設(shè)計(jì)一臺(tái)兩缸順序動(dòng)作專用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)
設(shè)計(jì)一臺(tái)兩缸順序動(dòng)作專用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng),設(shè)計(jì),一臺(tái)兩缸,順序,動(dòng)作,專用,組合,機(jī)床,液壓,系統(tǒng)
********學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
設(shè)計(jì)課題題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)兩缸順序動(dòng)作專用
組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)
專 業(yè) 系： 機(jī) 械 制 造 工 程 系
專 業(yè)： 機(jī)電一體化
班 級(jí)： 機(jī)電***班
姓 名： ***
學(xué) 號(hào)： 13 號(hào)
指 導(dǎo) 老 師： ***
空軍航空維修技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
一、設(shè)計(jì)課題題目：（05）
設(shè)計(jì)一臺(tái)兩缸順序動(dòng)作專用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)，要求液壓系統(tǒng)：
1、工作循環(huán)：
A缸水平向左快進(jìn)---A缸水平向左工進(jìn)---A缸死擋鐵停留---B缸垂直向上快進(jìn)---B缸垂直向上工進(jìn)---B缸垂直向下快退---B缸原位停止---A缸水平向右快退---A缸原位停止
2、A、B缸快進(jìn)速度為4m/min、快退速度為5m/min,工進(jìn)速度20—100mm/min;
3、A、B缸進(jìn)給最大行程為400mm，其中工進(jìn)行程200mm;
4、A、B缸最大切削力為12000N,運(yùn)動(dòng)部件自重均為8000N；
5、啟動(dòng)換向時(shí)間0.05s;
6、導(dǎo)軌為平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。
二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：
1、液壓系統(tǒng)：
（1）設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)圖（含：工作循環(huán)圖、電磁鐵及其他元件動(dòng)作表、液壓系統(tǒng)
原理圖、液壓元件目錄表，用一張2號(hào)圖紙打?。?；
（2）設(shè)計(jì)液壓缸（B缸）并繪制液壓缸組件裝配圖（用一張1號(hào)圖紙打?。?；
2、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的電氣控制原理圖（含：工作循環(huán)圖、電磁動(dòng)作表電氣控制系統(tǒng)原理圖、電氣元件目錄表，用一張2號(hào)圖紙打?。?
3、PC編程（指令表、梯形圖、功能圖、PLC外部接線圖），以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；（功能圖和接線圖畫在一張3號(hào)圖紙上\梯形土圖用一張3號(hào)圖紙）;
4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份(不少于30頁(yè)),應(yīng)有:封面、目錄、封底、任務(wù)書、畢業(yè)小結(jié)、參考文獻(xiàn)及書目、致謝等內(nèi)容。
5、要求：
（1）圖紙為計(jì)算機(jī)繪圖并打印，同時(shí)提交電子文檔。
（2）設(shè)計(jì)說(shuō)明書為打印稿，同時(shí)提交電子文檔
（3）時(shí)間安排；
請(qǐng)于4月10日之前，將畢業(yè)設(shè)計(jì)的電子文檔發(fā)給老師，由指導(dǎo)老師于5月15日之前將畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題提交給學(xué)生。
請(qǐng)于5月30日之前，將修改后的畢業(yè)設(shè)計(jì)寄回系里。遲交的按學(xué)校規(guī)定進(jìn)行一定的處理。如發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文雷同，雙方均按不及格處理。
指導(dǎo)老師： 張?jiān)葡?
