畢業(yè)設(shè)計(jì)----液壓驅(qū)動(dòng)與微機(jī)控制車床刀架液壓缸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告</p><p>　　注：1. 開題報(bào)告應(yīng)根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書，在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立撰寫，在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始后三周內(nèi)完成；</p><p>　　2．設(shè)計(jì)的目的及意義至少800字，基本內(nèi)容和技術(shù)方案至少400字；</p><p>　　3．指導(dǎo)教師意見應(yīng)從選題的理論或?qū)嶋H價(jià)值出發(fā)，闡述學(xué)生利用的知識、原理、建

2、立的模型正確與否、學(xué)生的論證充分否、學(xué)生能否完成課題，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。</p><p><b>　　鄭 重 聲 明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。</p>

3、;<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要 …………………………………………………………………………………………………… 9</p><p>　　ABSTRTAC …………………………………………………………………………………………………… 10 </p><p>　　1 緒論 ……

4、……………………………………………………………………………………………… 13</p><p>　　1.1 概述 …………………………………………………………………………………………… 14</p><p>　　1.2 液壓傳動(dòng)原理簡介……………………………………………………………………………………14</p><p>　　1.3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成…………

5、……………………………………………………………………… 14</p><p>　　1.4液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)…………………………………………………………………………………………15</p><p>　　2 動(dòng)力分析和主要參數(shù)計(jì)算 …………………………………………………………………………… 16 </p><p>　　2.1 動(dòng)力分析…………………………………………

6、………………………………………………… 16</p><p>　　2.11 橫向進(jìn)給負(fù)載分析………………………………………………………………………… 16</p><p>　　2.12 縱向進(jìn)給負(fù)載分析………………………………………………………………………… 17</p><p>　　2.13 運(yùn)動(dòng)分析 ……………………………………………………………

7、……………… 17</p><p>　　2.2 確定主要參數(shù)，繪制液壓缸執(zhí)行工況…………………………………………………………… 18</p><p>　　2.21 執(zhí)行器的壓力選擇……………………………………………………………… 18</p><p>　　2.22 執(zhí)行器的工況繪制 ……………………………………………………………

8、……… 19 </p><p>　　3 油路選擇 …………………………………………………………………………………………… 22</p><p>　　3.1 液壓回路的換向………………………………………………………………………………… 22</p><p>　　3.2 液壓系統(tǒng)的反沖……………………………………………………………………………

9、… 22</p><p>　　3.3 油路的壓力控制………………………………………………………………………………… 22</p><p>　　3.4 液壓缸速度控制 …………………………………………………………………………… 23 </p><p>　　4 液壓系統(tǒng)原理分析 ……………………………………………………………………

10、…………… 24 </p><p>　　5 液壓元件選擇和驗(yàn)算 ……………………………………………………………………………… 27 </p><p>　　5.1 動(dòng)力元件的選擇………………………………………………………………………………… 27</p><p>　　5.11 液壓泵的選擇……………………………………………………………

11、………………… 27 </p><p>　　5.12 電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………………………………… 28</p><p>　　5.13 液壓缸設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 28</p><p>　　5.14 液壓馬達(dá)選擇…………………………………………………………………………………

12、 29</p><p>　　5.2 閥類元件選擇…………………………………………………………………………………… 30</p><p>　　5.21 方向閥的選擇…………………………………………………………………………… 30</p><p>　　5.22 壓力控制閥的選擇……………………………………………………………………… 31</p>

13、;<p>　　5.23 調(diào)速閥的選擇…………………………………………………………………………… 33</p><p>　　5.3 液壓油的選擇………………………………………………………………………………… 35</p><p>　　5.4 輔助元件的選擇……………………………………………………………………………… 35</p><p>

14、;　　5.41 過濾器的 選擇………………………………………………………………………… 35</p><p>　　5.42 油箱容量的確定………………………………………………………………………… 35</p><p>　　5.43 管件，尺寸開關(guān)的選擇………………………………………………………………… 35</p><p>　　5.44 壓力

15、表 壓力開關(guān)的確定……………………………………………………………… 36</p><p>　　6液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算及總體設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………… 36</p><p>　　壓力損失驗(yàn)算……………………………………………………………………………… 36</p><p>　　系統(tǒng)溫升驗(yàn)算………………………………………………………

16、……………………… 37</p><p>　　液壓總站設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………… 38</p><p>　　PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………… 39</p><p>　　7.1 PLC簡介………………………………………………………………………………… 39<

17、/p><p>　　7.2 PLC梯形圖……………………………………………………………………………… 40</p><p>　　8 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)…………………………………………………………………………………… 41</p><p>　　9 參考資料……………………………………………………………………………………… 43<

