鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),兩用,組合,機(jī)床,液壓,控制系統(tǒng),電氣,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果（方案） 設(shè)計(jì)題目: 鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng) 二級(jí)學(xué)院 航空機(jī)械制造工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)電一體化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 29 姓 名 指導(dǎo)老師 二Ο一六年一月一日 誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。盡我所知，除設(shè)計(jì)中特別加以標(biāo)注的地方外，設(shè)計(jì)中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 年 月 日 - 0 - 目 錄 摘要 1 1前言 - 1 - 1.1 課題的背景 - 1 - 1.2 組合機(jī)床概述 - 2 - 1.3 專用組合機(jī)床的介紹 - 3 - 2鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 4 - 2.1、負(fù)載分析 - 5 - 2.2、鉆鏜兩用組合機(jī)床的控制過(guò)程 - 6 - 2.2.1各電磁閥動(dòng)作的控制 - 8 - 2.2.2鉆鏜兩用組合機(jī)床的總控制過(guò)程 - 9 - 3鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) - 10 - 3.1確定系統(tǒng)方案 - 11 - 3.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 -11 - 3.3液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 11 - 3.3.1 液壓缸的類型及結(jié)構(gòu)形式 - 12 - 3.3.2 液壓缸的工作壓力 - 12 - 3.3.3 計(jì)算液壓缸的尺寸 - 12 - 3.3.4 液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計(jì)算 - 13 - 3.4液壓缸工況圖 - 13 - 3.5液壓缸推力的計(jì)算 - 14 - 3.6液壓系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算 - 15 - 4 電氣控制設(shè)計(jì).................................................................................-15- 4.1主電路設(shè)計(jì)...........................................................................-15- 4.2元件選擇..............................................................................-17- 4.2.1電源開(kāi)關(guān)選擇................................................................-18- 4.2.2熱繼電器的選擇............................................................-19- 結(jié) 論 - 20 - 致 謝 - 21 - 參考文獻(xiàn) - 22 - 摘 要 鉆鏜兩用組合機(jī)床，屬于機(jī)械加工用機(jī)床。它由工作臺(tái)、安裝在工作臺(tái)兩端及一側(cè)的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與工作臺(tái)的邊緣平行，鉆架通過(guò)吊鐵和鎖緊螺釘安裝在導(dǎo)軌上；導(dǎo)軌上設(shè)有燕尾，鉆架可在導(dǎo)軌上水平移動(dòng)；鉆架包括溜板、溜板上裝有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，溜板底面上設(shè)有與導(dǎo)軌上的燕尾相配合的燕尾槽，機(jī)械滑臺(tái)上裝有主支撐架，主支撐架上裝有縱向機(jī)械滑臺(tái)及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接一控制活動(dòng)按鈕站，縱向機(jī)械滑臺(tái)上裝有附屬支撐架，附屬支撐架上通過(guò)機(jī)械滑臺(tái)裝有水平方向的鉆削動(dòng)力頭。它解決了現(xiàn)有的鉆床加工大型零部件特別是回轉(zhuǎn)體直徑較大時(shí)操作不方便、加工困難等技術(shù)問(wèn)題。 關(guān)鍵詞：組合鉆床；可編程控制器；問(wèn)題 - 1 - 1 前言 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(jī)床加工的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。數(shù)控機(jī)床，加工中心已構(gòu)成現(xiàn)代加工方法之代表。但是根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行全部更新?lián)Q代，幾乎是不可能的。因此為提高機(jī)床的生產(chǎn)率，改善工人的勞動(dòng)條件，提高一般機(jī)床切削加工的自動(dòng)化程度，提高控制系統(tǒng)的可靠性，對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行PC改造，仍然具有非常現(xiàn)實(shí)的意義，正是利用了PC控制技術(shù)具有功能強(qiáng)，速度快，可靠性高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，針對(duì)雙面組合鉆床的控制部分進(jìn)行了改造，并分析了系統(tǒng)的性能。 