自動(dòng)控制液壓板料剪切機(jī)設(shè)計(jì)-液壓系統(tǒng)和泵站設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【液壓剪板機(jī)】,液壓剪板機(jī),自動(dòng)控制液壓板料剪切機(jī)設(shè)計(jì)-液壓系統(tǒng)和泵站設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【液壓剪板機(jī)】,自動(dòng)控制,液壓,板料,剪切,設(shè)計(jì),系統(tǒng),以及,泵站,控制系統(tǒng),板機(jī) 說(shuō)明書(shū) 引言 剪板機(jī)屬于鍛壓機(jī)械中的一種，主要應(yīng)用在金屬加工行業(yè)。產(chǎn)品廣泛適用于：輕工、航空、船舶、冶金、儀表、電器、不銹鋼制品、鋼結(jié)構(gòu)建筑及裝潢行業(yè)。 剪板機(jī)的主要分類：機(jī)械剪板機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)、液壓剪板機(jī)、數(shù)控?cái)[式剪板機(jī)、數(shù)控前送料擺式剪板機(jī)、液壓擺式剪板機(jī)、超厚液壓擺式剪板機(jī)、液壓閘式剪板機(jī)、深喉口剪板機(jī)、腳踏剪板機(jī)、精密剪板機(jī)。 “十五”期間，液壓剪板機(jī)在結(jié)構(gòu)與配置方面跨越了各行其道的階段，逐步向國(guó)際主流靠攏。目前多數(shù)液壓剪板機(jī)，機(jī)架采用整體焊接結(jié)構(gòu)、經(jīng)時(shí)效處理、具有良好的強(qiáng)度、剛度和精度保持性；采用集成式液壓系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)，極大提高了機(jī)床運(yùn)行的可靠性；根據(jù)被剪板料的材質(zhì)、厚度和剪切長(zhǎng)度，自動(dòng)完成剪切角度、剪切行程、刀片間隙和后擋料的調(diào)整；可配備前送料系統(tǒng)或后托料裝置，集送料、卸料于一體，有效地提高了設(shè)備自動(dòng)化程度。 剪切生產(chǎn)線是在數(shù)控剪切機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的專用設(shè)備，由開(kāi)卷機(jī)、展平機(jī)、剪切機(jī)及其輔助裝置組成。剪切生產(chǎn)線按剪切形式可分為橫剪線和縱剪線，也有既可橫剪也能縱剪的復(fù)合剪切線。橫剪線將卷料經(jīng)開(kāi)卷、校平后剪切成定尺矩形；縱剪線將卷料經(jīng)開(kāi)卷、校平、分條剪切后收卷；復(fù)合剪切線同時(shí)具備橫剪線與縱剪線的功能，可根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃輪番使用。剪切生產(chǎn)線可加工冷軋鋼板、鍍鋅鋼板、不銹鋼板、彩涂鋼板、鋁板等金屬板材，特別適用于車輛制造、家用電器、食品機(jī)械、包裝機(jī)械以及鋼板配送中心等行業(yè)。 1 概述 液壓傳動(dòng)技術(shù)是現(xiàn)代發(fā)展起來(lái)的一門新技術(shù)，它與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、電氣傳動(dòng)技術(shù)并列為當(dāng)代三大傳動(dòng)形式，是工科機(jī)械類各專業(yè)的一門重要課程，既有理論知識(shí)學(xué)習(xí)，又有實(shí)際技能的訓(xùn)練。在本次設(shè)計(jì)中,根據(jù)液壓剪板機(jī)的工作原理和控制要求, 綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)技術(shù)及其它有關(guān)理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，我對(duì)剪板機(jī)的液壓系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)部分進(jìn)行了分析、設(shè)計(jì), 使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)密切結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、提高和擴(kuò)展。 這次設(shè)計(jì)，讓我在PLC的應(yīng)用、CAD繪圖、資料檢索以及進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等方面進(jìn)行了一次全面的訓(xùn)練，為今后的設(shè)計(jì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2 2 設(shè)計(jì)構(gòu)思及方案論證 我的設(shè)計(jì)任務(wù)是液壓系統(tǒng)和泵站設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)課題的分析以及可行性的考慮，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行如下的選擇： （1）液壓系統(tǒng)和泵站的設(shè)計(jì)：因?yàn)檫@次設(shè)計(jì)的是薄板剪切并且是大批量的剪切，所以要根據(jù)其具體的工作情況設(shè)計(jì)制造專用剪板機(jī)，用以提高效率。由于液壓元件已標(biāo)準(zhǔn)化，所以在設(shè)計(jì)中可以大量選用標(biāo)準(zhǔn)件，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，制造簡(jiǎn)單。特別是在這次我們所設(shè)計(jì)的輕型薄板剪切中，整個(gè)動(dòng)力部分都可以用標(biāo)準(zhǔn)的液壓缸、液壓閥來(lái)完成。該自動(dòng)控制液壓板料剪切機(jī)包含了許多的動(dòng)作需要液壓元件來(lái)完成，所以可以根據(jù)具體的動(dòng)作需要來(lái)設(shè)計(jì)整個(gè)液壓系統(tǒng)，根據(jù)液壓系統(tǒng)所需的動(dòng)力要求來(lái)進(jìn)行泵站的設(shè)計(jì)。 （2）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：自動(dòng)控制液壓板料剪切機(jī)是一種可按加工要求，將金屬板材剪開(kāi)、自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)堆料的設(shè)備。它要求其控制設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力，而PLC是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制器。由于它把計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣泛等優(yōu)點(diǎn)與控制器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。加之PLC以其在硬件設(shè)計(jì)中采用了屏蔽、濾波、光電隔離等技術(shù)，在軟件設(shè)計(jì)中采用了故障檢測(cè)、信息保護(hù)與恢復(fù)等措施，進(jìn)一步提高了PLC的可靠性。