千斤顶专用车床设计说明书DOC.docx
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千斤顶专用车床设计说明书DOC
SHANDONGUNIVERSITY OF TECHNOLOGY
课程设计说明书
千斤顶油缸加工专用机床
电气控制系统设计
学院:
专业:
学生姓名:
学号:
指导教师
2014年7月
目录
1设计任务
2设计要求
2.1专用机况概论
2.2控制要求
2.3液压缸结构
2.4机床结构及工作原理
2.5机床液压系统及工作原理
3设计分析
3.1继电器设计分析
3.1.1主电路工作原理
3.1.2控制电路工作原理
3.1.3指示照明工作原理
3.2PLC设计分析
3.2.1I/O点分配表
3.2.2PLC的I/O分配及外部接线图
3.2.3PLC的梯形图
4千斤顶液压缸加工专用机床元器件的选择
4.1电机的选择
4.2电源开关QS的选择
4.3熔断器的选择
4.4中间继电器的选择
4.5热继电器的选择
4.6接触器的选择
4.7时间继电器的选择
4.8行程开关的选择
4.9压力继电器的选择
4.10按钮的选择
4.11变压器的选择
4.12导线的选择
5元器件目录表
6设计小结
1设计任务
1)设计并绘制电气原理图(继电器设计),选择电器元件,编制元件目录表。
2)PLC设计,PC选择及I/O的分配,根据控制要求设计必要的硬件系统,绘制梯形图、编写程序。
3)编制设计说明、使用说明书与设计小结
4)列出设计参考资料目录。
2设计要求
2.1专用机况概论
1.专用机床概况介绍本机为专用于斤顶油缸两端面的加土,采用装在动力沿台上的左、右两个动力头同时进行切削。
动力头的快进、工进及快退由液压油缸驱动。
液压系统采用两位四通电磁阀控制,并用调整死挡铁方法实现位置控制。
机床的动作程序是:
1)零件定位。
人工将零件装入夹具后,定位油缸动作定位以保证零件的加工尺寸。
2)工件夹紧。
零件定位后,延时l5s,夹紧油缸动作使零件固定在夹具内。
同时定位油缸退出以保证滑台人位。
3)滑台人位。
滑台带动夹具一起快速进入加工位置。
4)加工零件。
左右动力头进行两瑞面切削加工,动力头到达加工终点,延时30s后动力头停转,快速退回原位,
5)滑台复位,左右动力头退回原位后,滑台复位。
6)夹具松压。
当滑台复位后夹具松开,取出零件。
油缸各动作由电磁阀控制,电磁阀动作要求如表所示。
2.2控制要求
1)专用机床能半自动循环工作,又能对各个动作单独进行调整。
2)只有在油泵工作,油压达到一定的压力后(由压力继电器控制),才能进行其他的控制
3)各程序应有显示并有照明要求.
4)必要的电气联锁与保护.
2.3液压缸结构
1)工件台
即可装卸工件的部分,当工件处于可被加工位置时,先用定位油压缸对其进行定位夹紧,工件处于固定不动的状态,这样可以进行高精度的加工。
2)动力头
动力头用动力头电机带动,它能够同时完成刀具切削运动和进给运动,在液压系统中动力头主要完成刀具的切削运动,进给运动主要靠液压滑台来实现。
3)液压滑台
液压滑台主要是由油泵电机控制来完成两个动力头的进给运动,既快进、工进和快退。
它的换向主要靠电磁阀改变压力油路来实现的,因为液压系统可以方便地进行无级调速,正反向平稳,冲击力小,便于频繁的换向,它可以电气控制系统相配合。
因此,液压动力滑台在组合机床及专用机床都得到了广泛的应用。
2.4机床结构及工作原理
千斤顶液压刚两端的加工,采用装在动力滑台上的左右两动力头同时进行切削,机床属于双面单工为组合机床。
千斤顶液压缸两端面加工机床有两个液压滑台、动力箱、固定式夹具、底座、床身和液压站等部件组成。
千斤顶液压缸两端加工机床工作循环如图2-1所示,加工时,将工件放在工作台上并夹紧,当工件夹紧后,发出加工指令,左右滑台开始快进,当接近加工位置时,左右滑台变为共进进给,直至终点后在快退返回。
