剪切机的液压系统设计(一二章完结).docx

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1、第一章 剪切机的液压系统设计11.1 剪切机的概述11.1.1 剪切机介绍11.1.2 剪切机的构造和原理11.2 剪切机的工作过程1其次章 剪切机的PLC 的程序设计22.1 PLC 的特点及应用22.1.1 PLC 的概述22.1.2 PLC 的特点22.2 PLC 的选择32.3 PLC 的系统设计42.3.1 PLC 的硬件设计42.3.2 PLC 的软件设计52.3.3 剪切机液压系统工作原理说明6第三章 液压系统的相关留意事项9第四章 液压缸和油箱的设计描述94.1 液压缸的描述94.2 油箱的描述10参考文献11阎欣/于彦/贺鹏/司永龙 合作之 课程设计第一章 剪切机的液压系统设

2、计1.1 剪切机的概述1.1.1 剪切机介绍剪切机是机床的一种，它承受液压驱动，安全性能牢靠，操作便利。剪切机工作刀口长度：400mm、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm；剪切力从63 吨至 400 吨八个等级，适合不同规模不同要求用户。安装不须底脚螺丝，无电源的地方可用柴油机作动力。剪切机适用于金属回收加工厂、报废汽车拆解场、冶炼铸造行业，对各种外形的型钢及各种金属材料进展冷态剪断、压制翻边，以及粉末状制品、塑料、玻璃钢、绝缘材料、橡胶的压制成型。1.1.2 剪切机的构造和原理本文设计的剪切机是承受液压传动原理，传送带送料、压块定位夹紧、剪刀下落， 通过主副油缸活

3、塞协调往复运输完成压块夹紧和剪刀下落回程的型设备。该机具有构造合理、噪音小、性能稳定、剪切准确、操作简便、速度可调、效率较高等特点，是一种适应于各种外形钢剪切的先进设备。剪切机由 5 个主要局部组成，即传送机构、油缸、液压站和电气把握系统。由液压站供给的压力油传动主副油缸活塞作协调往复运动，完成压块和剪刀的来回动作。1.2 剪切机的工作过程剪切机是由送料装置和剪切装置组成，主要工作过程是靠液压油带动液压马达转动再通过轴带动传送带传送来完成送料的。当料块到位后后，电磁换向阀2YA 通电，液压油从无杆腔进入，压块开头下压，压住料块。当到达确定压力后，触发压力继电器，导致 3YA 通电，液压油进入另

4、一个液压缸的无杆腔，剪刀开头下落，剪切料块。剪切料块后，4YA、5YA 通电，同时 3YA 断电，此时从无杆腔回油到油箱，剪刀快速回程。当剪刀回程到确定位置后，2YA 失电，液压油从无杆腔回油到油箱，压块回程，如此反复。工作过程：送料-压块下降-剪刀下落-剪刀回程-压块下降。剪切机的液压系统运行过程中平稳安静，重量轻、体积小、运动惯性小、反响速度快，很简洁实现机器的自动化等优点。1其次章 剪切机的 PLC 的程序设计2.1 PLC 的特点及应用2.1.1 PLC 的概述PLC = Programmable logic Controller，可编程规律把握器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工

5、业环境应用而设计的。它承受一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行规律运算，挨次把握，定时，计数与算术操作等面对用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出把握各种类型的机械或生产过程。PLC 的应用领域目前不断扩大，并延长到过程把握、批处理、运动和传动把握、无线电遥控以至实现全厂的综合自动化。PLC 的技术进展除了小型化、超高速，大容量存储器，多 CPU，多任务并行运行外，PLC 的开放性更大，通信联网力气更强，集成化软件更优。可编程序把握器硬件由六局部构成:中心处理器 Central Processor Unit 简称 CPU：它是可编程序把握器的心脏局部。CPU 由微处理器Micropr

6、oce-ssor存储实际把握规律的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。电源 Power Supply：给中心处理器供给必需的工作电源。输入组件Inputs：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中心处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特别变量。输出组件Outputs：输出组件接收 CPU 的把握信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送把握命令给现场设备的执行器。输入输出简称 I/O是可编程序把握器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”和“视觉”。输入信号包括按扭开关、限位开关、接近开关、光电传感器、热电偶、热电阻、位置检测开关和编码器等。

7、输出信号包括继电器、指示灯、显示器、电机启动等直流和沟通设备。编程器Programmer：在正常状况下，编程器用于系统初始状态的配置，把握规律程序编制和加载，不能对系统操作。编程器也可用于把握程序的调试和把握系统故障时作为检查故障的有效工具。2.1.2 PLC 的特点1.使用灵敏、通用性强PLC 的硬件是标准化的，加之 PLC 的产品已系列化，阎欣/于彦/贺鹏/司永龙 合作之 课程设计功能模块品种多，可以灵敏组成各种不同大小和不同功能的把握系统。2.牢靠性高、抗干扰力气强微机功能强大但抗干扰力气差，工业现场的电磁干扰，电源波动，机械振动，温度和湿度的变化，都可能导致一般通用微机不能正常工作；传