1.2 組合機(jī)床概述 組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)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(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，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(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。 1.3 專用組合機(jī)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(shí)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(shí)間繼電器，計(jì)數(shù)器，存在線路復(fù)雜，故障率高，控制柜體積大，成本高等特點(diǎn)，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(yùn)行故障率，而且改變程序即可實(shí)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。 - 0 - 2 鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)在組合機(jī)床上主要是用于實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖2-1所示。包括：原位停止-快進(jìn)I-工進(jìn)II-工進(jìn)-死擋鐵停留-快退-原位停止。 2.1、負(fù)載分析 鉆削推力：F切=40000N 靜摩擦力：Fj=μj G=0.2*9800=1960N 動(dòng)摩擦力：Fd=μd G=0.1*9800=980N 啟動(dòng)慣性力：Fma g==1000*0.5=500N (其中 m=G/g=9800/9.8=1000kg，a=v/t=0.5m/s^2) 液壓缸推力的確定（液壓缸效率0.9 " 啟動(dòng)推力：F啟= Fj/η=1960/0.9=2100N 加速推力：F 加=（Fd+Fg）/η=(980+500)/0.8=1520N 快進(jìn)推力：F 快= Fd/η=980/0.9=1020N； 工進(jìn)推力：F工=（F切+ Fd）/η=（35000+980）/0.9=42512N 反向啟動(dòng)過(guò)程作用力與F啟、F加、F快大小相同，方向相反。 表 2-1 動(dòng)力滑臺(tái)液壓缸外負(fù)載計(jì)算結(jié)果 工況 外負(fù)載 F/N 快進(jìn) 啟動(dòng) 2100 加速 1520 恒速 1020 工進(jìn) 42512 快退 啟動(dòng) 2178 加速 1644 恒速 1089 2.2、鉆鏜兩用組合機(jī)床的控制過(guò)程 2.2.1各電磁閥動(dòng)作的控制 機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)、工件定位、加緊裝置控制要求：機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)、工件定位、加緊裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。電磁閥YV1和YV2控制定位銷液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向；YV3、YV4控制夾緊液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)方向；YV5、YV6及YV7為左機(jī)滑臺(tái)油路的換向電磁閥；YV8、YV9、YV10為右機(jī)滑臺(tái)油路中的換向電磁閥。 從表1-1中可以看出，電磁閥YV1線圈通電時(shí)，機(jī)床工件定位裝置將工件定位；當(dāng)電磁閥YV3通電時(shí)，機(jī)床工件夾緊裝置將工件夾緊；當(dāng)電磁閥YV3、YV5通電時(shí)，左機(jī)滑臺(tái)快速移動(dòng)；當(dāng)電磁閥YV3、YV8通電時(shí)，右機(jī)滑臺(tái)快速移動(dòng)；當(dāng)電磁閥YV3、YV7或YV3、YV10通電時(shí)，左機(jī)滑臺(tái)或右機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)；當(dāng)電磁閥YV3、YV6或V3、YV9通電時(shí)，左機(jī)滑臺(tái)或右機(jī)滑臺(tái)快速后退；當(dāng)電磁閥YV4通電時(shí)，松開(kāi)定位銷；當(dāng)電磁閥YV2通電時(shí)，機(jī)床撥開(kāi)定位銷；定位銷松開(kāi)后，撞擊行程開(kāi)關(guān)ST1，機(jī)床停止運(yùn)行。 2.2.2鉆鏜兩用組合機(jī)床的總控制過(guò)程 當(dāng)需要機(jī)床工作時(shí)，將工件裝入定位夾緊裝置，按下液壓系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕SB4，機(jī)床按如下步驟工作:? 按下液壓系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕SB4→原位停止-快進(jìn)I-工進(jìn)II-工進(jìn)-死擋鐵停留-快退-原位停止。在左、右兩面動(dòng)力滑臺(tái)快速進(jìn)給的同時(shí)，左機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M2、右機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)工作，提供切削動(dòng)力；在左、右兩面動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，切削液電動(dòng)機(jī)M4自動(dòng)啟動(dòng)，在工進(jìn)結(jié)束時(shí)切削液泵電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止。在滑臺(tái)退回原位后，左、右機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M2、M3停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 3、鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3.1確定系統(tǒng)方案 a) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定 液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸和液壓馬達(dá)，前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本系統(tǒng)選擇雙作用單活塞桿液壓缸。 b) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制回路 液壓執(zhí)行元件確定后，其運(yùn)動(dòng)方向和速度的控制是擬定液壓回路的核心問(wèn)題。由于本系統(tǒng)工作在小流量場(chǎng)合，因此采用適合此流量的方向控制回路，即通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。速度控制的相應(yīng)調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者結(jié)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(lái)調(diào)節(jié)速度，這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于功率不大的場(chǎng)合，本系統(tǒng)就是采用這種方式。缺點(diǎn)是效率低，發(fā)熱量交大，但是對(duì)于不是頻繁工作的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只要按發(fā)熱功率計(jì)算出合適的油箱即可解決。正是因?yàn)槠浒l(fā)熱量大，所以節(jié)流調(diào)速一般用開(kāi)式循環(huán)。在開(kāi)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(kāi)式回路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱性好，但就是油箱體積大。 c) 其它回路 因?yàn)闉榱吮ＷC整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和安全性，所以必須設(shè)置安全鎖止機(jī)構(gòu)。這。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(dòng)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(jìn)入液壓缸左腔，同時(shí)通過(guò)控制口打開(kāi)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(yùn)動(dòng)。反之需要鎖緊即保壓回路，活塞則向下運(yùn)動(dòng)。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(jī)能，所以兩個(gè)液控單向閥均關(guān)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(qiáng)安全系數(shù)，還用到了平衡回路，功用是機(jī)構(gòu)不工作時(shí)，不致因受負(fù)載重力作用而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(jī)能，切換時(shí)液壓沖擊小。 3.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 液壓執(zhí)行元件及各基本回路確定之后，把它們有機(jī)地組合在一起，去掉重復(fù)多余的元件即可。具體的液壓系統(tǒng)圖如下圖4所示： 圖3-1液壓系統(tǒng)圖 本液壓系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力滑臺(tái)的上升、下降等幾個(gè)動(dòng)作，它的液壓油流向不一樣。要實(shí)現(xiàn)液壓缸的上升動(dòng)作，首先要把三位四通換向閥打到左位液壓油從油箱通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾被液壓泵吸收。經(jīng)過(guò)換向閥左位運(yùn)行到節(jié)流閥和單向閥的交接處，因?yàn)閱蜗蜷y只允許液壓油從上往下流動(dòng)，所以液壓油經(jīng)過(guò)節(jié)流閥，同時(shí)節(jié)流閥可以通過(guò)調(diào)節(jié)流量來(lái)調(diào)節(jié)舉升機(jī)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(guò)單向閥進(jìn)入液壓缸左腔，同時(shí)通過(guò)控制口打開(kāi)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(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)舉升機(jī)舉升的動(dòng)作。要實(shí)現(xiàn)液壓缸的下降動(dòng)作，則要把三位四通換向閥打到右位液壓油從油箱通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾被液壓泵吸收。經(jīng)過(guò)換向閥右位流到雙控液壓閥右邊液控單向閥進(jìn)入液壓缸右，同時(shí)通過(guò)控制口打開(kāi)右邊液控單向閥，使液壓缸左腔的回路經(jīng)過(guò)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(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)舉升機(jī)下降的動(dòng)作。液壓缸和液控單向閥之間的節(jié)流閥可以改變舉升機(jī)下降的速度。要實(shí)現(xiàn)鎖止的動(dòng)作，舉升機(jī)動(dòng)作時(shí)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(jī)能，所以兩個(gè)液控單向閥均關(guān)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。 對(duì)于此液壓系統(tǒng)一般都是把換向閥至于中位，打開(kāi)液壓泵，由于換向閥中位卸荷能力，所以液壓泵打開(kāi)之后液壓油也會(huì)流到油箱。而如果先開(kāi)液壓泵，換向閥沒(méi)有調(diào)整，則可能會(huì)引起事故，如果換向閥左位舉升機(jī)就會(huì)舉升，如果在右位舉升機(jī)就會(huì)下降。