18、;/p><p>　　10 致謝…………………………………………………………………………………………… 43</p><p><b>　　摘□□要</b></p><p>　　目前，在機(jī)械加工企業(yè)中，有許多舊式普通機(jī)床，為了使機(jī)床適應(yīng)小批量、多品種、復(fù)雜零件的加工，充分利用普通機(jī)床，就需要對普通機(jī)床進(jìn)行機(jī)電一體化改造。通常改造的方法

19、有幾種：一種方法是以微機(jī)作為控制元件(主要是單片機(jī))，通過對機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)；第二種方法是以可編程控制器(簡稱PLC)作為主控元件，替代機(jī)床繼電器一接觸器組成的電氣控制部分，其目的是為了提高機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的可靠性，這種方法主要應(yīng)用于組合機(jī)床以及生產(chǎn)線上的專用機(jī)床；第三種方法采用專用的數(shù)控設(shè)備來控制機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)，其伺服進(jìn)給系統(tǒng)為步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。這幾種控制方法各有特點(diǎn)：單片機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)不但

20、能控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡，也可以簡化機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，但是其接口設(shè)計(jì)復(fù)雜，可靠性低，而PLC組成的控制系統(tǒng)接口簡單，可靠性高，但不能控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡，對機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分沒有改變。雖然采用專用的數(shù)控設(shè)備不但能簡化機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，而且能控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡，但專用數(shù)控設(shè)備價(jià)格高，不適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床。近幾年隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能越來越強(qiáng)大，功能模塊越來越多，</p><p&g

21、t;　　來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的數(shù)控化改造。</p><p><b>　　ABSTRATC</b></p><p>　　What is Hydraulic? </p><p>　　A complete hydraulic system consists of five parts, namely, power components, the impleme

22、ntation of components, control components, no parts and hydraulic oil. The role of dynamic components of the original motive fluid into mechanical energy to the pressure that the hydraulic system of pumps, it is to power

23、 the entire hydraulic system. The structure of the form of hydraulic pump gears are generally pump, vane pump and piston pump. Implementation of components (such as hydraulic cylinders and hy</p><p><b>

24、;　　什么是液壓？ </b></p><p>　　一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、無件和液壓油。動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達(dá))的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 控制元件(即各種液壓閥)在液

25、壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計(jì)等。 液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工

26、作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。 </p><p>　　Hydraulic principle </p><p>　　It consists of two cylinders of different sizes and composition of fluid in the fluid full of water or oil. Water is called &qu

27、ot;hydraulic press"; the said oil-filled "hydraulic machine." Each of the two liquid a sliding piston, if the increase in the small piston on the pressure of a certain value, according to Pascal's law,

28、 small piston to the pressure of the pressure through the liquid passed to the large piston, piston top will go a long way to go. Based cross-sectional area of the small piston </p><p><b>　　液壓的原理 </

29、b></p><p>　　它是由兩個(gè)大小不同的液缸組成的，在液缸里充滿水或油。充水的叫“水壓機(jī)”；充油的稱“油壓機(jī)”。兩個(gè)液缸里各有一個(gè)可以滑動(dòng)的活塞，如果在小活塞上加一定值的壓力，根據(jù)帕斯卡定律，小活塞將這一壓力通過液體的壓強(qiáng)傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。設(shè)小活塞的橫截面積是S1，加在小活塞上的向下的壓力是F1。于是，小活塞對液體的壓強(qiáng)為P=F1/SI, </p><p>　　Ca

30、n be the same size in all directions to the transmission of liquid. "By the large piston is also equivalent to the inevitable pressure P. If the large piston is the cross-sectional area S2, the pressure P on the pis

31、ton in the upward pressure generated F2 = PxS2 </p><p>　　Cross-sectional area is a small multiple of the piston cross-sectional area. From the type known to add in a small piston of a smaller force, the pist

32、on will be in great force, for which the hydraulic machine used to suppress plywood, oil, extract heavy objects, such as forging steel. </p><p>　　能夠大小不變地被液體向各個(gè)方向傳遞”。大活塞所受到的壓強(qiáng)必然也等于P。若大活塞的橫截面積是S2，壓強(qiáng)P在大活塞上所產(chǎn)生的向

33、上的壓力F2=PxS2 </p><p>　　截面積是小活塞橫截面積的倍數(shù)。從上式知，在小活塞上加一較小的力，則在大活塞上會(huì)得到很大的力，為此用液壓機(jī)來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。 </p><p>　　History of the development of hydraulic </p><p>　　And air pressure drive hy

