PLC控制组合机床动力滑台液压系统设计(共32页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录专心-专注-专业第1章 绪 论1.1组合机床发展背景1.1.1组合机床发展现状液压传动是利用液体的静压传递信息、运动和动力以和控制工程的技术，其工作介质为液体，是基于流体力学的液体静压力传递原理而成的工作方式，因此又有容积式液体传动或静液传动之称。据记载最早利用液压原理的人是17世纪的英国人约瑟夫布拉曼(JosephBraman,1749-1814)。1795年，他在伦敦通过以水为介质，实现的水压机的工作。后来水压机的形式被其应用到工业上，世界上第一台水压机就这样问世了。1905年后人把水压机的工作介质换成油，使其得到进一步改善。自此以后，随着人们对加工的要求的越

2、来越多，精度需求的越来越高，以通用部件为基础，配备少量专用部件对一种或多重工件按已经确定的工序进行加工的组合机床诞生了。世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，距今已有一百多年的历史了，组合机床能对不同零件不同速度加工特别是对于箱体类零件的加工具有特殊优势，因此也成为了现代制造业必不可少的设备之一。我们国家尽管还不是制造强国，组合机床的发展落后较多，但也有了二十多年的历史，在企业的发展中，高效、低耗的组合机床无疑是会受到大家青睐的。如今，它已经成为制造企业实现创新,技术改造,提高生产效率必不可少的设备之一。与此同时，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。设备的大量进口必然导

3、致成本的提高。因此,为了让这样的情况以后越来越少，也需要我们进行变通,由过去的“刚性”机床结构即一种产品一种机床生产,向“柔性”化方向发展也就是我们组合机床可以满足不同加工需求,满足用户需要,真正成为刚柔兼备的自动化装备。1.1.2组合机床发展趋势我国的传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机电结合，液压控制,它的加工对象主要是批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件,能够完成各种孔的加工，同时也能加工各种螺纹、键孔、车端面和凸台,在孔内撞各种形状槽,以及铣削平面和成型面等。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、多面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台组合机床等。随着

4、机床技术的发展,柔性组合机床即可以根据不同加工要求变化的机床越来越受到人们的亲睐,它应用于多工位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换,配以PLC、数字控制等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,同时也能灵活适应各种加工情况。另外,近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床中的发展也越来越快，占比逐渐大了起来。 因此组合机床未来的发展趋势应该是会照着以下几个方面进行：更多的应用PLC与数控技术 目前组合机床生产厂家在通用部件和专用部件上都有不错的研究水平，因而在硬件基础够的情况下会着重考虑软件上的提高, 例如在组合机床上不仅一般的动力部件可以应用数控和PLC技术,而且夹

5、具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都可以应用此类技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。更灵活多变的满足客户需求在我国从制造大国向制造强国迈进的过程中，制造企业也会越来越发展迅速，因而产品要求也会越来越多样化，越来越精密。面对不同的制造要求，我们的组合机床这时候就派上了用场，可以想象，在不久后的将来，这种具有柔性化，能灵活多变适应不同加工要求的组合机床，必定会是将来组合机床的发展趋势。柔性加工自动线的出现既可以实现多品种加工要求，又能使机床配置更加灵活多变。进一步提高工序集中程度国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品，继续 采取各种措施，进

6、一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头铿孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。 在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距,因此我国组合机床技术装备高速 度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。1.2液压技术和PLC在其中的应用1.2.1液压技术在其中的应用组合机床由系列化和标准化的通用部件为基础，配以专用部件对一种或多种的工件进行加工的机床，兼有万能机床和专用机床的有点。通用部件通常占比较多，但专用部件也很重要，其中通用部件有动力箱、

7、动力滑台、支撑件、输送部件。而专用部件则包括主轴箱和夹具。液压系统由于具有结构简单、多做灵活、操作方便、调速范围大、可无极连续调节等优点因而在组合机床中得到了广泛的应用。其中动力滑台运动靠液压缸驱动，通过液压回路配合刀具进行不同的动作。液压回路中运用到的各种液压技术包括回路设置，原件选用都会大大的影响动力滑台运动从而影响到刀具的运动、进给。例如通过设置差动连接使活塞杆快速动作，选用电液换向阀使换向平稳等。1.2.2 PLC在本课题中的重要意义在前不久，我国才提出了工业2.0的概念，而由于西方国家的已经在工业3.0的发展道路上，甚至德国已经提出了工业4.0的概念。我国需要和国际社会接轨，因而现在

