基于液壓傳動原理和plc控制的單面多軸組合鉆床畢業(yè)論文(更新版)

　　

【正文】 時間/s啟動3334加速+25172s快速進(jìn)給166725s工作進(jìn)給+29445制動735注：=2mm/s=3. (a) (b) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)載和速度循環(huán)圖 由GB/T23481993查得標(biāo)準(zhǔn)值D=11cm，d=8cm。該系統(tǒng)的工作循環(huán)為“快進(jìn)—工進(jìn)—快退—停止”。 各種機(jī)械允許油溫液壓設(shè)備名稱正常工作油溫最高允許油溫度油及油箱的溫升機(jī)床30505570≤3035工程機(jī)械、礦山機(jī)械50807090≤3540數(shù)控機(jī)床30505570≤25機(jī)械粗加工機(jī)床40706090機(jī)車車輛40607080船舶30608090 繪制正式工作圖，編制技術(shù)文件設(shè)計的液壓傳動系統(tǒng)經(jīng)過驗算后，即可繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件。 ()式中 ——同時工作的執(zhí)行元件工作壓力與輸入流量乘積之和； ——同時運轉(zhuǎn)的液壓泵的輸出功率之和。一般技術(shù)性能驗算包括：系統(tǒng)壓力損失計算；系統(tǒng)效率計算；系統(tǒng)發(fā)熱溫升的計算等。疊加閥的上下兩個面是閥間的安裝面，閥的進(jìn)出油口分別在這兩個面上，以便疊加安裝另一個或幾個液壓閥組成一個集成化的控制回路。采用安裝地板的板式連接結(jié)構(gòu)。必要時可允許閥最大通過流量超過其額定流量的20%，如果超過太大，則壓降及發(fā)熱劇增。考慮到動態(tài)壓力超調(diào)，并確保泵有足夠的使用壽命，應(yīng)使液壓泵具有一定的壓力儲備，從產(chǎn)品樣本中選擇泵的額定壓力應(yīng)比高出25%～60%，其額定流量則只需與相當(dāng)。 ④可供選用的液壓元件及其成本。在合成液壓系統(tǒng)原理圖時應(yīng)注意以下幾點： ①盡可能合并作用相同或相近的多余元件。 進(jìn)行液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計是整個液壓系統(tǒng)設(shè)計中的重要一步。 A= （） （）式中 p —— 選取的系統(tǒng)工作壓力； ηm ———— 泵或馬達(dá)的機(jī)械效率。FG （） 式中 FG ———— 重力，若工作部件水平放置則FG = 0 Ffs———— 靜摩擦力，F(xiàn)fs =Fnfs, Fn為運動部件及外負(fù)載對支承面的正壓力，fs為靜摩擦系數(shù)，一般fs≤ ～ ； Ffd———— 動摩擦力，F(xiàn)fd= fdFn , fd為動摩擦系數(shù)，一般fd≤～； Fm ———— 慣性阻力，F(xiàn)m=，g為重力加速度，△t為啟動或制動時間，△v為速度變化量； Ft ——切削阻力。執(zhí)行機(jī)構(gòu)在動作循環(huán)中各個工作循環(huán)中各個工作階段的負(fù)載可按以下各式計算： 1）啟動階段 F= 177。其流程如下： (1)明確對液壓系統(tǒng)的要求 (2)分析主機(jī)工況，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)； (3)進(jìn)行方案設(shè)計，初擬液壓系統(tǒng)原理圖； (4)計算和選擇液壓元件； (5)驗算液壓系統(tǒng)的性能； (6)繪制正式系統(tǒng)工作圖，編制技術(shù)文件。傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計可以提供一個能實現(xiàn)預(yù)期功能（即滿足力和速度要求）的傳動系統(tǒng)，而系統(tǒng)僅僅能實現(xiàn)所預(yù)期的功能是不夠的。2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算 液壓傳動的的概況及概念 液壓傳動液壓傳動相對于機(jī)械傳動來說，是一門比較新的學(xué)科，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、輸出功率大、易于實現(xiàn)無級調(diào)速及自動控制等特點，因此發(fā)展很快，而目前液壓技術(shù)正在向高壓、高速、大流量、大功率、低噪聲、長壽命、高度集成化和模塊化、提高高可靠性技術(shù)及污染技術(shù)控制的方向發(fā)展。計算機(jī)輔助設(shè)計的應(yīng)用，可使液壓系統(tǒng)的設(shè)計從單調(diào)乏味的手工作業(yè)變成自動作業(yè)，這對于充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造性，綜合應(yīng)用各種先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計方法，有效提高設(shè)計質(zhì)量、降低制造費用、縮短研發(fā)周期并促進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化等具有重大意義。全線由12臺雙面組合機(jī)床、18臺三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫和三坐標(biāo)測量機(jī)組成,可實現(xiàn)3種零件的加工。廣州標(biāo)致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺自動換箱組合機(jī)床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為58秒。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢，中國機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報表》是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床890臺，產(chǎn)值16187萬元，生產(chǎn)加工中心148臺，產(chǎn)值5770萬元；2004年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床985臺，產(chǎn)值25838萬元，生產(chǎn)加工中心159臺，產(chǎn)值7099萬元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。我國機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。與此同時，由于電動機(jī)、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展，使機(jī)床的轉(zhuǎn)動、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進(jìn)，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。最原始的機(jī)床是木制的，所有運動都是由人力或畜力驅(qū)動，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實際上并不是一種完整的機(jī)器。 bination machine。依據(jù)單面多軸組合鉆床工作循環(huán)的要求，本文主要開展的工作有：液壓系統(tǒng)的設(shè)計、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計以及液壓站的設(shè)計。s action cycle such as fastforward, working forward, rewind, and release the clamping, by this, the worker’s labor intensity has been reduced and the production efficiency has been improved. On the basis of the requirements of the working cycle of single multiaxis bination drilling machine, the work of this paper are: the hydraulic system design, PLC control system design and hydraulic design. Complete hydraulic system design of the main hydraulic system schematic formulation, calculation and selection of hydraulic ponents。