自動控制液壓板料剪切機設計-液壓系統(tǒng)和泵站設計、控制系統(tǒng)設計【液壓剪板機】,液壓剪板機,自動控制液壓板料剪切機設計-液壓系統(tǒng)和泵站設計、控制系統(tǒng)設計【液壓剪板機】,自動控制,液壓,板料,剪切,設計,系統(tǒng),以及,泵站,控制系統(tǒng),板機 20082008機械設計制造及其自動化機械設計制造及其自動化專業(yè)公開答辯專業(yè)公開答辯設計課題：設計課題：自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線設計自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線設計液壓系統(tǒng)和泵站設計、控制系統(tǒng)設計液壓系統(tǒng)和泵站設計、控制系統(tǒng)設計 答答 辯辯 人：陳明輝人：陳明輝 指導教師：樊指導教師：樊 瑞瑞課題簡介課題簡介 我們這次畢業(yè)設計的課題是自動控制我們這次畢業(yè)設計的課題是自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線的設計，它具有高液壓板料剪切生產(chǎn)線的設計，它具有高效定尺剪切鋼板的功能，可將各種卷板效定尺剪切鋼板的功能，可將各種卷板材料開卷、整平、定尺、分條，同時剪材料開卷、整平、定尺、分條，同時剪切成不同規(guī)格板材，連續(xù)剪切后將各種切成不同規(guī)格板材，連續(xù)剪切后將各種規(guī)格板材分類堆放整齊。對于大量使用規(guī)格板材分類堆放整齊。對于大量使用不同規(guī)格板材的企業(yè)，能夠顯著地增加不同規(guī)格板材的企業(yè)，能夠顯著地增加產(chǎn)量，降低成本，保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)產(chǎn)量，降低成本，保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。在剪切機之后可配置數(shù)控回轉(zhuǎn)頭效率。在剪切機之后可配置數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機，雙動薄板拉伸機，可使加工零壓力機，雙動薄板拉伸機，可使加工零件一次成形，是現(xiàn)代企業(yè)必不可少的高件一次成形，是現(xiàn)代企業(yè)必不可少的高效加工機械！效加工機械！設計內(nèi)容簡介設計內(nèi)容簡介 我們設計的自動控制液壓板料剪切生我們設計的自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線主要由運料小車、開卷機、校平機、產(chǎn)線主要由運料小車、開卷機、校平機、送料機、堆料機、剪切主機、輸送帶、送料機、堆料機、剪切主機、輸送帶、堆料架、垛料臺等部分組成?；谠O計堆料架、垛料臺等部分組成?；谠O計的工作量與設計的難易程度，本課題分的工作量與設計的難易程度，本課題分小組由四個人共同完成，我負責其中的小組由四個人共同完成，我負責其中的控制系統(tǒng)設計、液壓系統(tǒng)設計和泵站的控制系統(tǒng)設計、液壓系統(tǒng)設計和泵站的設計。設計。自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線總體圖自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線總體圖 自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線外形圖自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線外形圖 系統(tǒng)工作過程介紹1 1、液壓系統(tǒng)的設計、液壓系統(tǒng)的設計剪切主機液壓回路、堆料架升降回路剪切主機液壓回路、堆料架升降回路2 2、液壓泵站的設計、液壓泵站的設計 液壓泵站的設計參照液壓泵站的設計參照機械設計手冊機械設計手冊（單行本）液壓傳動（單行本）液壓傳動中的設計實例中的設計實例。本次。本次設計采用上置臥式液壓泵裝置設計采用上置臥式液壓泵裝置，采用鑄鐵上，采用鑄鐵上蓋，并加防振墊片蓋，并加防振墊片，油箱體采用角鋼框架，油箱體采用角鋼框架，由由A3鋼板焊接而成。由于泵站系統(tǒng)中集成油鋼板焊接而成。由于泵站系統(tǒng)中集成油路塊的設計比較復雜，工作量大。在這次的路塊的設計比較復雜，工作量大。在這次的畢業(yè)設計中我只進行了整體的布局設計，并畢業(yè)設計中我只進行了整體的布局設計，并選取其中的第一壓力塊組進行了詳細的設計。選取其中的第一壓力塊組進行了詳細的設計。液壓泵站總裝圖液壓泵站總裝圖液壓泵站液壓泵站集成系統(tǒng)總裝圖集成系統(tǒng)總裝圖集集成成油油路路立立體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖3 3、控制系統(tǒng)的設計、控制系統(tǒng)的設計 在本次設計中我采用在本次設計中我采用PLCPLC進行控制，結(jié)進行控制，結(jié)合我們以前學過的課程，我采用三菱合我們以前學過的課程，我采用三菱FX-2NFX-2N系系列的列的PLC,PLC,參量輸入采用三菱公司的參量輸入采用三菱公司的F920GOT-KF920GOT-K圖形操作終端。圖形操作終端?？刂葡到y(tǒng)中主要解決的問題有以下幾個：控制系統(tǒng)中主要解決的問題有以下幾個：(1)(1)、板料長度的控制：因為本系統(tǒng)采用、板料長度的控制：因為本系統(tǒng)采用PLCPLC控制，所以板料長度的控制可采用旋轉(zhuǎn)編控制，所以板料長度的控制可采用旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在送料機構(gòu)上，其輸出信號送入碼器安裝在送料機構(gòu)上，其輸出信號送入PLCPLC由其進行計算，然后控制送料機構(gòu)中的電機來由其進行計算，然后控制送料機構(gòu)中的電機來達到定長的目的。達到定長的目的。(2)(2)、板料數(shù)量的檢測：由、板料數(shù)量的檢測：由PLCPLC通過檢測、記錄通過檢測、記錄光電開關光電開關3 3的的輸出信號來實現(xiàn)。的的輸出信號來實現(xiàn)。(3)(3)、壓緊油缸與剪切油缸的互鎖：、壓緊油缸與剪切油缸的互鎖：PLCPLC通過檢通過檢測壓力繼電器的輸出信號，在測壓力繼電器的輸出信號，在PLCPLC內(nèi)部實現(xiàn)換向閥內(nèi)部實現(xiàn)換向閥2424、3232互鎖?；ユi。(4)(4)、堆料架堆料油缸下降高度的控制：由、堆料架堆料油缸下降高度的控制：由PLCPLC通過輸入的板厚，經(jīng)過計算，控制換向閥通過輸入的板厚，經(jīng)過計算，控制換向閥2020的接通的接通時間來實現(xiàn)。時間來實現(xiàn)。謝謝大家！謝謝大家！開題報告 開題報告 題目名稱：自動控制液壓板料剪切機設計 —液壓系統(tǒng)和泵站設計、控制系統(tǒng)設計 院系名稱： 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 老師 2008年04月 ?1．本課題所涉及的內(nèi)容國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述 剪板機屬于鍛壓機械中的一種，主要應用在金屬加工行業(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)。 剪板機的分類：機械剪板機、數(shù)控剪板機、液壓剪板機、數(shù)控擺式剪板機、數(shù)控前送料擺式剪板機、液壓擺式剪板機、超厚液壓擺式剪板機、液壓閘式剪板機、深喉口剪板機、腳踏剪板機、精密剪板機。 “十五”期間，液壓剪板機在結(jié)構(gòu)與配置方面跨越了各行其道的階段，逐步向國際主流靠攏。目前多數(shù)液壓剪板機，機架采用整體焊接結(jié)構(gòu)、經(jīng)時效處理、具有良好的強度、剛度和精度保持性；采用集成式液壓系統(tǒng)伺服驅(qū)動，極大提高了機床運行的可靠性；根據(jù)被剪板料的材質(zhì)、厚度和剪切長度，自動完成剪切角度、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，有效地提高了設備自動化程度。 剪切生產(chǎn)線是在數(shù)控剪切機基礎上發(fā)展起來的專用設備，由開卷機、校平機、剪切機及其輔助裝置組成。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合剪切線。橫剪線將卷料經(jīng)開卷、校平后剪切成定尺矩形；縱剪線將卷料經(jīng)開卷、校平、分條剪切后收卷；復合剪切線同時具備橫剪線與縱剪線的功能，可根據(jù)生產(chǎn)計劃輪番使用。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、食品機械、包裝機械以及鋼板配送中心等行業(yè)。 我們這次所要設計自動控制液壓板料剪切機其實就是剪切生產(chǎn)線的一種。它主要由以下幾個部分組成：1.卷材支撐架；2.展平機；3.送料機構(gòu)；4.主機；5.成品接料架；6.液壓系統(tǒng)和泵站；7.控制系統(tǒng)。我的設計任務是液壓系統(tǒng)和泵站設計、控制系統(tǒng)設計。在液壓系統(tǒng)和泵站的設計中由于液壓元件已標準化，現(xiàn)在國內(nèi)的設計中都大量選用標準件，這樣可以使設計簡單、制造簡化?？刂葡到y(tǒng)在國內(nèi)目前主要采用以下幾種方式：1、繼電器接觸器控制；2、單片機控制；3、PLC控制。這幾種方式都有其各自的優(yōu)缺點，可以在設計中根據(jù)設計要求選擇采用。 2．本課題有待解決的主要關鍵問題 經(jīng)過三周的畢業(yè)調(diào)研和查閱資料，我對本課題的主要意圖有了一定的了解，知道了要完成的設計任務，綜合起來，在我的設計任務中最需要解決的主要問題有以下五個： 1、控制系統(tǒng)的選擇；2、板料長度的控制；3、板料數(shù)量的檢測；4、堆料裝置液壓形式的選擇；5、液壓系統(tǒng)和泵站的設計；這五個問題直接影響著板料剪切的精度和剪切機的制造成本。 3．對課題要求及預期目標的可行性分析 (包括解決關鍵問題技術和所需條件兩方面) 1、控制系統(tǒng)的選擇：自動控制液壓板料剪切機是一種可按加工要求，將金屬板材剪開、自動計數(shù)、自動堆料的設備。它要求其控制設備具有很強的抗干擾能力，而PLC是近幾年發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器。由于它把計算機的編程靈活、功能齊全、應用面廣泛等優(yōu)點與控制器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點，在工業(yè)過程控制中的應用越來越廣泛。加之PLC以其在硬件設計中采用了屏蔽、濾波、光電隔離等技術，在軟件設計中采用了故障檢測、信息保護與恢復等措施，進一步提高了PLC的可靠性。自動控制液壓剪板機應用于板材加工系統(tǒng)中,板料長度檢測，板料進料、壓緊、走刀、落料、長度調(diào)整等過程必須按一定的節(jié)拍控制精確度動作，而且不同長度、不同厚度、不同材料的板材,各動作行程、先后順序、刀具位置等要求都不一樣，對于這樣的控制要求,傳統(tǒng)控制柜很難實現(xiàn),綜合考慮設備的性能/價格比，顯示直觀性、外表美觀性、靈活性等諸方面因素,本次設計采用可編程控制器PLC進行控制。 2、板料長度的控制：因為本系統(tǒng)采用PLC控制，所以板料長度的控制可采用旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在送料機構(gòu)上，其輸出信號送入PLC由其進行計算，然后控制送料機構(gòu)中的電機來達到定長的目的。 3、板料數(shù)量的檢測：板料數(shù)量由PLC來檢測，PLC通過記錄剪切的次數(shù)來獲得板料的數(shù)量。 4、堆料裝置液壓形式的選擇：通過分析比較，在本設計中由于堆料機構(gòu)中的液壓缸要求響應快、速度高，所以我選擇采用氣壓缸的形式。同時采用紅外光電傳感器與PLC相連控制堆料機構(gòu)中氣壓缸的運動。 5、液壓系統(tǒng)和泵站的設計：因為這次設計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計制造專用剪板機，用以提高效率。由于液壓元件已標準化，所以在設計中可以大量選用標準件，使設計簡化，制造簡單。特別是在這次我們所設計的輕型薄板剪切中，整個動力部分都可以用標準的液壓缸、液壓閥來完成。該自動控制液壓板料剪切機包含了許多的動作需要液壓元件來完成，所以可以根據(jù)具體的動作需要來設計整個液壓系統(tǒng)，根據(jù)液壓系統(tǒng)所需的動力要求來進行泵站的設計。 4．完成本課題的工作計劃及進度安排 2.25——3.9 畢業(yè)實習； 3.10——3.30 方案論證，確定方案，完成實習報告、開題報告、外文譯； 4.1——5.1 液壓系統(tǒng)和泵站的設計、總體設計、PLC控制系統(tǒng)設計（第九周中期檢查）； 5.2——5.19 主要零件設計，按學校規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫設計說明書（完成初稿）； 5.20 ——5.30 審查設計、完善文件、準備答辯； 6.1——6.3 答辯資格審核； 6.4——6.12 畢業(yè)答辯（6.4星期一公開答辯）； 6.12——6.20 修改畢業(yè)設計； 5．指導教師審閱意見 ? ? ? ? ? 指導教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日 6．指導小組意見 ? ? 指導小組組長(簽字)： 　　 　　　 年 月 日 說明： 1. 本報告前4項內(nèi)容由承擔畢業(yè)論文(設計)課題任務的學生獨立撰寫； 2. 本報告必須在第八學期開學兩周內(nèi)交指導教師審閱并提出修改意見； 3. 學生須在小組內(nèi)進行報告，并進行討論； 4. 本報告作為指導教師、畢業(yè)論文(設計)指導小組審查學生能否承擔該畢業(yè)設計(論文)課題和是否按時完成進度的檢查依據(jù)，并接受學校的抽查。 4 說明書 摘要 剪板機是機械生產(chǎn)中關鍵的輔助設備之一，運用電液結(jié)合對其進行自動化控制實現(xiàn)了剪板機的高效率、低噪聲、操作簡單、維護方便等諸多優(yōu)點。液壓技術作為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關鍵基礎技術之一，已成為工業(yè)機械、工程建設機械及國防尖端產(chǎn)品等不可缺少的基礎，是它們向自動化、高精度、高效率、高速度方向發(fā)展的關鍵技術。PLC是近幾年發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器,由于它把計算機的編程靈活、功能齊全、應用面廣泛等優(yōu)點與控制器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，而其本身又具有體積小、重量輕、能耗低等特點，在工業(yè)過程控制中的應用越來越廣泛。加之PLC以其在硬件設計中采用了屏蔽、濾波、光電隔離等技術，在軟件設計中采用了故障檢測、信息保護與恢復等措施，進一步提高了PLC的可靠性。 