点, IPO 总点数40 点;编制IPO 分配表(见表1) ,绘制IPO 接线图(见图1) ;借助机床原有的继电器控制电路图,进行程序设计,编写STL 结构化程序语言;模拟调试及现场系统调试,完成技术资料的归档。表1 IPO 分配表输入输出I0. 0 BCD 拨码开关1 位Q0. 0 W轴CP 端I0. 1 BCD 拨码开关2 位Q0. 1 X轴PY轴CP 端I0. 2 BCD 拨码开关3 位Q0. 2 W轴DIR 端I0. 3 BCD 拨码开关4 位Q0. 3 W轴FREE 端I0. 4 启动Q0. 4 X轴DIR 端I0. 5 暂停Q0. 5 X轴FREE 端I0. 6 光栅尺A 相输入Q0. 6 Y轴DIR 端I0. 7 光栅尺B 相输入Q0. 7 Y轴FREE 端I1. 0 光栅尺Z相复位Q1. 0 主电机继电器I1. 1 锯片直径输入确定Q1. 1 冷却泵继电器I1. 2 砂轮直径输入确定Q1. 2 报警指示灯I1. 3 三位状态旋钮输入1 Q1. 3 上电指示灯I1. 4 三位状态旋钮输入2I1. 5 冷却泵启动I1. 6 急停3 改造后效果可实现加工的柔性自动化,效率比传统锯片机提高5～6 倍。加工的锯齿精度高,尺寸分散度小,提高了锯齿的强度。拥有自动报警、自动监控、补偿等多种自我调节功能,可实现长时间无人看管加工。由于锯片采用的是某新型合金钢,齿磨损后修补的成本很高,采用该锯片机以后,为工厂节省了可观的维修成本,真正提高了工厂的效益。4 结语利用PLC 对传统机床进行数控化改造,能够有效地解决复杂、精密和小批多变的零件加工问题,满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求,适应各种机械产品迅速更新换代的需要,同时为企业节省了大量的设备改造成本,提高了企业的经济效益和社会效益,提升了企业的产品竞争力,使企业更容易在竞争激烈的市场环境里生存与发展。参考文献:[1 ]陈立定. 电气控制与可编程控制器[M]