8、可以说处在2.0与3.0并存的时代，这更要求了我们对机电一体化的运用。为了提高生产效率、节省企业成本，同时也为了顺应时代发展，我们也应该将PLC和NC（数控技术）应用在现有的机床研究、应用中。同时PLC也具有传统继电器所不具有的优点。传继电器控制，一旦线路安装完成，则如要改变其控制功能非常复杂，费时费力，而采用PLC控制后，只要改变控制程序，不需对外部电路接线进行改动，即可适应不同的控制要求。方便快捷，节省成本。有全套CAD/CAXA图纸以及外文翻译，有需要的同学联系Q第2章 液压系统设计2.1设计内容和方案确定2.1.1设计内容专用立式组合机床动力滑台液压系统的工作动作循环为：快进工进快退原

9、位停止。切削总力为28000N，要求为快进、快退的速度为6m/min，工进的速度为50 mm/min，动力滑台的质量1500 kg快速行程为100mm.工进行程为50mm，动力滑台往复加减速时间为0.05s。动力滑台用平面导轨，静摩擦系数0.2；动摩擦系数为0.1。可在动力滑台任意位置停止.2.1.2 液压传动方案确定通过查阅资料得到了YT4543液压动力滑台液压系统的工作原理图如图2.1所示： 1、执行元件的选择根据加工要求，刀具旋转由机械传动来实现；主轴头导轨中心线方向的“快进-工进-快退-停止”工作循环拟采用液压传动方式来实现。故拟选定液压缸作执行机构。图2.1 YT4543液压原理图2

10、、回路选择快速运动回路为了实现快速运动，有两个方案可供选择：1双泵供油2差动连接。在这里选择差动连接的方式，仅仅通过一个行程阀和一个单向阀就可以使回油路的液压油再次回到进油路实现快速运动，故沿用YT4543差动连接的方式，用元件少，节省成本，快速运动性能好，提高效率。调速回路节流调速回路的工作原理是通过改变回路中流量控制元件（节流阀和调速阀）通流截面的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量，以调节其运动速度。根据流量阀在回路中的位置不同，分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。在本次设计中，选择进油路节流调速回路。换向回路根据系统设计平稳性需要，选择三位五通电液换向阀作为换

11、向回路关键部件。首先，为了满足系统需要的换向和在停止时的卸荷功能因而选用五通阀，三个工作机位能保证进油，回油以及中位停止的顺利运行。同时电液换向阀的平稳性也作为选择时的一个考虑重点。平衡回路考虑到本次设计是立式组合机床的动力滑台液压系统设计，因此要考虑到液压缸的一个平衡问题，为了使液压缸平衡问题得到解决，在回油路设置一个如图2平衡回路，平衡重力带来的相关问题。 图2.23.液压原理图和电磁铁动作顺序表根据上一步所选的各种回路，配以必要的安全设置如背压阀、压力表等，组成了如下图2.3的初步确定的液压原理图。图2.3 液压原理图 1.油箱 2.滤油器 3.变量泵 4、9、12.单向阀 5.电液换向

12、阀 6.背压阀 7.顺序阀 8.压力表 10.调速阀 11.压力继电器 13.行程阀 14.液压缸 15.调压阀电磁铁和行程阀动作顺序表2.1动作1YA2YA行程阀快进+-工进+-+快退-+停止-考虑到本次设计的组合机床主要是用于孔的加工，对于位置的要求比较高，因此设置了一个压力继电器，当滑台与死挡铁接触后，压力继电器收到信号即使三位五通电磁换向阀5的换向。有全套CAD/CAXA图纸以及外文翻译，有需要的同学联系Q2.2工况分析2.2.1动力分析为了让动力滑台按照需要进行匀速运动，其所受的的总负载应该要和液压缸所给的驱动力互相平衡，此时加速度为0，动力滑台实现匀速运动。因此需要对动力滑台主要负

