PLC在组合机床中的应用论文正文.doc

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1、装订线PLC在组合机床中的应用摘 要：组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备，广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工等行业。我国传统的组合机床主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽以及铣削平面和成形面等，其控制系统的设计对于提高机加工控制对象的整体技术性能来说具有十分重要的意义。本文首先组合机床进行了理论分析，阐述了其国内外应用现状和发展前景，研究了组合机床中各种控制器的应用，指出了PLC在其中的应用特色；以双面铰孔组合机床为实例对象，设计

2、了基于PLC的机床数控系统，依据机床的功能特点和加工工艺要求，提出了总体设计方案，设计了液压动力滑台的左右移动控制回路、液压夹紧机构的夹紧-松开控制回路；完成了左右主轴、液压泵、电磁阀控制电气线路的设计，完成了操纵面板的设计，进行了电动机及低压电器元件的选型；以三菱FX2N-16MR型PLC为主控制器，基于FXGP/WIN-C编程软件，采用顺序控制的程序设计思路，设计了系统控制程序，实现了机床的自动循环加工。该系统由于采用了PLC控制，因此可靠性高，抗扰能力强，故障率低，对工作环境要求低，维护方便，具有一定的实际应用价值。关键词：PLC控制；组合机床；镗孔;多工序；铰孔Application

3、of PLCin the modular machine tool.Abstract： The combination machine tool is a comprehensive automation technology and complete set of process equipment, which is widely used in engineering machinery, transportation, energy, military industry, light industry and other industries.Chinas traditional co

4、mbination machine mainly uses the machine, electricity, gas, hydraulic control, its processing object is mainly batch production of large and medium-sized box and shaft parts, complete drilling, reaming, reaming, and processing of various thread, boring, cars and the end surface of the lug boss, in

5、hole boring all groove shape, and milling plane and shape face, the control system design for improving machine control object of the overall technical performance has very important significance.This paper combined machine tool is analyzed in theory, expounds the application status of the domestic

6、and foreign research and development prospects of the application of various controllers in the machine tools, points out the application of PLC in characteristic; with double reaming modular machine tool as an example, the design of NC system of machine tool based on PLC, according to the requireme

7、nts and characteristics of the processing function the process of machine tools, put forward the overall design scheme, design the hydraulic power slider move around the control loop, hydraulic clamping mechanism of clamping off control circuit; the spindle, hydraulic pump, solenoid valve control ci

8、rcuit design, completed the design of the control panel, the selection of the motor components and low-voltage electrical appliances; with MITSUBISHI FX2N-16MR PLC as the main controller, FXGP/WIN-C programming software based on the program design of sequence control system, design a control program

9、, to achieve automatic circulation machine.ThesystemadoptsPLCcontrol, the reliability is high, the immunity is strong, the failure rate is low, and it has some practical application value for the work environment.Key words: PLC control; Combination machine tool; Boring; Reaming目 录摘 要IAbstractII第一章 绪

10、论11.1组合机床概述11.2 组合机床的发展11.3 组合机床的电气控制31.3.1 PLC控制.31.3.2 单片机控制.31.3.3伺服控制.4第二章 总体设计方案62.1铰-镗孔组合机床结构概述62.2零件工艺要求72.3工艺流程分析92.4机械加工精度及其控制10第三章 液压系统设计113.1 液压回路分析113.2总体原理图拟定133.3液压元件选型153.4辅助元件选型163.4.1管道元件选型.163.4.2过滤器选型.163.4.3密封圈选型.16第四章 电气控制系统设计174.1电气原理图设计174.2电机选型184.3其他电气元件选型194.3.1.时间继电器.194.3

11、.2.热继电器.194.3.3.熔断器.204.3.4.接触器.204.3.5 中间继电器204.4常用控制电器选型204.4.1 按钮204.4.2行程开关.214.4.3按钮的选择.214.4.4电磁铁选型.214.4.5 牵引电磁铁选型214.4.6阀用电磁铁选型.214.5电气元件清单表21第五章 程序设计235.1系统I/O分析235.2 PLC选型235.3 I/O分配表设计245.4外部接线图255.5程序设计275.5.1 液压启动子程序275.5.2 工件夹紧子程序275.5.3 工件松开子程序285.5.4 铰孔加工子程序28参考文献30致 谢31附 录32 IV 第一章