本課題中我主要進行液壓控制系統(tǒng)和泵站設計、PLC控制系統(tǒng)設計，該部分的完成是為了實現(xiàn)剪板機的自動化加工，減少勞動強度，提高加工效率。本文詳細介紹了設計的整個過程。 關鍵詞：液壓系統(tǒng)；集成油路；泵站；可編程控制器；全自動剪板機 I Abstract The shearing machine is one of the most important accessory machinery in manufacturing. Controlled by electric and hydraulic make the shearing machine has high efficiency,low noise,simple operating and service freely. The hydraulic technology as one of the essential foundation technologies of the realization modern transmission and controlling, has become the essential foundation of the industry machinery, the engineering construction machinery and the national defense state-of-the-art product and so on, It is their essential technology to the automation,high accuracy,high efficiency and high speed . PLC is the controller of a kind of infant industry developed in recent years. Because the programming of a pair of computer of its is flexible , and controller control of system simple easy to use, anti-interference ability strong, price getting cheap advantage combined together, and it has characteristics such as small , light , power consumptive provinces ,etc, the application in the industrial process is controlled is more and more extensive. In addition PLC adopt , shield , strain wave , photoelectricity person who isolate technology in hardware design with their, have adopted measures such as detection of trouble , information protection and resuming ,etc. in software design, have further improved the dependability of PLC. I mainly solve the shearing machine’s hydraulic system design,its pumping station design and the take-up parts’ PLC control in this topic, in order to realizes the machinery automatic processing, reduce worker's labor intensity, and enhance the mechanical efficiency. Key words: Hydraulic system; Integrated hydraulic system; Pumping station; Programmable logic controller ; Full-automatic board cutting machine 目 錄 引言 1 1概述 2 2設計構(gòu)思及方案論證 3 3液壓系統(tǒng)設計 5 3.1液壓同步回路的分析論證 5 3.2液壓回路確定 8 3.3液壓元件的選擇 10 3.3.1 系統(tǒng)參數(shù) 10 3.3.2 閥類零件的選擇 10 3.3.3 管道的選擇 11 3.4液壓系統(tǒng)連接裝置的結(jié)構(gòu)設計 12 3.4.1 集成塊連接裝置的設計步驟 13 3.4.2 集成塊設計 14 3.4.3 集成三維圖 15 4油箱及液壓泵裝置的設計 18 4.1油箱容積的計算 18 4.2 油箱的結(jié)構(gòu)設計 18 4.2.1 油箱的結(jié)構(gòu)設計要點 18 4.2.2 油箱設計參數(shù) 19 4.3液壓泵裝置 20 4.3.1液壓泵放置 21 4.3.2 液壓泵與電機的連接 21 5控制系統(tǒng)設計 22 5.1控制系統(tǒng)動作流程圖 24 5.2控制系統(tǒng)PLC梯形程序圖 25 5.3控制系統(tǒng)PLC SEL型程序圖 30 5.4程序界面及操作面板 35 5.5控制系統(tǒng)有關圖紙及操作說明 36 6技術經(jīng)濟分析 38 7結(jié)語 39 8致謝 40 參考文獻 41 說明書 引言 剪板機屬于鍛壓機械中的一種，主要應用在金屬加工行業(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)。 剪板機的主要分類：機械剪板機、數(shù)控剪板機、液壓剪板機、數(shù)控擺式剪板機、數(shù)控前送料擺式剪板機、液壓擺式剪板機、超厚液壓擺式剪板機、液壓閘式剪板機、深喉口剪板機、腳踏剪板機、精密剪板機。 “十五”期間，液壓剪板機在結(jié)構(gòu)與配置方面跨越了各行其道的階段，逐步向國際主流靠攏。目前多數(shù)液壓剪板機，機架采用整體焊接結(jié)構(gòu)、經(jīng)時效處理、具有良好的強度、剛度和精度保持性；采用集成式液壓系統(tǒng)伺服驅(qū)動，極大提高了機床運行的可靠性；根據(jù)被剪板料的材質(zhì)、厚度和剪切長度，自動完成剪切角度、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，有效地提高了設備自動化程度。 剪切生產(chǎn)線是在數(shù)控剪切機基礎上發(fā)展起來的專用設備，由開卷機、展平機、剪切機及其輔助裝置組成。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合剪切線。橫剪線將卷料經(jīng)開卷、校平后剪切成定尺矩形；縱剪線將卷料經(jīng)開卷、校平、分條剪切后收卷；復合剪切線同時具備橫剪線與縱剪線的功能，可根據(jù)生產(chǎn)計劃輪番使用。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、食品機械、包裝機械以及鋼板配送中心等行業(yè)。 1 概述 液壓傳動技術是現(xiàn)代發(fā)展起來的一門新技術，它與機械傳動技術、電氣傳動技術并列為當代三大傳動形式，是工科機械類各專業(yè)的一門重要課程，既有理論知識學習，又有實際技能的訓練。在本次設計中,根據(jù)液壓剪板機的工作原理和控制要求, 綜合運用液壓傳動技術及其它有關理論知識和生產(chǎn)實際知識，我對剪板機的液壓系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)部分進行了分析、設計, 使理論知識和生產(chǎn)實際知識密切結(jié)合起來，從而使這些知識得到進一步的鞏固、提高和擴展。 