8、统的继电器接触器把握系统抗干扰力气强，但由于存在大量的机械触点易磨损、烧蚀而寿命短，系统牢靠性差。3.接口简洁、维护便利PLC 的接口按工业把握的要求设计，有较强的带负载力气输入输出可直接与沟通 220V，直流 24V 等强电相连，接口电路一般亦为模块式，便于修理更换。4.编程简洁、简洁把握PLC 是面对用户的设备，PLC 的设计者充分考虑了现场工程技术人员的技能和习惯。大多数 PLC 的编程均供给了常用的梯形图方式和面对工业把握的简洁指令方式。编程语言形象直观，指令少、语法简便，不需要特地的计算机学问和语言，具有确定的电工和工艺学问的人员都可在短时间内把握。利用专用的编程器，可便利地查看、编

9、辑、修改用户程序。5PLC 是将微电子技术应用于工业设备的产品，其构造紧凑，结实，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC 的强抗干扰力气，易于装入设备内部，是实现机电一体化的抱负把握设备。2.2 PLC 的选择世界上 PLC 产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的 PLC 技术是在相互隔离状况下独立争论开发的， 因此美国和欧洲的 PLC 产品有明显的差异性。而日本的PLC 技术是由美国引进的，对美国的 PLC 产品有确定的继承性，但日本的主推产品定位在小型PLC 上。美国和欧洲以大中型 PLC 而著名，而日本则以小型 PLC 著称。美

10、国是 PLC 生产大国, 著名的有 A-B 公司、通用电气GE公司、莫迪康MODICON 公司、德州仪器TI公司、西屋公司等。德国的西门子SIEMENS公司、AEG 公司、法国的 TE 公司是欧洲著名的 PLC 制造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。日本的小型 PLC 最具特色，在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的把握，日本的小型机就可以解决。在开发较简洁的把握系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢送。日本有很多 PLC 制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等。在本次设计的系统中，结合任务要求和工作原理，鉴于PLC 的特点，我们选择了日本

11、三菱公司的 FX2N 系列。日本三菱 PLC 的主要特点：1、集成型高性能。CPU、电源、输入输出三为一体。对6 种根本单元，可以以最小8 点为单元连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出 256 点。2、高速运算。根本指令：0.08s/指令，应用指令:1.52数 100s/指令。3、安心、富有的存储器规格。内置 8000 步 RAM 存贮器，安装存储盒后，最大可以扩展到 16000 步。4、丰富的软元件范围。关心继电器：3072 点， 定时器：256 点，计数：235 点，数据存放器；8000 点5、除了具有输入输出 16256 点的一般速途，还有模拟量把握、定位把握等特别把握。6、面对海

12、外的产品适合各种安全规格。为大量实际应用而开发的特别功能：开发了各个范围的特别功能模块以满足不同的-模拟 I/O，高速计数器。定位把握到达16 轴，脉冲串输出或为J 和 K 型热电偶或 Pt 传感器开发了温度模块。对每一个FX2n 主单元可配置总计达 8 个特别功能模块。2.3 PLC 的系统设计2.3.1 PLC 的硬件设计由于剪切机液压系统图中需要启动按钮，紧急停顿按钮按钮及 6 个行程开关和 1 个压力继电器、5 个电磁阀，再加上一个启动油泵的接触器总计输入输出继电器点数不超过 32 点，满足三菱 PLC FX2N32MR，32 点。 所以初步确定 PLC 所选的型号为 FX2N系列：F

13、X2N32MR。FX2N32MR 的技术性能：1、PLC 所用电源的电压为 AC100250V50/60 Hz 沟通电源。2、输入输出把握方式为批处理方式在执行END 指令时，但有输入输出刷指令3、程序语言为继电器符号+步进梯形图方式。4、输入继电器编号为 X000 到 X015 共计 16 点5、输出继电器编号为 Y000 到 Y015 共计 16 点6、环境温度：使用时：055，储存时：-20+707、环境湿度：35%89%RH不结露使用时8、耐压：AC1500V 1min9、接地：第三种接地，不能接地时，亦可浮空。10、使用环境：无腐蚀性气体，无尘埃。依据剪切机的工作原理，编制出了 FX