自動(dòng)控制液壓剪切機(jī)應(yīng)用于板材加工系統(tǒng)中,板料長(zhǎng)度檢測(cè)，板料進(jìn)料、壓緊、走刀、落料、長(zhǎng)度調(diào)整等過(guò)程必須按一定的節(jié)拍控制精確度動(dòng)作，而且不同長(zhǎng)度、不同厚度、不同材料的板材,各動(dòng)作行程、先后順序、刀具位置等要求都不一樣，對(duì)于這樣的控制要求,傳統(tǒng)控制柜很難實(shí)現(xiàn),綜合考慮設(shè)備的性價(jià)比，顯示直觀性、外表美觀性、靈活性等諸方面因素,本次設(shè)計(jì)采用可編程控制器PLC進(jìn)行控制。 下面就我們這次所設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制液壓板料剪切生產(chǎn)線進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹： 圖2-1 自動(dòng)控制液壓板料剪切生產(chǎn)線簡(jiǎn)圖 如圖2-1所示，我們這次設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線主要由以下幾個(gè)部分組成：1.送料小車；2.開(kāi)卷機(jī)；3.展平機(jī)；4.送料機(jī)；5.剪切主機(jī)；6.輸送帶；7.堆料架；8.液壓泵站；9.控制控制系統(tǒng)以及其它的輔助設(shè)備組成。 該生產(chǎn)線的工作過(guò)程如下： 1． 由運(yùn)料小車將卷料運(yùn)送到開(kāi)卷機(jī)上； 2． 由人工進(jìn)行喂料，將卷料送入展平機(jī)中進(jìn)行展平； 3． 板料展平后由送料機(jī)進(jìn)行定尺后送入剪切機(jī)中進(jìn)行剪切； 4． 剪切完畢后的板料經(jīng)過(guò)輸送帶送入堆料架中進(jìn)行整齊堆放； 基于該課題的難易程度以及工作量的關(guān)系，我們分小組由四個(gè)人共同完成本課題，我負(fù)責(zé)其中的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、泵站設(shè)計(jì)以及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 39 3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本設(shè)備的液壓控制部分主要包括板料壓緊系統(tǒng)、主機(jī)剪切系統(tǒng)、運(yùn)料小車升降系統(tǒng)、支撐板升降系統(tǒng)等方面。其中運(yùn)料小車升降系統(tǒng)和支撐板升降系統(tǒng)只需用換向閥來(lái)控制液壓油的流動(dòng)方向即可；板料壓緊系統(tǒng)可通過(guò)液壓缸下行到壓緊位置由壓力繼電器檢測(cè)壓力足夠后保壓，剪切完畢后回程.主要部分在于剪板機(jī)主機(jī)的剪切缸動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵撛O(shè)備屬大寬度同步下行剪切，如果用一個(gè)缸體施加剪切力，則會(huì)造成板料的受力不均甚至剪切不完善，所以必須選擇多缸驅(qū)動(dòng)，而在剪切過(guò)程中必須保證缸體活塞桿下行的同步性，這就要求進(jìn)行多缸同步回路設(shè)計(jì)。 3.1 液壓同步回路的分析論證[1] 在多缸液壓系統(tǒng)中，使得液壓缸在運(yùn)動(dòng)中保持速度相同或相對(duì)位置不變的回路稱為同步回路。在液壓系統(tǒng)中，影響同步精度的因素是很多的，例如：液壓缸外負(fù)載、泄露、摩擦阻力、制造精度、結(jié)構(gòu)彈性變形以及油液中的含氣量，都會(huì)使運(yùn)動(dòng)不同步。同步回路要盡量克服或減少這些因素的影響。 圖3-1所示回路是帶補(bǔ)償措施的串聯(lián)液壓缸同步控制典型回路。其工作原理是：圖中兩缸串聯(lián)，1缸有桿腔和2缸無(wú)桿腔用油管相連，其對(duì)應(yīng)活塞的有效工作面積相等，而使進(jìn)、出流量相等，理論上兩缸活塞的升降便是同步的。但補(bǔ)償措施使實(shí)際產(chǎn)生的同步誤差在每一次下行運(yùn)動(dòng)中都可消除。 例如，三位四通換向閥5的右位接入系統(tǒng)工作時(shí)，兩缸的活塞均下降，假定缸1的活塞先下行到底，其活塞桿上的壓塊就觸動(dòng)電氣行程開(kāi)關(guān)1ST，1ST發(fā)出信號(hào)使兩位三通閥4通電，閥4的右位接入系統(tǒng)工作，壓力油便通過(guò)閥4和液控單向閥向液壓缸2的無(wú)桿腔補(bǔ)入，推動(dòng)缸2的活塞繼續(xù)運(yùn)行到底，誤差即被消除。 假若缸2的活塞先下行到底，其活塞桿上的壓塊便觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)2ST，2ST發(fā)信號(hào)使二位三通閥3，使其通電，閥3的上位接入系統(tǒng)工作，控制壓力油使液控單向閥反向通道打開(kāi)，缸1有桿腔的油通過(guò)液控單向閥和二位三通閥4回油，缸1的活塞即可繼續(xù)運(yùn)行到底，同步誤差亦被消除。 這種同步控制回路的控制元器件較多，連接也復(fù)雜。還有兩種同步控制回路可以完成同步補(bǔ)償功能并且使用元件較少且簡(jiǎn)單，能使回路大大簡(jiǎn)化。1.采用兩個(gè)單向閥補(bǔ)償誤差回路；2.采用單向閥和順序閥補(bǔ)償誤差回路。 圖3-1 帶補(bǔ)償措施的串聯(lián)液壓缸同步回路 圖3-2所示為活塞每一次下行運(yùn)動(dòng)中都可消除同步誤差的液壓回路。圖中雙點(diǎn)劃線所示為活塞下行到底時(shí)所處的位置，該位置、稍微偏上（以免活塞到底后遮擋住），分別在兩缸缸筒上加工出油孔a和c，然后用油管ab、cd分別連接單向閥I1和I2，如圖3-2所示。 圖3-2 用兩個(gè)單向閥補(bǔ)償同步誤差的回路 由于1缸的有桿腔和2缸的無(wú)桿腔活塞的有效工作面積相等，而使進(jìn)、出流量相等，兩缸活塞的升降，理論上便得到同步。而補(bǔ)償措施使實(shí)際產(chǎn)生的同步誤差在每一次下行運(yùn)動(dòng)中都可以消除。 例如：三位四通換向閥的右位接入系統(tǒng)各種時(shí)，缸的活塞下行。假若缸1的活塞先下降到底（雙點(diǎn)劃線所示位置），缸1缸筒上的油孔a經(jīng)歷了由最初位于活塞下腔、到被活塞遮住、到最后在活塞上腔露出三個(gè)階段，從油泵進(jìn)入缸1活塞上腔的壓力油，此時(shí)經(jīng)油孔a和單向閥I1流向缸2上腔，推動(dòng)缸2的活塞繼續(xù)運(yùn)行到底，誤差即被消除。 假若缸2的活塞先下行到底（圖中雙點(diǎn)劃線所示位置），缸2缸筒上的油孔c也經(jīng)歷了由開(kāi)始處于活塞下腔、到被活塞遮住、到最后在活塞上腔露出三個(gè)階段，缸1有桿腔的油經(jīng)缸2無(wú)桿腔、油孔c、單向閥I2回油，缸1的活塞也可繼續(xù)下降運(yùn)行到底，誤差同樣能被消除。 圖3-3 采用單向閥和順序閥消除同步誤差的液壓回路 圖3-3所示為采用單向閥和順序閥消除同步誤差的液壓回路。如圖示，順序閥的調(diào)整壓力應(yīng)比活塞下行運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸1有桿腔（缸2無(wú)桿腔）中的壓力稍大，以保證活塞下行運(yùn)動(dòng)中順序閥閥口關(guān)閉。該回路同步誤差補(bǔ)償原理為： 三位四通換向閥右位接入系統(tǒng)工作時(shí)，缸的活塞下降。若缸1的活塞先下行到底，其缸體上的油孔a從活塞上腔露出，從油泵來(lái)的壓力油經(jīng)缸1無(wú)桿腔、油孔a、單向閥I1后，流向缸2無(wú)桿腔，推動(dòng)缸2的活塞繼續(xù)下行到底，誤差即被消除。