鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)設計【2張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務書】

鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)設計【2張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務書】

26頁 8800字數(shù)+論文說明書【詳情如下】

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液壓系統(tǒng)原理圖.dwg

電氣控制系統(tǒng)圖.dwg

鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)設計說明書.doc

目  錄

摘要 1

Abstract 2

1、緒論 1

 1.1、課題的背景 1

  1.2、組合機床概述 1

  1.3、專用組合機床的介紹 3

  1.4、 PLC簡介 4

    1.4.1 PLC的定義 5

    1.4.2 PLC的基礎知識 6

    1.4.3 PLC的用途 8

2、鉆鏜兩用組合機床控制概述 9

  2.1、鉆鏜兩用組合機床主電路原理圖 10

  2.2、鉆鏜兩用組合機床的工作流程圖 11

  2.3、鉆鏜兩用組合機床的控制過程 11

    2.3.1各電磁閥動作狀態(tài) 12

    2.3.2專用組合機床的總控制過程 12

3、鉆鏜兩用組合機床的液壓系統(tǒng)設計 12

  3.1、確定系統(tǒng)方案 13

  3.2、擬定液壓系統(tǒng)圖 14

  3.3、液壓缸的設計計算 14

   3.3.1液壓缸的類型及結構形式 15

   3.3.2液壓缸的工作壓力 15

   3.3.3計算液壓缸的尺寸 16

   3.3.4液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計算 17

  3.4、液壓缸工況圖 18

  3.5、液壓缸推力的計算 19

  3.6、液壓系統(tǒng)的壓力損失計算 19

4、專用鉆孔機床的PLC設計 19

   4.1、輸入輸出點分配 21

   4.2 、PLC的選擇 22

 

   4.3、專用組合機床PLC控制系統(tǒng)接線圖 23

5、鉆鏜兩用組合機床PLC控制程序 24

結論 25

致謝 26

參考文獻 27

摘  要

    鉆鏜兩用組合機床，屬于機械加工用機床。它由工作臺、安裝在工作臺兩端及一側的導軌，導軌與工作臺的邊緣平行，鉆架通過吊鐵和鎖緊螺釘安裝在導軌上；導軌上設有燕尾，鉆架可在導軌上水平移動；鉆架包括溜板、溜板上裝有傳動機構，溜板底面上設有與導軌上的燕尾相配合的燕尾槽，機械滑臺上裝有主支撐架，主支撐架上裝有縱向機械滑臺及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接一控制活動按鈕站，縱向機械滑臺上裝有附屬支撐架，附屬支撐架上通過機械滑臺裝有水平方向的鉆削動力頭。它解決了現(xiàn)有的鉆床加工大型零部件特別是回轉體直徑較大時操作不方便、加工困難等技術問題。

關鍵詞：組合鉆床；PLC；可編程控制器；問題

1、緒論

1.1、課題的背景

    隨著生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)品精度的提高，機床加工的自動化程度也越來越高。數(shù)控機床，加工中心已構成現(xiàn)代加工方法之代表。但是根據(jù)我國的實際情況，對現(xiàn)有機床進行全部更新?lián)Q代，幾乎是不可能的。因此為提高機床的生產(chǎn)率，

改善工人的勞動條件，提高一般機床切削加工的自動化程度，提高控制系統(tǒng)的可靠性，對現(xiàn)有機床進行PC改造，仍然具有非?，F(xiàn)實的意義，正是利用了PC

控制技術具有功能強，速度快，可靠性高，經(jīng)濟實用等特點，針對雙面組合鉆床的控制部分進行了改造，并分析了系統(tǒng)的性能。

1.2、組合機床概述

    組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。隨著技術的不斷進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)，

并能靈活適應多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。

1.3、專用組合機床的介紹

    專用組合鉆床是一種鉆削較厚工件的加工鉆床，加工要求雙面同時鉆削，

并同軸鉆孔，加工精度要求高，采用傳統(tǒng)的繼電器----接觸器控制，

要用大量的中間繼電器，時間繼電器，計數(shù)器，存在線路復雜，故障率高，控制柜體積大，成本高等特點，而采用可編程控制器S7-200，不僅可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，降低運行故障率，而且改變程序即可實現(xiàn)不同工件的加工鉆削工藝要求，充分發(fā)揮組合鉆床的多種加工功能。

1.4、PLC簡介

1.4.1 PLC的定義

   PLC即可編程控制器（Programmable Logic Controller），是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（InternationalElectrical Committee頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義;PLC英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有PLC。

1.4.2 PLC的基礎知識

    PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。PLC最基本最廣泛的用于開關量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機，印刷機，訂書機，組合機床，磨床，包裝等。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機械制造，汽車，輕紡，交通運輸，環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用廣泛。

結  論

本次畢業(yè)設計的題目是鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設計，直到今天，畢業(yè)設計總算接近尾聲了，通過這次對于鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設計，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。

致  謝

在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的相關資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家

