本文以机车车轴维护过程中轮毂更新阶段的生产情况为背景，综合分析了现场实际工况和生产技术要求，论述了机车车轴翻转设备的多轴控制系统的设计和开发过程，结合液压驱动技术和PLC控制技术，对其进行了理论研究和仿真分析。对机车车轴翻转设备多轴控制系统的控制要求及主要工作方式进行分析，从驱动方式和控制方式两方面论证了系统总体方案。采用技术成熟的液压驱动，并配以PLC控制系统，实现电-液伺服控制。通过对翻转设备功能的分析，确定了机车车轴翻转设备由主轴翻转装置和小车支撑平台两部分组成的多轴控制系统。整套翻转设备需要五个液压驱动控制系统：主轴角度控制系统，垂直轴位置控制系统，水平轴位置控制系统和两个分别控制的卡爪夹紧装置控制系统。通过分析各液压控制系统的组成、工作原理，确定系统的主要参数。利用MATLAB软件中的SIMULINK仿真工具，对控制系统进行了数学建模和过程仿真。通过分析系统的时域特性和频域特性，判断液压系统的快速性、可靠性和稳定性。根据翻转设备的工作原理进行了基于PLC的电气控制设计，确定采用西门子S7-200 PLC作为主控单元。给出了PLC控制系统的硬件电气接线图，绘制了多轴控制系统总体流程图和控制系统梯形图，实现了翻转设备的工作要求。最后，利用力控组态软件对控制系统进行组态，模拟实际工况，得到多轴控制系统稳定的仿真结果。