這次設計，讓我在PLC的應用、CAD繪圖、資料檢索以及進行經(jīng)驗估算等方面進行了一次全面的訓練，為今后的設計工作打下了堅實的基礎。 2 2 設計構(gòu)思及方案論證 我的設計任務是液壓系統(tǒng)和泵站設計、控制系統(tǒng)設計。通過對課題的分析以及可行性的考慮，對設計方案進行如下的選擇： （1）液壓系統(tǒng)和泵站的設計：因為這次設計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計制造專用剪板機，用以提高效率。由于液壓元件已標準化，所以在設計中可以大量選用標準件，使設計簡化，制造簡單。特別是在這次我們所設計的輕型薄板剪切中，整個動力部分都可以用標準的液壓缸、液壓閥來完成。該自動控制液壓板料剪切機包含了許多的動作需要液壓元件來完成，所以可以根據(jù)具體的動作需要來設計整個液壓系統(tǒng)，根據(jù)液壓系統(tǒng)所需的動力要求來進行泵站的設計。 （2）控制系統(tǒng)的設計：自動控制液壓板料剪切機是一種可按加工要求，將金屬板材剪開、自動計數(shù)、自動堆料的設備。它要求其控制設備具有很強的抗干擾能力，而PLC是近幾年發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器。由于它把計算機的編程靈活、功能齊全、應用面廣泛等優(yōu)點與控制器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點，在工業(yè)過程控制中的應用越來越廣泛。加之PLC以其在硬件設計中采用了屏蔽、濾波、光電隔離等技術，在軟件設計中采用了故障檢測、信息保護與恢復等措施，進一步提高了PLC的可靠性。自動控制液壓剪切機應用于板材加工系統(tǒng)中,板料長度檢測，板料進料、壓緊、走刀、落料、長度調(diào)整等過程必須按一定的節(jié)拍控制精確度動作，而且不同長度、不同厚度、不同材料的板材,各動作行程、先后順序、刀具位置等要求都不一樣，對于這樣的控制要求,傳統(tǒng)控制柜很難實現(xiàn),綜合考慮設備的性價比，顯示直觀性、外表美觀性、靈活性等諸方面因素,本次設計采用可編程控制器PLC進行控制。 下面就我們這次所設計的自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線進行簡單的介紹： 圖2-1 自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線簡圖 如圖2-1所示，我們這次設計的生產(chǎn)線主要由以下幾個部分組成：1.送料小車；2.開卷機；3.展平機；4.送料機；5.剪切主機；6.輸送帶；7.堆料架；8.液壓泵站；9.控制控制系統(tǒng)以及其它的輔助設備組成。 該生產(chǎn)線的工作過程如下： 1． 由運料小車將卷料運送到開卷機上； 2． 由人工進行喂料，將卷料送入展平機中進行展平； 3． 板料展平后由送料機進行定尺后送入剪切機中進行剪切； 4． 剪切完畢后的板料經(jīng)過輸送帶送入堆料架中進行整齊堆放； 基于該課題的難易程度以及工作量的關系，我們分小組由四個人共同完成本課題，我負責其中的液壓系統(tǒng)設計、泵站設計以及控制系統(tǒng)的設計。 39 3 液壓系統(tǒng)的設計 本設備的液壓控制部分主要包括板料壓緊系統(tǒng)、主機剪切系統(tǒng)、運料小車升降系統(tǒng)、支撐板升降系統(tǒng)等方面。其中運料小車升降系統(tǒng)和支撐板升降系統(tǒng)只需用換向閥來控制液壓油的流動方向即可；板料壓緊系統(tǒng)可通過液壓缸下行到壓緊位置由壓力繼電器檢測壓力足夠后保壓，剪切完畢后回程.主要部分在于剪板機主機的剪切缸動作的實現(xiàn)，因為該設備屬大寬度同步下行剪切，如果用一個缸體施加剪切力，則會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，而在剪切過程中必須保證缸體活塞桿下行的同步性，這就要求進行多缸同步回路設計。 3.1 液壓同步回路的分析論證[1] 在多缸液壓系統(tǒng)中，使得液壓缸在運動中保持速度相同或相對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，都會使運動不同步。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缸無桿腔用油管相連，其對應活塞的有效工作面積相等，而使進、出流量相等，理論上兩缸活塞的升降便是同步的。但補償措施使實際產(chǎn)生的同步誤差在每一次下行運動中都可消除。 例如，三位四通換向閥5的右位接入系統(tǒng)工作時，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電氣行程開關1ST，1ST發(fā)出信號使兩位三通閥4通電，閥4的右位接入系統(tǒng)工作，壓力油便通過閥4和液控單向閥向液壓缸2的無桿腔補入，推動缸2的活塞繼續(xù)運行到底，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行程開關2ST，2ST發(fā)信號使二位三通閥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，缸1有桿腔的油通過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，連接也復雜。還有兩種同步控制回路可以完成同步補償功能并且使用元件較少且簡單，能使回路大大簡化。1.采用兩個單向閥補償誤差回路；2.采用單向閥和順序閥補償誤差回路。 圖3-1 帶補償措施的串聯(lián)液壓缸同步回路 圖3-2所示為活塞每一次下行運動中都可消除同步誤差的液壓回路。圖中雙點劃線所示為活塞下行到底時所處的位置，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 用兩個單向閥補償同步誤差的回路 由于1缸的有桿腔和2缸的無桿腔活塞的有效工作面積相等，而使進、出流量相等，兩缸活塞的升降，理論上便得到同步。而補償措施使實際產(chǎn)生的同步誤差在每一次下行運動中都可以消除。 例如：三位四通換向閥的右位接入系統(tǒng)各種時，缸的活塞下行。假若缸1的活塞先下降到底（雙點劃線所示位置），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階段，從油泵進入缸1活塞上腔的壓力油，此時經(jīng)油孔a和單向閥I1流向缸2上腔，推動缸2的活塞繼續(xù)運行到底，誤差即被消除。 假若缸2的活塞先下行到底（圖中雙點劃線所示位置），缸2缸筒上的油孔c也經(jīng)歷了由開始處于活塞下腔、到被活塞遮住、到最后在活塞上腔露出三個階段，缸1有桿腔的油經(jīng)缸2無桿腔、油孔c、單向閥I2回油，缸1的活塞也可繼續(xù)下降運行到底，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)整壓力應比活塞下行運動時，缸1有桿腔（缸2無桿腔）中的壓力稍大，以保證活塞下行運動中順序閥閥口關閉。