另外也感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設計。

參考文獻

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屆畢業(yè)設計任務書 設計題目 鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)設計 （二） 指導教師姓名 職 稱 聯(lián)系電話 學生姓名 專業(yè)（方向） 機電一體化技術 設計的目標與任務 設計目標： 設計一臺 鉆鏜兩用組合機床 進給缸 的液壓控制系統(tǒng) 及電氣控制系統(tǒng) 。要求工作循環(huán)是：快進 —— 工進 —— 延時停留 —— 快退 —— 停止。假設工件部件（含工件）重量 G=9810N，最大切削阻力 R=30500N，快進、快退速度 s，工進速度 s。動力滑臺采用平面導軌，靜、動摩擦系數(shù)： 復運動的加速 、 減速時間 Δ t≤ 時時間 為 10s?？爝M行程 00進行程 0 設計任務： 1． 設計液壓 控制 系統(tǒng)，繪制液壓系統(tǒng)原理圖一張（ 2號圖紙） ； 2． 設計液壓系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng) ， 繪制電氣控制系統(tǒng)原理圖（ 2號圖紙） ； 3． 編寫設計方案、成果報告書、設計說明書各 1份。 實施步驟和 方法 1． 分析 畢業(yè)設計 課題、明確任務，根據(jù)設計思路編寫畢業(yè)設計方案 ； 2． 液壓 系統(tǒng)參數(shù)的計算； 3． 初擬液壓系統(tǒng)原理圖 ，交指導老師審閱 ； 4． 初擬電氣控制原理圖，交指導老師審閱； 5． 根據(jù)參數(shù)，查閱設計手冊，選擇液壓和電氣元件； 6． 繪制液壓系統(tǒng)原理圖； 7． 繪制電氣控制原理圖 ； 8． 編寫畢業(yè)設計說明書 ； 9． 編寫畢業(yè)設計成果報告書。 時間進度要求 2015年 10月 26日至 10月 31日 2015年 11月 1日至 11月 5日 2015年 12月 15日之前 2015年 12月 31之前 2016年 1月 4日至 1月 10日。 預 期成果及 表現(xiàn)形式 1． 液壓系統(tǒng)原理圖（含：工作循環(huán)圖、電磁鐵動作表、液壓系統(tǒng)原理圖、液壓元件目錄表）； 2. 電氣控制系統(tǒng)原理圖（含：電磁鐵動作表、電氣控制系統(tǒng)原理圖、電器元件目錄表）； 3. 設計說明書一份（含：封面、誠信聲明、目錄、摘要、正文、參考文獻等內(nèi)容）。 工作小組意見 指導委員會審核意見 畢業(yè)設計成果（產(chǎn)品、作品、方案） 設計題目 : 鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)設計說明書 二級學院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導老師 - 2 - 目 錄 摘要 ..................................................... 1 ................................................ 2 1、緒論 .................................................. 1 題的背景 ......................................... 1 合機床概述 ...................................... 1 用組合機床的介紹 ................................ 3 介 ......................................... 4 定義 ..................................... 5 基礎知識 ................................. 6 用途 ..................................... 8 2、鉆鏜兩用組合機床控制概述 .............................. 9 鏜兩用組合機床主電路原理圖 ..................... 10 鏜兩用組合機床的工作流程圖 ..................... 11 鏜兩用組合機床的控制過程 ....................... 11 電磁閥動作狀態(tài) .............................. 12 用組 合機床的總控制過程 ....................... 12 3、鉆鏜兩用組合機床的液 壓系統(tǒng)設計 ....................... 12 定系統(tǒng)方案 ..................................... 13 定液壓系統(tǒng)圖 ................................... 14 壓缸的設計計算 ................................. 14 壓缸的類型及結構形式 .......................... 15 壓缸的工作壓力 ................................ 15 算液壓缸的尺寸 ................................ 16 壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計算 .......... 17 壓缸工況圖 ..................................... 18 壓缸推力的計算 ................................. 19 壓系統(tǒng)的壓力損失計 算 ........................... 19 4、專用鉆孔機床的 計 ............................... 19 入輸出點分配 .................................. 21 選擇 ..................................... 22 - 3 - 用組合機床 制系統(tǒng)接線圖 .................. 23 5、鉆鏜兩用組合機床 制程序 ......................... 24 結論 .................................................... 25 致謝 .................................................... 26 參考文獻 ................................................ 27 - 4 - 摘 要 鉆鏜兩用組合機床，屬于機械加工用機床。它由工作臺、安裝在工作臺兩端及一側的導軌，導軌與工作臺的邊緣平行，鉆架通過吊鐵和鎖緊螺釘安裝在導軌上；導軌上設有燕尾，鉆架可在導軌上水平移動；鉆架包括溜板、溜板上裝有傳動機構，溜板底面上設有與導軌上的燕尾相配合的燕尾槽，機械滑臺上裝有 主支撐架，主支撐架上裝有縱向機械滑臺及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接一控制活動按鈕站，縱向機械滑臺上裝有附屬支撐架，附屬支撐架上通過機械滑臺裝有水平方向的鉆削動力頭。它解決了現(xiàn)有的鉆床加工大型零部件特別是回轉體直徑較大時操作不方便、加工困難等技術問題。 