至原来左右台分别停止,并将工件放松取下,工作循环结束。
2.5机床液压系统工作原理
千斤液压缸两端面加工机床采用了两位四通电磁阀控制,工件的定位是由液压缸4驱动,工件的夹紧、放松是由液压缸7驱动,动力投的快进、工进以及快退是由液压缸12驱动的。
人工将零件装入夹具后,打开运行按钮,只有电磁换向阀YV1得电,电磁换向阀右位接通,液压泵流出的液压油驱动液压缸左行,插入定位销,将工件定位;工件定位后,延长一段时间,电磁换向阀YV2得电,液压油经过压力油经阀,驱动液压缸7动作,将零件固定在夹具内,压力继电器检测到油路到一定压力,零件夹紧后,电磁换向阀YV3、YV4、YV5同时得电,同时,为了保证滑台入位,YV1失电,是定位油缸退出,YV4得电,使液压缸左行快进,快速进入加工位置,回油经单向阀14流入油缸;当液压缸12驱动动力头到达加工位置时,YV5失电,回油经调速阀17,单向阀15流入油缸,机床进入工进状态,左右动力台进行两端面切削加工;当动力头到达加工终点时,停止工进,延长一段时间后,YV4失电,液压油经过单向阀13,快速退回原位;左右动力头退到原位后,YV3失电,使滑台复位;滑台复位后,YV2失电,夹具放松,可以取出工件。
3设计分析
3.1.1主电路工作原理
1)油泵电动机M1只是带动油泵的输出压力油,所以只需要单相运行。
当按下SB2时,油泵电机启动,对应的其他控制接在压力继电器的后面,所以当油泵电机启动后,才能进行其他控制。
2)电动机M2的控制,电动机M2是分别带动左、右动力头的刀具切削运动,它的进给换向主要靠液压滑台来实行,所以也只需要单相运行。
并分别用接触器KM1、KM2控制。
只有当油压达到一定数值后,压力继电器闭合才能接通控制M2的电路进行工件加工。
3.1.2控制电路工作原理
1)合上电源开关QS后按下按钮SB2,KM1得电并自锁,油泵电动机启动,当油压达到一定数值时,压力继电器闭合。
2)零件定位
当启动油泵电机,压力继电器闭合后,按下SB2,工人将零件装入夹具后,碰到行程开关SQ1,SQ1常开触点闭合使中间继电器KA1得电并自锁,同时KA1常开触点闭合接通时间继电器KT1并使电磁阀YV1得电。
即可对零件进行定位
3)零件夹紧
零件定位后时间继电器KT1延时15S,KT2常开触点闭合,接通中间继电器KA2并自锁。
同时KA2常开触点闭合使电磁阀YV2得电。
YV2改变油路对零件进行夹紧。
4)滑台入位
当夹紧动作完成时,触碰行程开关SQ2,SQ2常开触点闭合接通时间继电器KT4并自锁。
确保定位油缸退出。
延时15S后KT4常开触点闭合接通中间继电器KA3并自锁,同时使KM1、KM2得电,电动机M1、M2启动为加工做准备。
KA3常开触点闭合使电磁阀YV3得电且KA3常闭触点断开,KA1断电使YV1失电。
滑台带动动力头一起快速进入加工位置。
5)加工零件
滑台入位后触碰行程开关SQ3,SQ3常开触点闭合接通KA4、KA5并自锁,同时KA4、KA5常开触点闭合使YV4、YV5得电,滑台带动动力头对零件进行加工,工进开始。
6)加工停止
当动力头加工到达终点位置时,滑台碰到行程开关SQ4,SQ4常开闭合使时间继电器KT3得电并自锁。
同时SQ4常闭触点断开,KA2、KA3、KA4、KA5失电使电磁阀YV2、YV3、YV4、YV5同时断电,停止工进。
7)滑台退位
时间继电器KT3延时30S后,KT3常闭触点断开,使KM1、KM2线圈失电,电动机M2停转。
同时KT3常开触点闭合,再次接通KA2、KA3使电磁阀YV2、YV3得电,滑台快速退位。
8)滑台复位
当滑台退到原位时,压下行程开关SQ5,SQ5常开触点闭合,使中间继电器KA6得电并自锁。
同时KA6常闭触点断开,KA3失电使YV3断电,实现滑台复位。
KA6常开触点闭合接通时间继电器KT5,延时15S后KT5常闭触点断开切断中间继电器通路。