聯(lián)系電話及電子郵箱：13875918057 zyxlylyj@163.com
目錄
第一章 緒論……………………………………4
第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………5
第一節(jié) 明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求………………………………5
第二節(jié) 分析液壓系統(tǒng)工況……………………………………5
第三節(jié) 確定液壓缸的主要參數(shù)………………………………6
第四節(jié) 初選液壓缸的工作壓力、流量和功率………………7
第五節(jié) 液壓系統(tǒng)原理圖的擬訂………………………………10
第六節(jié) 選擇液壓元件…………………………………………14
第三章 機(jī)床電器原理圖的設(shè)計(jì)………………16
第一節(jié) 設(shè)計(jì)概述和設(shè)計(jì)要求 …………………………………16
第二節(jié) 電器元件的選擇 …………………………………17
第四章 PLC編程設(shè)計(jì) ……………………………20
第一節(jié) PLC設(shè)計(jì)的概述及要求………………………………20
第二節(jié) PLC功能圖I/O接線圖和梯形圖的設(shè)計(jì) …………20
第五章 致謝………………………………………25
第六章 參考文獻(xiàn)…………………………………26
第一章 緒論
主要介紹了一臺(tái)兩缸順序動(dòng)作專用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程，以液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)進(jìn)行電氣控制線路等設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的過(guò)程中還對(duì)進(jìn)給缸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)，還對(duì)液壓缸進(jìn)出油口工序的設(shè)計(jì)以及流量、流速的控制與設(shè)計(jì)。
第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第一節(jié) 明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
1、工作循環(huán)：
A缸水平向左快進(jìn)---A缸水平向左工進(jìn)---A缸死擋鐵停留---B缸垂直向上快進(jìn)---B缸垂直向上工進(jìn)---B缸垂直向下快退---B缸原位停止---A缸水平向右快退---A缸原位停止
2、A、B缸快進(jìn)速度為4m/min、快退速度為5m/min,工進(jìn)速度20—100mm/min;
3、A、B缸進(jìn)給最大行程為400mm，其中工進(jìn)行程200mm;
4、A、B缸最大切削力為12000N,運(yùn)動(dòng)部件自重均為8000N；
5、啟動(dòng)換向時(shí)間0.05s;
6、導(dǎo)軌為平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。
第二節(jié) 分析液壓系統(tǒng)工況
1、A液壓缸在工作過(guò)程各階段的負(fù)載為：
啟動(dòng)加速階段：
快進(jìn)階段：
工進(jìn)階段：
快退階段
2、B液壓缸在工作過(guò)程各階段的負(fù)載為：
啟動(dòng)加速階段：
快進(jìn)階段：
工進(jìn)階段：
快退階段：
將液壓缸在各階段的速度和負(fù)載值列于表1中：
表1
工作階段
速度v/(m·s-1)）
負(fù)載F/N
A快進(jìn)階段
0．067
888．9
A工進(jìn)階段
0．0003-0.00167
14222.2
A快退階段
0.083
14598.6
B缸啟動(dòng)加速階段
10104.3
B快進(jìn)階段
0．067
8888．9
B工進(jìn)階段
0．0003~0.00167
22222.2
B快退階段
0.083
0
第三節(jié) 確定液壓缸的主要參數(shù)
一、初選液壓缸的工作壓力
由負(fù)載值大小查表9-3，參考同類形組合機(jī)床，取液壓缸工作壓力為2MP。
二 、確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
1、A 進(jìn)給缸
﹙1﹚液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑設(shè)計(jì)
由表1得最大負(fù)載為快退階段的負(fù)載F=14598.6N則
查設(shè)計(jì)手冊(cè)按液壓缸內(nèi)徑系列列表將以上計(jì)算值圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，取D1=100mm.因工作壓力p＜5Mpa,所以d1=0.5D=50mm,
由于快進(jìn)速度與快退速度不相等,故采用一般連接：由D1=100mm，d1=50mm,算出進(jìn)給缸無(wú)桿腔有效作用面積AI1=78.5cm2, 有桿腔作用面積AI2=58.9cm2
工進(jìn)若采用調(diào)速閥,查產(chǎn)品樣本,調(diào)速閥最小流量
故能滿足最低穩(wěn)定性要求.