13、载进行分析，其主要承受载荷包括工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力。工作负载Fw 对于金属切削机床液压系统，沿缸轴向切削为工作负载FwFw=28000N（式2-1）惯性负载Fm最大惯性负载取决于移动部件的最大质量和最大加速度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知往复加减速时间最大为，工作台最大移动速度即快进和快退速度为，已知因此惯性负载为：=300N（式2-2）摩擦负载最主要存在摩擦的地方在于工作台，因而工作台与滑台产生的机械摩擦阻力是摩擦负载的主要组成部分，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力（g=9.8m/）。静摩擦阻力=N=2940N（式2-3）动摩擦阻力=N=1470N（式

14、2-4）取液压系统机械效率为0.9，因此可以列出工工作阶段所受外力负载外力负载表2.2工况负载组成负载值F（N）液压缸推力F=F/0.9快进14701633工进1947032744快退14701633启动29403267加速177019672.2.2 速度和负载循环图根据计算后表2.2中的数据可以绘制出本次设计中液压系统的负载循环图如图2.4所示。由图2.4能够看出，当动力滑台处于工进状态的时候，负载力是最大的，达到了32744N，而在快进和加速等阶段负载力比较小。因而根据计算所得数据，可得出如2.5所示的动力滑台液压系统速度循环图。有全套CAD/CAXA图纸以及外文翻译，有需要的同学联系Q

15、速度循环图 图2.4 负载循环图 图2.52.3液压缸主要参数计算2.3.1确定液压缸主要尺寸初选液压缸工作压力由负载循环图2.5可知在系统工作是，工进阶段是负载最大的时候，可达到32744N，因此选择液压缸工作压力为3.5Mpa。确定液压缸主要尺寸由于工作进给速度与快进差别相差比较大，快退和快进速度却一样，所以在液压缸选用时选择了单缸采用差动连接的方式，通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的优势条件，故而选择活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用安装方法。在这种情况下，可知液压缸应设计成无杆腔的工作面积为有杆腔的二倍，所以活塞杆直接为缸筒直径的倍。同时考虑到组合机床多对于

16、孔类零件进行加工，当孔被加工完成时，负载会突然不再，为了避免液压缸突然前冲，因此液压缸的回油腔设置背压，同理快退时也取相同背压。而由于快进时同样不可避免的存在着压降，同时要求有杆腔压力必须大于无杆腔，估算时取。因此由可以推导出无杆腔有效作用面积可计算为=F/( -/2)=0.01 （式2-5）所以，液压缸缸筒直径为：D=115.99mm （式2-6）根据之前的计算可知液压缸缸筒和活塞杆直径之间为活塞杆直径为液压缸缸筒直径的0.707倍。所以可以算得d=0.707D=82.01mm。对两者圆整后可得到D=125mm，d=90mm。即此时的液压缸实际有效面积分别为=122.7 （式2-7） =()

17、/4=59.1 (式2-8)所以实际工作压力=(F/ + /=2.86MPa（式2-9）计算最大流量在之前选用快速运动回路时选择了差动连接的方式，快进过程中组合机床工作台液压缸所需要的流量为： =（）=38.16L/min ；（式2-10）快退的时候液压缸所需要的流量为：=35.4L/min ；（式2-11）工进时液压缸所需流量为：=0.614L/min ；（式2-12） 可知最大流量为快进时液压缸所需流量=38.16L/min 。根据上述计算结果可以知道液压缸在不同工作阶段的压力、流量、功率。做成下表2.3（推力单位：N,压力单位：MPa，流量单位：L/min，功率单位：KW）表2.3 各工

18、作阶段主要参数工况推力回油腔压力进油腔压力输入流量输入流量快进启动326700.978加速19671.2740.774恒速16331.2210.72138.160.275工进327440.83.820.6140.0235快退启动326700.55加速19670.81.13恒速16330.80.98135.40.2832.4液压元件选择2.4.1泵和电动机选择确定泵的最大工作压力 对于本次设计中的液压系统在以上的计算过程中可以看出液压缸在工进的时候是压力最大的。同时对于进油路上的节流调速回路，考虑进油路上总压力估算为=0.8MPa 。计算压力继电器可靠动作要求继电器动作压力与最大工作压力存在压差