關鍵詞： 組合鉆床 ； 可編程控制器 ；問題 - 1 - 1、緒論 題的背景 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)品精度的提高，機床加工的自動化程度也越來越高。數(shù)控機床，加工中心已構成現(xiàn)代加工方法之代表。但是根據(jù)我國的實際情況，對現(xiàn)有機床進行全部更新 換代，幾乎是不可能的。因此為提高機床的生產(chǎn)率， 改善工人的勞動條件，提高一般機床切削加工的自動化程度，提高控制系統(tǒng)的可靠性，對現(xiàn)有機床進行 造，仍然具有非?，F(xiàn)實的意義，正是利用了 制技術具有功能強，速度快，可靠性高，經(jīng)濟實用等特點，針對雙面組合鉆床的控制部分進行了改造，并分析了系統(tǒng)的性能。 合機床概述 組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng) 的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。隨著技術的不斷進步，一種新型的組合機床 —— 柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（ 數(shù)字控制（ ，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)， 并能靈活適應多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。 用組合機床的介紹 專用組合鉆床是一種鉆削較厚工件的加工鉆床，加工要求雙面同時鉆削， 并同軸鉆孔，加工精度要求高，采用傳統(tǒng)的繼電器 要用大量的中間繼電器，時間繼電器，計數(shù)器，存在線路復雜，故障率高，控制柜體積大，成本高等特點，而采用可編程控制器 僅可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，降低運行故障率，而且改變程序即可實現(xiàn)不同工件的加工鉆削工藝要求，充分發(fā)揮組合鉆床的多種加工功能。 - 2 - 介 定義 是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會（ 布的 準草案中對 文全稱 文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的 機械或生產(chǎn)過程。 可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有 基礎知識 發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 基本最廣泛的用于開關量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化 流水線。如注塑機，印刷機，訂書機，組合機床，磨床，包裝等。目前， 國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機械制造，汽車，輕紡，交通運輸，環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用廣泛。 用途 目前， 國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1、開關量的邏輯控制 這是 基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制， 也可用于多機群控及自動化流水線，如注塑。 2、模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn) - 3 - 模擬量（ 數(shù)字量（ 間的 A/D 轉換及 D/A 轉換。 ，使可編程控制器用于模擬量控制。 3、運動控制 以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可 驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4、過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機， 編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 中型 有 塊，目前許多小型 具有此功能模塊。 理一般是運行專用的程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 - 4 - 2、鉆鏜兩用組合機床控制概述 鏜兩用組合機床主電路原理圖 液壓系統(tǒng)在組合機床上主要是用于實現(xiàn)工作臺的直線運動和回轉運動，如圖 1 所示，如果動力滑臺要實現(xiàn)二次進給，則動力滑臺要完成的動作循環(huán)通常包括：原位停止 死擋鐵停留 原位停止，其電氣控制原理圖如圖 2所示。 圖 1 組合機床動力滑臺工作循環(huán) 圖 2 電氣控制原理圖 鏜兩用組合機床的工作流程圖 組合鉆床工作流程圖如圖 3 所示，鉆鏜兩用組合機床各電動機控制要求： 鉆鏜兩用組合機床各電動機只有在液壓泵電動機 臺液壓系統(tǒng)只有在液壓泵工作后，才能啟動。刀具電動機 3應在滑臺進給循環(huán)開始時啟動運轉，滑臺退回原位后停止運轉。切削液壓泵電動機 以在滑臺工進時自動啟動，在工進結束后自動 停止，也可以用手動方式控制啟動和停止。 - 5 - 圖 3 工作流程圖 鏜兩用組合機床的控制過程 電磁閥動作的控制 機床動力滑臺、工件定位、加緊裝置控制要求：機床動力滑臺、工件定位、加緊裝置由液壓系統(tǒng)驅動。電磁閥 制定位銷液壓缸的運動方向； 左機滑臺油路的換向電磁閥； 右機滑臺油路中的換向電磁閥。如表 1示： - 6 - 從表 1可以看出，電磁閥 圈通電時，機床工件定位裝置將工件定位；當電磁閥 電時，機床工件夾緊裝置將工件夾緊；當電磁閥 電時，左機滑臺快速移動；當電磁閥 電時，右機滑臺快速移動；當電磁閥 機滑臺或右機滑臺工進；當電磁閥 電時，左機滑臺或右機滑臺快速后退；當電磁閥 開定位銷；當電磁閥 床撥開定位銷；定位銷松開后，撞擊行程開關 床停止運行。 鏜兩用組合機床的總控制過程 當需要機床工作時，將工件裝入定位夾緊裝置，按下液壓系統(tǒng)啟動按鈕 床按如下步驟工作 : 按下液壓系統(tǒng)啟動按鈕 位停止 死擋鐵停留 原位停止。在左、右兩面動力滑臺快速進給的同時，左機刀具電動機 機刀具電動機 動運轉工作，提供切削動力 ；在左、右兩面動力滑臺工進時，切削液電動機 工進結束時切削液泵電動機自動停止。在滑臺退回原位后，左、右機刀具電動機 止運轉。 - 7 - 3、鉆鏜兩用組合機床的液 壓系統(tǒng)設計 定系統(tǒng)方案 a) 執(zhí)行機構的確定 液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸和液壓馬達，前者實現(xiàn)直線運動，后者完成回轉運動。本系統(tǒng)選擇雙作用單活塞桿液壓缸。 b) 執(zhí)行機構的運動控制回路 液壓執(zhí)行元件確定后，其運動方向和速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。由于本系統(tǒng)工作在小 流量場合，因此采用適合此流量的方向控制回路，即通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。速度控制的相應調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者結合的容積節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速一般定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度，這種調(diào)速方式結構簡單，適用于功率不大的場合，本系統(tǒng)就是采用這種方式。