9)夹具松压
滑台复位后,压下行程开关SQ6,SQ6常闭触点断开,使YV2断电,达到夹具松压。
SQ6常开触点闭合接通时间继电器KT6并自锁,延时15S后KT6常闭触点断开切断时间继电器KT2、KT3、KT4、KT6通路。
即工作循环如下:
工件定位工件夹紧滑台入位加工零件滑台复位夹具松开。
3.1.3指示照明电路工作原理
EL起机床照明作用,L1~L5分别指示机床的各个工作情况,由KA1、KA2、KA3、KA4、KA5常开触点的闭合控制。
3.2PLC设计分析
I/O分配表
输入点
输出点
停止按钮SB1
X1
KM1
Y1
启动按钮SB2
X0
KM2
Y2
手动开关SB3
X2
KM3
Y3
手动开关SB4
X3
YV1
Y4
手动开关SB5
X4
YV2
Y5
手动开关SB6
X5
YV3
Y6
手动开关SB7
X6
YV4
Y7
手动开关SB8
X7
YV5
T8
手动开关SB9
X8
3.2.1I/O点分配表
3.2.2PLC的I/O分配及外部接线图
3.2.3PLC的梯形图
根据I/O分配图和外部接线图,设计要求千斤顶液压缸两端加工机床工作循环,加工时,将工件放在工作台上并夹紧,当工件夹紧后,发出加工指令,左右滑台开始快进,当接近加工位置时,左右滑台变为共进进给,直至终点后在快退返回。
至原来左右台分别停止,并将工件放松取下,工作循环结束。
其中通过延时来使工件充分夹紧和放松,从而使工作可靠安全,运行符合要求。
4千斤顶液压缸加工专用机床元器件的选择
4.1电机的选择
油泵电动机M1选用Y801-4,性能指标为0.55KW1.6A380V;左右动力头电动机M2选用Y132S-4,性能指标为5KW15.4A380V。
4.2电源开关QS的选择
QF主要用于电源与电气元件的连接,因此QF的选择主要考虑电动机M1、M2的额定电流和启动电流。
由3.1知额定电流数值,计算得额定电流之和为17A,所以QF选择HK10-30/3型刀开关,额定电流30A。
4.3熔断器的选择
1)熔体电流计算公式为INF=(1.5~2.5)IMN
式中:
INF是熔体额定电流
IMN是电动机的额定电流
取系数为2.0计算
2)FU1起控制回路的短路保护作用,熔体额定电压、额定电流只要大于等于控制回路的实际负载电压电流即可。
控制回路负载电流为各线圈吸合时的工作电流,由于各个继电器及接触器的线圈额定电压为380V,吸收功率为156W,单个线圈电流为:
IN`=P/U=156/380=0.5A
合计有20个线圈:
IN=2*20IN`=49A
所以FU1选择RC1A-60型熔断器,熔体电流为50A。
3)FU2作为照明电路的短路保护。
因选电压为36V功率为40W的照明灯,其消耗电流为2.78A,故选用RL1-15型熔断器,熔体电流为4A。
4.4中间继电器的选择
共用了7个中间继电器,主要起中间转换作用,对它们选择的主要技术参数为线圈额定电压、常开常闭触点数量,以及中间继电器的额定电压。
因控制回路电压为交流380V,所以中间继电器选用JZ7-44型。
4.5热继电器的选择
热继电器的作用是电动机的过载保护的自动电器,热继电器主要根据电动机的额定电流来确定其型号、热元件的电流等级和整定电流。
其计算公式如下:
IJN=(0.95~1.05)IN
所以FR1、FR2选择的型号分别为:
JR16-20/3、JR10-10/3。
4.6接触器的选择
根据负载回路的电压电流,接触器所控制回路的电压及所需触点的数值来进行接触器的选择。
接触器线圈额定电压为127V,接触器主要用于接通和分断电路,所以它的实际电流远远大于所控制支路的电流,通常取额定电流的6倍左右。
所以,KM1选CJ20-40(主触头额定电流为25A)
KM2选CJ20-160(主触头额定电流为100A)
4.7时间继电器的选择
