基于液壓傳動原理和plc控制的單面多軸組合鉆床畢業論文-預覽頁

　

【正文】 的基礎上生產的，并隨著社會生產的發展和科學技術的進步而漸趨完善。為使蒸汽機的發明付諸實用，1770年前后創制了鏜削蒸汽機汽缸內孔用的鏜床。 上世紀初以來，由于高速鋼和硬質合金等新型刀具材料相繼出現，刀具切削性能不斷提高，促使機床沿著提高主軸轉速、加大驅動功率和增強結構剛度的方向發展。 綜觀機床的發展史，它總是隨著機械工業的擴大和科學技術的進步而發展，并始終圍繞著不斷提高生產效率、加工精度、自動化程度和擴大產品品種而進行的，現代機床總的趨勢仍然是繼續沿著這一方向發展。 經過50多年的建設，我國機床工業從無到有，從小到大，現在已經成門類比較齊全，具有一定實力的機床工業體系，能生產5000多種機床通用品種，數控機床1500多種；不僅裝備了國內的工業，而且每年還有一定數量的機床出口。 組合機床的國內外現狀 世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世，30年代后組合機床在世界各國得到迅速發展。（1）行業企業產品結構的變化 組合機床行業企業主要針對汽車、摩托車、內燃機、農機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業提供專用設備，隨著我國加入WTO后與世界機床進一步接軌，組合機床行業企業產品開始向數控化、柔性化轉變。”組合機床行業企業正在以股份制、民營化等多種形式快速發展。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉臺組合機床等；隨著技術的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，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）、數字控制（NC）等，能任意改變工作循環控制和驅動系統，并能靈活適應多種加工的可調可變的組合機床。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規模的擴大，并使產品生產成本提高。組合機床技術的發展趨勢是： （1）廣泛應用數控技術 國外主要的組合機床生產廠家都有自己的系列化完整的數控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數控技術,從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。同時根據加工中心的發展,開發了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基礎組成了柔性加工自動線(FTL)。該系統由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產2000件,節拍時間為40秒。 （4）進一步提高工序集中程度國外為了減少機床數量,節省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產品,繼續采取各種措施,進一步提高工序集中程度。因此，課題設計的目的和意義在于，PLC控制方式的采用，提高了控制系統的靈活性、通用性、可靠性。其論文各章節內容如下：1 緒論 主要介紹本文設計的目的和意義，提出課題的研究內容和研究意義。 本章小結本章主要闡述了單面多軸組合鉆床液壓系統設計的目的、意義、背景及發展趨勢，提出了本課題的研究目標。 (3）控制元件——各種閥類 可控制和調節液壓系統的壓力、流量及液流方向，以改變執行元件輸出的力、速度及運動方向。在此討論的是靜態的、經驗的設計方法。液壓傳動具有顯著的優點，它的體積小、重量輕、結構緊湊，慣性小，可以快速啟動和頻繁換向，且能傳遞較大的力和轉矩；能方便的實現無極調速，且調速范圍大；傳遞運動均勻平衡、方便可靠，負載變化時速度較穩定；易于實現過載保護，用液壓傳動實現直線運動一般比機械傳動簡單。在設計過程中將通過全面方案論證，確定一部機器或機器的某一部分的傳動方式采用液壓傳動后，則考慮液壓傳動系統設計的基本內容和一般流程。因此在拿到設計任務書后首先要了解主機設計人員對液壓部分提出的要求。這些負載的大小可按具體情況，根據有關材料、手冊、計算出來。Ft177。FfdFm177。 