﹙2﹚活塞組件
活塞組件由活塞桿和連接件等組成.隨工作壓力、安裝方式和工作條件的不同。但由于本系統(tǒng)是輕載，所以才用螺紋連接?；钊苡蛪旱淖饔迷诟變?nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則其外圓表面應(yīng)當(dāng)耐磨并有防銹能力，故活塞桿外圓表面有時(shí)需鍍鉻。
密封裝置
﹙3﹚密封裝置主要是用來(lái)防止液壓油的泄漏，液壓缸因?yàn)槭且揽棵荛]油液容積的變化來(lái)傳遞動(dòng)力和速度，故密封裝置的優(yōu)勢(shì)，將直接影響液壓缸的工作性能。而活塞是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候活塞兩端壓力高，而Y型密封圈一般適用于工作壓力小于20Mpa、工作溫度為-30~+100C。、速度小于0.5m/s的場(chǎng)合，因此選用Y型密封圈。
緩沖裝置
﹙4﹚當(dāng)液壓缸拖動(dòng)質(zhì)量較大的部件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件具有很大的動(dòng)能，這樣，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到液壓缸的終端時(shí)，會(huì)與端蓋發(fā)生碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲，會(huì)引起液壓缸的損壞，故還要有緩沖裝置。當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入到缸蓋內(nèi)孔時(shí)，回油路被柱塞堵住，只能通過(guò)節(jié)流閥回油，調(diào)節(jié)節(jié)流的開(kāi)度，可以控制回油量，從而控制活塞的緩沖速度。當(dāng)活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力油通過(guò)單向閥很快進(jìn)入液壓缸內(nèi)，并作用在活塞的整個(gè)有效面積上，故活塞不會(huì)因?yàn)橥屏Σ蛔愣a(chǎn)生啟動(dòng)緩沖現(xiàn)象。這一緩沖裝置可以根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整節(jié)流閥的開(kāi)度大小，改變緩沖壓力的大小，故選用可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置。
2、B垂直缸
﹙1﹚垂直缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的設(shè)計(jì)
垂直缸的工作壓力由表1得，最大負(fù)載為工進(jìn)階段負(fù)載F=22222.2N則查表9-3，參考同類形組合機(jī)床，取液壓缸工作壓力為3MP。
查設(shè)計(jì)手冊(cè)按液壓缸內(nèi)徑系列表將以上計(jì)算值圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑：取D2=100mm,同樣取d2=50mm;
由D2=78.5cm2,有桿腔面積A22=58.9cm2
﹙2﹚液壓缸缸筒長(zhǎng)度L
液壓缸缸筒長(zhǎng)度L由液壓缸最大行程、活塞寬度、活塞導(dǎo)向長(zhǎng)度、活塞桿密封長(zhǎng)度和特殊要求的其他長(zhǎng)度確定。
缸筒的最大行程
活塞寬度
導(dǎo)向長(zhǎng)度（加工在端蓋上）
活塞桿密封長(zhǎng)度
擋圈厚度
（兩片）
鎖緊螺母厚度
(2×M20)
后端蓋（有緩沖裝置）厚度
B4取40mm
則缸筒長(zhǎng)度
﹙3﹚液壓缸校核
因液壓缸工作為輕載運(yùn)行，可選用無(wú)縫鋼管壁厚§≤0.08D=8mm,取§=6mm,活塞桿直徑為d=60mm,無(wú)需校核，強(qiáng)度足夠。
﹙4﹚活塞組件
活塞組件由活塞桿和連接件等組成。隨工作壓力、安裝方式和工作條件的不同。但由于本系統(tǒng)是輕載，所以才用螺紋連接?；钊苡蛪旱淖饔迷诟淄矁?nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此活塞具備一定的強(qiáng)度和良好的耐磨性。則活塞由鋼材料鑄造而成。同時(shí)活塞桿在導(dǎo)向套內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則其外圓表面應(yīng)當(dāng)耐磨并有防銹能力，故活塞桿外圓表面有時(shí)需鍍鉻。
﹙5﹚密封裝置
密封裝置主要是用來(lái)防止液壓油的泄漏，液壓缸因?yàn)槭且揽棵荛]油液容積的變化來(lái)傳遞動(dòng)力和速度，故密封裝置的優(yōu)勢(shì)，將直接影響液壓缸的工作性能。而活塞是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候活塞兩端壓力高，而Y型密封圈一般適用于工作壓力小于20Mpa、工作溫度為-30~+100C。、速度小于0.5m/s的場(chǎng)合，因此選用Y型密封圈。
﹙6﹚緩沖裝置
當(dāng)液壓缸拖動(dòng)質(zhì)量較大的部件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件具有很大的動(dòng)能，這樣，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到液壓缸的終端時(shí)，會(huì)與端蓋發(fā)生碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲，會(huì)引起液壓缸的損壞，故還要有緩沖裝置。當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入到缸蓋內(nèi)孔時(shí)，回油路被柱塞堵住，只能通過(guò)節(jié)流閥回油，調(diào)節(jié)節(jié)流的開(kāi)度，可以控制回油量，從而控制活塞的緩沖速度。當(dāng)活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力油通過(guò)單向閥很快進(jìn)入液壓缸內(nèi)，并作用在活塞的整個(gè)有效面積上，故活塞不會(huì)因?yàn)橥屏Σ蛔愣a(chǎn)生啟動(dòng)緩沖現(xiàn)象。這一緩沖裝置可以根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整節(jié)流閥的開(kāi)度大小，改變緩沖壓力的大小，故選用可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置。則B缸裝配圖如圖B缸裝配圖。