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。 綜觀機(jī)床的發(fā)展史，它總是隨著機(jī)械工業(yè)的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動化程度和擴(kuò)大產(chǎn)品品種而進(jìn)行的，現(xiàn)代機(jī)床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。 組合機(jī)床的國內(nèi)外現(xiàn)狀 世界上第一臺組合機(jī)床于1908年在美國問世，30年代后組合機(jī)床在世界各國得到迅速發(fā)展。”組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動線(FTL)。 （4）進(jìn)一步提高工序集中程度國外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。其論文各章節(jié)內(nèi)容如下：1 緒論 主要介紹本文設(shè)計的目的和意義，提出課題的研究內(nèi)容和研究意義。 (3）控制元件——各種閥類 可控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力、流量及液流方向，以改變執(zhí)行元件輸出的力、速度及運動方向。液壓傳動具有顯著的優(yōu)點，它的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)矩；能方便的實現(xiàn)無極調(diào)速，且調(diào)速范圍大；傳遞運動均勻平衡、方便可靠，負(fù)載變化時速度較穩(wěn)定；易于實現(xiàn)過載保護(hù)，用液壓傳動實現(xiàn)直線運動一般比機(jī)械傳動簡單。因此在拿到設(shè)計任務(wù)書后首先要了解主機(jī)設(shè)計人員對液壓部分提出的要求。Ft177。 同樣，執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(huán)圖, （b）所示。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，決定于變量泵的最小穩(wěn)定流量。選擇回路奧抓住各類主機(jī)液壓系統(tǒng)的特點和主要問題，從對主機(jī)的主要性能起決定性影響的回路開始。④盡量采用標(biāo)準(zhǔn)元件，減少制造周期和成本。例如，對簡單的系統(tǒng)取；對復(fù)雜的系統(tǒng)取。若在整個工作循環(huán)中，液壓泵的工作壓力和流量比較恒定，則液壓泵的驅(qū)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(chǎn)品樣本中查出。管式閥是靠螺紋管接頭的各進(jìn)出油口與系統(tǒng)管路相連接。塊內(nèi)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。（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。系統(tǒng)在不同工作階段的壓力損失要求分開計算。對于不的主機(jī)，因環(huán)境條件與工況不同，最高允許油溫也不相同()。表中標(biāo)明各種液壓元件的型號和規(guī)格。 組合機(jī)床工作情況分析，確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)（1） 負(fù)載分析1）工作負(fù)載 2）摩擦負(fù)載 靜摩擦負(fù)載 動摩擦負(fù)載 3）慣性負(fù)載 ==765N根據(jù)以上計算，(a)所示。由于管路中由壓力損失，取此項損失為。 油源的選擇（2）調(diào)速方式的選擇在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流或調(diào)速閥。即可組成液壓系統(tǒng)原理圖。 —系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取=～，現(xiàn)取=。 1）快進(jìn)快進(jìn)時，液壓缸差動連接。 液壓站油箱集成塊電動機(jī)過濾器液壓泵聯(lián)軸器 液壓站設(shè)計框圖 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)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(diào)整、維修和使用，并且要適當(dāng)?shù)淖⒁馔庥^的整齊和美觀。隨工作部件運動的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。此種連接方式也應(yīng)滿足規(guī)定的同軸度要求。 鐘罩形立式安裝 油箱的設(shè)計液壓油箱的作用是貯存液壓油，分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時還起到散熱的作用。通常油箱應(yīng)包括箱頂、箱壁、隔板、放油螺塞、吊耳、支腳等零件。如果有，可用氣動工具等挖去后補(bǔ)焊，然后再焊另一層。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。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)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(zhì)和水分等便會從其周圍的間隙浸入。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(nèi)。為了便于搬遷、放油和散熱，應(yīng)將油箱架起來。 油路塊的三維造型設(shè)計 液壓集成回路設(shè)計液壓塊的集成有兩種板式集成和塊式集成。設(shè)計液壓單元集成回路時，優(yōu)先選用通用液壓單元集成回路，以減少集成塊設(shè)計工作量，提高通用性。 液壓元件分配表序號集成塊名稱安裝元件規(guī)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(diào)速塊單向節(jié)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(shè)計油路塊油路塊的三維造型是本設(shè)計的核心，因此利用Pro/E實體設(shè)計軟件進(jìn)行油路塊的設(shè)計。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。與其相距18mm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(shè)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(shè)計圖 設(shè)計后夾緊塊的實體圖 2）底塊的設(shè)計底塊的主要作用是連接，將油路塊與油箱連接起來。當(dāng)需與執(zhí)行器連接時，三個側(cè)面安裝元件，一個側(cè)面安裝管接頭。 設(shè)計后的頂蓋實體圖 工程圖的轉(zhuǎn)換根據(jù)題目要求，我們在Pro/E的環(huán)境下進(jìn)行了各實體塊的工程圖轉(zhuǎn)換，將各其三維實體轉(zhuǎn)換成了二維平面圖如下： 底塊 夾緊塊 壓力塊 方向調(diào)速塊 液壓站裝配圖的繪制通過以上設(shè)計，完成了液壓站總裝配圖的繪制，其結(jié)構(gòu)裝配圖見附錄。同時，PLC控制系統(tǒng)中的控制電路時由軟件編程完成的，只要對應(yīng)用程序進(jìn)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(kuò)展，給生產(chǎn)帶