同樣，執行機構在各個工作階段的運動速度也可以計算出來，繪制出速度循環圖, （b）所示。通常的做法是：先按最大負載Fmax或Tmax和選取的工作壓力，由（）或式（）求出液壓缸的有效工作面積A或液壓馬達的排量。在容積調速系統中，決定于變量泵的最小穩定流量。最后還需將各個執行元件的qt圖，Pt圖綜合疊加，歸并成整個液壓系統的工況圖。選擇回路奧抓住各類主機液壓系統的特點和主要問題，從對主機的主要性能起決定性影響的回路開始。 （2）初擬液壓系統原理圖 將選定的各液壓回路組合、歸并在一起，再加上一些輔助元件或回路就初步形成了液壓系統原理圖。④盡量采用標準元件，減少制造周期和成本。 ③對穩態功率以及整個運動過程的考慮。例如，對簡單的系統取；對復雜的系統取。根據設計要求和系統工況可確定液壓泵的類型，然后按上面計算出的和，參照產品樣本即可選擇液壓泵的規格型號。若在整個工作循環中，液壓泵的工作壓力和流量比較恒定，則液壓泵的驅動功率為 ()式中 —液壓泵的最大工作壓力； —液壓泵的輸出流量； —液壓泵的總效率，可由泵的產品樣本中查出。即各種閥的額定壓力和額定流量應與上述壓力和流量相接近。管式閥是靠螺紋管接頭的各進出油口與系統管路相連接。板式閥有兩種連接方式。塊內有鉆出的油孔試固定在集成塊上的閥與閥之間按一定的要求連通。疊加閥式安裝連接是板式閥集成塊安裝連接的一種新型發展形式，用于液壓閥的集成化。（3）輔助元件的選擇選擇油管和管接頭的簡便方法是使它們的通徑與其所連接的液壓元件借口處的尺寸一致。 驗算液壓系統性能 液壓傳動系統的設計計算工作到這一步，還需要對所設計系統的技術性能進行驗算，判斷設計質量，以便調整設計參數及方案。系統在不同工作階段的壓力損失要求分開計算。液壓系統的效率是系統的輸出效率與其輸入效率之比，即 () 它也可以寫成 ()式中 ——液壓泵的總效率，油產品樣本查出； ——執行元件的總效率，由產品樣本查出，； ——回路效率，它反映了泵出口到執行元件進口這段油路的功率利用程度。對于不的主機，因環境條件與工況不同，最高允許油溫也不相同()。計算結果如果超出最高允許油溫，需增加油箱表面積，采取冷卻措施或改進液壓系統設計。表中標明各種液壓元件的型號和規格。 液壓傳動系統設計與計算設計一臺臥式單面多軸鉆床組合機床液壓傳動系統，設計工作的內容和過程如下： 液壓系統的設計要求設計一臺臥式單面多軸鉆床組合機床液壓傳動系統，要求完成工件的定位與夾緊，所需夾緊力不得超過6000N。 組合機床工作情況分析，確定液壓系統主要參數（1） 負載分析1）工作負載 2）摩擦負載 靜摩擦負載 動摩擦負載 3）慣性負載 ==765N根據以上計算，(a)所示。在水平推力壓緊時，液壓缸回油腔應有一定的背壓，查液壓工程手冊取背壓為。由于管路中由壓力損失，取此項損失為。最大流量與最小流量之比約為50。 油源的選擇（2）調速方式的選擇在中小型專用機床的液壓系統中，進給速度的控制一般采用節流或調速閥。若要提高系統的換接平穩性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。即可組成液壓系統原理圖。由工況圖圖2. 6 單面多軸鉆床液壓系統原理圖知，流量泵的最大工作壓力為： 上述計算所得的是系統的靜態壓力，考慮到系統在各中工況的過渡階段出現的動態壓力往往超過靜態壓力，另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力（～）。 —系統泄露系數，一般取=～，現取=。同時還應注意到，為了使所選的電動機在經過泵的流量特性曲線最大功率點時不致停轉，需進行驗算，即 （） 式中 —所選電動機的額定功率 —限壓式變量泵的限定壓力 —壓力為時，泵的輸出流量 首先計算快進時的功率，快進時的外負載為15000N， MPa，由式（2—3）可得 MPa = MPa 快進時所需電機功率為 工進時所需電動機功率為 查閱電動機產品樣本選用Y100L—6，=940r/min，p= 根據產品樣本可查得YBX—40的流量壓力特性曲線。 1）快進快進時，液壓缸差動連接。 （3）系統發熱與溫升計算 系統發熱和油液溫升可按工進時的工況來計算 工進時液壓缸的有效功率為： 液壓泵的總功率為： 按式可計算出液壓系統的發熱量為：按式，求出油液溫升為：，油液溫度沒有超過所允許的溫升值。 