若缸2的活塞先下行到底，那么缸2無(wú)桿腔的液體壓力就會(huì)上升，順序閥進(jìn)油口壓力也會(huì)上升，閥芯動(dòng)作，順序閥進(jìn)出油口接通；缸1有桿腔的油經(jīng)順序閥回油，其活塞即可繼續(xù)下行到底，同步誤差也被 3.2 液壓回路確定 在該設(shè)備——自動(dòng)控制液壓板料剪切機(jī)的油路系統(tǒng)中，兩個(gè)剪切主油缸的同步采用串聯(lián)油缸實(shí)現(xiàn)，油缸Ⅰ活塞下腔的作用面積等于油缸Ⅱ上腔的作用面積。在具體的油路系統(tǒng)確定時(shí)，如果不采用自動(dòng)補(bǔ)償措施，則同步精度不能實(shí)現(xiàn)，并且在長(zhǎng)時(shí)間的工作循環(huán)中，同步誤差會(huì)不斷積累越來(lái)越大，刀架上刀刃的剪切角難以保證在許可范圍，嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法正常工作。所以需要在以上三種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)完善，對(duì)系統(tǒng)添加誤差自動(dòng)補(bǔ)償措施，保證整體回路的同步精度。 圖3-4 剪切機(jī)液壓回路原理圖 由于本系統(tǒng)控制部分較多，且控制部分采用PLC控制，故在此只說(shuō)明剪板機(jī)的動(dòng)作，其余的順序動(dòng)作請(qǐng)參看單元回路原理圖與PLC說(shuō)明。 序號(hào) 動(dòng)作名稱 電磁鐵狀態(tài) 14DT 15DT 16DT 17DT 1 壓緊缸下行 - - + - 2 剪切缸下行 + - - - 3 剪切缸退回 - + 4 壓緊缸退回 - - - + 表3-1液壓回路電磁鐵動(dòng)作狀態(tài)表 該設(shè)備的液壓系統(tǒng)控制回路采用如圖3-4所示的原理圖。其液壓控制動(dòng)作順序表如表3-1所示,工作順序和基本原理描述如下： (1)板料壓緊。液壓泵啟動(dòng)加壓，在完成一系列的準(zhǔn)備動(dòng)作后，在電磁換向閥32的作用下，對(duì)壓緊缸供油活塞下行，當(dāng)壓緊力達(dá)到壓力繼電器33的調(diào)定壓力時(shí)，壓力繼電器輸出信號(hào)至PLC，控制電磁換向閥32復(fù)位，板料壓緊完成。 (2)剪切機(jī)主缸下行。換向閥24打開(kāi)后高壓油液進(jìn)入剪切主缸26、29，兩缸的活塞在自動(dòng)補(bǔ)償措施作用下同步下降，帶動(dòng)剪切梁剪切板料。當(dāng)缸26先下行到底時(shí)，其活塞上腔壓力增大，達(dá)到順序閥27的調(diào)定壓力時(shí)順序閥打開(kāi)，油液經(jīng)過(guò)順序閥27繼續(xù)推動(dòng)缸29活塞桿下行，誤差被消除；假若缸29先到達(dá)底部，其上腔的油壓增大，達(dá)到順序閥28的調(diào)定壓力后順序閥28打開(kāi)，缸26上腔的油液推動(dòng)活塞桿繼續(xù)下行，誤差亦被消除。因?yàn)椴捎昧藥аa(bǔ)償措施串聯(lián)液壓缸同步回路，所以出現(xiàn)的同步誤差在上下運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)即可消除，因在長(zhǎng)期工作中，兩缸的運(yùn)動(dòng)能保持較好的同步性，所以刀架上刀刃的剪切角可基本保持不變。 （3）剪切缸與壓緊缸回程。當(dāng)剪切機(jī)主缸下行至最低位置后，無(wú)桿腔壓力增大，到達(dá)壓力繼電器25調(diào)定壓力后，壓力繼電器25輸出信號(hào)至PLC，PLC控制換向閥24、32，剪切缸與壓緊缸回程，到達(dá)指定位置，壓力繼電器36、39輸出信號(hào)至PLC，控制換向閥復(fù)位，動(dòng)作完成， 在這些動(dòng)作之中，最重要的是要在控制系統(tǒng)中保證剪切的動(dòng)作是在板料被壓緊后才進(jìn)行，這里由壓力繼電器與PLC程序來(lái)保證。在本系統(tǒng)中，由于剪切的是薄板不超過(guò)2.5mm，所以在壓緊的時(shí)候采用液控單向閥保壓，而不采用蓄能器保壓。由于在剪切主機(jī)中有機(jī)械的刀架調(diào)整機(jī)構(gòu)，故不需用液壓裝置來(lái)調(diào)整剪切角。 3.3 液壓元件的選擇[2] 3.3.1 系統(tǒng)參數(shù) 根據(jù)小組其他成員提供的參數(shù)，進(jìn)行如下的說(shuō)明： （1）剪切機(jī)液壓系統(tǒng)說(shuō)明 剪切油缸，由于本系統(tǒng)中采用雙缸串聯(lián)的方法實(shí)現(xiàn)同步，且兩缸內(nèi)徑相同,根據(jù)剪切機(jī)設(shè)計(jì)者提供的參數(shù)，液壓缸29的壓力為4.74 MPa,液壓缸26的壓力為9.48 MPa。所以順序閥27的設(shè)定壓力為5 MPa，順序閥28的設(shè)定壓力為10 MPa。壓力繼電器25的設(shè)定壓力為10.5 MPa，壓力繼電器30的設(shè)定壓力為10 MPa。根據(jù)其速度要求，流量為28.5 L/min。 壓緊油缸，根據(jù)剪切機(jī)設(shè)計(jì)者提供的參數(shù)，液壓缸35的壓力為2.5 MPa，壓力繼電器34、36的調(diào)定壓力為3 MPa。根據(jù)其速度要求，流量為33 L/min。 （2）運(yùn)卷小車液壓系統(tǒng) 小車中只有一個(gè)油缸，要求油缸能在任意位置停留，故其系統(tǒng)中包含有液控單向閥。根據(jù)小車設(shè)計(jì)者提供的參數(shù)，液壓缸的壓力為8 MPa，流量為30.5 L/min。 （3）堆料架油缸 根據(jù)堆料架設(shè)計(jì)者提供的參數(shù)，其上行壓力為1 MPa，流量11 L/min,其下行壓力為1 MPa，流量為10.6 L/min，故單向節(jié)流閥21的流量也應(yīng)調(diào)節(jié)在10.6 L/min，液壓缸的速度為0.05 m/s。 （4）支撐板系統(tǒng) 根據(jù)展平機(jī)與送料機(jī)設(shè)計(jì)者提供的參數(shù)，支撐板油缸壓力為2 MPa，流量為15 L/min。 3.3.2 閥類元件的選擇 (1)選擇依據(jù) 選擇依據(jù)為：閥體的額定壓力，最大流量，動(dòng)作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等。 (2)應(yīng)注意的問(wèn)題 a.應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，除非不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)專用件。 b.閥類元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥時(shí)，應(yīng)按液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機(jī)器低速性能的要求。 c.一般選擇控制閥的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)，允許通過(guò)閥的最大流量超過(guò)其額定流量的20%。 根據(jù)以上原則，各類閥類元件的選擇如下表所示： 元件名稱 元件型號(hào) 元件數(shù)量 三位四通電磁換向閥 34EF30-E6B-A 4 三位四通電磁換向閥 34EF30-E10B-A 4 二位三通電磁換向閥 WE6B60/AGZ4 1 溢流閥 YF3-10B 1 減壓閥 AJF310B 1 液控單向閥 YAF3-EB10B 5 單向節(jié)流閥 ALF3-E6B 1 壓力繼電器 HED4O 4 順序閥 XF3E10B 2 表2-2液壓回路閥類元件選擇表 3.3.3管道的選擇 (1)油管類型的選擇 液壓系統(tǒng)中使用的油管分硬管和軟管，選擇的油管應(yīng)有足夠的通流截面和承壓能力，同時(shí)，應(yīng)盡量縮短管路，避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變。 