所以液壓泵的開(kāi)啟要等換向閥調(diào)到中位才可以。 3.3、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.3.1 液壓缸的類型及結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式可分為活塞式、柱塞式、組合式和擺動(dòng)式四大類。 其中，單作用液壓缸分為：?jiǎn)位钊麠U液壓缸、雙活塞桿液壓缸、柱塞式液壓缸、差動(dòng)液壓缸和伸縮液壓缸。但是，差動(dòng)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(fù)位式、齒條式、串聯(lián)式和增壓式四種。擺動(dòng)液壓缸又分為：?jiǎn)稳~片式和雙葉片式兩種。下面以一種典型液壓缸為例，說(shuō)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(dǎo)向套，壓板等主要零件成。這種液壓缸活塞桿固定，缸筒帶動(dòng)工作臺(tái)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；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(dòng)，從而通過(guò)螺栓將缸蓋與壓板相連（圖中沒(méi)有畫(huà)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(jié)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(jìn)、出油口。當(dāng)缸筒移動(dòng)到左、右終端時(shí)，油口a、c的開(kāi)度逐漸減小，造成回油阻力逐漸增大，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件起到制動(dòng)緩沖作用。在缸蓋上設(shè)有與排氣閥（圖中沒(méi)有畫(huà)出）相連的排氣孔，可以排出液壓缸中的空氣，使運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。 表2-1液壓缸的類型和特點(diǎn) 類型 速度 作用力 特點(diǎn) 單 作 用 液 壓 缸 雙活塞桿液壓缸 U=q/A3 F=p1A1 活塞的兩側(cè)都裝有活塞桿，只能向活塞一側(cè)供給壓力油，由外力使活塞反向運(yùn)動(dòng) 單活塞桿液壓缸 U=q/A3 F1=p1A1 活塞僅單向運(yùn)動(dòng)，返回行程利用自重或負(fù)荷將活塞推回 柱塞式液壓缸 U=q/A3 F1=p1A1 柱塞僅單向運(yùn)動(dòng)，由外力使柱塞反向運(yùn)動(dòng) 差動(dòng)液壓缸 U3=q/A3 F3=p1A1 可使速度加快，但作用力相應(yīng)減小 伸縮液壓缸 --- --- 以短缸獲得長(zhǎng)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/A3 U2=q/A2 F1=（p1-p2）A1 F2=（p2-p1）A2 雙邊有桿，雙向液壓驅(qū)動(dòng)，雙向推力和速度均相等 單活塞桿液壓缸 U1=q/A3 U2=q/A2 F1=（p1-p2）A1 F2=（p2-p1）A2 單邊有桿，雙向液壓驅(qū)動(dòng)，u1〈V U2，F(xiàn)1〉F2 伸縮液壓缸 --- --- 雙向液壓驅(qū)動(dòng)，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(fù)位液壓缸 --- --- 單向由液壓驅(qū)動(dòng)，回程彈簧復(fù)位 串聯(lián)液壓缸 U1=q/（A1+A2） U2=q2A2 F1=p1（A1-A2）-2qA2 F1=2p2A2-A2-q1（A1+A2） 用于缸的直徑受限制，而長(zhǎng)度不受限制處，可獲得在的推力 增 壓 缸 --- --- 由活塞缸和柱塞缸組合而成，低壓油送入A腔，B腔輸出高壓油 齒條液壓缸 --- --- 活塞的移動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變成齒輪的往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 擺動(dòng)液壓缸 單葉片液壓缸 W =8q/（b（D2-d2） T=p（D^2-d^2）b/8 把液壓能變?yōu)榛剞D(zhuǎn)的機(jī)械能，輸出軸擺動(dòng)角 < 300度 雙葉片液壓缸 W =4q/（b（D2-d2） T=p（D^2-d^2）b/4 把液壓能變?yōu)榛剞D(zhuǎn)的機(jī)械能，輸出軸擺動(dòng)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；T-- 理論轉(zhuǎn)矩 3.3.2 液壓缸的工作壓力 根據(jù)負(fù)載并查表，初選工作壓力P1=3MPa。 3.3.3 計(jì)算液壓缸的尺寸 鑒于磨頭要求快進(jìn)、快退速度相等，可選用單桿式輕負(fù)載型油缸。無(wú)桿腔工作面積A1，有桿腔工作面積A2，且A1=2A2，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d=0.707D的關(guān)系。 回油路上背壓P2取0.8MPa； 油路壓力損失△P取0.5MPa； A1=F/(P1-P2/2)=4182×10-6/(3-0.8/2)m2=0.0016m2 D==45.13mm d=0.707D=31.91mm 按GB/T2348-2001將直徑元整成就進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值 D=50mm d=35mm; 油缸兩腔的實(shí)際有效面積為： A1=πD2/4=19.63×10-4m2 A2=π(D2-d2)/4=10.01×10-4m2 根據(jù)上述D與d的值，可估算油缸在各個(gè)工作階段中的壓力。 3.3.4 液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計(jì)算 工況 推力 F/N 回油腔壓力P2/MPa 進(jìn)油腔壓力P1/MPa 輸入流量 輸入功率 計(jì)算公式 快進(jìn) 啟動(dòng) 1289 0 1.86 — - 加速 1193 △P=0.5 1.76 — - 恒速 645 1.29 4.81 0.10 工進(jìn) 4182 0.8 2.54 1.57～0.098 0.07 快退 啟動(dòng) 1289 0 1.29 — - 加速 1193 0.5 2.17 — - 恒速 645 1.62 5.01 0.135 3.4、液壓缸工況圖 3.5、液壓缸推力的計(jì)算 根據(jù)系統(tǒng)工況，可知油壓范圍介于14MPa之間，故根據(jù)油缸推力計(jì)算公式可知：F=PXS=14X3.14X20X20=1758.4N。 