該回路同步誤差補償原理為： 三位四通換向閥右位接入系統(tǒng)工作時，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，從油泵來的壓力油經(jīng)缸1無桿腔、油孔a、單向閥I1后，流向缸2無桿腔，推動缸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無桿腔的液體壓力就會上升，順序閥進油口壓力也會上升，閥芯動作，順序閥進出油口接通；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 在該設備——自動控制液壓板料剪切機的油路系統(tǒng)中，兩個剪切主油缸的同步采用串聯(lián)油缸實現(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，如果不采用自動補償措施，則同步精度不能實現(xiàn)，并且在長時間的工作循環(huán)中，同步誤差會不斷積累越來越大，刀架上刀刃的剪切角難以保證在許可范圍，嚴重時甚至無法正常工作。所以需要在以上三種方案的基礎上進行進一步的改進完善，對系統(tǒng)添加誤差自動補償措施，保證整體回路的同步精度。 圖3-4 剪切機液壓回路原理圖 由于本系統(tǒng)控制部分較多，且控制部分采用PLC控制，故在此只說明剪板機的動作，其余的順序動作請參看單元回路原理圖與PLC說明。 序號 動作名稱 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液壓回路電磁鐵動作狀態(tài)表 該設備的液壓系統(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。液壓泵啟動加壓，在完成一系列的準備動作后，在電磁換向閥32的作用下，對壓緊缸供油活塞下行，當壓緊力達到壓力繼電器33的調(diào)定壓力時，壓力繼電器輸出信號至PLC，控制電磁換向閥32復位，板料壓緊完成。 (2)剪切機主缸下行。換向閥24打開后高壓油液進入剪切主缸26、29，兩缸的活塞在自動補償措施作用下同步下降，帶動剪切梁剪切板料。當缸26先下行到底時，其活塞上腔壓力增大，達到順序閥27的調(diào)定壓力時順序閥打開，油液經(jīng)過順序閥27繼續(xù)推動缸29活塞桿下行，誤差被消除；假若缸29先到達底部，其上腔的油壓增大，達到順序閥28的調(diào)定壓力后順序閥28打開，缸26上腔的油液推動活塞桿繼續(xù)下行，誤差亦被消除。因為采用了帶補償措施串聯(lián)液壓缸同步回路，所以出現(xiàn)的同步誤差在上下運動的一個周期內(nèi)即可消除，因在長期工作中，兩缸的運動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。當剪切機主缸下行至最低位置后，無桿腔壓力增大，到達壓力繼電器25調(diào)定壓力后，壓力繼電器25輸出信號至PLC，PLC控制換向閥24、32，剪切缸與壓緊缸回程，到達指定位置，壓力繼電器36、39輸出信號至PLC，控制換向閥復位，動作完成， 在這些動作之中，最重要的是要在控制系統(tǒng)中保證剪切的動作是在板料被壓緊后才進行，這里由壓力繼電器與PLC程序來保證。在本系統(tǒng)中，由于剪切的是薄板不超過2.5mm，所以在壓緊的時候采用液控單向閥保壓，而不采用蓄能器保壓。由于在剪切主機中有機械的刀架調(diào)整機構(gòu)，故不需用液壓裝置來調(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)，進行如下的說明： （1）剪切機液壓系統(tǒng)說明 剪切油缸，由于本系統(tǒng)中采用雙缸串聯(lián)的方法實現(xiàn)同步，且兩缸內(nèi)徑相同,根據(jù)剪切機設計者提供的參數(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的設定壓力為5 MPa，順序閥28的設定壓力為10 MPa。壓力繼電器25的設定壓力為10.5 MPa，壓力繼電器30的設定壓力為10 MPa。根據(jù)其速度要求，流量為28.5 L/min。 壓緊油缸，根據(jù)剪切機設計者提供的參數(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）運卷小車液壓系統(tǒng) 小車中只有一個油缸，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)小車設計者提供的參數(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)堆料架設計者提供的參數(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)展平機與送料機設計者提供的參數(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)應注意的問題 a.應盡量選用標準定型產(chǎn)品，除非不得已時才自行設計專用件。 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，應按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，應考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機器低速性能的要求。 c.一般選擇控制閥的額定流量應比系統(tǒng)管路實際通過的流量大一些，必要時，允許通過閥的最大流量超過其額定流量的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 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，選擇的油管應有足夠的通流截面和承壓能力，同時，應盡量縮短管路，避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變。 a.鋼管：中高壓系統(tǒng)選用無縫鋼管，低壓系統(tǒng)選用焊接鋼管，鋼管價格低，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25MPa，不如紫銅管易彎曲。銅管價格高，抗震能力弱，易使油液氧化，應盡量少用，只用于液壓裝置配接不方便的部位。 c.軟管：用于兩個相對運動件之間的連接。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，容易引起運動部件爬行，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按下式計算[2]： （mm） 式中：――為通過油管的最大流量(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 進行圓整取d=15mm。 進油管內(nèi)徑根據(jù)所選液壓泵的進油口來確定，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： ――為材料的抗拉強度； ――為安全系數(shù)，鋼管＜7MPa時，取=8；＜17.5MPa時，取=6； ＞17.5MPa時，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)計算出的油管內(nèi)徑和壁厚，查手冊選取標準規(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)設計[3] 在一個液壓系統(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，完成所需要的動作。這種連接方式僅適用于較簡單的系統(tǒng)。它具有連接方式簡單，便于維修的優(yōu)點。當動作比較復雜、組成系統(tǒng)的元件較多時就會出現(xiàn)管道復雜、管接頭多的問題，造成系統(tǒng)安裝復雜、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現(xiàn)。這種連接方式可以消除管式連接帶來的一系列缺陷，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，但結(jié)構(gòu)復雜，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用漸多。