a.鋼管：中高壓系統(tǒng)選用無(wú)縫鋼管，低壓系統(tǒng)選用焊接鋼管，鋼管價(jià)格低，性能好，使用廣泛。 b.銅管：紫銅管工作壓力在6.5～10MPa以下，易變曲，便于裝配；黃銅管承受壓力較高，達(dá)25MPa，不如紫銅管易彎曲。銅管價(jià)格高，抗震能力弱，易使油液氧化，應(yīng)盡量少用，只用于液壓裝置配接不方便的部位。 c.軟管：用于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的連接。高壓橡膠軟管中夾有鋼絲編織物；低壓橡膠軟管中夾有棉線或麻線編織物；尼龍管是乳白色半透明管，承壓能力為2.5～8MPa，多用于低壓管道。因軟管彈性變形大，容易引起運(yùn)動(dòng)部件爬行，所以軟管不宜裝在液壓缸和調(diào)速閥之間。 (2)油管尺寸的確定 a.油管內(nèi)徑d按下式計(jì)算[2]： （mm） 式中：――為通過(guò)油管的最大流量(L/min)； ――為管道內(nèi)允許的流速(m/s)?；赜凸苋?.7～4.5(m/s)。 根據(jù)以上分式可得： 回油管內(nèi)徑： =14.1 進(jìn)行圓整取d=15mm。 進(jìn)油管內(nèi)徑根據(jù)所選液壓泵的進(jìn)油口來(lái)確定，并根據(jù)壓力選取油管： 鋼管： 取外徑34， b.油管壁厚δ可按下式計(jì)算：  式中： ――為管內(nèi)最大工作壓力； ――為油管材料的許用壓力； 鋼管： ――為材料的抗拉強(qiáng)度； ――為安全系數(shù)，鋼管＜7MPa時(shí)，取=8；＜17.5MPa時(shí)，取=6； ＞17.5MPa時(shí)，取 =4。 也可以根據(jù)油管內(nèi)徑和壓力查表20-8-2 [2]，根據(jù)計(jì)算出的油管內(nèi)徑和壁厚，查手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管： 鋼管：　 取外徑為22, 3.4 液壓系統(tǒng)連接裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3] 在一個(gè)液壓系統(tǒng)中往往要有很多液壓元件，這些元件可以用各種不同的方式連接。連接方式的選擇是否合理，對(duì)于系統(tǒng)的性能、使用及維修均有很大的影響。 (1)管式連接 管式連接是液壓系統(tǒng)最早采用的一種連接方式，它用油管將各元件連接在一起，完成所需要的動(dòng)作。這種連接方式僅適用于較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。它具有連接方式簡(jiǎn)單，便于維修的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)動(dòng)作比較復(fù)雜、組成系統(tǒng)的元件較多時(shí)就會(huì)出現(xiàn)管道復(fù)雜、管接頭多的問(wèn)題，造成系統(tǒng)安裝復(fù)雜、占地面積大、壓力損失大、容易漏油和混入空氣以及產(chǎn)生振動(dòng)等不良現(xiàn)象。 (2)板式連接 元件用螺釘連接在閥板上。元件間的連接由在閥板上鉆出、鑄造出或銑出的通道實(shí)現(xiàn)。這種連接方式可以消除管式連接帶來(lái)的一系列缺陷，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差。適用于固定工作循環(huán)的液壓系統(tǒng)。 (3)集成連接 集成連接是六十年代初出的一種新的連接方式。目前，集成塊、疊加閥、錐閥和插裝式連接應(yīng)用漸多。這些連接方式的共同特點(diǎn)是：由標(biāo)準(zhǔn)液壓元件或?qū)Ｓ?、通用的輔助元件按設(shè)計(jì)的要求用螺栓連接組合成一個(gè)系統(tǒng)。因此也稱無(wú)管連接。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求綜合考慮采用集成塊連接。 3.4.1集成塊式連接裝置的設(shè)計(jì)步驟 集成塊這種結(jié)構(gòu)是液壓集成的最早形式，在我國(guó)已經(jīng)普及并廣泛地應(yīng)用在各種系統(tǒng)中。更由于板式標(biāo)準(zhǔn)元件較為定型，這為廣泛使用集成塊式連接裝置提供了有利的條件。 集成塊組，是按通用的液壓典型回路設(shè)計(jì)成的通用組件。它有集成塊、底塊和頂蓋按一定順序疊積，用四只長(zhǎng)螺栓垂直固緊而成。 液壓元件一般安裝在集成塊的前面、后面和右側(cè)面，左側(cè)面不安放元件，留作連接油管用，以便向執(zhí)行元件供油。為了操縱調(diào)整方便，通常把需要經(jīng)調(diào)節(jié)的元件布置在右側(cè)面或者前面。 元件之間的連接借助于塊體內(nèi)部的油道孔，根據(jù)單元回路塊在系統(tǒng)中的作用可分為調(diào)壓、換向、調(diào)速、減壓、順序等若干回路塊。每塊上下兩面為疊積結(jié)合面，布有公用的壓力油孔P、回油孔O、泄漏油孔L和連接螺栓孔。 集成塊式連接裝置其設(shè)計(jì)步驟一般如下： a.繪制集成塊單元回路圖 將液壓系統(tǒng)圖分解，并繪制成集成塊單元回路圖，圖中應(yīng)示出集成塊的數(shù)量，每塊安裝的閥數(shù)，是否采用過(guò)渡板或者專用閥，以及閥之間的油路連通情況，作為設(shè)計(jì)集成塊的根據(jù)。 b.制作液壓元件樣板 為了在集成塊上合理布置液壓元件和正確安排通油孔，最好預(yù)先制作元件樣板。 c.布置液壓元件 在集成塊各視圖外形輪廓上布置油孔位置。 d.繪制集成塊加工圖 （1）、繪制集成塊四個(gè)側(cè)面和頂面的視圖。以集成塊的底邊和任一鄰邊為座標(biāo)，定出各元件蕨線的坐標(biāo)。然后繪制各油孔和安裝螺紋，以蕨線為坐標(biāo)標(biāo)注尺寸。 （2）、繪制各層剖視圖。根據(jù)各孔油道布局繪出各層剖視圖。 （3）、為加工方便，可將各孔編號(hào)列表，并注明通徑、孔深和與之連通的孔號(hào)。 （4）、繪制集成塊裝配外形圖。集成塊上各閥安裝后的外形圖表示各閥的安裝位置和方向。 在本設(shè)計(jì)中我采用三維軟件Solidworks 進(jìn)行立體設(shè)計(jì)，這樣可以減少工作量，對(duì)象更加直觀，而且發(fā)生問(wèn)題能得到及時(shí)的解決，特別是在孔的干涉方面。 3.4.2集成塊的設(shè)計(jì) a.公用油道的選用 集成塊的主要作用為連通各液壓元件以便于組成單元回路。因此集成塊上一般必須有公用的壓力油孔P、回油孔O和泄漏油孔L。 在此選用二孔制，即壓力油孔P、回油孔O，由四個(gè)固定螺栓孔來(lái)接通泄漏油。其加工工藝性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也有利于泄漏油的流回而且也有利于元件的布局和泄漏油道的設(shè)置。 b.油孔直徑的確定 油孔直徑可按下式確定： 式中　　―――流經(jīng)油孔的流量（L/min） 　　　　―――孔道中允許的速度（m/s） 根據(jù)表20-8-1 [2]選取參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，在本系統(tǒng)中進(jìn)油口 =11.8 mm 進(jìn)行圓整取=12mm,回油口直徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取15mm。 