第四節(jié) 算液壓缸的工作壓力、流量和功率
1、復(fù)算工作壓力
根據(jù)表9-5,本系統(tǒng)的背壓估計(jì)只值可在0.5~0.8Mpa范圍選取,故暫定:
工進(jìn)時(shí):Pb=0.8Mpa; 快進(jìn)時(shí):Pa=0.5Mpa液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力P11后又用公式(9-10)、（9-11）或（9-12）等公式計(jì)算。
A缸快進(jìn)階段
A工進(jìn)階段
A快退階段
B缸快進(jìn)階段
B工進(jìn)階段
B快退階段
2、計(jì)算各缸的輸入流量
因?yàn)榭爝M(jìn)速度0.067m/s,快退速度0.083m/s,最大工進(jìn)速度0.0017m/s,則液壓缸各階段的輸入流量為:
A缸快進(jìn)階段
工進(jìn)階段
Qv1=A11XV3=78.5X10-4X0.0017m3/s=0.013x10-3m3/s=0.8L/min
快退階段
3、計(jì)算各缸的輸入功率
A缸快進(jìn)階段
工進(jìn)階段
快退階段
B缸快進(jìn)階段
工進(jìn)階段
快退階段
將以上進(jìn)給缸的壓力\流量和功率值整理列入下表:
工作階段
工作壓力p11/MPa
輸入流量qv1(L/min)
輸入功率P11/kw
A缸快近階段
2
7.9
0.260
工進(jìn)階段
2.41
0.8
0.031
快退階段
3.15
29.3
1.544
B缸快進(jìn)階段
6.04
7.9
0.785
工進(jìn)階段
3.43
0.8
0.045
快退階段
0.67
29.3
0.328
第五節(jié) 液壓系統(tǒng)原理圖的擬訂
根據(jù)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況的分析,該機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍、低速定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問(wèn)題，速度調(diào)節(jié)、換接和穩(wěn)定性是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。
1、速度控制回路的選擇
本機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度負(fù)載特性，故采用調(diào)速閥調(diào)速。這樣有三樣方案供選擇，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速。本系統(tǒng)的小功率系統(tǒng)、效率和發(fā)熱問(wèn)題并不突出；鉆鏜屬于連續(xù)切削加工，切削力變化不大，而是正負(fù)載，在其他條件相同的情況下，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速比回油接流調(diào)速能獲得更低的穩(wěn)定調(diào)速。故本機(jī)床液壓系統(tǒng)采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，為防止孔鉆通過(guò)時(shí)發(fā)生前沖，應(yīng)在回路上加背壓閥。
由表1.2得知，液壓系統(tǒng)的供油主要為低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段，若采用單個(gè)定量泵，顯然功率損失大，功率低。為了提高系統(tǒng)效率和節(jié)約能源，所以采用雙泵供油回路。
由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開(kāi)式循環(huán)油路。
此外，根據(jù)本機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和要求，選用單桿活塞式液壓缸；為了使快進(jìn)和快退速度不相同，故使用一般連接增速回路。
2、 換向回路和順序動(dòng)作回路的選擇
本系統(tǒng)對(duì)換向平穩(wěn)性的要求不是很高，所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥控制的換向回路。為了便于一般連接，選用二位三通、二位五通電磁換向閥。由于此回路用于使兩缸按預(yù)定的順序動(dòng)作，所以選擇順序動(dòng)作回路，用壓力續(xù)電器進(jìn)行控制。
3、壓力控制回路的選擇
由于采用雙泵供油回路，故用外空順序閥實(shí)現(xiàn)低壓大量泵卸荷，用溢流閥調(diào)整高壓小流量泵的供油壓力。為了觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)口處設(shè)測(cè)壓點(diǎn)。
將上述所選定的液壓回路進(jìn)行歸并，并根據(jù)需要作必須的修改調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理如圖液壓系統(tǒng)原理圖。
第六節(jié) 選擇液壓元件
1、選擇液壓泵
由表1.2可知工進(jìn)階段液壓缸的工作壓力最大，若取進(jìn)油路總壓力損失∑ΔP1=0.5Mpa,則液壓泵最高工作壓可按公式(9-13)算出:
因此,泵是額定壓力可取
將表1-2的流量值帶入式(9-14),可分別求出快速以及工進(jìn)階段泵的供油流量.