這些連接方式的共同特點是：由標準液壓元件或?qū)Ｓ?、通用的輔助元件按設計的要求用螺栓連接組合成一個系統(tǒng)。因此也稱無管連接。 根據(jù)設計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計步驟 集成塊這種結(jié)構(gòu)是液壓集成的最早形式，在我國已經(jīng)普及并廣泛地應用在各種系統(tǒng)中。更由于板式標準元件較為定型，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計成的通用組件。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計步驟一般如下： 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，圖中應示出集成塊的數(shù)量，每塊安裝的閥數(shù)，是否采用過渡板或者專用閥，以及閥之間的油路連通情況，作為設計集成塊的根據(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）、繪制集成塊四個側(cè)面和頂面的視圖。以集成塊的底邊和任一鄰邊為座標，定出各元件蕨線的坐標。然后繪制各油孔和安裝螺紋，以蕨線為坐標標注尺寸。 （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，可將各孔編號列表，并注明通徑、孔深和與之連通的孔號。 （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。 在本設計中我采用三維軟件Solidworks 進行立體設計，這樣可以減少工作量，對象更加直觀，而且發(fā)生問題能得到及時的解決，特別是在孔的干涉方面。 3.4.2集成塊的設計 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，由四個固定螺栓孔來接通泄漏油。其加工工藝性好，結(jié)構(gòu)簡單，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)進行計算，在本系統(tǒng)中進油口 =11.8 mm 進行圓整取=12mm,回油口直徑根據(jù)經(jīng)驗取15mm。 直接與閥相通的孔，塊體上的孔徑應該等于閥的油孔直徑，不直接與閥相通的工藝孔，應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，致使集成塊報廢，在設計油孔的具體位置時，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，當油液壓力高于6.3 MPa或孔道間隔尺寸較小時，就要作強度校核，以防止使用過程中被擊穿。由材料力學可知，選用鑄鐵材料的通道體應按第一強度理論的厚壁圓筒公式作近似計算： (mm) 式中：――允許最小壁厚（mm） 　　　　――油孔道直徑（mm） ――實驗壓力（MPa）,?。?.5～1.75）P 　　　P――工作壓力（MPa） 　 ――材料許用應力（MPa） 根據(jù)經(jīng)驗在本系統(tǒng)中，所以取 考慮到加工誤差，鉆孔時有可能鉆偏，故取值時留有余量，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，應首先布置好公用通道孔。通道體的長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，以利于設計通道體內(nèi)油孔時調(diào)整閥有位置。供調(diào)整的大致尺寸為：長度方向40～50mm,寬度方向20～30mm。 e.集成塊連接螺栓的強度驗算 通道體的高度H主要考慮到所安裝元件的高度，在本次設計中我所設計的集成塊共有八塊，其中包括一個基礎塊組，一個順序塊組，一個壓力塊組，五個方向塊組。他們之間是用螺栓連接在一起的，螺栓的長度由這些集成塊的高度來決定，經(jīng)過計算四個螺栓的高度為650mm，取直徑為20mm。下面進行強度的校核。 由于此連接螺栓只受到壓力油向上的作用力，所以這四個螺栓受力分析如下： 軸向載荷：=20096N； 每個螺栓的軸向載荷：=F/4=5024N； 螺栓預緊力：根據(jù)式(5-2) [4]，，根據(jù)表5-8[4] ，因為選取螺栓為4.8級，所以=320 MPa, =261248N,由于這幾個螺栓在此屬于松連接，所以取=2000N； 所以螺栓的拉應力=22.4MPa； 根據(jù) （5-37）[4] 所以；（S選取參考表5-10[4]） 結(jié)論：因為，所以設計螺栓符合要求。 3.4.3.集成塊三維圖 由于整個油路系統(tǒng)的集成塊設計工作量很大，所以在這次的畢業(yè)設計中我只做了整體的布局設計與第一個壓力塊組的詳細設計，為了更好的說明集成塊的設計特點，在此附上集成塊的三維整體設計簡圖與第一個壓力塊組的詳細三維圖。 圖3-5 整體設計三維簡圖 圖3-6 第一壓力塊組三維圖 4 油箱及液壓泵裝置的設計 金屬切削機床上的液壓裝置，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床之外另設單獨的液壓站，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。且油源的振動和發(fā)熱對機床幾乎沒有影響。但增加了占地面積。分散式液壓裝置，是利用床身的一個或幾個空腔作為油箱，它的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油易回收，但是油源的振動和發(fā)熱對機床的工作精度產(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　油箱容積的計算[2] 在開式傳動的油路系統(tǒng)中，油箱是必不可少的。它的作用是：儲存油液，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，進行油箱設計時，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題。 油箱有效容積的確定: 油箱要儲存液壓裝置所需要的液壓油，油液的儲存量與液壓泵的流量有直接的關系。在一般情況下，油箱的有效容積可以用經(jīng)驗公式確定： 　　　　　　　　　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,因為本系統(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，故不必進行系統(tǒng)溫升的驗算。 4.2　油箱的結(jié)構(gòu)設計[2] 4.2.1油箱的結(jié)構(gòu)設計要點 設計油箱時除了要考慮貯存系統(tǒng)在工作循環(huán)時有足夠的油量外，還應考慮熱量的散發(fā)、沉淀污染雜質(zhì)、分離水分、促進空氣從油中逸出、為系統(tǒng)提供某些元件的安置等功能。在結(jié)構(gòu)設計時應注意以下一些問題： 1.油箱必須有足夠大的容積。一要滿足散熱要求，二要能容納當液壓系統(tǒng)停止工作時所有工作介質(zhì)的流回，而工作時又能保持適當?shù)囊何弧? 2. 油箱應有足夠的剛度和強度。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、電動機和其他液壓元件時，蓋板不僅要適當加厚增加剛度，而且還要采取措施防震，蓋板的厚度應比油箱側(cè)壁厚度厚3至4倍。 3. 