直接與閥相通的孔，塊體上的孔徑應(yīng)該等于閥的油孔直徑，不直接與閥相通的工藝孔，應(yīng)用螺塞或短螺柱堵死（壓力油孔一定要用螺塞堵死）。 與油管接頭相連接的油孔，其孔徑與相應(yīng)的閥口直徑相同，但孔口必須按管接頭螺紋孔尺寸鉆孔并攻絲。 c.油孔間最小間隙的確定 為了防止相鄰油孔間的距離太近，在油液壓力下造成油道串通，致使集成塊報(bào)廢，在設(shè)計(jì)油孔的具體位置時(shí)，必須確定通道體內(nèi)各通油孔間的最小間隔尺寸，一般推薦＜5mm，當(dāng)油液壓力高于6.3 MPa或孔道間隔尺寸較小時(shí)，就要作強(qiáng)度校核，以防止使用過(guò)程中被擊穿。由材料力學(xué)可知，選用鑄鐵材料的通道體應(yīng)按第一強(qiáng)度理論的厚壁圓筒公式作近似計(jì)算： (mm) 式中：――允許最小壁厚（mm） 　　　　――油孔道直徑（mm） ――實(shí)驗(yàn)壓力（MPa）,取（1.5～1.75）P 　　　P――工作壓力（MPa） 　 ――材料許用應(yīng)力（MPa） 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在本系統(tǒng)中，所以取 考慮到加工誤差，鉆孔時(shí)有可能鉆偏，故取值時(shí)留有余量，最小油孔間隔取5mm。 d.通道體外形尺寸的確定 通道體在確定外形尺寸時(shí)，應(yīng)首先布置好公用通道孔。通道體的長(zhǎng)度和寬度要求除了考慮安放最大尺寸的元件外，還必須留出足夠的夠調(diào)整的空間，以利于設(shè)計(jì)通道體內(nèi)油孔時(shí)調(diào)整閥有位置。供調(diào)整的大致尺寸為：長(zhǎng)度方向40～50mm,寬度方向20～30mm。 e.集成塊連接螺栓的強(qiáng)度驗(yàn)算 通道體的高度H主要考慮到所安裝元件的高度，在本次設(shè)計(jì)中我所設(shè)計(jì)的集成塊共有八塊，其中包括一個(gè)基礎(chǔ)塊組，一個(gè)順序塊組，一個(gè)壓力塊組，五個(gè)方向塊組。他們之間是用螺栓連接在一起的，螺栓的長(zhǎng)度由這些集成塊的高度來(lái)決定，經(jīng)過(guò)計(jì)算四個(gè)螺栓的高度為650mm，取直徑為20mm。下面進(jìn)行強(qiáng)度的校核。 由于此連接螺栓只受到壓力油向上的作用力，所以這四個(gè)螺栓受力分析如下： 軸向載荷：=20096N； 每個(gè)螺栓的軸向載荷：=F/4=5024N； 螺栓預(yù)緊力：根據(jù)式(5-2) [4]，，根據(jù)表5-8[4] ，因?yàn)檫x取螺栓為4.8級(jí)，所以=320 MPa, =261248N,由于這幾個(gè)螺栓在此屬于松連接，所以取=2000N； 所以螺栓的拉應(yīng)力=22.4MPa； 根據(jù) （5-37）[4] 所以；（S選取參考表5-10[4]） 結(jié)論：因?yàn)?，所以設(shè)計(jì)螺栓符合要求。 3.4.3.集成塊三維圖 由于整個(gè)油路系統(tǒng)的集成塊設(shè)計(jì)工作量很大，所以在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中我只做了整體的布局設(shè)計(jì)與第一個(gè)壓力塊組的詳細(xì)設(shè)計(jì)，為了更好的說(shuō)明集成塊的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在此附上集成塊的三維整體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖與第一個(gè)壓力塊組的詳細(xì)三維圖。 圖3-5 整體設(shè)計(jì)三維簡(jiǎn)圖 圖3-6 第一壓力塊組三維圖 4 油箱及液壓泵裝置的設(shè)計(jì) 金屬切削機(jī)床上的液壓裝置，主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：集中式和分散式。集中式液壓裝置是在機(jī)床之外另設(shè)單獨(dú)的液壓站，油箱的結(jié)構(gòu)尺寸不受床身結(jié)構(gòu)尺寸的限制，安裝、維修都很方便。且油源的振動(dòng)和發(fā)熱對(duì)機(jī)床幾乎沒(méi)有影響。但增加了占地面積。分散式液壓裝置，是利用床身的一個(gè)或幾個(gè)空腔作為油箱，它的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油易回收，但是油源的振動(dòng)和發(fā)熱對(duì)機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不利的影響。 液壓泵站是由油箱、液壓泵裝置和液壓連接裝置三部分組成。 4.1　油箱容積的計(jì)算[2] 在開(kāi)式傳動(dòng)的油路系統(tǒng)中，油箱是必不可少的。它的作用是：儲(chǔ)存油液，凈化油液，使油液的溫度保持在一定的范圍內(nèi)，以減少吸油區(qū)油液中汽泡的含量。因此，進(jìn)行油箱設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮油箱的容積、油液在油箱中的冷卻和加熱　、油箱內(nèi)的裝置和防噪音等問(wèn)題。 油箱有效容積的確定: 油箱要儲(chǔ)存液壓裝置所需要的液壓油，油液的儲(chǔ)存量與液壓泵的流量有直接的關(guān)系。在一般情況下，油箱的有效容積可以用經(jīng)驗(yàn)公式確定： 　　　　　　　　　V1 = KQ（L） 式中：　V1――油箱的有效容積（L） Q ――油泵的額定流量（L/min） K ――系數(shù)　　中壓系統(tǒng)取5～7 根據(jù)以上公式代入數(shù)據(jù)可得：=231 L,因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中執(zhí)行元件較多，為保證安全，取油箱容積為600L。 由于本系統(tǒng)的功率不太大，所取油箱容積又較大，故不必進(jìn)行系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算。 4.2　油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[2] 4.2.1油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 設(shè)計(jì)油箱時(shí)除了要考慮貯存系統(tǒng)在工作循環(huán)時(shí)有足夠的油量外，還應(yīng)考慮熱量的散發(fā)、沉淀污染雜質(zhì)、分離水分、促進(jìn)空氣從油中逸出、為系統(tǒng)提供某些元件的安置等功能。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下一些問(wèn)題： 1.油箱必須有足夠大的容積。一要滿足散熱要求，二要能容納當(dāng)液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)所有工作介質(zhì)的流回，而工作時(shí)又能保持適當(dāng)?shù)囊何弧? 2. 油箱應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。油箱一般用2.5-4mm厚的鋼板焊接而成，尺寸高大的油箱要加焊角板、筋條以增加剛度。油箱頂蓋板若安裝液壓泵、電動(dòng)機(jī)和其他液壓元件時(shí)，蓋板不僅要適當(dāng)加厚增加剛度，而且還要采取措施防震，蓋板的厚度應(yīng)比油箱側(cè)壁厚度厚3至4倍。 3. 吸油管和回油管之間的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)些，或用隔板隔開(kāi)，以增加油液循環(huán)流動(dòng)的距離，提高散熱效果，并使油液有充分的時(shí)間沉淀污物和排出氣泡。 