468q发动机缸体立式组合钻床液压系统液压站及plc设计本科论文.docx
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468q发动机缸体立式组合钻床液压系统液压站及plc设计本科论文
摘要
本设计主要介绍了以立式钻床组合机床为对象,依据组合机床的一些已知参数和液压系统设计的基本原理,设计出合理的液压站。
其中包括液压集成块、油箱,拟出合理的液压系统图及实现钻孔自动控制的PLC梯形图。
本设计液压部分中主要包括工况分析,拟定液压系统原理图,供油方式,调速方式,速度转接方式及夹紧回路等所需液压元件的选择;液压集成块的设计包括对集成块底板及供油块,顶板及测压块,压力块等的设计;液压站的设计包括液压油箱,液压泵装置及电动机,液压站的装配等的选择和设计。
液压系统的PLC设计以F1一40MRPLC为主控制器,基于FXGP/WIN—C软件,采用PLC梯形图编程方式。
用顺序控制设计开发了控制程序,实现机床的自动循环加工。
关键字:
液压站、集成块、油箱、液压系统、PLC梯形图,梯形图语言。
Abstract
Thisdesignintroducesacombinationofverticaldrillingmachinefortheobject,basedonsomecombinationoftheknownmachinetoolhydraulicsystemdesignparametersandthebasicprinciplesofrationaldesignofhydraulicstation.Includingthehydraulicmanifoldblocks,fueltanks,tobeareasonableplanandtherealizationofthehydraulicsystemofautomaticcontrolofthePLCladderdrill.
Themainpartofthedesignofhydraulicconditions,includinganalysis,preparationofschematicdiagramofhydraulicsystem,fuelsupplymeans,speedcontrolmode,thespeedofswitchingcircuits,suchasclampingmeansandthenecessarychoiceofhydrauliccomponents;HydraulicManifoldDesignincludingthefloorandthesupplyofchipblocks,roofandthepressureblock,block,suchasthedesignpressure;Hydraulicdesign,includinghydraulictanks,hydraulicpumpsandelectricalequipment,hydraulicstationoftheassembly,suchastheselectionanddesign.PLChydraulicsystemdesignedtoF1-40MRPLC-basedcontroller,basedonFXGP/WIN-Csoftware,thewaytheuseofPLCladderprogramming.Sequencecontrolwiththedevelopmentofcontrolproceduresdesignedtoachievetheautomaticmachinetoolprocessingcycle.
Keyword:
hydraulicstations,chip,fueltanks,hydraulicsystem,PLCLadderDiagram,LadderDiagramlanguage.
绪论
毕业设计是我们在学习完全部课程后的一次全面的、深入的、综合性的复习,对巩固、深化和升华学生所学理论知识,培养学生创新精神、独立工作能力、分析和解决问题能力起着重要作用,也是一次理论联系实际的训练,更是对大学所学课程的检验。
这次设计对我们今后的工作与学习有重要的影响,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
我们要认真努力地做好每一步,全身心地投入其中。
本设计主要是对组合钻床的液压系统、液压站的设计及其PLC梯形图对工作循环的自动控制。
虽然此系统比较简单,但其中包含了许多液压方面的知识以及机械设计的基本理论。
组合机床是由许多通用元件及少量的专用部件组成的,它能从多工位,多轴对一个或几个工件同时进行加工,液压系统的设计对其有重要作用。
我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练,从中锻炼自己分析问题和解决问题的能力,为今后的工作、学习打下一个良好的基础。
第一章液压系统的设计
第一节概述
现设计一台468Q发动机缸体立式组合钻床动力滑台液压系统的设计,工作循环是:
工件夹紧——>工作台快进——>工进——>快退——>工件松开。
运动部件的重力为12000N,快进快退速度相等为5m/min,工进速度为0.9-18.0mm/s,最大行程200mm,其中工进行程为40mm。
最大切削力为14500N,采用平面导轨,夹紧力为15000N,夹紧时间为1s,夹紧缸行程20mm。
第二节工况分析
一、循环图的绘制
根据已知条件,快进和快退的速度相等均为5m/min,快速进给行程取160mm,工作进给行程取胜40mm,工作进给速度要求无级调速,速度为54—1080mm/min,运动部件的速度循环图,如图1-1所示。
图1-1速度循环图
二、计算外负载
在负载分析中,对本设计而言,液压缸所受外负载F包括三种类型,即工作负荷Fw,运动部件速度变化的惯性负载Fa,导轨摩擦阻力负载Ff,计算各阶段的外负载并绘制负载图。
液压缸所受外负载F包括三种类型,即
F=Fa+Ff+Fw
式中:
Fw——工作负载,本设计工作负载取14500N;
Fa——运动部件速度变化时的惯性负载;
Ff——导轨摩擦阻力负载,启动时为静摩擦阻力,启动后为动摩擦阻力,对于平轨,Ff可由下式求得:
Ff=f(G+Frn);
G——运动部件重力;
Frn——垂直于导轨的工作负载,本设计中为零;
f——导轨摩擦系数,本设计中取静摩擦系数为0.2,动摩擦系数为0.1。
则求得
Ffs=0.2x12000N=2400N
Ffa=0.1x12000N=1200N
上式中Ffs为静摩擦阻力,Ffa为动摩擦阻力。
Fa=
式中:
g——重力加速度;
——时间内的速度变化量;
——加速或减速时间,一般=0.01~0.5s;
本设计中
Fa=N=2466N
根据上述计算结果,列出各工作阶段所受的外负载(见表1-1),并画出如图1-2
表1-1工作循环各阶段的外负载
工作循环
外负载F(N)
启动、加速
F=Ffs+Fa
4866
快进
F=Ffa
1200
工进
F=Ffa+Fw
15700
快退
F=Ffa
1200
图1-2负载循环图
第三节制定基本方案和拟定液压系统原理图
、确定供油方式
根据系统所受负载变化以及速度的变化来确定系统的供油方式。
考虑到该机床在工作进给时负载较大,速度较低.而在快进、快退时负载较小,速度较高。
应从节省能量、减少发热考虑泵源系统.