12、绪论1.1组合机床概述组合机床一般用于加工箱体类或非常见外形零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。组合机床系统主要的由底座、立柱、液压动力滑台、铰刀头、镗刀头、动力箱、夹具、等专用部件以及直控制冷却、排屑、润滑等辅助部件，控制挡铁、操纵板、电器盒及电气控制部分等组成。. 图1.1组合机床结构示意图通用部件是经过系列设计、试验、和长期生产实践经验，其结构稳定、工作

13、可靠，由专业生产厂成批制造，经济效果好、使用维修方便。一旦被加工零件的结构与尺寸改变时，这些通用部件可根据需要组合成新的机床。在组合机床中，通用部件一般占零部件总体总量的70%-80%；其他20%-30%的专用部件由被加工件的形状、工艺、和工序决定。1.2 组合机床的发展二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的快速发展，组合机床的加工精度也有了很大的提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63毫米：镗孔精度可达IT7-6级，孔距精度可达0.03-0.02微米。随着汽车工业的兴起，专用机床也逐渐发展起来。在专用机

14、床中某些部件因重复使用，逐步发展为通用零件、因而产生了组合机床。最早的组合机床是在美国制成的，一般都是用于加工汽车零件。开始初期，每个机床的制造商都有自己的通用部件的标准。但是后来为了用户的使用和维修，提高不同制造商之间得互换性，所以制定了标准化部件。组合机床通用部件按功能可分为五类。（1）动力部件主要有动力箱、切削头和动力滑块，是为了组合机床提供主运动和进给运动的部件。（2）支撑部件有侧底座。中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等，是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件。（3）输出部件主要有分度回转工作台、环形分度工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等，是用以输送工业或主轴箱

15、至加工工位的部件。（4）控制部件有液压站、电器柜和操作台等，是用以控制机床的自动工作循环的部件。（5）辅助部件主要就是有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。对于一些循序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台。动力箱、各种公益切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头。机身、立柱、中间底座等是组合机场的支撑部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间得精度保持性，主要是由这些部件保证的。组合机床的通用部件分大型和小型两大类。大型通用部件是指电动功率为1.5-30千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为箱体移动的结构形式。

16、小型通用部件是指电机功率为0.1-2.2千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为套筒移动的结构形式。用大型通用动力部件组成的机床称为大型组合机床，用小型通用动力部件组成的机床称为小型组合机床，按设计的要求，本次选择的是大型组合机床，组合机床除了分为大型组合机床和小型组合机床外，按配置又可以分为单工位和多工位两种形式。单工位又有单面、双面、三面和四面几种，多工位又可以分为移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式这几种，本次的设计主要是三面铣组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高

17、工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。1.3 组合机床的电气控制组合机床控制系统一般有PLC控制、数控系统控制和单片机控制三种方式，对三种控制方式进行比较。1.3.1 PLC控制目前广泛使用的检测方法有PLC控制，继电器控制，单片机控制等。其中PLC检测控制系统应用最为广泛。因为其具有以下特点：（1）可靠性PLC不需要大量的活动元件，它的连线比较少。于此同时，系统维修简单，维修时间短。PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计例如：冗余的设计。断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。PLC操作过程简单操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的错误。PLC是为工业生产过程控制而设计的控制装置，它具

18、有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件1。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低。（2）易操作性对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入直接可接显示，更好改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或程序寻找，然后进行更改。PLC有多种程序设计语言可供使用，用于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低，当系统发生故障时，通过硬和软件的自诊断，维修人员可以很快找到故障的部位。（3）灵活性PLC采用的编程语言有梯形图、功能流程图、功能模块和语句描述编程语言。编程方式的多样性，使编程简单和应用控制方便，操