选用JS23-1型通用延时继电器,这种继电器是在线圈得电后延迟一定时间(0.2~30S),触头才动作。
4.8行程开关的选择
本设计中选用双轮自动复位式行程开关,查相关手册可选用JLXK1-222。
4.9压力继电器的选择
查电气手册可选压力继电器为YJ-1。
4.10按钮的选择
本设计共用了18个按钮,大部分按钮额定电流为5A能满足控制回路的电流要求。
根据控制回路电压为交流380V,选定各按钮型号为LA18(即一常开一常闭触点)额定电压为交流380V。
SB1为停止按钮,颜色为红色,启动按钮为绿色。
4.11变压器的选择
根据控制要求,需AC380V、AC36V电源,查手册选用BK-100型变压器。
4.12导线的选择
1)主电路中电动机M2电流为15.4A,所以导线选L121型4芯铜线(4mm2);电动机M1电流为1.6A,导线选BVR型4芯铜线(1mm2)。
2)控制电路导线选择BVR型4芯铜线(1mm2)
5元件目录表
元器件明细表
符号
名称
型号
规格
件数
作用
M1
液压泵电动机
Y801-4
0.55KW
1
带动滑台运动工作
M2
左、右动力头电动机
Y132S-4
5KW
1
带动动力头加工零件
QF
刀开关
HK-30/3
380V,30A
1
引入电源
KM1
交流接触器
CJ20-160
380V,25A
1
控制油泵电动机工作
KM2
交流接触器
CJ20-40
380V,100A
1
控制左、右动力头电动机工作
KA1
中间继电器
JZ7-44
380V
1
控制零件定位
KA2
中间继电器
JZ7-44
380V
1
控制工件夹紧
KA3
中间继电器
JZ7-44
380V
1
控制滑台人位
KA4
中间继电器
JZ7-44
380V
1
控制加工零件
KA5
中间继电器
JZ7-44
380V
1
控制退位
KA6
中间继电器
JZ7-44
380V
1
控制滑台复位
KA7
中间继电器
JZ7-44
380V
1
控制夹具松压
KT1
时间继电器
JS23-1
380V
1
控制接通KA2
KT2
时间继电器
JS23-1
380V
1
控制接通KA3
KT3
时间继电器
JS23-1
380V
1
控制动力头停转
SB1
按钮
LA18
红色
1
停止按钮
SB2
按钮
LA18
绿色
1
油泵电动机启动
SB3-16
按钮
LA18
绿色、红色
14
手动控制各个动作单独进行
FU1
熔断器
RL1-25
25A
1
液压电动机的短路保护
FU2
熔断器
RJ16-20/3
30A
1
主电路的短路保护
FR1
热继电器
RJ10-10/3
10A
1
油泵电机过载保护
FR2
热继电器
RJ16-20/3
20A
1
左右动力刀头电动机过载保护
P
压力继电器
YJ-1
380V
1
控制油压
SQ1
行程开关
JLXK1-222。
30A
1
控制接通KA3
SQ2
行程开关
JLXK1-222。
30A
1
控制接通KA4
SQ3
行程开关
JLXK1-222。
30A
1
控制接通KA5
SQ4
行程开关
JLXK1-222。
30A
1
控制接通KA6
6设计小结
本次课程设计是实现液压缸加工机床的电气控制,通过电动机带动动力头进行切削加工,由液压缸驱动快进,工进及快退。
通过此次设计,了解到了液压缸的原理和工作过程,同时掌握了PLC的设计和编程方法。
这不仅使对知识的掌握更加熟练,同时也学会了一种分析问题,解决问题的方法。
我们从一开始的一无所知到后来对电气控制有了初步了解并能自己设计简单的机床操作,我们的专用机床设计每有一点小进展都会让我们三个高兴好一阵。
直到今天完成的时候,一种成就感油然而生,我们知道,这是我们三个一起努力的结果。
在以后的学习中,我们依然会像这次课设这样努力,不断提高自己。
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