双泵供油或变量泵供油能随时根据负载调节流量所以选用双泵供油或变量泵供油。
采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。
、调速方式的选择
组合机床工作时一般用于低速切削金属,要求速度低输出力大,运行平稳,效率高.
在液压系统中,一般液压源是共用的,要解决各执行元件的不同速度要求,只能用速度控制回路来调节。
进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀,根据钻床类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点,决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。
这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点,并且调速阀装在回油路上,具有承受负切削力的能力。
、速度换接方式的选择
本系统采用电磁阀的快慢速换接回路,它的特点是结构简单、调节行程比较方便,阀的安装也较容易,但速度换接的平稳性较差。
若要提高系统的换接平稳性,则可改用行程阀切换的速度换接回路。
、夹紧回路的选择
用二位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时,为了避免工作突然失电而松开,应采用失电夹紧方式、考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时仍能保持夹紧力,所以接入节流阀调速和单向阀保压,在该回路中还装有减压阀,用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。
根据以上的方案把所选择的液压回路组合起来,并根据需要作出必要的修改调整,最后即可组合成图1-3所示的液压系统原理图。
图1-3采用出口节流阀式节流调速回路,与进口节流阀式节流调速回路相比较,出口节流阀式节流调速回路中的节流阀能使液压缸回油腔形成一定的背压,因而,它能承受负值负载,而进口节流阀式节流调速回路只有在液压缸回油路上设置背压阀后,才能承受负值负载;但这样要增加进口节流阀式节流调速回路的功率失。
在出口节流阀式节流调速回路中,流经节流阀而发热的油液,直接流回油箱冷却;而进口节流阀式节流调速回路中流经节流阀而发热的油液,还要进入液压缸,对热变形有严格要求的精密设备会产生不利的影响。
根据以上分析,出口节流阀式节流调速回路比较好。
图1-3液压系统原理图
、液压系统工作原理
工件夹紧
液压泵电动机起动后,电气控制系统发出工件夹紧信号,电磁阀4YA失电,二位四通阀11右位工作,压力油经减压阀8、单向阀9、二位四通阀11、单向控制阀12进入夹紧缸的大腔,小腔回油经二位四通阀11流入油箱,工件夹紧。
当夹紧到位后压力继电器13动作,表示工件夹紧
工作台快进
压力继电器13动作后,电气控制系统发出快速移动信号,电磁阀1YA得电,三位四通阀5左位工作,接通工作油路,压力油进入工作液压缸15大腔,小腔内回油经过二位三通阀7再进入工作液压缸15大腔,使滑台向前快速移动。
工作台工进
滑台快速移动到接近加工位置时,此时由于负载增加,工作油路油压升高.进油量的减少使得滑台移动速度降低,此时二位三通7不再把压力油流回液压缸15大腔,而是通过单向调速阀6流入三位四通阀5,最后流入油箱.
工作台快退
滑台工进到终点时,终点行程开关被压下,使电磁阀1YA断电,而电磁阀2YA得电,三位四通阀5右位工作,接通工作油路,压力油通过单向调速阀6流入二位三通阀7进入液压缸15小腔,使滑台快速退回。
同时大腔内的回油直接通过三位四通阀5流回油箱。
当滑台快速退回原位,原点行程开关被压下,电磁阀2YA失电,三位四通阀5回中间位置,切断工作油路,滑台停止于原位。
工件松开
当滑台回原位停止后,电气控制系统发出工件松开信号,使电磁阀4YA得电,二位四通阀11左位工作,改变油路的方向,压力油进入夹紧缸小腔,大腔内的回油经二位四通阀11流回油箱,使工件松开,同时压力继电器13复位。
取下工件,一个工作循环结束。
第四节液压元件及电动机的选择
、液压系统的计算和选择液压元件
液压缸主要尺寸的确定
1)工作压力p的确定。
工作压力p可根据负载大小及机器的类型来初步确定,现参阅«液压系统设计简明手册»中表2-1取液压缸工作压力为3MPa.
2)计算液压缸内径D和活塞杆直径d.由负载图知最大负载F为15700N,按«液压系统设
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