缺點是效率低，發(fā)熱量交大，但是對于不是頻繁工作的系統(tǒng)來說，只要按發(fā)熱功率計算出合適的油箱即可解決。正是因為其發(fā)熱量大，所以節(jié)流調(diào)速一般用開式循環(huán)。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油 箱。開式回路，結構簡單，散熱性好，但就是油箱體積大。 c) 其它回路 因為為了保證整個系統(tǒng)的可靠性和安全性，所以必須設置安全鎖止機構。這需要鎖緊即保壓回路。鎖緊回路的主要功用是使液壓缸能在任意位置上停留，且不因外力作用而移動位置，本系統(tǒng)采用液控單向閥的鎖緊回路。壓力油經(jīng)左邊液控單向閥進入液壓缸左腔，同時通過控制口打開右邊液控單向閥，使液壓缸右腔的回路可經(jīng)右邊液控單向閥及換向閥流回油箱，活塞向上運動。反之，活塞則向下運動。到了需要停留的位置，只要使換向閥處于中位，因閥的中位為 H 型機能，所以兩個液控單向閥均關閉 ，使活塞雙向鎖緊?；芈分杏捎谝嚎貑蜗蜷y的密封性好，泄漏極少，鎖緊的精度主要取決于液壓缸的泄漏。為加強安全系數(shù)，還用到了平衡回路，功用是機構不工作時，不致因受負載重力作用而使執(zhí)行機構自行下落。本系統(tǒng)采用液控單向閥串連單向節(jié)流閥的平衡回路，這種回路鎖定性好，工作可靠。卸荷回路采用 M 型中位機能，切換時液壓沖擊小。 - 8 - 定液壓系統(tǒng)圖 液壓執(zhí)行元件及各基本回路確定之后，把它們有機地組合在一起，去掉重復多余的元件即可。具體的液壓系統(tǒng)圖如下圖 4所示： 圖 4液壓系統(tǒng)圖 本液壓系統(tǒng)主要實現(xiàn)動力滑臺的上升、下降等幾個動作，它的液壓油流向不一樣。要實現(xiàn)液壓缸的上升動作，首先要把三位四通換向閥打到左位液壓油從油箱通過過濾器過濾被液壓泵吸收。經(jīng)過換向閥左位運行到節(jié)流閥和單向閥的交接處，因為單向閥只允許液壓油從上往下流動，所以液壓油經(jīng)過節(jié)流閥，同時節(jié)流閥可以通過調(diào)節(jié)流量來調(diào)節(jié)舉升機舉升的速度。液壓油流到雙控液壓閥左邊液控單向閥經(jīng)過單向閥進入液壓缸左腔，同時通過控制口打開右邊液控單向閥，使液壓缸右腔的回路可經(jīng)右邊液控單向閥及換向閥流回油箱，活塞向右運動，實 現(xiàn)舉升機舉升的動作。要實現(xiàn)液壓缸的下降動作，則要把三位四通換向閥打到右位液壓油從油箱通過過濾器過濾被液壓泵吸收。經(jīng)過換向閥右位流到雙控液壓閥右邊液控單向閥進入液壓缸右，同時通過控制口打開右邊液控單向閥，使液壓缸左腔的回路經(jīng)過節(jié)流閥，液控單向閥，單向閥及換向閥流回油箱，活塞向左運動，實現(xiàn)舉升機下降的動作。液壓缸和液控單向閥之間的節(jié)流閥可以改變舉升機下降的速度。要實現(xiàn)鎖止的動作，舉升機動作時到了需要停留的位置，只要使換向閥處于中位，因閥的中位為 以兩個液控單向閥均關閉，使活塞雙向鎖緊?；芈分杏捎谝嚎貑?向閥的密封性好，泄漏極少，鎖緊的精度主要取決于液壓缸的泄漏。 對于此液壓系統(tǒng)一般都是把換向閥至于中位，打開液壓泵，由于換 - 9 - 向閥中位卸荷能力，所以液壓泵打開之后液壓油也會流到油箱。而如果先開液壓泵，換向閥沒有調(diào)整，則可能會引起事故，如果換向閥左位舉升機就會舉升，如果在右位舉升機就會下降。所以液壓泵的開啟要等換向閥調(diào)到中位才可以。 壓缸的設計計算 壓缸的類型及結構形式 液壓缸有多種類型。按作用方式可分為單作用式和雙作用式兩種；按結構形式可分為活塞式、柱塞式、組合式和擺動式四大類。 其中，單作用液壓缸分為：單活塞桿液壓缸、雙活塞桿液壓缸、柱塞式液壓缸、差動液壓缸和伸縮液壓缸。但是，差動式液壓缸和柱塞式液壓缸只能單作用而不能雙作用。組合液壓缸包括：彈簧復位式、齒條式、串聯(lián)式和增壓式四種。擺動液壓缸又分為：單葉片式和雙葉片式兩種。下面以一種典型液壓缸為例，說明液壓缸的基本組成。 空心活塞式液壓缸如上圖所示。它由缸筒，活塞，活塞桿，缸蓋，密封圈，導向套，壓板等主要零件成。這種液壓缸活塞桿固定，缸筒帶動工作臺作往復運動?；钊缅F銷與空心活塞桿連接，并用堵頭堵死活塞桿的一頭。缸筒兩端外圓上套有鋼絲環(huán)，用于阻止壓板向外移動，從而通過螺栓將缸蓋與壓板相連（圖中沒有畫出），并把缸蓋壓緊在缸筒的兩端。為了減少泄漏，在液壓缸中可能發(fā)生泄漏的結合面安放了密封圈和紙墊?？招幕钊麠U和其上的油口 a、 c 提供了液壓缸的進、出油口。 - 10 - 當缸筒移動到左、右終端時，油口 a、 c 的開度逐漸減小，造成回油阻力逐漸增 大，對運動部件起到制動緩沖作用。在缸蓋上設有與排氣閥（圖中沒有畫出）相連的排氣孔，可以排出液壓缸中的空氣，使運動更加平穩(wěn)。 表 2類型 速度 作用力 特點 單 作 用 液 壓 缸 雙活塞桿液壓缸 U=q/=塞的兩側都裝有活塞桿，只能向活塞一側供給壓力油，由外力使活塞反向運動 單活塞桿液壓缸 U=q/1=塞僅單向運動，返回行程利用自重或負荷將活塞推回 柱塞式液壓缸 U=q/1=塞僅單向運動，由外力使柱 塞反向運動 - 11 - 差動液壓缸 U3=q/3=使速度加快，但作用力相應減小 伸縮液壓缸 短缸獲得長行程；缸由大到小逐節(jié)推出，靠外力由小到大逐節(jié)縮回 雙 作用液壓缸 雙活塞桿液壓缸 U1=q/2=q/1=（ 1 2 雙邊有桿，雙向液壓驅動，雙向推力和速度均相等 單活塞桿液壓缸 U1=q/2=q/1=（ 1 2 單邊有桿，雙向液壓驅動，V 2 - 12 - 伸縮液壓缸 向液壓驅動，由大到小逐節(jié)推出，由小到大逐節(jié)縮回 組 合 液 壓 缸 彈簧復位液壓缸 向由液壓驅動，回程彈簧復位 串聯(lián)液壓缸 U1=q/（ 2） U2=1=1=22） 用于缸的直徑受限制，而長度不受限制處，可獲得在的推力 增 壓 缸 活塞缸和柱塞缸組合而成，低壓油送入 A 腔， - 13 - 齒條液壓缸 塞的移動通過傳動機構變成齒輪的往復回轉運動 擺動液壓缸 單葉片液壓缸 W =8q/（ b（ T=p（ D^2）b/8 把液壓能變?yōu)榛剞D的機械能，輸出軸擺動角 < 300度 雙葉片液壓缸 W =4q/（ b（ T=p（ D^2）b/4 把液壓能變?yōu)榛剞D的機械能，輸出軸擺動角 < 150度 注： b— 葉片寬度； D— 葉片的底端 、頂端直徑； w— 葉片軸的角速度；論轉矩 壓缸的工作壓力 根據(jù)負載并查表，初選工作壓力 算液壓缸的尺寸 鑒于磨頭要求快進、快退速度相等，可選用單桿式輕負載型油缸。無桿腔工作面積 桿腔工作面積 且 即活塞桿直徑 d 與缸筒直徑 D 呈 d=關系。 回油路上背壓 - 14 - 油路壓力損失△ ()=4182× 10)= ?/)14( A =d= 2348D=50mm d=35油缸兩腔的實際有效面積為： =102=π (4=10據(jù)上述 D 與 估算油缸在各個工作階段中的壓力。 壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計算 工況 推力 F/N 回油腔壓力 油腔壓力 入流量/ L/ 輸入功率/P 計算公式 快進 啟動 1289 0 - 2112F A ??1 2 1 A 1P p Q??加速 1193 1p p p? ??△ P= - 恒速 645 進 4182 211F p 12Q P p Q??快 啟 1289 0 - 2112F p - 15 - 退 動 2Q 1P p Q??