19、，取压差0.5MPa，所以流量泵最大工作压力为： =5.12MPa （式2-13）计算总流量从表2.3的数据可以知道，在各个工作阶段中，液压油源在快进的时候向液压缸提供的流量是最大的，此时q=38.16L/min。考虑到液压系统存在一定的泄漏，因此估算整个回路中泄漏量按输入流量的10%计算，则需向液压缸提供的总量为：=q110%=41.98L/min（式2-14）同时在工进时候，由于压力较大，流量较小，所需流量为0.614L/min。但考虑到溢流阀需要最小稳定溢流量为3L/min，所以=3.614L/min。+=45.594L/min（式2-15）现有条件为=5.12MPa，45.594L/m

20、in，查阅液压原件及使用表2.201选择了CY-Y系列电动机组合泵63CY-Y泵，排量63mL/r,转速10001500r/min 公称压力31.5MPa5.12MPa，设容积效率=0.9 q=6310000.9=56.7L/min（式2-16）能够满足液压缸动作需要，选择的泵参数如下：泵参数表2.4产品型号公称压力公称排量转速传动功率63CY-Y31.5MPa63ml/r10001500r/min1155kw电动机选择由表2.3可以知道，液压缸在快退时输入功率最大，此时液压泵工作压力P=1.13MPa，流量为56.7L/min。取泵的总效率为0.75，此时驱动电机功率为：P=（pq）/=1.

21、42kw。查阅资料，根据液压传动系统及设计表514选取P=5.5kw，=1440r/min的Y132S4型电动机2.4.2阀类元件选取和辅助元件选择 阀类元件的选择根据上述计算过程对流量和各种压力数据的了解，对于图2.3中初步拟定的液压系统原理图中各种阀类元件以及辅助元件进行选择。其中调速阀的选择问题应该要考虑到调速阀的最小稳定流量要小于液压缸工进所需要的流量。除此之外，对于单向阀的选择也应该考虑到各个单向阀的额定流量是不尽相同的，因此最好选用不同规格的单向阀。图2.3中的溢流阀5、顺序阀6的选择可以根据调定压力的大小和流经阀的额定流量来选择阀的结构形式和规格，其中溢流阀5在油路中做作背压阀使

22、用，因此选择直动式溢流阀。而连接在油路上的顺序阀6的作用是实现液压泵在需要的时候卸荷，因此应选择外控式顺序阀。对于换向阀和行程阀等阀体通过流经流量来决定其型号、规格。同时检查其额定压力是否符合要求。选取元件如下表2.5表2.5阀类元件的选择元件名称估计流量（L/min）规格额定流量（L/min）额定压力MPa型号三位五通电液换向阀701006.335DY-100BY行程阀1266.51006.322C-100BH调速阀166.3Q-6B单向阀3631006.3I-100B单向阀8701006.3I-100B单向阀11701006.3I-100B单向阀14701006.3I-100B顺序阀630

23、6310AXY-D10B背压阀50.8256.3B-25B溢流阀140.8106.3Y-10B过滤器的选择 过滤器的流量至少要选用为液压泵的总流量2倍，这样才能保证液压泵有充足流量，为了更一步的安全考虑，选取过滤器的流量为泵流量的2.5倍。（式2-17）通过查阅液压元件及选用选择通用型WU系列网式吸油过滤器，主要参数如下表示：过滤器参数表2.6型号通径/mm公称流量L/min过滤精度/m连接形式螺纹连接WU-160180401601802.4.3油管和油箱确定油管相关计算 各元件间连接管道的规格可根据元件接口处尺寸来决定，液压缸进、出油管的规格可以按照输入、排出油液的最大流量来计算。由于液压泵