吸油管和回油管之間的距離應盡量遠些，或用隔板隔開，以增加油液循環(huán)流動的距離，提高散熱效果，并使油液有充分的時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不小于管徑的2倍，距油箱側(cè)面應不小于管徑的3倍，以便油流暢通。 5.回油管應插入最低油面以下200mm，以防回油沖入油液使油中混入氣泡?；赜凸芄芏藨谐?5°角，以增大排油口面積。排油口應面向箱壁，利于散熱。 6.油箱下部或頂蓋板四周應設置油盤，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，油箱底板應有適應的斜度；在箱底的最低處應安裝放油閥或放油塞。還應設置清洗孔，以便清理整個內(nèi)部。 8 油箱底部應設底腳，底腳高度一般為150-200mm，以便搬運、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，過濾精度應不大于40μm。 10. 要設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.應在便于觀察處設置液位計和溫度計，以便觀察油箱中液面的變化情況和油液的溫度情況。油溫計的溫度感應點應置于油液環(huán)流途徑中，以便測到油箱中油液的近似平均溫度。 13.油箱內(nèi)壁應涂耐油防銹涂料，以延長油箱壽命和減少油液污染。 14.要采取措施保護油箱內(nèi)油液清潔，油箱頂蓋板與油箱四周都要嚴密密封，蓋板上的所有安裝孔都要加以密封。 15. 應設置有足夠強度和剛度的吊耳或起吊孔。 16. 油箱內(nèi)壁上應盡量保持平整，少焊或少裝東西，以便清理內(nèi)腔污垢。 4.2.2油箱設計參數(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，增加其強度，且在電機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，在其中一塊上開一個清洗孔，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.其它設計　 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比濾油器的直徑稍大，以便于對濾油器進行清洗。 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)部應該涂耐油防銹漆。 參考北京華德液壓工業(yè)集團公司液壓成套設備分公司開發(fā)生產(chǎn)的BJHD系列液壓泵站中油箱的設計，本油箱的強度足夠，不需進行校核。 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備設備、元件及輔助元件，具體而言，主要指電機、連軸器、吸油管、排油管以及吸油管口的濾油器。正確地設計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　液壓泵與電機的連接 液壓泵與電機之間的連接，一般采用簡單型彈性圓柱銷連軸器，其特點是傳遞扭距范圍大、轉(zhuǎn)數(shù)高、彈性好，能緩沖扭距急劇變化引起的振動，補償軸位移。 5 控制系統(tǒng)設計 可編程控制器是一種為工業(yè)機械控制所設計的專用計算機，在各種自動控制系統(tǒng)中有著廣泛的應用，他是在繼電器控制和計算機控制基礎上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展 成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術，通信技術融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只能進行邏輯控制，因而稱為可編程程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC。 隨著技術的發(fā)展，其控制功能不斷增強，可編程程序控制器還可以進行算術運算，模擬量控制、順序控制、定時、計數(shù)等，并通過數(shù)字，模擬的輸入、輸出控制各種類型的機械生產(chǎn)過程。 目前,我國機械制造業(yè)存在大量的通用設備,在發(fā)展現(xiàn)代機械自動化技術時,可以應用微電子技術改造這些已有通用設備,比如用數(shù)顯、數(shù)控裝置改造通用設備,提高單機自動化程度；用可編程序控制器改造通用機床、專用機床、組合機床及自動設備與半自動設備組成的生產(chǎn)線,這樣可以把計算機功能完備、編程靈活、適應性強的優(yōu)點和繼電器控制簡單、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，這是一條低成本、高效益，符合我國國情的機械自動化技術發(fā)展應用新途徑。 隨著可編程控制器技術的發(fā)展,傳統(tǒng)機械設備的控制柜逐漸被新一代的智能化儀表所代替,對于日益復雜的控制功能,傳統(tǒng)控制柜顯得無能為力,而可編程控制器具有可編程序的特點,運行時可以根據(jù)要求,自動選擇控制算法、適應性強、可編程控制器采用軟件代替硬件的方法,可以簡化線路,使控制設備的性能價格比不斷提高,本設計的研究目的,在于探索在板材加工中,應用可編程控制技術,實現(xiàn)板材加工的自動控制。 自動控制液壓板料剪切機廣泛的應用于在板材加工系統(tǒng)中,板料長度檢測，板料進料、壓緊、落料、長度調(diào)整等過程必須按一定的節(jié)拍控制精確度動作，而且不同長度、不同厚度、不同材料的板材,各動作行程、先后順序等要求都不一樣，對于這樣的控制要求,傳統(tǒng)控制柜很難實現(xiàn),綜合考慮設備的性能/價格比，顯示直觀性、外表美觀性、靈活性等諸方面因素,本設計采用可編程控制器，根據(jù)自動剪板機對控制系統(tǒng)的要求進行方案設計。 在整個系統(tǒng)中采用PLC自動控制,可以簡化操作,減小工人的勞動強度,而且省時,工作效率較高。實現(xiàn)了自動控制液壓板料剪切機的高效率、低消耗、高自動化程度、便于維修調(diào)試等優(yōu)點。 在本次設計中，由于執(zhí)行元件比較多，且要實現(xiàn)的功能比較多，有以下幾個關鍵的問題需要解決，在此進行說明： 1、板料長度的控制：因為本系統(tǒng)采用PLC控制，所以板料長度的控制可采用旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在送料機構(gòu)上，其輸出信號送入PLC由其進行計算，然后控制送料機構(gòu)中的電機來達到定長的目的。 2、板料數(shù)量的檢測：板料數(shù)量由PLC來檢測，PLC通過記錄剪切的次數(shù)來獲得板料的數(shù)量。 3、送料機構(gòu)與剪切主機的互鎖：可根據(jù)PLC內(nèi)部的互鎖來進行實現(xiàn)。 在本次設計中，根據(jù)輸入量和輸出量的關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FX-2N系列的PLC，具體型號為FX-2N-64M-R，它有32個輸入點，32個輸出點。為實現(xiàn)可剪切在2.5m以內(nèi)任意長度的在0.5mm至2.5mm的薄板件，我選用F920GOT-K圖形操作終端來實現(xiàn)PLC內(nèi)部參量的改變。 