4. 吸油管必須插在油液中，為防止吸入空氣，吸油管口必須在最低液面75mm以下，又為防止吸入箱底污物，離油箱底面的距離應(yīng)不小于管徑的2倍，距油箱側(cè)面應(yīng)不小于管徑的3倍，以便油流暢通。 5.回油管應(yīng)插入最低油面以下200mm，以防回油沖入油液使油中混入氣泡?；赜凸芄芏藨?yīng)切成45°角，以增大排油口面積。排油口應(yīng)面向箱壁，利于散熱。 6.油箱下部或頂蓋板四周應(yīng)設(shè)置油盤，以免油液直接流入地面。油盤必須有排油口，以便于油盤的清潔。 7. 為了排凈存油和清洗油箱，油箱底板應(yīng)有適應(yīng)的斜度；在箱底的最低處應(yīng)安裝放油閥或放油塞。還應(yīng)設(shè)置清洗孔，以便清理整個(gè)內(nèi)部。 8 油箱底部應(yīng)設(shè)底腳，底腳高度一般為150-200mm，以便搬運(yùn)、放油和散熱。 9.為了防止油液被污染，注油孔上要加裝濾網(wǎng)；通氣孔上須裝空氣濾清器，過(guò)濾精度應(yīng)不大于40μm。 10. 要設(shè)置吸油濾油器和回油濾油器。 11.油箱中如需要安裝加熱器或冷卻器，須合理確定它們的安裝位置。 12.應(yīng)在便于觀察處設(shè)置液位計(jì)和溫度計(jì)，以便觀察油箱中液面的變化情況和油液的溫度情況。油溫計(jì)的溫度感應(yīng)點(diǎn)應(yīng)置于油液環(huán)流途徑中，以便測(cè)到油箱中油液的近似平均溫度。 13.油箱內(nèi)壁應(yīng)涂耐油防銹涂料，以延長(zhǎng)油箱壽命和減少油液污染。 14.要采取措施保護(hù)油箱內(nèi)油液清潔，油箱頂蓋板與油箱四周都要嚴(yán)密密封，蓋板上的所有安裝孔都要加以密封。 15. 應(yīng)設(shè)置有足夠強(qiáng)度和剛度的吊耳或起吊孔。 16. 油箱內(nèi)壁上應(yīng)盡量保持平整，少焊或少裝東西，以便清理內(nèi)腔污垢。 4.2.2油箱設(shè)計(jì)參數(shù) a.油箱體 油箱體采用Q235鋼板焊接而成，由于采用油泵電機(jī)上置式安裝，鋼板厚度取7.5mm。油箱采用框架式焊接安裝，增加其強(qiáng)度，且在電機(jī)與泵的安裝架上添加角鋼承重，框架選用mm的角鋼焊接。其側(cè)壁上安有油位指示器，油箱底面與基礎(chǔ)的距離取150mm，油箱下部焊接底腳。油箱側(cè)壁為整塊鋼板，在其中一塊上開(kāi)一個(gè)清洗孔，以便于清洗油箱。 b.油箱底部 油箱底部為V型傾斜狀，以便于排油，V型板最低處開(kāi)有排油口。 c.油箱隔板 隔板的位置，一般使吸油區(qū)的容積為油箱容積的1/2～1/3，隔板的高度約為最低油面的2/3隔板的厚度等于油箱側(cè)壁的厚度。 d.油箱蓋 考慮到減震，油箱上端蓋采用鑄鐵制成，在油箱蓋上要考慮有下列通孔：回油孔，泄漏油孔，通大氣孔注油孔以及安裝液壓集成裝置的安裝孔且安裝前要進(jìn)行配鉆。由于將液壓集成塊裝在油箱蓋上，所以箱蓋的厚度取13.5mm。 e.其它設(shè)計(jì)　 吸油管底部的濾油器與油箱底部的距離不得小于20mm。在條件允許的情況下吸油管孔應(yīng)比濾油器的直徑稍大，以便于對(duì)濾油器進(jìn)行清洗。 吸油管、回油管都伸到最低液面以下，管端一般斜切45度。并使斜面向著油箱側(cè)壁。管口與箱底箱壁的距離均不得小于管徑的3倍。泄漏油管不插入油中。 油箱內(nèi)部應(yīng)該涂耐油防銹漆。 參考北京華德液壓工業(yè)集團(tuán)公司液壓成套設(shè)備分公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的BJHD系列液壓泵站中油箱的設(shè)計(jì)，本油箱的強(qiáng)度足夠，不需進(jìn)行校核。 4.3　液壓泵裝置[2] 液壓泵裝置是指將電能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤核枰脑O(shè)備設(shè)備、元件及輔助元件，具體而言，主要指電機(jī)、連軸器、吸油管、排油管以及吸油管口的濾油器。正確地設(shè)計(jì)安裝液壓泵裝置是液壓系統(tǒng)正常工作的重要保證。根據(jù)前面3.3.1提供的參數(shù)，系統(tǒng)工作的最大壓力為9.48MPa,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取的液壓泵的壓力，流量大于,所以液壓泵選擇斜盤式軸向柱塞泵XBN-F40，該系列泵的具體參數(shù)如下表所示： 表4-1斜盤式軸向柱塞泵參數(shù)表 4.3.1　液壓泵的放置 由于系統(tǒng)采用斜盤式軸向柱塞泵，綜合考慮，采用上置臥式液壓泵裝置。其占地面積小，工作條件好，但振動(dòng)較大，采用鑄鐵上蓋，并加防振墊片。液壓泵的吸油管在液面以下，其吸油高度為520mm。 4.3.2　液壓泵與電機(jī)的連接 液壓泵與電機(jī)之間的連接，一般采用簡(jiǎn)單型彈性圓柱銷連軸器，其特點(diǎn)是傳遞扭距范圍大、轉(zhuǎn)數(shù)高、彈性好，能緩沖扭距急劇變化引起的振動(dòng)，補(bǔ)償軸位移。 5 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 可編程控制器是一種為工業(yè)機(jī)械控制所設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，他是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展 成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，因而稱為可編程程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)簡(jiǎn)稱PLC。 隨著技術(shù)的發(fā)展，其控制功能不斷增強(qiáng)，可編程程序控制器還可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，模擬量控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等，并通過(guò)數(shù)字，模擬的輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程。 目前,我國(guó)機(jī)械制造業(yè)存在大量的通用設(shè)備,在發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)時(shí),可以應(yīng)用微電子技術(shù)改造這些已有通用設(shè)備,比如用數(shù)顯、數(shù)控裝置改造通用設(shè)備,提高單機(jī)自動(dòng)化程度；用可編程序控制器改造通用機(jī)床、專用機(jī)床、組合機(jī)床及自動(dòng)設(shè)備與半自動(dòng)設(shè)備組成的生產(chǎn)線,這樣可以把計(jì)算機(jī)功能完備、編程靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，這是一條低成本、高效益，符合我國(guó)國(guó)情的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。 