快進(jìn)、快退時(shí)泵的流量為：
工進(jìn)時(shí)泵的流量為：
考慮到節(jié)流閥系統(tǒng)中溢流閥的性能特點(diǎn)，須加上溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流，一般取3L/min, 所以小流泵的流量為：
查產(chǎn)品樣本，選用小泵排量v=6mL/r的YB1型雙聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速n=960r/min.則小泵的額定流量為：
因此，大流量泵的流量為：
查產(chǎn)品樣本，選用大泵排量mL/r的YB1型雙聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速n=1450r/min.則大泵的額定流量為：
由于qvN2接近QVp2基本可以滿足要求。故本系統(tǒng)選用一臺(tái)YB1-16/6型雙聯(lián)葉片泵。由表1-2和表1-3得，快退時(shí)的功率最大，故按快退時(shí)估算電動(dòng)機(jī)的功率，若取快退時(shí)進(jìn)油路是壓力損失∑Δp1=0.2Mpa.液壓泵的總效率：ηp=0.7.則電動(dòng)機(jī)的功率為:
查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y112M-4型異步電動(dòng)機(jī)。P=4kw.n=1440r/min.
2、選用液壓閥
根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖。計(jì)算分析通過(guò)各液壓閥的最高壓力和最大流量，選擇各液壓閥的型號(hào)規(guī)格，列于下表
元件表如下
序號(hào)
元件名稱
通過(guò)流量去qv/(L/min)
型號(hào)規(guī)格
1
雙聯(lián)葉片泵
44.33
YB1-16/6
2
溢流閥
5.18
YF3-10B
3
調(diào)速閥
<1
L-25B
4
溢流閥
5.18
YF3-10B
5
二位二通電磁換向閥
21
23D1-25B
6
三位五通電磁換向器
44.33
35EF3Y-E10B
7
壓力繼電器
DP1-63B
8
單向閥
5.18
AF3-Ea10B
9
過(guò)濾器
44.33
XU-J40X80
10
單向閥
39.5
AF3-Ea10B
11
行程閥
12
順序控制閥
26.95
XF3-10B
13
壓力計(jì)
Y-100T
14
壓力計(jì)開(kāi)關(guān)
KF3-E3B
15
三位四通電磁換向器
44.33
35EF3Y-E10B
3、選擇輔助元件
油管內(nèi)徑一般可參照所接元件的型號(hào)尺寸確定，也可按管路元件允許流速進(jìn)行計(jì)算，本系統(tǒng)油管選10x1無(wú)縫鋼管，油箱容量：
第四章 機(jī)床電器原理圖的設(shè)計(jì)
第一節(jié) 設(shè)計(jì)概述和設(shè)計(jì)要求
一臺(tái)兩缸順序動(dòng)作專用組合機(jī)床是性能優(yōu)良應(yīng)用廣泛的普通機(jī)床，進(jìn)給的最大行程為400mm，其中工進(jìn)行程200mm.