19、作十分灵活，监视和控制变量十分容易2。 以上特点使PLC控制系统具有可靠性高，程序设计灵活，抗干扰能力强，运行稳定等诸多优点PLC控制系统会得到更广泛的应用。 1.3.2 单片机控制PLC和单片机控制机床的区别是：(1) PLC是应用单片机构成的比较成熟的控制系统，是已经调试成熟稳定的单片机应用系统的产品。有较强的通用性。(2) 而单片机可以构成各种各样的应用系统，使用范围更广。单就“单片机”而言，它只是一种集成电路，还必须与其它元器件及软件构成系统才能应用。 （3）从工程的使用来看，对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC快捷方便，成功率高，可靠性好，但成本较高。 （4）对于量大的配套项目，

20、采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定。 从本质上说，PLC其实就是一套已经做好的单片机(单片机范围很广的)系统. 但PLC也有其特点：PLC广泛使用梯形图代替计算机语言，对编程有一定的优势。单片机控制系统采用的是C语言编程，它的编程起点比较高没有PLC的梯形图编程直观方便，不能适用于工业控制过程。单片机控制系统是基于C语言的节构来设计系统，PLC是根据工业生产过程步骤来编制程序更实用。1.3.3伺服控制数控伺服系统的组合机床特点：（1）广泛的适应性数控伺服系统能完成普通控制系统不可能胜任的多种复杂型曲面零件的加工，若要改变加工对象，只要重新编制

21、一段数控加工程序，这就为高精度小批量生产以及试制新产品提供了极大的方便，缩短了生产周期，节省了大量工装和费用，提高了企业快速应变能力。（2）精度高由于数控系统组合机床是按照先编制好的数控程序进行自动加工，不受人为因素的影响，还可以利用软件来校正和补偿各种误差，因此零件的加工精度高，产品质量稳定，同一批加工零件的尺寸一致性好。（3）加工生产效率高在数控系统组合机床上可以选择最有利的加工参数自动加工，有效的缩短了调整和检验等辅助时间；又由于采取自动加速、自动减速等措施，使数控系统的组合机床移动部件能快速移动和定位，大大节省了加工过程中的空程时间，生产效率明显提高。（4）能实现复杂零件的加工普通零件

22、难以实现或无法实现轨迹为二次以上曲线或曲面的运动，而数控系统控制的机床由于采用了计算机插补技术和多坐标联动控制，可以实现几乎是任意轨迹的运动和加工形状的空间曲面，适用于各种复杂形面的零件加工。（5）易实现闭环控制在数控系统控制的组合机床中，有一种闭环进给伺服系统，它加入反馈和调节部分。能够更好地调节和监控生产过程，极快的自动调整生产过程中的偏差，这是PLC和单片机控制的系统所没有的。第二章 总体设计方案2.1铰-镗孔组合机床结构概述铰-镗组合机床有底座、立柱、滑台、铰孔动力头、镗孔动力头、工作台等通用部件组成多轴箱等专用部件组成以及控制、冷却、排屑、润滑等辅助部件组成。在铰-镗组合机床结构图中

23、主要有机床床身、工作台、夹具、导轨、铰孔滑台和镗孔滑台。铰刀滑台和镗刀滑台是整个机床在加工中最重要的部分，铰刀滑台有铰孔电机、铰孔动力头和铰刀等组成，整体结构见下图2-1所示。图2-1铰-镗组合机床结构图1、铰孔加工：钻孔是在实体材料中钻出一个孔，而铰孔是扩大一个已经存在的孔。铰孔和钻孔、扩孔一样都是由刀具本身的尺寸来保证被加工孔的尺寸的，但铰孔的质量要高得多。铰孔时，铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小其表面粗糙度值，铰孔是孔的精加工方法之一，常用作直径不很大、硬度不太高的工件孔的精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。机铰生产率高，劳动强度小，适宜于大批大量生产。 铰孔加工