加速 1193 - 恒速 645 壓缸工況圖 壓缸推力的計算 根據(jù)系統(tǒng)工況，可知油壓范圍介于 14間 ，故根據(jù)油缸推力計算公式可知： F= 壓系統(tǒng)的壓力損失計算 1）快進 滑臺快進時，油缸差動連接，進油路上通過單向閥 3 的流量是6L/過電液換向閥 4，油缸有桿腔的回油與進油路匯合， 并進入無桿腔。因此進油路上的總壓降為 ∑△ (6/63)2+(6/80)2+(3)2] =( 壓力閥不會被打開 ，油泵的流量全部進入油缸?；赜吐飞?，油缸有桿腔中的油液通過電液換向閥 4 和單向閥 9 的流量都是 - 16 - 后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥 5 流入無桿腔。由此可算出快進時有桿腔壓力 △ p=(0)2+(3)2+(3)2] =(值小于原估計值 以是安全的。 2）工進 工進時，油液在進油路上通過電液換向閥 4 的流量為 調(diào)速閥 7處得壓力損失為 液在回油路上通過換向閥 4的流量是 背壓閥 10 處得壓力損失為 過順序閥 11 的流量為（ 6+=此這時油缸回油腔的壓力 (0)2+(3)2] =(值小于原估計值 重新計算工進時油缸進油腔壓力 p1 F`+(4182+106× 10106× 10數(shù)值與 近。 3）快退 快退時，油液在進油路上通過換向閥 4 的流量為 6L/液在回油路上通過單向閥 7、換向閥 4 和單向閥 13的流量都是 此進油路上總壓降為 ∑△ (6/63)2+(6/80)2]=(值較小，所以液壓泵驅動電動機的功率是足夠的?；赜吐飞峡倝航禐? ∑△ (3)2+(0)2+ 3） 2] =( 此值與 近，不必重算。所以快退時液壓泵的最大工作壓力pp=△ 因此液壓泵卸荷的順序閥 11 的調(diào)壓應大于 4、鉆鏜兩用組合機床的 計 入輸出點分配 - 17 - 列出鉆鏜兩用組合機床 輸入 \輸出點分配表，見表 2選擇 由表 知， 24 個輸入點， 16 個輸出點，根據(jù)電壓的不同選用輸入有 4 個點的輸入模塊，分別為 輸出有 4 個點的模塊分別為 合鉆孔組合機床 制接線圖 根據(jù)表 如上所述，畫出鉆鏜兩用組合機床 制接線 - 18 - 圖如圖 5 所示 : 圖 5 - 19 - 5、鉆鏜兩用組合機床 制程序 計鉆鏜兩用組合機床自動控制圖 根據(jù)鉆鏜兩用組合機床的控制要求，設計鉆鏜兩用組合機床 圖 6、 7 所示： 圖 6 圖 7 - 20 - 結 論 本次畢業(yè)設計的題目是鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設計，直到今天，畢業(yè)設計總算接近尾聲了，通過這次對于鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設計，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更 加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 - 21 - 致 謝 在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段 的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的相關資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且 鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。 另外也感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設計。 - 22 - 參考文獻 [1] 張福學編著 及其應用[J]子工業(yè)出版社， 2000. 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[16]of a 屆畢業(yè)設計任務書 設計題目 鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)設計 （二） 指導教師姓名 職 稱 聯(lián)系電話 學生姓名 專業(yè)（方向） 機電一體化技術 設計的目標與任務 設計目標： 設計一臺 鉆鏜兩用組合機床 進給缸 的液壓控制系統(tǒng) 及電氣控制系統(tǒng) 。要求工作循環(huán)是：快進 —— 工進 —— 延時停留 —— 快退 —— 停止。假設工件部件（含工件）重量 G=9810N，最大切削阻力 R=30500N，快進、快退速度 s，工進速度 s。動力滑臺采用平面導軌，靜、動摩擦系數(shù)： 復運動的加速 、 減速時間 Δ t≤ 時時間 為 10s?？爝M行程 00進行程 0 設計任務： 1． 設計液壓 控制 系統(tǒng)，繪制液壓系統(tǒng)原理圖一張（ 2號圖紙） ； 2． 設計液壓系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng) ， 繪制電氣控制系統(tǒng)原理圖（ 2號圖紙） ； 3． 編寫設計方案、成果報告書、設計說明書各 1份。 實施步驟和 方法 1． 分析 畢業(yè)設計 課題、明確任務，根據(jù)設計思路編寫畢業(yè)設計方案 ； 2． 液壓 系統(tǒng)參數(shù)的計算； 3． 初擬液壓系統(tǒng)原理圖 ，交指導老師審閱 ； 4． 初擬電氣控制原理圖，交指導老師審閱； 5． 根據(jù)參數(shù)，查閱設計手冊，選擇液壓和電氣元件； 6． 繪制液壓系統(tǒng)原理圖； 7． 繪制電氣控制原理圖 ； 8． 編寫畢業(yè)設計說明書 ； 9． 編寫畢業(yè)設計成果報告書。 時間進度要求 2015年 10月 26日至 10月 31日 2015年 11月 1日至 11月 5日 2015年 12月 15日之前 2015年 12月 31之前 2016年 1月 4日至 1月 10日。 預 期成果及 表現(xiàn)形式 1． 液壓系統(tǒng)原理圖（含：工作循環(huán)圖、電磁鐵動作表、液壓系統(tǒng)原理圖、液壓元件目錄表）； 2. 電氣控制系統(tǒng)原理圖（含：電磁鐵動作表、電氣控制系統(tǒng)原理圖、電器元件目錄表）； 3. 設計說明書一份（含：封面、誠信聲明、目錄、摘要、正文、參考文獻等內(nèi)容）。 工作小組意見 指導委員會審核意見 畢業(yè)設計成果（產(chǎn)品、作品、方案） 設計題目 : 鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)設計說明書 二級學院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導老師 - 2 - 目 錄 摘要 ..................................................... 1 ................................................ 2 1、緒論 .................................................. 1 題的背景 ......................................... 1 合機床概述 ...................................... 1 用組合機床的介紹 ................................ 3 介 ......................................... 4 定義 ..................................... 5 基礎知識 ................................. 