1、電動(dòng)機(jī)的選擇
根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓泵，設(shè)該電機(jī)為M，則電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選擇為：液壓泵的電機(jī)M選為Y112M-4（4KW、8.8A、1440r/min）
2、主電路設(shè)計(jì)
液壓泵電機(jī)M，由于電動(dòng)機(jī)的功率較大，額定電流為8.8A，但該電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)是常時(shí)間工作，則控制電動(dòng)機(jī)的接觸器為KM。由于工作時(shí)間較長(zhǎng)，則還要有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)。
3、控制電源設(shè)計(jì)
考慮到安全可靠和滿足照明及指示燈的要求，采用控制變壓TC供電。其一次則為交流380V，二次則為交流127V、36V、和6. 3v。其中127V提供接觸器和中間繼電器的線圈。36V交流安全電壓提供給局部照明電路，6.3V提供給電路。
4、控制電路設(shè)計(jì)
主電機(jī)M的控制，該電機(jī)由驅(qū)動(dòng)按鈕SB1和停止按鈕SB4進(jìn)行操縱，可得到M的控制電路如圖
5、局部照明與信號(hào)指示燈電路設(shè)計(jì)
設(shè)置照明燈EL和燈開(kāi)關(guān)SA和照明回路熔斷器FU3，可設(shè)三相電源接通指示燈HL2（綠色），在電源開(kāi)關(guān)QS接通以后立即發(fā)光顯示，表示機(jī)床電氣線路已處于供電狀態(tài)。另設(shè)指示燈HL1（紅色）表示液壓泵電動(dòng)機(jī)是否運(yùn)行。此兩指示燈HL1和HL2可分別由接觸器KM的常開(kāi)和長(zhǎng)閉觸點(diǎn)進(jìn)行切換通電顯示
綜合如下圖
第二節(jié) 電器元件的選擇
1、電源開(kāi)關(guān)的選擇
電源開(kāi)關(guān)QS1的選擇主要考慮電動(dòng)機(jī)M的額定電流和起動(dòng)電流，而在控制變壓器TC二次側(cè)的接觸器及繼電器線圈，照明燈和顯示燈在TC一次產(chǎn)生的電流相對(duì)來(lái)說(shuō)較小，因而可不作考慮，已知M額定電流為8.8A，由于電動(dòng)機(jī)的功率較大，則額定電流放大1.5倍，為13.2倍A。因電源開(kāi)關(guān)的額定電流就選15A左右，具體選擇QS為：三極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（組合開(kāi)關(guān)）為：HZ10-25/3型，額定電流為25A。
2、熱繼電器的選擇
據(jù)電動(dòng)機(jī)M的額定電流選擇如下，F(xiàn)R1應(yīng)該選用JR16-20/3D，熱元件額定電流為16A,額定電流調(diào)節(jié)范圍為10~~16A，工作使調(diào)整電流為13.8A。
3、接觸器的選擇
因?yàn)橐簤罕秒妱?dòng)額定電流為8 .8A，控制回路電源127V，需要主觸電三對(duì)，輔助常開(kāi)觸電兩對(duì)，輔助常閉觸電一對(duì)。所以接觸器KM應(yīng)選用CJ10-20型接觸器，主觸電額定電流20A，線圈電壓127V。
4、中間繼電器的選擇
中間繼電器KA1、KA2、KA3和KA4，由于在本系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的額定電流較大，所以這些中間繼電器可以選普通的JZ7-44型交流中間繼電器代替接觸器進(jìn)行控制，每個(gè)中間繼電器常開(kāi)閉觸點(diǎn)各四對(duì)，額定電流為5A，線圈電壓127V。
5、熔斷器的選擇
熔斷器FU1對(duì)M進(jìn)行短路保護(hù)，額定電流為8.8 A，則可選RL1-15型熔斷器，配用10A的熔體；熔斷器FU2和FU3的選擇將同控制變壓器的選擇結(jié)合進(jìn)行。
6、按鈕的選擇
兩個(gè)起動(dòng)按鈕SB1和SB2，可選擇LA-18型按鈕，黑色，兩個(gè)停止按鈕KT3的常閉觸點(diǎn)和SB4選擇LA-18型按鈕，紅色
7、照明燈及開(kāi)關(guān)的選擇
照明燈EL和燈開(kāi)關(guān)SA成套購(gòu)置，EL可選用JC2型，交流360V、40W。
8、指示燈選擇
指示燈HL1和HL2，都可選ZSD-0型，6.3v 、0.25A分別為紅色和綠色
9、壓力繼電器的選擇