液壓站油箱集成塊電動機過濾器液壓泵聯軸器 液壓站設計框圖 液壓站的結構設計液壓站結構設計時應該注意的是，液壓裝置中各部件、元件布置要均勻、便于裝配、調整、維修和使用，并且要適當的注意外觀的整齊和美觀。換向閥之間應留有一定的軸向距離，以便進行手動調整或裝拆電磁鐵，壓力表及其開關應布置在便于觀察和調整的地方。隨工作部件運動的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。① 直接驅動型連接 直接驅動型連接可采用聯軸器或花鍵實現。此種連接方式也應滿足規定的同軸度要求。這種結構型式緊湊、美觀，同時電動機與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節省占地面積。 鐘罩形立式安裝 油箱的設計液壓油箱的作用是貯存液壓油，分離液壓油中的雜質和空氣，同時還起到散熱的作用。油箱的制造一般采用焊接和鑄造兩種方式之一，多數油箱采用焊接技術獲得。通常油箱應包括箱頂、箱壁、隔板、放油螺塞、吊耳、支腳等零件。 油箱焊接前，板邊要加工出坡口。如果有，可用氣動工具等挖去后補焊，然后再焊另一層。 （1）隔板 1）作用 增長液壓油流動循環時間，除去沉淀的雜質，分離、清除水和雜質，調節溫度，吸收液壓油壓力的波動及防止液面的波動。回油管必須放置在液面以下，一般距離液壓油箱底面的距離大于300mm，回油管出口絕對不允許放在液面以上。吸油管應插入液壓油面以下，防止吸油時卷入空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動油面，致使油中混入氣泡。在結構上應注意以下幾點： 1）不要將配置管簡單的插入液壓油箱，這樣空氣、雜質和水分等便會從其周圍的間隙浸入。 3）為保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣，需配置空氣濾清器。同時，不允許有閥和管道泄露在油箱蓋上的液壓油流回油箱內。液位計的上刻線對應著油液的容量。為了便于搬遷、放油和散熱，應將油箱架起來。查《簡明手冊》表47，可得管子外徑D=27壁厚S=2mm。 油路塊的三維造型設計 液壓集成回路設計液壓塊的集成有兩種板式集成和塊式集成。它是將液壓閥安裝在六面體集成塊上，集成塊一方面起安裝底板作用，另一方面起內部油路通道作用，故集成塊又稱為油路塊或通道塊。設計液壓單元集成回路時，優先選用通用液壓單元集成回路，以減少集成塊設計工作量，提高通用性。在液壓控制裝置中各類油路塊的設計中，使用計算機輔助設計技術，對于實現油路塊設計自動化、提高設計效率及質量，均具有重要意義。 液壓元件分配表序號集成塊名稱安裝元件規格1底板、定位塊直通管接頭2夾緊塊二位四通電磁換向閥單向閥減壓閥24D—25BI—63BJI—25B3壓力塊單向閥I10B三位四通電磁換向閥34D—63B4方向調速塊單向節流閥LDF—B32C二位三通電磁換向閥23D—63B壓力繼電器DP—63B5頂蓋壓力表Y—60（2）利用Pro/E設計油路塊油路塊的三維造型是本設計的核心，因此利用Pro/E實體設計軟件進行油路塊的設計。打開Pro/E實體設計軟件，生成一個新的設計環境（），三維造型設計的所有內容將全部在此環境中完成。按通過流量計算要求壓力油口P和回油口T的直徑均為φ14。先設計前面減壓閥的孔道，再設計右面單向閥的孔道，最后設計后面二位四通電磁換向閥的孔道。與其相距18mm處為其回油口。與其相距25mm處為其回油口。e． 安裝減壓閥之后的實體圖 安裝單向閥的油路塊右面的孔道設計之后的實體圖 安裝二位四通電磁換向閥的油路塊后面的孔道設計圖 設計后夾緊塊的實體圖 2）底塊的設計底塊的主要作用是連接，將油路塊與油箱連接起來。從而提高了系統的傳動效率，減少了壓力的損失。當需與執行器連接時，三個側面安裝元件，一個側面安裝管接頭。液壓元件的布置應以在集成塊上加工的孔最少為好。 設計后的頂蓋實體圖 工程圖的轉換根據題目要求，我們在Pro/E的環境下進行了各實體塊的工程圖轉換，將各其三維實體轉換成了二維平面圖如下： 底塊 夾緊塊 壓力塊 方向調速塊 液壓站裝配圖的繪制通過以上設計，完成了液壓站總裝配圖的繪制，其結構裝配圖見附錄。因此，在臥式單面多軸鉆孔組合機床的控制上選擇PLC控制。同時，PLC控制系統中的控制電路時由軟件編程完成的，只要對應用程序進行修改就可以滿足不同的控制要求，因此PLC具有在線修改能力，功能易于擴展，給生產帶