14、2N32MR 硬件端子接线图如图 2-1 所示：4阎欣/于彦/贺鹏/司永龙 合作之 课程设计图 2-1 PLC 端子接线图图中 SB1 按钮 X000 为油泵的启动按钮，X010 和 X011 为工序启动按钮 SB2 和停顿按钮 SB3，SB4-X012 是复位按钮,SQ1SQ5X001X005是行程开关；KP1-X006 为压力继电器。1YA 是把握板料右行的的电磁阀的左位。2YA 是把握压嵌下降压紧的电磁阀.4YA 和3YA 是把握剪刀上、下行的电磁阀的右位和左位，5YA 是把握滑剪刀慢速下行、快速回程的电磁阀。KM1 是启动油泵的接触器。FR 是过宠保护。具体工作过程为：正常状况下,先按

15、下按钮 SB1 启动油泵，此时剪切机时空载运行， 当按下 SB2 后剪切机开头工作，即实现送料马达带动传送带送料,板料到达指定位置后压嵌下降至夹紧压力并保压。之后剪刀慢速下降，剪断板料。板料剪断后剪刀与压嵌一同抬起，并且剪刀为快速抬起回程。待剪刀与压嵌全部回程到位后，开头下一轮重复剪裁。按钮 SB3 为紧急制动按钮，即在任何时候按下它之后，剪切机都会马上停顿工作。：2.3.2 PLC 的软件设计根 据 PLC 硬 件 图 及 动 作 过 程 设 计 梯 形 图 如 图 2-2 所 示5图 2-2PLC 梯形图具体梯形图请参见梯形图PDF2.3.3 剪切机液压系统工作原理说明结合梯形图来说明剪切

16、机的自动把握工作原理：X000 是油泵启动按钮 SB1 的输入继电器，当按下 SB1 时，这个时候内部关心继电器 M10 得电并自锁，从而使输出继电器 Y000 得电，Y000 驱动油泵的接触器，这样油泵就开头工作供油。其中，先启动油泵是为了让油泵首先拥有良好的工作状态，这样在接通的油路中使油泵可以马上投入到正常的工作状态。当上电之后 M8002 会给出一个脉冲，使 PLC 进入 S0 初始状态。此时按下工序启动6阎欣/于彦/贺鹏/司永龙 合作之 课程设计按钮 SB2 时，使得输入继电器 X010 得电，M10 得电。M10 得电后进入 S20 状态。进入 S20 状态后输出继电器 Y001

17、接通，Y001 驱动的是电磁阀 1YA。电磁阀 1YA 接入油路二位二通油路接通，单向定量马达开头运转，带动传送带，传送带推动板料右行。当板料前端运行至限位开关 SQ1 时，开关闭合，S20 状态完毕，程序进入 S21 状态。进入 S21 状态后，输出继电器 Y002 接通，Y002 驱动二位二通电磁阀左位 2YA 接入油路，液压缸1 推动压嵌下降并压紧钢板直至压力继电器到达设定压力接通。压力继电器接通后，S21 状态完毕，进入 S22 状态。进入 S22 状态后，Y002 连续接通，驱动液压缸1 连续运转保持夹紧压力。然后，输出继电器 Y003 接通，Y003 驱动的是三位四通电磁换向阀的左

18、位 3YA，3YA 接通后，液压缸 2 接入油路，液压缸 2 带动剪刀下降，由于液压缸 2 的出油回路设有节流阀，并且节流阀默认接入回路，故剪刀可以以一个设定好的较慢的工进速度下降并剪断板材。剪断板材后，剪刀连续下降直至限位开关 SQ3， SQ3 接通，SQ3 连接的是输入继电器 X003，故 M3 接通，S22 状态完毕。程序此时进入双状态 S23 与 S25。进入 S23 状态后，输出继电器 Y002 掉电，Y002 掉电后，其驱动的二位二通电磁换向阀 2YA 归位，归位后液压缸 1 换向运动，压嵌上升，直至限位开关 SQ6 触发。SQ6 动身后 S23 状态完毕，S24 状态激活。进入

19、S25 状态后，输出继电器 Y004 与 Y005 接通，Y004 驱动 4YA 使液压缸 2 换向运动带动剪刀上行，Y005 驱动 5YA，5YA 接通后使两位两通电液换向阀接入油路，此季节流阀失效，流量增大，意在使剪刀快速上升，缩短工作周期。直至剪刀上限位开关 SQ2 接通。SQ2 触发后，S25 状态完毕，S26 状态激活。此处要说明，同时动身S23 与 S25 状态是为了节约工作时间，使压嵌和剪刀快速归位，缩短工作周期。最终，当 S24 与 S26 状态同时被激活后，程序进入 S27 状态。S27 状态用于二次开发计数剪板功能，在本版本中，程序将直接返回 S0 状态重开头一轮工序。需要