壓力繼電器是在一定壓力下工作的，則應(yīng)選在工進(jìn)時(shí)壓力大一點(diǎn)的壓力，才能實(shí)現(xiàn)停留這一階段，所以選用交流板式DP-10B型。3A、360A 。
10、行程開(kāi)關(guān)的選擇
行程開(kāi)關(guān)是機(jī)床在工作運(yùn)行時(shí)改變?yōu)楣ぷ鞯臓顩r，為了能使工作繼續(xù)運(yùn)行，行程開(kāi)關(guān)有自動(dòng)復(fù)位，則五個(gè)常開(kāi)自動(dòng)復(fù)位行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4和SQ5，均可選LX12-2型，300V、4A。
11、控制變壓器的選擇
控制變壓器可實(shí)現(xiàn)高低壓電路隔離，使得控制電路中的電器元件，如按鈕，行程開(kāi)關(guān)和接觸器及中間繼電器線圈等同電網(wǎng)電壓不直接相接，提高了安全性，另外各種照明燈，指示燈和電磁閥等執(zhí)行元件的提供電壓有多種，有時(shí)也需要控制變壓器降壓提供，常用的控制變壓器有BK-50、100、150、200、300、400、和1000等型號(hào)，其中的數(shù)字為額定功率（VA）一次側(cè)電壓一般為380V和220V二次側(cè)電壓一般為交流6.3V,12V,24V,36V和27V。控制變壓器具體選用時(shí)要考慮所需要電壓的種類和進(jìn)行容量計(jì)算。
控制變壓器的容量P可以根據(jù)由它提供的最大工作負(fù)載所需要的功率來(lái)計(jì)算，并留有一定的余量。這樣可得經(jīng)驗(yàn)公式：
式中Pi為電磁元件的吸持功率和燈負(fù)載等其他負(fù)載消耗的功率；K為變壓器的容量?jī)?chǔ)備系數(shù)，一般取1.1~1.5,雖然電磁線圈在起動(dòng)吸合時(shí)消耗功率較大，但變壓器有短時(shí)過(guò)載能力。故式子中，對(duì)電磁器件僅考慮吸持功率。
對(duì)本設(shè)計(jì)而言，接觸器KM的吸持功率為12W，中間繼電器KA1、KA2、KA3和KA4的吸持功率為12W，而照明電路EL的功率為40W，指示燈HL1和HL2的功率都為1.15W，易算出總功率為89.15W。若取K為1.15。則算得 p約等于102.5W，因此控制變壓器TC可選用BK-100A，380V，220V/127，36，6.3V易算得KM、KA1、KA2、KA3、KA4線圈電流及HL1和HL2電流之和小于4A，EL的電流也小于2A ，故熔斷器FU2和FU3可選用RL1-15型，熔體4A。
這樣就可以在電氣原理圖上作出電氣元件目錄表
電氣元件目錄表
序號(hào)
符號(hào)
名稱
型號(hào)
規(guī)格
數(shù)量
1
M
液壓泵電機(jī)
Y112M-4
4KW，8.8A
1440r/min
1
2
QS1
三極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)
HZ10-25/3
三極，500V，
25A
1
3
KM
交流接觸器
CJ10-20
20A，線圈
電壓127V
1
4
KA1-KA4
交流中間繼電器
JZ7-44
5A，線圈
電壓127V
7
5
FR1
熱繼電器
JR16-20/3D
熱元件額定電流
16A，整定電流
13。8A
1
6
FU1
熔斷器
RL1-15
500V熔體
10A
1
7
FU2，F(xiàn)U3
熔斷器
RL1-15
500V
熔體2A
2
8
TC
控制變壓器
BK-100
100VA,380V/127
,36,6.3V
1
9
SB1，SB2
控制按鈕
LA-18
5A，黑色
2
10
SB3，SB4
控制按鈕
LA-18
5A紅色
2
11
SQ1~SQ5
行程開(kāi)關(guān)
LX12-2
500V,4A
5
12
HL1，HL2
指示燈
ZSD-0
6.3V綠色
紅色
2
13
EL，SA
照明燈及開(kāi)關(guān)
JC2
36V,40W
各1
14
KP1
壓力繼電器
DP-10B
3A,360V
1
第四章 PLC編程設(shè)計(jì)
第一節(jié) PLC設(shè)計(jì)的概述及要求
根據(jù)加工要求，該系統(tǒng)的工作循環(huán)由進(jìn)給缸和夾緊缸共同完成，而進(jìn)行PLC在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮系統(tǒng)在工作進(jìn)給，則工作循環(huán)如下：A缸快進(jìn)—A缸工進(jìn)—A缸缸停留—B缸快進(jìn)---B缸工進(jìn)---B缸快退—B缸停止—A缸快退—A缸停止
第二節(jié) PLC功能圖I/O接線圖和梯形圖的設(shè)計(jì)
一、控制要求，根據(jù)系統(tǒng)原理圖1-2中電磁動(dòng)作表所示。在電氣原理圖中用壓力繼電