24、具体选定后液压缸在各个阶段的进出流量与原定数值不同，所以对液压缸进油和出油连接管路重新进行计算。当快进时候，输入流量与有杆腔无杆腔及液压泵额定流量关系为=/（） 计算可得=80.98L/min。取油液在压力管中的流动速度为3m/s时，可以算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为d=2=23.93mm，取标准值20mm。因此与液压缸相连的两根油管都可以选用公称通径为20mm的高压软管。如果液压缸采用刚通固定的方法，则与液压缸相连的的两根油管可以采用无缝钢管连接在液压缸活塞杆上或采用高压软管连接在缸筒上。油箱的设计油箱的作用主要是用来储存油液，同时也起到了散热的作用，为了方便设计，采用按照液

25、压泵的额定流量同时根据经验计算方法设计，之后对于散热要求对油箱进行容积校核。首先确定油箱的尺寸：油箱中能够容纳的油液容积按标准估算，对于组合机床动力滑台液压系统，可以不必考虑空间的限制。选择经验系数=7，求其容积为V=441L，按照标准取值=500L，所以V=625L=0.625，取油箱内一定比例，则算得，.对于分离式油箱采用普通钢板焊接即可，钢板的厚度分别为：油箱壁厚3mm，箱底厚度5mm，因为箱盖上需要安装其他的液压元件，所以箱盖厚度取为10mm，为了易于散热和便于对油箱进行搬移和维护保养，取箱底离地的距离为160mm，因此，油箱基体的总长总宽总高分别为： l= +2t=1112mm; (

26、式2-18)w=+2t=606mm; （式2-19）h=10+5+160=646mm.（式2-20）考虑到油箱的清洗问题，取油箱底面倾斜角度为.取隔板厚度3mm同时为了消除气泡和使油液中杂质有效沉淀的作用，油箱中应用隔板把油箱分为两部分，去隔板高度取为箱内油面高度的3/4，计算出隔板的高度应为： =v/()=100mm （式2-21）油箱上回油管直径可根据签署液压缸进、储油罐直径进行选取。油管上吸油管的尺寸可根据液压泵流量和管中允许的最大流速进行计算，即=70L/min（式2-22）取吸油管中油液的速度为1m/s，可得 d=2=0.03657m=36.57mm （式2-23）查阅机械设计手册表

27、23.9-2可以了解到油管选取标准。所以按照标准选取油管公称直径40mm，外径为50mm。2.5验算液压系统性能2.5.1压力损失验算及液压阀调整值的确定本次设计实例动力滑台液压系统中压力损失的验算按照工作循环不同的工作阶段分别进行，主要验算经过液压阀局部压力损失。通过液压阀标准给出的额定流量下压力损失值和经过液压阀的实际流量值验算液压阀压力损失。快进阶段经过液压阀的压力损失可估算为p=（式2-24）式中 额定流量下液压阀的压力损失，Pa； 液压阀的额定流量，L/min； 液压阀的实际流量，L/min。由于在本次设计中组合机床动力滑台快进是，液压缸采用差动连接方式，由部分的计算和的液压元件选择

28、可知流向单向阀和三位五通的流量为，然后和液压缸有杆腔的回油汇合，以流量通过行程阀而后进入无杆腔。如果额定流量下单向阀最大压降为，三位五通电磁换向阀的最大压降为，行程阀最大压降为。忽略沿程压力损失，则进油路上的总压降可估算为：=+（式2-25）算出0.49MPa，这一压力损失值较小，不会导致压力阀开启，能保证流量进入液压缸。回油路上，液压缸有杆腔的油液通过三位五通电磁换向阀4和单向阀8流量都是39.01L/min，然后与液压泵的供油合并，经过行程阀12流入无杆腔，由此可算出有杆腔和无杆腔的压力之差为=0.349MPa（式2-26）此压力值损失计算值小于原来的压力损失估算值0.5MPa，此时液压泵