6 用途 ..................................... 8 2、鉆鏜兩用組合機床控制概述 .............................. 9 鏜兩用組合機床主電路原理圖 ..................... 10 鏜兩用組合機床的工作流程圖 ..................... 11 鏜兩用組合機床的控制過程 ....................... 11 電磁閥動作狀態(tài) .............................. 12 用組 合機床的總控制過程 ....................... 12 3、鉆鏜兩用組合機床的液 壓系統(tǒng)設計 ....................... 12 定系統(tǒng)方案 ..................................... 13 定液壓系統(tǒng)圖 ................................... 14 壓缸的設計計算 ................................. 14 壓缸的類型及結構形式 .......................... 15 壓缸的工作壓力 ................................ 15 算液壓缸的尺寸 ................................ 16 壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計算 .......... 17 壓缸工況圖 ..................................... 18 壓缸推力的計算 ................................. 19 壓系統(tǒng)的壓力損失計 算 ........................... 19 4、專用鉆孔機床的 計 ............................... 19 入輸出點分配 .................................. 21 選擇 ..................................... 22 - 3 - 用組合機床 制系統(tǒng)接線圖 .................. 23 5、鉆鏜兩用組合機床 制程序 ......................... 24 結論 .................................................... 25 致謝 .................................................... 26 參考文獻 ................................................ 27 - 4 - 摘 要 鉆鏜兩用組合機床，屬于機械加工用機床。它由工作臺、安裝在工作臺兩端及一側的導軌，導軌與工作臺的邊緣平行，鉆架通過吊鐵和鎖緊螺釘安裝在導軌上；導軌上設有燕尾，鉆架可在導軌上水平移動；鉆架包括溜板、溜板上裝有傳動機構，溜板底面上設有與導軌上的燕尾相配合的燕尾槽，機械滑臺上裝有 主支撐架，主支撐架上裝有縱向機械滑臺及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接一控制活動按鈕站，縱向機械滑臺上裝有附屬支撐架，附屬支撐架上通過機械滑臺裝有水平方向的鉆削動力頭。它解決了現(xiàn)有的鉆床加工大型零部件特別是回轉體直徑較大時操作不方便、加工困難等技術問題。 關鍵詞： 組合鉆床 ； 可編程控制器 ；問題 - 1 - 1、緒論 題的背景 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)品精度的提高，機床加工的自動化程度也越來越高。數(shù)控機床，加工中心已構成現(xiàn)代加工方法之代表。但是根據(jù)我國的實際情況，對現(xiàn)有機床進行全部更新 換代，幾乎是不可能的。因此為提高機床的生產(chǎn)率， 改善工人的勞動條件，提高一般機床切削加工的自動化程度，提高控制系統(tǒng)的可靠性，對現(xiàn)有機床進行 造，仍然具有非?，F(xiàn)實的意義，正是利用了 制技術具有功能強，速度快，可靠性高，經(jīng)濟實用等特點，針對雙面組合鉆床的控制部分進行了改造，并分析了系統(tǒng)的性能。 合機床概述 組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng) 的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。隨著技術的不斷進步，一種新型的組合機床 —— 柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（ 數(shù)字控制（ ，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)， 并能靈活適應多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。 用組合機床的介紹 專用組合鉆床是一種鉆削較厚工件的加工鉆床，加工要求雙面同時鉆削， 并同軸鉆孔，加工精度要求高，采用傳統(tǒng)的繼電器 要用大量的中間繼電器，時間繼電器，計數(shù)器，存在線路復雜，故障率高，控制柜體積大，成本高等特點，而采用可編程控制器 僅可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，降低運行故障率，而且改變程序即可實現(xiàn)不同工件的加工鉆削工藝要求，充分發(fā)揮組合鉆床的多種加工功能。 - 2 - 介 定義 是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會（ 布的 準草案中對 文全稱 文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的 機械或生產(chǎn)過程。 可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有 基礎知識 發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 基本最廣泛的用于開關量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化 流水線。如注塑機，印刷機，訂書機，組合機床，磨床，包裝等。目前， 國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機械制造，汽車，輕紡，交通運輸，環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用廣泛。 用途 目前， 國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1、開關量的邏輯控制 這是 基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制， 也可用于多機群控及自動化流水線，如注塑。 2、模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn) - 3 - 模擬量（ 數(shù)字量（ 間的 A/D 轉換及 D/A 轉換。 ，使可編程控制器用于模擬量控制。 