24、精度可达IT9IT7级，表面粗糙度一般达Ra1.60.8m3。这是由于铰孔所用的铰刀结构特殊，加工余量小，并用很低的切削速度工作的缘故。 直径在100 mm以内的孔可以采用铰孔，孔径大于100 mm时，多用精镗代替铰孔。在镗床上铰孔时，孔的加工顺序一般为：钻(或扩)孔一镗孔一铰孔。对于直径小于12 mm的孔，由于孔小镗孔非常困难，一般先用中心钻定位，然后钻孔、扩孔，最后铰孔，这样才能保证孔的直线度和同轴度。 2、镗孔加工：镗孔是镗削的一种用麻花钻、扁钻或中心钻等在实体材料上钻削通孔或盲孔称为钻削加工。钻削加工除钻孔外，还包括扩孔及锪孔。所以钻孔是钻削的一种。用反镗刀对反镗孔进行加工的方法叫反镗

25、加工。在数控机床上，我们往往使用非标准刀具（偏心镗刀、转动刀片、专用的反镗刀）利用数控加工程式进行反镗加工5。用旋转的单刃镗刀把工件上的预制孔扩大到一定尺寸，使之达到要求的精度和表面粗糙度的切削加工。镗削一般在镗床、加工中心和组合机床上进行，主要用于加工箱体、支架和机座等工件上的圆柱孔（见图）、螺纹孔、孔内沟槽和端面；当采用特殊附件时，也可加工内外球面、锥孔等。对钢铁材料的镗孔精度一般可达IT97,表面粗糙度为Ra2.50.16微米。镗削时，工件安装在机床工作台或机床夹具上，镗刀装夹在镗杆上（也可与镗杆制成整体），由主轴驱动旋转。当采用镗模时，镗杆与主轴浮动联接，加工精度取决于镗模的精度；不采

26、用镗模时，镗杆与主轴刚性联接，加工精度取决于机床的精度。由于镗杆的悬伸距离较大，容易产生振动，选用的切削用量不宜很大。镗削加工分粗镗、半精镗和精镗。采用高速钢刀头镗削普通钢材时的切削速度一般为2050米/分；采用硬质合金刀头时的切削速度，粗镗可达4060米/分，精镗可达150米/分以上。对精度和表面粗糙度要求很高的精密镗削，一般用金刚镗床，并采用硬质合金、金刚石和立方氮化硼等超硬材料的刀具,选用很小的进给量(0.020.08毫米/转)和切削深度 （0.050.1毫米）高于普通镗削的切削速度。精密镗削的加工精度能达到IT76，表面粗糙度为Ra0.630.08微米。精密镗孔以前，预制孔要经过粗镗、

27、半精镗和精镗工序，为精密镗孔留下很薄而均匀的加工余量。2.2零件工艺要求为了更好地分析被加工的加工过程，应用PRO-E的三维功能绘制出被加工零件的三维机构。对左边孔采用铰的加工方式，右边孔采用镗的加工方式。图2.1 加工零件三维结构本系统中使用了两种孔加工方法：镗孔和铰孔与外圆表面加工相比，孔加工要比加工外圆困难。这是因为：（1）孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸限制，刚性差，容易产生弯曲变形和振动：（2）用定尺寸刀具加工孔时，孔加工的尺寸往往直接取决与刀具的相应尺寸，刀具制造误差和磨损将直接影响孔的加工精度：（3）加工孔时，切削区在工件内部，排屑及散热条件差，加工精度和表面质量不容易控制。（

28、1）铰孔的工艺铰孔余量对铰孔质量影响很大，余量太大，铰刀的负荷大，切削刃很快被磨钝，不易获得光洁的加工表面，尺寸公差也不容易保证：余量太小，不能去掉上道工序留下的刀痕，自然也没有改善孔加工质量的作用。一般粗铰余量取0.150.35mm，精铰取0.050.15mm6。为了避免产生积屑瘤，铰孔通常采用较低的切削速度进行加工。进给量的取值与被加工孔径有关，孔径越大进给量取值越大。铰孔时必须用适当的切削液进行冷却、润滑、和清洗。以防止产生积屑瘤并及时清除切削。与磨孔和镗孔相比，铰孔生产效率高，容易保证孔的精度；但铰孔不能校正孔轴线的位置误差，孔的位置精度应由前面工序保证。铰孔不宜加工阶梯孔和不同孔。铰