隨著可編程控制器技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的控制柜逐漸被新一代的智能化儀表所代替,對(duì)于日益復(fù)雜的控制功能,傳統(tǒng)控制柜顯得無(wú)能為力,而可編程控制器具有可編程序的特點(diǎn),運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)要求,自動(dòng)選擇控制算法、適應(yīng)性強(qiáng)、可編程控制器采用軟件代替硬件的方法,可以簡(jiǎn)化線路,使控制設(shè)備的性能價(jià)格比不斷提高,本設(shè)計(jì)的研究目的,在于探索在板材加工中,應(yīng)用可編程控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)板材加工的自動(dòng)控制。 自動(dòng)控制液壓板料剪切機(jī)廣泛的應(yīng)用于在板材加工系統(tǒng)中,板料長(zhǎng)度檢測(cè)，板料進(jìn)料、壓緊、落料、長(zhǎng)度調(diào)整等過(guò)程必須按一定的節(jié)拍控制精確度動(dòng)作，而且不同長(zhǎng)度、不同厚度、不同材料的板材,各動(dòng)作行程、先后順序等要求都不一樣，對(duì)于這樣的控制要求,傳統(tǒng)控制柜很難實(shí)現(xiàn),綜合考慮設(shè)備的性能/價(jià)格比，顯示直觀性、外表美觀性、靈活性等諸方面因素,本設(shè)計(jì)采用可編程控制器，根據(jù)自動(dòng)剪板機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。 在整個(gè)系統(tǒng)中采用PLC自動(dòng)控制,可以簡(jiǎn)化操作,減小工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且省時(shí),工作效率較高。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制液壓板料剪切機(jī)的高效率、低消耗、高自動(dòng)化程度、便于維修調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。 在本次設(shè)計(jì)中，由于執(zhí)行元件比較多，且要實(shí)現(xiàn)的功能比較多，有以下幾個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題需要解決，在此進(jìn)行說(shuō)明： 1、板料長(zhǎng)度的控制：因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用PLC控制，所以板料長(zhǎng)度的控制可采用旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在送料機(jī)構(gòu)上，其輸出信號(hào)送入PLC由其進(jìn)行計(jì)算，然后控制送料機(jī)構(gòu)中的電機(jī)來(lái)達(dá)到定長(zhǎng)的目的。 2、板料數(shù)量的檢測(cè)：板料數(shù)量由PLC來(lái)檢測(cè)，PLC通過(guò)記錄剪切的次數(shù)來(lái)獲得板料的數(shù)量。 3、送料機(jī)構(gòu)與剪切主機(jī)的互鎖：可根據(jù)PLC內(nèi)部的互鎖來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。 在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)輸入量和輸出量的關(guān)系與控制的要求以及生產(chǎn)成本的考慮，我選用三菱公司生產(chǎn)的小型機(jī)FX-2N系列的PLC，具體型號(hào)為FX-2N-64M-R，它有32個(gè)輸入點(diǎn)，32個(gè)輸出點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)可剪切在2.5m以內(nèi)任意長(zhǎng)度的在0.5mm至2.5mm的薄板件，我選用F920GOT-K圖形操作終端來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部參量的改變。 元件 型號(hào) 數(shù)量 PLC FX-2N-64M-R 1 圖形操作終端 F920GOT-K 1 數(shù)據(jù)連接線 RS-422數(shù)據(jù)線 1 光電開(kāi)關(guān) LW-GD-TES30-3MDEO 3 旋轉(zhuǎn)編碼器 EA62-CW5C 360P/R-0.5M 1 表5-1控制系統(tǒng)控制元件表 名稱 軟件 PLC編程軟件 GX Developer8、 FXGPWIN3.3中文免安裝版 GOT編程軟件 三菱觸摸屏GT Designer 2 表5-2 編程軟件表 5.1 控制系統(tǒng)動(dòng)作流程圖 Y Y Y Y Y Y N N Y Y Y Y Y 開(kāi)始 初始化（輸入?yún)?shù)） 動(dòng)力電路電源接通 運(yùn)卷小車運(yùn)料、放卷機(jī)裝料 放下支撐板 展平機(jī)、送料機(jī)啟動(dòng) 頂起支撐，堆料缸上行 C235開(kāi)始計(jì)數(shù)，數(shù)值預(yù)設(shè)D201 編碼器清零，延時(shí)輸出脈沖 壓緊缸下行，送料機(jī)停止 C0計(jì)數(shù)至設(shè)定值D202 C1計(jì)數(shù)至設(shè)定值D203 剪切缸、壓緊缸回程，C235復(fù)位送料機(jī)啟動(dòng) 動(dòng)力電源關(guān),停止運(yùn)行 堆料缸下降設(shè)定高度 C1清零 5.2控制系統(tǒng)PLC梯形程序圖： 5.3控制系統(tǒng)PLC SEL型程序圖： 5.4 程序界面及操作面板 圖5-1 程序界面 圖5-2 操作終端 5.5 控制系統(tǒng)有關(guān)圖紙及操作說(shuō)明 圖5-3 自動(dòng)控制液壓板料剪切生產(chǎn)線硬件接線圖 圖5-4 自動(dòng)控制液壓板料剪切生產(chǎn)線電氣原理圖 根據(jù)圖2-1所示，下面對(duì)本生產(chǎn)線的操作步驟進(jìn)行說(shuō)明： 1. 打開(kāi)動(dòng)力電源開(kāi)關(guān)； 2. 由運(yùn)卷小車將卷料運(yùn)進(jìn)； 3. 把卷料放置在接料架上面； 4. 在操作終端中進(jìn)入HPP模式，輸入控制面板中所要求的三個(gè)參數(shù)； 5. 泵站啟動(dòng)、加壓； 6. 把支撐板頂起； 7. 啟動(dòng)展平機(jī)、送料機(jī)、輸送帶； 8. 剪切開(kāi)始進(jìn)行； 機(jī)器操作完畢后，請(qǐng)按操作規(guī)程進(jìn)行斷電、保養(yǎng)等工作。操作終端的操作請(qǐng)參看三菱公司GOT-F900圖形操作手冊(cè)。 6.技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 本剪切機(jī)系統(tǒng)采用液壓傳動(dòng)和PLC自動(dòng)控制，自動(dòng)化程度高，工作穩(wěn)定性好；液壓系統(tǒng)采用柱塞泵供油，能量利用合理，發(fā)熱少。 泵站系統(tǒng)中采用集成油路設(shè)計(jì),選用板式標(biāo)準(zhǔn)元件,這樣可以方便地組成各種功能的單元回路,且更換方便,有很大的靈活性,并且在小塊體上加工各種孔道，制造簡(jiǎn)單、工藝孔少、便于檢查。如果采用管式連接，則占用面積大而且維修不便。 因?yàn)槊總€(gè)基礎(chǔ)塊三面要安裝元件,兩面要與上下集成塊連接,故這五面的加工精度有一定的要求,一般的精銑加工即可滿足要求。采用集成塊方式連接,系統(tǒng)中壓力損失小,這樣就提高了系統(tǒng)的工作效率。整個(gè)機(jī)構(gòu)沒(méi)有過(guò)于復(fù)雜的部件，設(shè)備經(jīng)濟(jì)性合理。 