3.6、液壓系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算 1）快進(jìn) 滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，油缸差動(dòng)連接，進(jìn)油路上通過(guò)單向閥3的流量是6L/min，通過(guò)電液換向閥4，油缸有桿腔的回油與進(jìn)油路匯合，以12.24L/min通過(guò)行程閥5并進(jìn)入無(wú)桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為 ∑△pv=[0.2×(6/63)2+0.5×(6/80)2+0.3×(12.24/63)2] =(0.019+0.038+0.058)MPa=0.115MPa。 壓力閥不會(huì)被打開(kāi)，油泵的流量全部進(jìn)入油缸?；赜吐飞希透子袟U腔中的油液通過(guò)電液換向閥4和單向閥9的流量都是6.24L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥5流入無(wú)桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力p2與無(wú)桿腔壓力p1之差 △p=p2-p1=[0.5×(6.24/80)2+0.2×(6.24/63)2+0.3×(12.24/63)2] =(0.039+0.020+0.058)MPa =0.117MPa此值小于原估計(jì)值0.5MPa，所以是安全的。 2）工進(jìn) 工進(jìn)時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過(guò)電液換向閥4的流量為0.5L/min,在調(diào)速閥7處得壓力損失為0.5MPa，油液在回油路上通過(guò)換向閥4的流量是0.25L/min，在背壓閥10處得壓力損失為0.5MPa，通過(guò)順序閥11的流量為（6+0.24）=6.24L/min，因此這時(shí)油缸回油腔的壓力p2為p2=[0.5×(0.24/80)2+0.5+0.3×(6.24/63)2] =(0.002+0.5+0.030)MPa =0.532MPa 此值小于原估計(jì)值0.8MPa。 重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)油缸進(jìn)油腔壓力p1 p1=(F`+p2A2)/A1 =(4182+0.532×106×10.01×10-4)/19.63×106×10-4 =2.40MPa，此數(shù)值與2.54MPa接近。 3）快退 快退時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過(guò)換向閥4的流量為6L/min；油液在回油路上通過(guò)單向閥7、換向閥4和單向閥13的流量都是11.76L/min，因此進(jìn)油路上總壓降為 ∑△pv1=[0.2×(6/63)2+0.5×(6/80)2]=(0.019+0.038)MPa=0.057 MPa 此值較小，所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的?；赜吐飞峡倝航禐? ∑△pv2=[0.2×(11.76/63)2+0.5×(11.76/80)2+0.2×（11.76/63）2] =(0.037+0.074+0.037)MPa=0.148MPa。 此值與0.135MPa接近，不必重算。所以快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)為pp=p1+∑△pv1=(2.17+0.057)MPa=2.227MPa； 因此液壓泵卸荷的順序閥11的調(diào)壓應(yīng)大于2.227MPa。 4 電氣控制設(shè)計(jì) 4.1主電路設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)需求，需要一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓泵，設(shè)該電機(jī)為M， 則電機(jī)的選擇型號(hào)為： Y90L-6 型異步電動(dòng)機(jī)，P=1.1kW，n=910r/min。 液壓泵電機(jī) M，由于電動(dòng)機(jī)的功率不大，額定電流為 2.9A，但該 電動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間是常時(shí)間工作，則控制電動(dòng)機(jī)的接觸器為 KM，由于工作時(shí)間較長(zhǎng)，則還需要短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)。 控制電路設(shè)計(jì)主電機(jī) M 的控制，該電機(jī)由驅(qū)動(dòng)按鈕 SB2驅(qū)動(dòng)和停 止按鈕SB1進(jìn)行操縱按鈕 SB3 為控制電路的啟動(dòng)和停止按鈕SB1。 考慮到安全可靠和滿足照明及指示燈要求，采用控制變壓器TC供電長(zhǎng)，其一次側(cè)為交流 380V，其中110V 提供接觸器和中間繼電器的線圈。主電機(jī)M1的控制，該電機(jī)有驅(qū)動(dòng)按鈕SB3和停止按鈕SB2進(jìn)行操縱，可得到M1. 圖 3-1 主電路 4.2元件選擇 4.2.1電源開(kāi)關(guān)選擇 電源開(kāi)關(guān) QS1 的選擇主要考慮電動(dòng)機(jī) M 的額定電流和啟動(dòng)電流， 已知額定電流 2.9A，由于電動(dòng)機(jī)功率不大，則額定電流放大 1 倍， 為 5.8A。因電源開(kāi)關(guān)額定電流就選 6A 左右，具體選 QS 為：三級(jí)轉(zhuǎn) 換開(kāi)關(guān)（組合開(kāi)關(guān)）為：HZ5-20 型，額定電流為 15A。 4.2.2熱繼電器的選擇 根據(jù)電動(dòng)機(jī) M 的選擇如下，F(xiàn)R 應(yīng)該選用 JR16-20/3D,熱元件額定 電流為 16A，額定電流的調(diào)節(jié)范圍為 5-16A，工作時(shí)調(diào)節(jié)為 5.8A。 