29、孔尺寸精度一般为IT9IT7级，表面粗糙度Ra一般为3.20.8um6。（2）镗孔的工艺 镗孔与钻-扩-铰工艺相比，孔径尺寸不受刀具尺寸的限制，且镗孔具有较高的误差修正能力，可通过多次走刀来修正原孔轴线偏斜误差，而且能使镗孔与定位表面保持较高的位置精度。镗孔和车外圆相比，由于刀杆系统的刚性差、变形大、散热排屑条件不好，工件和刀具的热变形比较大，因此，镗孔的加工质量和生产效率不高。镗孔的加工范围广，可加工不同尺寸和不同精度等级的孔。对于孔径较大、尺寸和位置精度要求较高的孔和孔系，镗孔几乎是唯一的加工方法。镗孔的加工精度为IT9IT7级，表面粗糙度Ra为3.20.8um。镗孔可以在镗床、车床、铣床

30、等机床上进行，具有机动灵活的优点，生产应用中十分广泛。2.3工艺流程分析该机床用于大批量生产某零件的镗孔与铰孔加工工序。其加工精度与加工效率的要求均较高，宣采用专用设备。机床主运动采用动力头，由Y100L-6型(1.5kW，4A)三相异步电动机拖动，单向运转。该设备能进行镗孔加工，当更换刀具和改变进给速度时，又能进行铰孔加工(有镗孔与铰孔加工选择)，加工动作流程如图2.2所示。进给系统采用液压控制，为提高工效，进给分快进与工进两种且自动变换。液压系统中的液压泵拖动电机为Y8012型(750W，1.9A)，由电磁阀(YV1YV4)图2.2 铰-镗组合机床工作流程图工序为： 1、当工件夹紧后，触动

31、压力继电器BP，主轴电机M1启动；2、主轴电机启动后，延时一段时间后，左滑台快进开始；3、当左滑台快进行程结束开关SQ2被压下时，左滑台共进开始；4、当左滑台共进结束开关SQ3被压下时，左滑台快退开始；5、当原位行程开关SQ9被压下时，原位指示灯亮起，左滑台电机M1原位停止；6、左滑台电机M1停止时，启动延时保护，当延时时间到后，工件松开。镗孔的工序与铰孔工序相似，在这里不做详尽论述。2.4机械加工精度及其控制加工精度是零件加工后实际几何参数与理想几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）符合程度。机械加工系统由机床、夹具、刀具和工件组成。影响原始误差主要包括以下几个方面：1）工艺系统的几何误差

32、，包括机床、夹具和刀具等制造误差及磨损。2）工件装夹误差。3）工艺系统受力变形引起的加工误差。4）工艺系统受热变形引起的加工误差。5）工件应力重新分布引起的形变。6）其他误差，包括原理误差、测量误差、调整误差等。在制定加工精度的时候要合理，一般加工精度越高则加工成本相对越高，生产效率则相对降低，因此在制定是要根据设计要求生产条件适当的工艺方法以保证加工误差不超过允许的范围，并尽量提高生产效率和降低成本。铰孔和镗孔属于半精加工和精加工，在精加工中，工艺系统热变形引起的加工误差占总误差的40%70%。在制定加工工艺时要让刀具均匀受热、保证加工精度要求的情况下降低刀具的切削速度和进给量来降低工艺系统

33、热变形对加工误差上网影响。组合机床是专用机床，在加工一批零件是可采用加工误差的统计分析的方法来降低加工误差。对加工工件测量指标进行统计，用统计来的数据对加工工艺过程进行分析和控制，可以很大程度上提高铰孔与镗孔精度。第三章 液压系统设计拟定液压系统图纸整个设计中重要的步骤，组合机床的加工过程是要靠液压系统来执行的，液压系统能够表示出各个元件之间的关系、动作原理、操纵和控制方式等。拟定液压系统图的一般方法，根据各个执行机构动作和性能要求先分别选择和拟定基本回路，然后将各个基本回路组成一个完整的系统。3.1 液压回路分析液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压系统利用液压泵将