29、的工作压力为P=+=0.839MPa，所以原来的设计是安全的，可以采用。工进阶段工进时候，油液在进油路上通过三位五通电磁换向阀4流量为0.614L/min，在行程阀12出压力损失为0.5MPa，单向阀3的流量为0.614L/min,额定流量下压力损失为0.2MPa；根据前部分计算可知回油路会通过电液换向阀的流量值为，根据资料查询可知，在顺序阀处流量为即相加之后为,其额定流量下的压力损失为。所以可以计算液压缸回油腔的压力损失为：（式2-27）重新计算工进是液压缸进油腔压力，与原来预估值相近，符合设计要求。工进阶段，进油路上的压力损失为：=（式2-28）算出，考虑到压力继电器可靠动作需要压差。故而

30、溢流阀调定压力可以设定为3.82+0.5+0.5=4.82MPa。同时控制液压泵卸荷的顺序阀6调定压力应该小于3.82+0.5=4.32MPa。快退阶段快退时，油液在进油路上通过单向阀3的流量为38.16L/min，通过三位五通电磁换向阀4的流量为63L/min，油液在回油路上通过行程阀12、三位五通电磁换向阀4和单向阀11流量都是130L/min。因此进油路上的总压力损失为：=0.05MPa（ 式2-29）回油路上的总压力损失为：0.59MPa（式2-30）进油路上原估算压力损失值为0.5MPa，回油路上的原来估计算出的压力损失值为0.8MPa，可见进油路和回油路上的压力损失计算值均小于原估

31、算值，因此原设计及元件选型能够满足设计要求。2.5.2油液温度验算液压系统在工作时，有压力损失、容积损失和机械损失，这些损失所消耗的能量多数转化为热能，使油温升高，导致油的黏度下降、油液变质、机器零件变形等，影响系统的正常工作。本设计实例所设计的组合机床动力滑台液压系统，其工进过程在整个工进循环中所占时间比例为：=/（）=96.5%（式2-31）因此系统发热和油液温升可用工进时的发热情况来计算，工进时液压缸的有效功率为：=FV=32744（0.048/60）=0.026KW（式2-32）这时候液压泵通过顺序阀卸荷，总输出功率为：=(=0.548KW（式2-33）由此得液压系统的发热量为=0.5

32、15kw（式2-34）液压系统的油液温升可计算为T=/（hA）（式2-35）机床处在工厂中是一个封闭的空间，当自然通风差时，选取h=0.009，油箱中油面的高度一般为油箱高度的4/5.如果选取油直接接触的表面算全散热面，与油不接触的的表面算1/2接触面，因此油箱总接触面积为：A=20.8h（l+w）+lw+0.5lw=4.27（式2-36）T=/（hA）=13.41（式2-37）可见，该温升高小于普通机床允许的温度升高范围，因此液压系统不需要设置冷却器。有全套CAD/CAXA图纸以及外文翻译，有需要的同学联系Q第3章 PLC控制3.1液压系统的PLC设计概述液压传动系统一般含有一个或几个基本液

33、压回路，包括控制执行元件运动速度的速度控制回路，控制液压系统压力的压力控制回路，用来控制执行元件运动方向的换向回路等。功能复杂的液压传动系统由多个不同功能的基本液压回路组成，这些回路组成的传动系统实现了机械设备所需的各种运动及控制功能。通过对液压传动系统的工作过程和特点进行分析，液压传动系统控制的任何一个运动过程几乎都是按照步骤进行。工作部件主要为液压缸，液压马达，它们的工作过程按照预定的逻辑关系实现，运动状态的改变靠转换信号。信号主要来源于按钮开关、行程开关、压力控制开关控制。而这些输入的信号可以通过PLC逻辑运算转化为控制液压换向阀电磁铁线圈的输出信号，这样就可以实现液压系统的PLC控制。

34、3.2软件设计的步骤思考首先，先分析应用系统要实现什么样的动作，对软件的要求是什么；再对软件进行总体设计，包括结构设计，模块划分等；然后再分别进行模块程序设计；最后完成主程序的设计工作，得到一套完整应用程序。在应用程序设计工作中，一般把程序分为几个相对独立的部分，分别进行设计、调试，完成后再将它们组成完整的程序，这就是模块化的设计方法，采用这种方法可将一个复杂的程序划分为多个不同的简单的程序来设计、调试，简化了设计过程，还能使整个程序结构清晰便于调试，对于使用者来说也便于阅读。就如应用程序划分为若干个模块一样，软件模块划分也需要进行，通常是按照软件实现的功能划分，将完成不同功能的程序作为一个功