20、说明的是整个油路的供油时候都参与了油泵的正常工作的推断，假设驱动油泵的关心继电器 M0，那么程序中自动切断全部的执行过程。其中紧急制动按钮 SB3 就是通过在按下 SB3 按钮使关心继电器 M11 得电，起动断触点就翻开，从而使油泵的关心继电器 M10 中断，这也就中断了整个加工过程。另外，在紧急停顿后，如需再次启动需要按下 SB3 按钮，SB3 按钮驱使 X012 接通， 故 M12 接通，关心触点 M12 接通后将接通油泵 Y000、剪刀上行 Y004 和 Y005 进展系统复位，复位直到压嵌和剪刀的上限位开关后，其各自动断开关断开，保证系统不再运动。还需说明的是，M12 不会自锁，所以复

21、位时用户需要始终按住复位按钮。这也是为了系统的安全着想。10具体的 PLC 程序语句如下：01LDX10143STLS2502LDM1044OUTY00403ANM1145LDX00204ORLD47LDX00405OUTM1048OUTM1106LDX01149STLS2407OUTM1150STLS2608LDM1051SETS2709OUTY00052STLS2710LDX01253SETS011OUTM1254END12LDM1213OUTY00014ANX00215OUTY00416OUTY00517LDM800218SETS019STLS020LDX01021SETS2022STL

22、S2023OUTY00124LDX00125SETS2126STLS2127OUTY00228LDX00629SETS2230STLS2231OUTY00232OUTY00333OUTY00534LDX00335OUTSET S2336OUTSET S2537LDX00538OUTM1139STLS2340OUTY00041LDX00742SETS阎欣/于彦/贺鹏/司永龙 合作之 课程设计第三章 液压系统的相关留意事项3.1 液压系统中安装油管、液压元件、的留意事项3.1.1 在液压系统中安装油管的留意事项：1、吸油管不应漏气，各接头要紧牢和密封好；2、吸油管道上应设置过滤器；3、回油管应插入

23、油箱的油面以下，防止飞溅泡沫和混入空气；4、电磁换向阀内的泄漏油液，必需单独设回油管，以防止泄漏回油时产生背压，避开阻碍阀芯运动；3.1.2 液压系统中安装液压元件时的留意事项：1、液压元件安装前，要用煤油清洗，自制的重要元件应进展密封和耐压试验，试验压力可取工作压力的 2 倍，或取最高使用压力的 1.5 倍。试验时要分级进展，不要一下子升到试验压力，每升一级检查一次；2、方向把握阀应保证轴线呈水平位置安装；3、板式元件安装时，要检查进出油口处的密封圈是否符合要求，安装前密封圈应突出安装平面， 保证安装后有确定的压缩量，以防泄漏；4、板式元件安装时，固定螺钉的拧紧力要均匀，使元件的安装平面与元

24、件底板平面能很好地接触；第四章 液压缸和油箱的设计描述4.1 液压缸的描述液压缸的设计依据：1、用途工件条件。2、机构的构造特点、负载状况、速度要求、行程大小和动作要求。3、系统所选定的工作压力。4、配件和加工工艺的现状。5、国家标准和技术标准等。设计时应留意的几个问题：1、在保证设计要求的前提下，尽量使构造简洁、紧凑、尺寸小，承受标准形式和标准件，使设计、制造简洁，装配、调整、维护便利。2、应尽量使活塞杆在多拉状态下承受最大负载，在多压状态下具有良好的纵向稳定性。3、在确定与设备的固定形式时，必需考虑缸体受热后的伸长问题，为此，缸体只应在一端固定，而让另一端能自由伸缩。本次设计承受的是双作用

25、单杆式液压缸，双作用单杆活塞式液压缸 , 是液压系统中作往复运动的执行机构。具有构造简洁，工作牢靠，装拆便利，易于修理，且连接方式多样等特点。4.2 油箱的描述油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分别油液中的气泡、沉淀杂质等作用。油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等。油箱的设计要点：1、油箱必需有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停顿工作时应能容纳系统中的全部工作介质；而工作时又能保持适当的液位。2、吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的 3 倍。吸油管可安装 100m 左右的

26、网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切 45角并面对箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。3、吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分别空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的 2/3 3/4。4、为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。为便于放油和清理，箱底要有确定的斜度，并在最低处设置放油阀。对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。阎欣/于彦/贺鹏/司永龙 合作之 课程设计参考文献1 ISBN 7-5019-

27、5154-3/TH064 王晓方.液压与气动技术.中国轻工业出版社.2023：P226P262.2 150335470 液压气压手册.日本液压气动协会.液压气动手册翻译组.机械工业出版社,1981： P258P281.3 ISBN 7-5640-0760-5 胡海军、陈爱民.气压与液压传动.北京理工出版社.2023：P118P136.4 ISBN 7-5608-3169-9 陆敏恂、李万莉.流体力学与液压传动.同济大学出版社.2023：P56P78.5 ISBN 7-5045-4922-3 陈立群.液压与气动技术.中国劳动社会保障出版社.2023：P102P144.6 150334727 罗志骏.液压气动设计计算图表.机械工业出版社.1978：P206P233.