34、原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。 驱动机床工作台的液压系统是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。液压传动的优点 ： 1）在相同的体积下，液压执行装置能比电气装置产生出更大的动力。在同等功率的情况下，液压执行装置的体积小、重量轻、结构紧凑。液压马达的体积重量只有同等功率电动机的12%左右。 2）液压执行装置的工作比较平稳。由于液压执行装置重量轻、惯性小、反应快，所以易于实现

35、快速起动、制动和频繁地换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达到每分钟500次，实现往复直线运动时可达每分钟1000次。3）液压传动可在大范围内实现无级调速（调速比可达1：2000），并可在液压装置运行的过程中进行调速。 4）液压传动容易实现自动化，因为它是对液体的压力、流量和流动方向进行控制或调节，操纵很方便。当液压控制和电气控制或气动控制结合使用时，能实现较复杂的顺序动作和远程控制。 5）液压装置易于实现过载保护且液压件能自行润滑，因此使用寿命长。6）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，所以液压系统的设计、制造和使用都比较方便。由于液压优点，液压系统常常使用在机床的传动系

36、统中。（1）夹紧机构液压图设计由于夹紧回路的压力大于进给系统压力。为了防止夹紧系统的压力下降，在夹紧系统串接个单向阀器夹紧缸不用中间停留，故采用二位阀控制即可，为了实现夹紧后才能让工作台快进的顺序动作，和保证进给系统工作时夹紧系统压力始终不低于最小夹紧压力，所以在夹紧回路上安装个压力继电器实现顺序控制。当压力继电器动作时，工作台进给。根据上述分析，画出液压系统拟定图：图3-1 夹紧机构液压系统原理图（2）进给机构液压图设计液压泵电机启动后，电气控制系统发出工件夹紧信号，电磁铁YV1得电。二位四通阀左位工作，压力油经减压阀，单向阀3进入夹紧缸的大腔，小腔回油至油箱，工件夹紧。当夹紧后压力继电器动

37、作，表示工件夹紧。图3-2 进给机构液压系统原理图选择速度换接回路：由于本系统滑台由快进转为工进时，速度变化大为减少速度换接时的液压冲击，选用行程阀控制的换接回路。选择调压卸荷回路：在双泵供油的油源形式确定后，调压和卸荷问题都已基本解决。即滑台工进时，高压小流量泵的出口压力由油源中的溢流阀调定，无需另设调压回路。在滑台工进和停止时，低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷，高压小流量泵在滑台停止时虽未卸荷，但功率损失较小，故可不需再设计卸荷回路。3.2总体原理图拟定该液压系统的工作循环为：原位工件夹紧快进工进停留原位停止快退工件松开。液压系统如3-1所示。图3-1 液压系统原理图（1）工件夹紧液压泵电机

38、启动后，电气控制系统发出工件夹紧信号，电磁铁YV1得电。二位四通阀左位接通，压力油经减压阀，单向阀3进入夹紧缸的大腔，小腔回油至油箱，工件夹紧。当夹紧后压力继电器BP1动作，表示工件夹紧。（2）滑台快进压力继电器动作后，电气控制系统发出快速移动信号，电磁铁YV3得电，三位五通阀左位接入油路，接通工作油路，压力油经调速阀进入工作液压缸大腔，使滑台快速向前移动。（3）工作进给滑台快速移动到接近加工位置时，电磁铁YV5得电二位二通电磁阀右位工作，液压油通过调速阀的调节，减少进油量使滑台移动速度降低，滑台转为工作进给。此时由于负载增加，工作油路油压升高顺序阀1打开，液压缸小腔经由单向阀2流入液压缸大腔

39、，经过经顺序阀、溢流阀流回油箱。（4）快速退回滑台运行的终点时，终点的行程开关被压下，使电磁阀YV3断电，而YV4得电，使三位五通阀右位工作，接通工作油路，压力油直接进入液压缸小腔，使滑台快速退回。当滑块快速退回原点，原点行程开关被压下，电磁铁DP1失电，滑台停在原位。（5）工件松开当滑台回到原位停止工作后，电气系统发出工件松开信号，使电磁铁YV2得电，使二位四通阀右位工作，改变油路的方向，压力油进入夹紧小腔，大腔的回油经二位四通阀流回油箱，使工件松开，同时压力继电器BP1复位，取下工件，一个工作循环结束。为了更好的说明各个电磁铁的动作表。表3-1 电磁铁动作情况表元件工序YV1YV2YV3Y