35、能模块，进行单独的设计和调试。功能模块一般是按子程序或中断程序形式来编制，对于不同的功能模块要根据结构的具体形式来决定即按照下图的步骤来设计PLC相关程序。有全套CAD/CAXA图纸以及外文翻译，有需要的同学联系Q图3-1 软件流程图3.3软件结构设计3.3.1 PLC外部接线图的设计根据毕业设计的要求，绘制出以下的PLC外部接线图，如图32所示： 图32 PLC外部接线图根据PLC的设计应用原则，PLC直接接高压220V电源，输出到电磁铁线圈的为低压24V电。启动按钮SB1，停止按钮SB2，快退按钮SB3，行程开关SQ1，行程开关SQ2，压力继电器YJ，自动开关SA1-1，手动开关SA1-2

36、 ，电磁铁1YA ，电磁铁2YA，电磁铁3YA。 3.2.2继电器梯形图的设计继电器梯形图这种表达方法与传统的继电器控制原理电路图非常相似，不同点是它的特定的元件和构图规则。它比较直观、形象，对于那些熟悉继电器接触器控制系统的人来说，易于接受。继电器梯形图多半用于比较简单的控制功能的编程。梯形图自上而下、从左到右的顺序排列。每一个继电器线圈为一个逻辑行，称为一个梯形。每一个逻辑行起始于左母线，然后是触点的各种连接，最后是线圈与右母线相连，整个图形呈阶梯形。梯形图是PLC形象化的编程方式，其左右两侧母线并不接任何电源，因而，图中支路也并没有真实的电流流过。但为了方便，常用“有电流”或“得电”等来

37、形象地描述用户程序解算中满足输出线圈的动作条件。 通过上述介绍，根据外部接线图，设计PLC控制梯形如图33：图33 PLC梯形图PLC梯形图的工作过程为：按下电动机启动按钮SB1，输出继电器Y001得电，其常开触点闭合，自锁，电动机启动，驱动电磁铁1YA，由于动力滑台空载，系统压力低，液压缸成差动连接，使滑台进入快进状态。当滑台行驶到一定位置，行程阀开关SQ1被挡块压下，行程阀油路断开，油液通过调速阀流入油缸，使滑台进入工进状态。动力滑台以工进速度行进碰上死挡铁后停止运动。液压缸无杆腔的压力憋高，压力继电器YJ发信给时间继电器，使动力滑台在死挡铁处停留一定时间，死挡铁停留时间到后，时间继电器发

38、出快退信号，使电磁铁2YA通电，滑台进入快退状态。当按下常闭按钮SB2，Y001、Y002常闭触点断开，换向阀中位工作，滑台进入停止状态。完成一个工作循环.第4章 集成块设计当液压元件选择计算好了之后就要考虑安装的问题了，以往多是采用用油管和管接件将液压元件连接起来的连接形式。这种形式需要的油管和管接头数量较多，装拆困难，占用空间大，空气易侵入，目前很少用。随着液压技术的不断发展，目前多数采用无管连接。4.1液压装置结构形式的选择在绘制好液压系统原理图了之后，要让液压系统工作起来，就要根据第二章计算所选择的各种液压元件，液压辅件进行液压装置的设计。机床上液压装置的结构主要有分散式和集中式两种形

39、式，分散式结构式主要指的是油源、控制调节装置在一起安装。这样的结构紧凑，但是安装和维修起来比较复杂，有相当多的因素会影响安装。考量到另外一种结构形式，集中式结构将机床液压系统的油源，控制调节装置独立于机床之外，单独设置一个液压装置。这种结构形式的优点是安装维修较方便，油源振动，发热等均不影响机床的工作环境和加工精度。在精度得到保证的前提下，虽然占地面积较大但是更稳定。因而我选择集中式的结构形式来安装液压装置。4.2液压元件的连接方式概述在一个液压系统中往往要用很多液压元件，这些元件可以用各种不同的方式连接，连接方式的选择是否合理，对于系统的性能，使用及维修均有很大影响。翻阅了液压系统及其设计后