3、運動控制 以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可 驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4、過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機， 編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 中型 有 塊，目前許多小型 具有此功能模塊。 理一般是運行專用的程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 - 4 - 2、鉆鏜兩用組合機床控制概述 鏜兩用組合機床主電路原理圖 液壓系統(tǒng)在組合機床上主要是用于實現(xiàn)工作臺的直線運動和回轉運動，如圖 1 所示，如果動力滑臺要實現(xiàn)二次進給，則動力滑臺要完成的動作循環(huán)通常包括：原位停止 死擋鐵停留 原位停止，其電氣控制原理圖如圖 2所示。 圖 1 組合機床動力滑臺工作循環(huán) 圖 2 電氣控制原理圖 鏜兩用組合機床的工作流程圖 組合鉆床工作流程圖如圖 3 所示，鉆鏜兩用組合機床各電動機控制要求： 鉆鏜兩用組合機床各電動機只有在液壓泵電動機 臺液壓系統(tǒng)只有在液壓泵工作后，才能啟動。刀具電動機 3應在滑臺進給循環(huán)開始時啟動運轉，滑臺退回原位后停止運轉。切削液壓泵電動機 以在滑臺工進時自動啟動，在工進結束后自動 停止，也可以用手動方式控制啟動和停止。 - 5 - 圖 3 工作流程圖 鏜兩用組合機床的控制過程 電磁閥動作的控制 機床動力滑臺、工件定位、加緊裝置控制要求：機床動力滑臺、工件定位、加緊裝置由液壓系統(tǒng)驅動。電磁閥 制定位銷液壓缸的運動方向； 左機滑臺油路的換向電磁閥； 右機滑臺油路中的換向電磁閥。如表 1示： - 6 - 從表 1可以看出，電磁閥 圈通電時，機床工件定位裝置將工件定位；當電磁閥 電時，機床工件夾緊裝置將工件夾緊；當電磁閥 電時，左機滑臺快速移動；當電磁閥 電時，右機滑臺快速移動；當電磁閥 機滑臺或右機滑臺工進；當電磁閥 電時，左機滑臺或右機滑臺快速后退；當電磁閥 開定位銷；當電磁閥 床撥開定位銷；定位銷松開后，撞擊行程開關 床停止運行。 鏜兩用組合機床的總控制過程 當需要機床工作時，將工件裝入定位夾緊裝置，按下液壓系統(tǒng)啟動按鈕 床按如下步驟工作 : 按下液壓系統(tǒng)啟動按鈕 位停止 死擋鐵停留 原位停止。在左、右兩面動力滑臺快速進給的同時，左機刀具電動機 機刀具電動機 動運轉工作，提供切削動力 ；在左、右兩面動力滑臺工進時，切削液電動機 工進結束時切削液泵電動機自動停止。在滑臺退回原位后，左、右機刀具電動機 止運轉。 - 7 - 3、鉆鏜兩用組合機床的液 壓系統(tǒng)設計 定系統(tǒng)方案 a) 執(zhí)行機構的確定 液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸和液壓馬達，前者實現(xiàn)直線運動，后者完成回轉運動。本系統(tǒng)選擇雙作用單活塞桿液壓缸。 b) 執(zhí)行機構的運動控制回路 液壓執(zhí)行元件確定后，其運動方向和速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。由于本系統(tǒng)工作在小 流量場合，因此采用適合此流量的方向控制回路，即通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。速度控制的相應調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者結合的容積節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速一般定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度，這種調(diào)速方式結構簡單，適用于功率不大的場合，本系統(tǒng)就是采用這種方式。缺點是效率低，發(fā)熱量交大，但是對于不是頻繁工作的系統(tǒng)來說，只要按發(fā)熱功率計算出合適的油箱即可解決。正是因為其發(fā)熱量大，所以節(jié)流調(diào)速一般用開式循環(huán)。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油 箱。開式回路，結構簡單，散熱性好，但就是油箱體積大。 c) 其它回路 因為為了保證整個系統(tǒng)的可靠性和安全性，所以必須設置安全鎖止機構。這需要鎖緊即保壓回路。鎖緊回路的主要功用是使液壓缸能在任意位置上停留，且不因外力作用而移動位置，本系統(tǒng)采用液控單向閥的鎖緊回路。壓力油經(jīng)左邊液控單向閥進入液壓缸左腔，同時通過控制口打開右邊液控單向閥，使液壓缸右腔的回路可經(jīng)右邊液控單向閥及換向閥流回油箱，活塞向上運動。反之，活塞則向下運動。到了需要停留的位置，只要使換向閥處于中位，因閥的中位為 H 型機能，所以兩個液控單向閥均關閉 ，使活塞雙向鎖緊?；芈分杏捎谝嚎貑蜗蜷y的密封性好，泄漏極少，鎖緊的精度主要取決于液壓缸的泄漏。為加強安全系數(shù)，還用到了平衡回路，功用是機構不工作時，不致因受負載重力作用而使執(zhí)行機構自行下落。本系統(tǒng)采用液控單向閥串連單向節(jié)流閥的平衡回路，這種回路鎖定性好，工作可靠。卸荷回路采用 M 型中位機能，切換時液壓沖擊小。 - 8 - 定液壓系統(tǒng)圖 液壓執(zhí)行元件及各基本回路確定之后，把它們有機地組合在一起，去掉重復多余的元件即可。具體的液壓系統(tǒng)圖如下圖 4所示： 圖 4液壓系統(tǒng)圖 本液壓系統(tǒng)主要實現(xiàn)動力滑臺的上升、下降等幾個動作，它的液壓油流向不一樣。要實現(xiàn)液壓缸的上升動作，首先要把三位四通換向閥打到左位液壓油從油箱通過過濾器過濾被液壓泵吸收。經(jīng)過換向閥左位運行到節(jié)流閥和單向閥的交接處，因為單向閥只允許液壓油從上往下流動，所以液壓油經(jīng)過節(jié)流閥，同時節(jié)流閥可以通過調(diào)節(jié)流量來調(diào)節(jié)舉升機舉升的速度。液壓油流到雙控液壓閥左邊液控單向閥經(jīng)過單向閥進入液壓缸左腔，同時通過控制口打開右邊液控單向閥，使液壓缸右腔的回路可經(jīng)右邊液控單向閥及換向閥流回油箱，活塞向右運動，實 現(xiàn)舉升機舉升的動作。要實現(xiàn)液壓缸的下降動作，則要把三位四通換向閥打到右位液壓油從油箱通過過濾器過濾被液壓泵吸收。經(jīng)過換向閥右位流到雙控液壓閥右邊液控單向閥進入液壓缸右，同時通過控制口打開右邊液控單向閥，使液壓缸左腔的回路經(jīng)過節(jié)流閥，液控單向閥，單向閥及換向閥流回油箱，活塞向左運動，實現(xiàn)舉升機下降的動作。液壓缸和液控單向閥之間的節(jié)流閥可以改變舉升機下降的速度。要實現(xiàn)鎖止的動作，舉升機動作時到了需要停留的位置，只要使換向閥處于中位，因閥的中位為 以兩個液控單向閥均關閉，使活塞雙向鎖緊?；芈分杏捎谝嚎貑?向閥的密封性好，泄漏極少，鎖緊的精度主要取決于液壓缸的泄漏。 對于此液壓系統(tǒng)一般都是把換向閥至于中位，打開液壓泵，由于換 - 9 - 向閥中位卸荷能力，所以液壓泵打開之后液壓油也會流到油箱。而如果先開液壓泵，換向閥沒有調(diào)整，則可能會引起事故，如果換向閥左位舉升機就會舉升，如果在右位舉升機就會下降。所以液壓泵的開啟要等換向閥調(diào)到中位才可以。 壓缸的設計計算 壓缸的類型及結構形式 液壓缸有多種類型。按作用方式可分為單作用式和雙作用式兩種；按結構形式可分為活塞式、柱塞式、組合式和擺動式四大類。 其中，單作用液壓缸分為：單活塞桿液壓缸、雙活塞桿液壓缸、柱塞式液壓缸、差動液壓缸和伸縮液壓缸。但是，差動式液壓缸和柱塞式液壓缸只能單作用而不能雙作用。