40、V4YV5BP1BP2原位+-夹紧+-+快进+-+-+工进+-+-+快退+-+-松开-+-3.3液压元件选型单杆活塞的两个腔的有效作用面积不相等，当泵供油使活塞内缩是，活塞的排油腔的排油流量比泵的供油流量大很多，通过阀的最大流量往往是在这种情况下出现，复合增速缸和其他等效组合方案也有相同的情况，选择流量控制阀，其最小流量应能满足执行元件最低工作速度，即： (1)或 （2）式中： 流量控制阀的最小稳定流量，/ 液压缸最低工作速度， 液压缸有效工作面积， 液压马达最低工作转速， 液压马达排量，液压泵电机：JO2-22-4，15kw,1410转/分，380v，3.49A;电磁阀：二位二通阀Z22 D

41、O-25，直流24V，0.6A,14.4V: 二位四通Z24 DW-25 V，直流24V ,.6A,14.4V: 二位二通阀Z22 DO-25，直流24V，0.6A,14.4V。3.4辅助元件选型液压系统中重要辅助元件主要的有：管道元件、过滤器和密封圈等，详尽选型信息在下面章节展示。3.4.1管道元件选型液压系统用油管道输送工作介质，用管接头将油管与油管或油管与液压元件连接起来，因此管道和管接头应有足够的强度，良好的密封，压力损失要小，装拆要方便。在系统中可以选用紫铜管，其用途实在中、低压系统中用，机床中应用较多，可承受6.510Mpa。其优点为装配时弯曲方便，抗振能力弱，易于使油液氧化。3.

42、4.2过滤器选型过滤器的功能是防止油液的污染和不断净化油液，将其污染程度控制在允许范围内。油液的污染会引起相对运动零件的表面划伤、磨损加剧、甚至卡死、还会堵塞节流小孔，影响液压系统的工作性能。过滤器的过滤精度按其能滤去杂质直径d的工尺寸大小分为四个等级：粗（d100um）、普通（d10100um）、精（d510um）、特精（d15um），在这个系统中我们可以选用线隙式滤油器，其额定参数为：压力63Mpa，压力损失0.060.6Mpa，过滤精度50um，安装在系统德尔精油路上。3.4.3密封圈选型密封圈装置是用来防止液压元件和液压系统的内漏和外漏，以保障建立起必要的工作压力和避免污染环境。密封圈

43、装置应有良好的密封性能。并随着压力的增大能自动提高密封性能，密封材料的磨损因数要小，耐磨，且磨损后能自动补偿，结构简单，维护方便，价格低廉，系统中可使用O形密封圈。第四章 电气控制系统设计4.1电气原理图设计该组合机床电气系统控制要求主要有两大部分:（1）机床要液压系统动作过程控制；（2）机床加工过程控制。对液压系统的原位、夹紧、快进、共进、快退、松开等动作的精确控制，液压系统控制涉及到了各种液压阀、行程开关、电磁阀等一些元件的控制。机床主轴镗孔和铰孔的加工过程进行控制，在对机床主轴的控制中要充分考虑到该加工要求是对两种不同加工方式。考虑加工精度的要求对电气系统的相应速度要有一定的要求。其基本

44、的电气原理图如下: 图4.1电气原理图铰孔和镗孔的电气图都是电机降压启动，考虑到图幅，本图只绘制出了铰孔的电气原理图。原位指示灯和夹紧指示灯的电气原理图是一样的，绘制出了一个部分的电气原理图。不设计冷却和润滑会对加工精度产生很大的影响，镗孔和铰孔的散热性差，在加工过程中产生的高温容易使加工表面高温发生硬化，所以系统中一定要设计冷却和润滑。4.2电机选型在工业控制中常用的控制电机有两种步进电机和伺服电机，对于这两种电机的原理、性能以及优缺点如下：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机安设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到高速的目的7。 伺服电机又称为执行电机，在自动控制系统中，用作执行元件，把收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出7。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进