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，直到今天，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算接近尾聲了，通過(guò)這次對(duì)于鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的方案的制定，查資料和開(kāi)始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 致 謝 在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動(dòng)，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識(shí)和做人的道理，由衷地感謝我親愛(ài)的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無(wú)微不至的關(guān)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(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識(shí)，同時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過(guò)去的那個(gè)愛(ài)玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無(wú)私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過(guò)近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算，查找各類鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的相關(guān)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?yàn)槲沂窃趺聪氲?，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識(shí)和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來(lái)自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)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(xué)們的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺(jué)受挫，枯燥與迷茫時(shí)，是他們?cè)谙ば牡臑槲裔尫艍毫Γ膭?lì)我不要?dú)怵H，勇敢面對(duì)。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長(zhǎng)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(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1] 張福學(xué)編著.鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].北京：電子工業(yè)出版社，2000. [2] 何發(fā)昌著，邵遠(yuǎn)編著.智能 液壓控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用[J].北京：高等教育出版社，1996. [3]張利平著. 液壓技術(shù)速查手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011 (07):42-71． [4]李寶仁著. 液壓技術(shù)—低成本綜合自動(dòng)化[D]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.9. [5]宋學(xué)義著.鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)速查手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 (09):11-30． [6]陳奎生著. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2012 (07):20-45． [7]SMC（中國(guó)）有限公司. 專用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)[J]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006 (04):22-27． [8]徐文燦著. 專用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995. [9]曾孔庚.液壓控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用論壇，2011. [10]高微,楊中平,趙榮飛等.鉆鏜兩用組合機(jī)床的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2006.1. [11]孫兵,趙斌,施永輝.鉆鏜兩用組合機(jī)床的設(shè)計(jì)與研制[D]. 中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)，2012. [12]馬光,申桂英.工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[M],化學(xué)工業(yè)出版社，2010：42-55-68-120，40-65． [13]李如松.液壓控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[D]. 中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)1994年第4期. [14]李明.鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的工作原理[J].制造技術(shù)與機(jī)床2005年第7期. [15]李杜莉，武洪恩，劉志海.液壓控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]. 煤礦機(jī)械2007年2月. [16]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space.Vo1.9.No.1.1993.