組合液壓缸包括：彈簧復位式、齒條式、串聯(lián)式和增壓式四種。擺動液壓缸又分為：單葉片式和雙葉片式兩種。下面以一種典型液壓缸為例，說明液壓缸的基本組成。 空心活塞式液壓缸如上圖所示。它由缸筒，活塞，活塞桿，缸蓋，密封圈，導向套，壓板等主要零件成。這種液壓缸活塞桿固定，缸筒帶動工作臺作往復運動。活塞用錐銷與空心活塞桿連接，并用堵頭堵死活塞桿的一頭。缸筒兩端外圓上套有鋼絲環(huán)，用于阻止壓板向外移動，從而通過螺栓將缸蓋與壓板相連（圖中沒有畫出），并把缸蓋壓緊在缸筒的兩端。為了減少泄漏，在液壓缸中可能發(fā)生泄漏的結合面安放了密封圈和紙墊?？招幕钊麠U和其上的油口 a、 c 提供了液壓缸的進、出油口。 - 10 - 當缸筒移動到左、右終端時，油口 a、 c 的開度逐漸減小，造成回油阻力逐漸增 大，對運動部件起到制動緩沖作用。在缸蓋上設有與排氣閥（圖中沒有畫出）相連的排氣孔，可以排出液壓缸中的空氣，使運動更加平穩(wěn)。 表 2類型 速度 作用力 特點 單 作 用 液 壓 缸 雙活塞桿液壓缸 U=q/=塞的兩側都裝有活塞桿，只能向活塞一側供給壓力油，由外力使活塞反向運動 單活塞桿液壓缸 U=q/1=塞僅單向運動，返回行程利用自重或負荷將活塞推回 柱塞式液壓缸 U=q/1=塞僅單向運動，由外力使柱 塞反向運動 - 11 - 差動液壓缸 U3=q/3=使速度加快，但作用力相應減小 伸縮液壓缸 短缸獲得長行程；缸由大到小逐節(jié)推出，靠外力由小到大逐節(jié)縮回 雙 作用液壓缸 雙活塞桿液壓缸 U1=q/2=q/1=（ 1 2 雙邊有桿，雙向液壓驅動，雙向推力和速度均相等 單活塞桿液壓缸 U1=q/2=q/1=（ 1 2 單邊有桿，雙向液壓驅動，V 2 - 12 - 伸縮液壓缸 向液壓驅動，由大到小逐節(jié)推出，由小到大逐節(jié)縮回 組 合 液 壓 缸 彈簧復位液壓缸 向由液壓驅動，回程彈簧復位 串聯(lián)液壓缸 U1=q/（ 2） U2=1=1=22） 用于缸的直徑受限制，而長度不受限制處，可獲得在的推力 增 壓 缸 活塞缸和柱塞缸組合而成，低壓油送入 A 腔， - 13 - 齒條液壓缸 塞的移動通過傳動機構變成齒輪的往復回轉運動 擺動液壓缸 單葉片液壓缸 W =8q/（ b（ T=p（ D^2）b/8 把液壓能變?yōu)榛剞D的機械能，輸出軸擺動角 < 300度 雙葉片液壓缸 W =4q/（ b（ T=p（ D^2）b/4 把液壓能變?yōu)榛剞D的機械能，輸出軸擺動角 < 150度 注： b— 葉片寬度； D— 葉片的底端 、頂端直徑； w— 葉片軸的角速度；論轉矩 壓缸的工作壓力 根據(jù)負載并查表，初選工作壓力 算液壓缸的尺寸 鑒于磨頭要求快進、快退速度相等，可選用單桿式輕負載型油缸。無桿腔工作面積 桿腔工作面積 且 即活塞桿直徑 d 與缸筒直徑 D 呈 d=關系。 回油路上背壓 - 14 - 油路壓力損失△ ()=4182× 10)= ?/)14( A =d= 2348D=50mm d=35油缸兩腔的實際有效面積為： =102=π (4=10據(jù)上述 D 與 估算油缸在各個工作階段中的壓力。 壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計算 工況 推力 F/N 回油腔壓力 油腔壓力 入流量/ L/ 輸入功率/P 計算公式 快進 啟動 1289 0 - 2112F A ??1 2 1 A 1P p Q??加速 1193 1p p p? ??△ P= - 恒速 645 進 4182 211F p 12Q P p Q??快 啟 1289 0 - 2112F p - 15 - 退 動 2Q 1P p Q??加速 1193 - 恒速 645 壓缸工況圖 壓缸推力的計算 根據(jù)系統(tǒng)工況，可知油壓范圍介于 14間 ，故根據(jù)油缸推力計算公式可知： F= 壓系統(tǒng)的壓力損失計算 1）快進 滑臺快進時，油缸差動連接，進油路上通過單向閥 3 的流量是6L/過電液換向閥 4，油缸有桿腔的回油與進油路匯合， 并進入無桿腔。因此進油路上的總壓降為 ∑△ (6/63)2+(6/80)2+(3)2] =( 壓力閥不會被打開 ，油泵的流量全部進入油缸?；赜吐飞?，油缸有桿腔中的油液通過電液換向閥 4 和單向閥 9 的流量都是 - 16 - 后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥 5 流入無桿腔。由此可算出快進時有桿腔壓力 △ p=(0)2+(3)2+(3)2] =(值小于原估計值 以是安全的。 2）工進 工進時，油液在進油路上通過電液換向閥 4 的流量為 調(diào)速閥 7處得壓力損失為 液在回油路上通過換向閥 4的流量是 背壓閥 10 處得壓力損失為 過順序閥 11 的流量為（ 6+=此這時油缸回油腔的壓力 (0)2+(3)2] =(值小于原估計值 重新計算工進時油缸進油腔壓力 p1 F`+(4182+106× 10106× 10數(shù)值與 近。 3）快退 快退時，油液在進油路上通過換向閥 4 的流量為 6L/液在回油路上通過單向閥 7、換向閥 4 和單向閥 13的流量都是 此進油路上總壓降為 ∑△ (6/63)2+(6/80)2]=(值較小，所以液壓泵驅動電動機的功率是足夠的。回油路上總壓降為 ∑△ (3)2+(0)2+ 3） 2] =( 此值與 近，不必重算。所以快退時液壓泵的最大工作壓力pp=△ 因此液壓泵卸荷的順序閥 11 的調(diào)壓應大于 4、鉆鏜兩用組合機床的 計 入輸出點分配 - 17 - 列出鉆鏜兩用組合機床 輸入 \輸出點分配表，見表 2選擇 由表 知， 24 個輸入點， 16 個輸出點，根據(jù)電壓的不同選用輸入有 4 個點的輸入模塊，分別為 輸出有 4 個點的模塊分別為 合鉆孔組合機床 制接線圖 根據(jù)表 如上所述，畫出鉆鏜兩用組合機床 制接線 - 18 - 圖如圖 5 所示 : 圖 5 - 19 - 5、鉆鏜兩用組合機床 制程序 計鉆鏜兩用組合機床自動控制圖 根據(jù)鉆鏜兩用組合機床的控制要求，設計鉆鏜兩用組合機床 圖 6、 7 所示： 圖 6 圖 7 - 20 - 結 論 本次畢業(yè)設計的題目是鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設計，直到今天，畢業(yè)設計總算接近尾聲了，通過這次對于鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設計，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更 加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 - 21 - 致 謝 在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段 的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類鉆鏜兩用組合機床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的相關資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且 鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。 另外也感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設計。 - 22 - 參考文獻 [1] 張福學編著 及其應用[J]子工業(yè)出版社， 2000. 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