7 結(jié)語(yǔ) 一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，回憶其過(guò)程讓我有很多的體會(huì)和認(rèn)識(shí)。本以為畢業(yè)設(shè)計(jì)可以很輕松的完成，可是在真正自己下手的時(shí)候卻又遇到了許多的問(wèn)題，但是經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)與自己的努力還是完成了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 我們的課題是自動(dòng)控制液壓板料剪切機(jī)設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括：1.卷材支撐架；2.展平機(jī)；3.送料機(jī)構(gòu)；4.主機(jī)；5.成品接料架；6.液壓系統(tǒng)和泵站；7.控制系統(tǒng)。由四個(gè)人完成。為熟悉課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容，在指導(dǎo)老師樊瑞的帶領(lǐng)和引導(dǎo)下，我們查閱相關(guān)的外文資料并譯成中文，以了解當(dāng)前課題的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；我們到圖書(shū)館查資料，在網(wǎng)絡(luò)上搜集信息，在了解相關(guān)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，樊瑞老師帶領(lǐng)我們分別去了鄭州鋼材市場(chǎng)、鄭州紡織機(jī)械廠等廠家參觀調(diào)研，了解與課題相關(guān)的知識(shí)。 從本學(xué)期第四周開(kāi)始，在樊瑞老師的指導(dǎo)和督促下，我們進(jìn)行整理分析調(diào)研資料、初步方案論證確定、草圖設(shè)計(jì)繪制，從一點(diǎn)點(diǎn)做起，一步步完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，經(jīng)過(guò)十幾周的努力，終于完成了所有的內(nèi)容。 雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題確值得我取思考，其中最重要的一個(gè)問(wèn)題就是分工協(xié)作的問(wèn)題。 由于我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是四個(gè)人一起完成一個(gè)課題，每個(gè)人完成其中的一部分，所以這個(gè)問(wèn)題顯得尤為突出。在設(shè)計(jì)剛開(kāi)始的階段我們四個(gè)人一起找資料、分析問(wèn)題、確定方案大家經(jīng)常進(jìn)行交流，還沒(méi)有什么問(wèn)題。可是在設(shè)計(jì)的最后，由于工作量的問(wèn)題，我們說(shuō)設(shè)計(jì)成來(lái)的東西與我們預(yù)想的結(jié)果有一定的出入，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有的功能不能實(shí)現(xiàn)，這是我在這次設(shè)計(jì)中最大的遺憾。希望自己在以后的工作、學(xué)習(xí)中一定要記住這個(gè)教訓(xùn)，重視這個(gè)問(wèn)題。 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了,緊接著就是踏入社會(huì),走向工作崗位,又是一個(gè)學(xué)習(xí)的開(kāi)端。畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們學(xué)到的東西是寶貴的，在教會(huì)我們理論知識(shí)的同時(shí)也教會(huì)我們以后學(xué)習(xí)的方法，讓我們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)和工作中有一個(gè)清晰的思維，完善的思路，不管在哪種工作崗位，不論遇到什么情況，我們都會(huì)以一種平靜敬業(yè)的心態(tài)，踏實(shí)認(rèn)真的作風(fēng)認(rèn)真投入到工作中去。這次任務(wù)的完成給了我信心，給了我斗志，我相信在今后的工作生活中，我都會(huì)一步步改正自己的不足，一點(diǎn)點(diǎn)提高自己的能力，完善自我提高自己。總之，畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我收獲頗豐。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 8 致謝 經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師樊瑞，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。一個(gè)學(xué)期來(lái)，她時(shí)刻在做著耐心的指導(dǎo), 在對(duì)課題不很熟悉時(shí)，她帶領(lǐng)我們?nèi)ッ總€(gè)與課題相關(guān)的機(jī)械廠進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，咨詢調(diào)研。實(shí)習(xí)過(guò)程中，她耐心的對(duì)每臺(tái)設(shè)備的工作原理、控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析講解，并不斷將看到的設(shè)備機(jī)構(gòu)與我們的課題相聯(lián)系分析，進(jìn)而啟發(fā)引導(dǎo)我們了解設(shè)計(jì)內(nèi)容；還有我的同組成員其他三個(gè)同學(xué)，我們不斷討論交流，相互協(xié)作。有了他們的幫助啟發(fā)，我學(xué)到了很多以前自己不懂不知道的東西。 然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成；最后感謝中原工學(xué)院——我的母校四年來(lái)對(duì)我的大力栽培。 參考文獻(xiàn) [1] 汪大鵬，劉白主編.帶補(bǔ)償措施的串聯(lián)液壓缸新同步回路[M]，傳動(dòng)技術(shù)，2000（4） [2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）：液壓傳動(dòng)[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1 [3] 張利平主編.液壓站設(shè)計(jì)與使用[M].北京：海洋出版社，2004.1 [4] 濮良貴 紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：高等教育出版社，2005 [5] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第4版第四卷）[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1 [6] 楊寶光主編.鍛壓機(jī)械液壓傳動(dòng)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981 [7] 丁樹(shù)模主編.液壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [8] 樊瑞,李建華.液壓技術(shù)[M].中國(guó)紡織出版社,1999 [9] 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