器來(lái)控制死擋鐵停留，功能圖
二、PLC采用FX1N系列，其選擇元件如下
1、中央處理單元為CPU
2、存儲(chǔ)器選用RAM
3、輸入/輸出（I/O）單元
輸入選用交流220V輸入，輸出選用繼電器輸出
4、電源
選用單相交流電源，額定電壓為AC220V，額定頻率為50Hz,電壓允許范圍為
85-264V，瞬間停電時(shí)間10ms以下。
5、編程器
主要選用鍵盤，顯示器和通用接口等組成，
主要任務(wù)是輸入程序，調(diào)試程序和監(jiān)控程序執(zhí)行。
6、輔助繼電器選用M8002
7、定時(shí)器T選用10ms時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器
8、智能接口模板
選用高速計(jì)數(shù)模板
三、設(shè)計(jì)過(guò)程
電動(dòng)機(jī)已啟動(dòng)，按下SB2，A缸向左快進(jìn)，觸碰SQ2A缸左工進(jìn)，死擋鐵A缸停留，0.05s后B缸垂直向上快進(jìn)，觸碰SQ3，B缸垂直向上工進(jìn)，觸碰SQ4，B缸垂直向下快退，觸碰SQ5，B缸原位停止0.05s后A缸向右快退，觸碰SQ1，A缸原位停止。
所對(duì)應(yīng)接口如下：
1、I/O接線圖
2、功能圖如下
3、 根據(jù)梯形圖以及電氣原理圖來(lái)實(shí)行控制電路工作過(guò)程，梯形圖
如下
四、根據(jù)梯形圖寫出以下控制指令表
0
LD
M8002
1
LD
2
OR
3
ANB
4
OR
5
ANI
6
ANI
7
OUT
8
LD
9
AND
10
OR
11
ANI
12
ANI
13
OUT
14
LD
15
OR
16
ANI
17
ANI
18
OUT
19
LD
20
OUT
SP
23
LD
24
OR
25
OUT
26
OUT
27
OUT
28
LD
29
OR
30
ANI
31
ANI
32
OUT
33
LD
34
OR
35
ANI
36
OUT
37
LD
38
OR
39
ANI
40
OUT
41
LD
42
OUT
SP
45
LD
46
OUT
47
END
第五章 致謝
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)論文畫了一個(gè)句號(hào)。感謝長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，給了我生活學(xué)習(xí)的空間，感謝機(jī)械系及各位老師對(duì)我的殷勤教誨,很榮幸在大學(xué)里被吸收成為中共黨組織中的一員，感謝黨，我會(huì)把黨的工作宗旨放到第一位，投身到工作學(xué)習(xí)中去。感謝同學(xué)們對(duì)我工作和學(xué)習(xí)的支持，三年的學(xué)習(xí)生活，無(wú)論是工作或?qū)W習(xí)以及做人，使我收益非淺，我因航院而感到自豪。
此次設(shè)計(jì)，我的指導(dǎo)老師是張?jiān)葡胬蠋煟谒闹笇?dǎo)與幫助，給我提出很多建議，使我很快就進(jìn)入設(shè)計(jì)狀態(tài)，在此我只有向他表示感謝！祝他事業(yè)不斷晉升，心想事成！
時(shí)光伴隨我走過(guò)每一個(gè)日日夜夜，使我得到了很好的磨練，在此我特別感謝母親和姐姐及姐夫?qū)ξ医?jīng)濟(jì)和精神的大力支持，同時(shí)也感謝關(guān)心我的親戚、朋友們，他們的支持是無(wú)私的，我深深感激他們。
三年的大學(xué)生活對(duì)我來(lái)說(shuō)是充實(shí)的，大學(xué)里我無(wú)法對(duì)老師及家人和朋友作任何補(bǔ)償，因此，我學(xué)習(xí)比較刻苦，以表達(dá)他們對(duì)我的關(guān)懷。無(wú)論怎樣，將來(lái)我都會(huì)努力工作，刻苦學(xué)習(xí)，把社會(huì)的事業(yè)當(dāng)成自己的事業(yè)，回報(bào)于社會(huì)，為創(chuàng)建和諧社會(huì)貢獻(xiàn)一分力量。
第六章 參考文獻(xiàn)
《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》 第三冊(cè) 趙菊初、周玉 等編 國(guó)防工業(yè)出
版社出版，1999.10
《液壓傳動(dòng)》 第二版 丁樹(shù)摸 北京 機(jī)械工業(yè)出版社出版，1999.12
《機(jī)床電氣控制》 第三版 王炳實(shí) 主編 北京機(jī)械工業(yè)出版社，2004.5
《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》,2004年5月第一版 陳琳主編 化學(xué)工業(yè)出版社出版, 2008﹒1
34
收藏