40、，了解到连接方式大体分为三种：管式连接管式连接的连接方法顾名思义，是将控制阀等元件直接安装在管路中，它占地空间大、元件分散，其拆卸更换元件麻烦，并且需要较多的其他如管接头等零件，除此外长管路还会使液压回路的能耗加大，管式连接不需要专门的连接板，阀与阀之间的连接和油液的线路看的比较清楚，但是管式连接一般用于液压元件较少的回路中，不适合于本次设计。板式连接板式连接主要分为了有管连接和无管连接两种连接方式，有管连接可以按照不同的液压系统不同需要连接成不同形式的液压装置，排列整齐，结构紧凑。但是当液压系统复杂了之后管路过多，不好连接；无管连接不仅有上面一种方式的优点，同时由于液压元件之间不需要油管连接

41、，因此不仅缩短了管路，能量消耗减少，减少了接头的数量，因而在很大程度上避免了漏油和进入空气等不良现象，从而提高了系统的稳定性。集成块式连接集成块式连接是以某种专用式通用辅助元件把标准的液压元件组合在一起，根据辅助形式的不同，可以分成为集成块式，叠加阀式，插装阀式等等。集成块式连接除了具有无管连接的全部优点以外，还具有以下优点：它采用标准回路叠积而成，配置灵活，更换液压系统比较方便。由于集成块标准化，便于组织大批量生产，因而减少了设计，制造和维修的工作量，从而减低了成本。另外集成块有垂直叠积和横向叠积两种。组合机床上大多数采用垂直叠积，以减少占地面积。对于上述三种形式的对比和综合考虑，本次设计用

42、了垂直叠积的集成块式连接方式。4.3集成块组液压装置的设计集成块组是按通用的液压典型回路设计成的通用组件。它由集成块，底版和顶盖按照一定的顺序连接，用四根长螺栓垂直固紧而成。4.3.1集成块尽管目前已有多重集成块系列及其单元回路，但是现代液压系统日趋复杂，有时候系列集成块有时候不能满足设计者的要求，所以工程实际中仍有不少回路集成块需要自行设计，本次设计也需要自行设计集成块并绘制相关图纸。4.3.2底板底板的作用：一是将集成块组件固定在油箱的面板上；二是将P孔，O孔和螺钉合用的L孔从底板号上引出（本次设计选用两孔式设计，因而无底板L孔），用管接头连接带相应的泵源或进入油箱。4.3.3顶盖顶盖的作

43、用是封闭主油路，连接集成块组，并在右侧面安装压力表开关以便测压。当测压点较多时，为了减少集成块中的测压油路小孔，除主油路P直接在顶盖上钻孔与压力表开关测压点接头相通外，其它测压点应尽量靠近顶盖。若测压点离顶盖太远，可用外接测压油管与顶盖上压力表开关测压点接头相连。压力表开关上的回油孔，用小孔与顶盖上的安装孔相通。4.3.4过渡板当集成块上安装四个液压元件时，为避免阀的安装螺孔或通油孔与集成块的安装螺孔相碰，可采用过度板。可借用阀的安装孔作为过度板的安装螺孔，并用加长螺钉固定。为避免相碰，过度板的高度应比集成块小2毫米以上。过度板的宽度可超过集成块的高度，但应注意不要与两侧的元件相碰。如果集成块上液压元件超过四个，一般将液压元件分别安装在两块集成块上为好。集成块之间仅添加通油所需的过度孔即可。4.4绘制集成单元回路将系统分解成集成块单元回路的原则：优先采用通用集成块单元回路，减少设计工作量；集成块上单元回路安排要紧凑，块数要少；例如调速阀所在的三个并联回路可在一块上，减少块数。有时泵源的出口需串接单向阀时，则采用管式单向阀串接在泵与底板之间；采用集成块专用阀，减少集成块的数量；充分利用顶盖的结构；本设计的集成块单元回路设计如图41所示。图4-1 液压系统集成块单元回路第5章 液压站的设计5.1液压站的介绍5.1.1液压系统的组成