元件 型號 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 光電開關 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)動作流程圖 Y Y Y Y Y Y N N Y Y Y Y Y 開始 初始化（輸入?yún)?shù)） 動力電路電源接通 運卷小車運料、放卷機裝料 放下支撐板 展平機、送料機啟動 頂起支撐，堆料缸上行 C235開始計數(shù)，數(shù)值預設D201 編碼器清零，延時輸出脈沖 壓緊缸下行，送料機停止 C0計數(shù)至設定值D202 C1計數(shù)至設定值D203 剪切缸、壓緊缸回程，C235復位送料機啟動 動力電源關,停止運行 堆料缸下降設定高度 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)有關圖紙及操作說明 圖5-3 自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線硬件接線圖 圖5-4 自動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，下面對本生產(chǎn)線的操作步驟進行說明： 1. 打開動力電源開關； 2. 由運卷小車將卷料運進； 3. 把卷料放置在接料架上面； 4. 在操作終端中進入HPP模式，輸入控制面板中所要求的三個參數(shù)； 5. 泵站啟動、加壓； 6. 把支撐板頂起； 7. 啟動展平機、送料機、輸送帶； 8. 剪切開始進行； 機器操作完畢后，請按操作規(guī)程進行斷電、保養(yǎng)等工作。操作終端的操作請參看三菱公司GOT-F900圖形操作手冊。 6.技術經(jīng)濟分析 本剪切機系統(tǒng)采用液壓傳動和PLC自動控制，自動化程度高，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)中采用集成油路設計,選用板式標準元件,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。 因為每個基礎塊三面要安裝元件,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。整個機構(gòu)沒有過于復雜的部件，設備經(jīng)濟性合理。 7 結(jié)語 一個學期的畢業(yè)設計結(jié)束了，回憶其過程讓我有很多的體會和認識。本以為畢業(yè)設計可以很輕松的完成，可是在真正自己下手的時候卻又遇到了許多的問題，但是經(jīng)過老師的指導與自己的努力還是完成了自己的畢業(yè)設計。 我們的課題是自動控制液壓板料剪切機設計，主要內(nèi)容包括：1.卷材支撐架；2.展平機；3.送料機構(gòu)；4.主機；5.成品接料架；6.液壓系統(tǒng)和泵站；7.控制系統(tǒng)。由四個人完成。為熟悉課題的設計內(nèi)容，在指導老師樊瑞的帶領和引導下，我們查閱相關的外文資料并譯成中文，以了解當前課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；我們到圖書館查資料，在網(wǎng)絡上搜集信息，在了解相關理論知識的基礎上，樊瑞老師帶領我們分別去了鄭州鋼材市場、鄭州紡織機械廠等廠家參觀調(diào)研，了解與課題相關的知識。 從本學期第四周開始，在樊瑞老師的指導和督促下，我們進行整理分析調(diào)研資料、初步方案論證確定、草圖設計繪制，從一點點做起，一步步完成設計內(nèi)容，經(jīng)過十幾周的努力，終于完成了所有的內(nèi)容。 雖然畢業(yè)設計結(jié)束了，但是在設計過程中存在的問題確值得我取思考，其中最重要的一個問題就是分工協(xié)作的問題。 由于我的畢業(yè)設計是四個人一起完成一個課題，每個人完成其中的一部分，所以這個問題顯得尤為突出。在設計剛開始的階段我們四個人一起找資料、分析問題、確定方案大家經(jīng)常進行交流，還沒有什么問題。可是在設計的最后，由于工作量的問題，我們說設計成來的東西與我們預想的結(jié)果有一定的出入，設計的產(chǎn)品有的功能不能實現(xiàn)，這是我在這次設計中最大的遺憾。希望自己在以后的工作、學習中一定要記住這個教訓，重視這個問題。 畢業(yè)設計結(jié)束了,緊接著就是踏入社會,走向工作崗位,又是一個學習的開端。畢業(yè)設計中我們學到的東西是寶貴的，在教會我們理論知識的同時也教會我們以后學習的方法，讓我們在今后的學習和工作中有一個清晰的思維，完善的思路，不管在哪種工作崗位，不論遇到什么情況，我們都會以一種平靜敬業(yè)的心態(tài)，踏實認真的作風認真投入到工作中去。這次任務的完成給了我信心，給了我斗志，我相信在今后的工作生活中，我都會一步步改正自己的不足，一點點提高自己的能力，完善自我提高自己?？傊厴I(yè)設計讓我收獲頗豐。 中原工學院畢業(yè)設計（論文）說明書 8 致謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的指導老師樊瑞，她嚴謹細致、一絲不茍的作風是我工作、學習中的榜樣；她循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。一個學期來，她時刻在做著耐心的指導, 在對課題不很熟悉時，她帶領我們?nèi)ッ總€與課題相關的機械廠進行參觀實習，咨詢調(diào)研。實習過程中，她耐心的對每臺設備的工作原理、控制系統(tǒng)進行詳細的分析講解，并不斷將看到的設備機構(gòu)與我們的課題相聯(lián)系分析，進而啟發(fā)引導我們了解設計內(nèi)容；還有我的同組成員其他三個同學，我們不斷討論交流，相互協(xié)作。有了他們的幫助啟發(fā)，我學到了很多以前自己不懂不知道的東西。 然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設計才會順利完成；最后感謝中原工學院——我的母校四年來對我的大力栽培。 參考文獻 [1] 汪大鵬，劉白主編.帶補償措施的串聯(lián)液壓缸新同步回路[M]，傳動技術，2000（4） [2] 成大先.機械設計手冊（單行本）：液壓傳動[S].北京：化學工業(yè)出版社，2004.1 [3] 張利平主編.液壓站設計與使用[M].北京：海洋出版社，2004.1 [4] 濮良貴 紀名剛．機械設計[M]．北京：高等教育出版社，2005 [5] 成大先.機械設計手冊（第4版第四卷）[S].北京：化學工業(yè)出版社，2004.1 [6] 楊寶光主編.鍛壓機械液壓傳動[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1981 [7] 丁樹模主編.液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998 [8] 樊瑞,李建華.液壓技術[M].中國紡織出版社,1999 [9] 戴一平主編.可編程控制器技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.5 [10] 牛永生主編.機械制造技術[M].陜西科技出版社,2002.1 [11] 俞啟榮主編.機床液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，1984 [12] 章宏甲，黃宜主編.液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，1993 [13] 路甬祥.液壓氣動技術手冊[S].北京：機械工業(yè)出版社，2004.5 [14] 三菱FX-2N系列PLC編程手冊 [15] 三菱GOT-F900圖形操作手冊 [16] 汪啟明.基于單片機控制的液壓泵站設計研究［J］.制造業(yè)自動化2003年06期 [17] Harrg L.S tewart.[M].Printed in the U.S.A,1985 [18] James W.M urdock,P.E. Fluid Mechanics and its applications [M]. Printed in the U.S.A,1989 [19] Richard R.Kibbe.marchine Tool Practices[M]. Printed in the U.S.A,1992