34、draulic fluid as the transmission is made according to the 17th century, Pascal's principle of hydrostatic pressure to drive the development of an emerging technology, the United Kingdom in 1795 Joseph (Joseph Braman

35、 ,1749-1814), in London water as a medium to form hydraulic press used in industry, the birth of the world's first hydraulic press. Media work in 1905 will be replaced by oil-water and further improved. </p>&

36、lt;p>　　World War I (1914-1918) after the extensive application of hydraulic transmission, especially after 1920, more rapid development. Hydraulic components in the late 19th century about the early 20th century, 20 y

37、ears, only started to enter the formal phase of industrial production. 1925 Vickers (F. Vikers) the invention of the pressure balanced vane pump, hydraulic components for the modern industrial or hydraulic transmission o

38、f the gradual establishment of the foundation. The early 20th century </p><p>　　The Second World War (1941-1945) period, in the United States 30% of machine tool applications in the hydraulic transmission. I

39、t should be noted that the development of hydraulic transmission in Japan than Europe and the United States and other countries for nearly 20 years later. Before and after in 1955, the rapid development of Japan's hy

40、draulic drive, set up in 1956, "Hydraulic Industry." Nearly 20 to 30 years, the development of Japan's fast hydraulic transmission, a world leader. </p><p>　　Hydraulic transmission There are ma

41、ny outstanding advantages, it is widely used, such as general workers. Plastic processing industry, machinery, pressure machinery, machine tools, etc.; operating machinery engineering machinery, construction machinery, a

42、gricultural machinery, automobiles, etc.; iron and steel industry metallurgical machinery, lifting equipment, such as roller adjustment device; civil water projects with flood control the dam gates and devices, bed lifts

43、 installations, bridges a</p><p>　　液壓缸又稱油缸，是一種將輸入的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，用來驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)作直線或小于360度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓缸具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，制造容易和使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最廣的液壓執(zhí)行元件。 </p><p>　　轉(zhuǎn)向缸在液壓缸中被廣泛應(yīng)用。它在伸出的時(shí)候（液壓桿從缸體中伸出），由于缸體一端是耳環(huán)，并沒有被固定

44、，所以在伸出的時(shí)候本身會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。它被用于各種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中。比如說產(chǎn)斗車的懸臂是由兩個(gè)轉(zhuǎn)向缸夠成，它們控制懸臂的旋轉(zhuǎn)，使鏟斗能挖土。</p><p>　　液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟： </p><p>　　1.根據(jù)主機(jī)運(yùn)動(dòng)要求，按表23.6-39選擇液壓缸的類型。根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，按表23.6-40選擇液壓缸的安裝方式。 </p><p>　　2.根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析

45、，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力速度，作用時(shí)間，內(nèi)徑，行程及活塞桿直徑等。 </p><p>　　3.根據(jù)選定的工作壓力和材料進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如缸體的壁厚，缸蓋結(jié)構(gòu)密封形式，排氣與緩沖等。 </p><p>　　Hydraulic cylinder and say oil cylinder, it is a kind of input energy of hydr

46、aulic can convert the energy conversion device used to drive a straight line or less work motion of 360 degrees. Hydraulic cylinder is simple in structure, reliable and easy to manufacture and convenience in operation an

47、d maintenance etc, and is one of the most widely used hydraulic actuators.</p><p>　　Steering cylinders in hydraulic cylinder is widely used. It out in the hydraulic lever (out), from the cylinder block due t

48、o end is not fixed, earrings, and so on will turn out time. It is used for various steering mechanism. For example DouChe production of cantilever consists of two turning cylinders, they control is the cantilever, make t

49、he bucket to digging.</p><p>　　Hydraulic cylinder design calculation steps:</p><p>　　1. According to host, according to table 23.6-39 choose hydraulic cylinder type. According to the structure o

50、f the organization, according to table 23.6-40 select installation way of hydraulic cylinder.</p><p>　　2 the dynamic analysis according to host, and analysis of the main parameters of hydraulic cylinder and

51、main dimensions. If the thrust hydraulic cylinders, speed, and the diameter of piston rod diameter, etc.</p><p>　　3 according to the selected work pressure and materials for hydraulic cylinder structure desi

52、gn. If the cylinder wall thickness, cylinder structure and sealing, exhaust, etc.</p><p><b>　　引言</b></p><p><b>　　液壓傳動(dòng)的發(fā)展史 </b></p><p>　　液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17

53、世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，1795年英國約瑟夫?布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油,又進(jìn)一步得到改善。 </p><p>　　第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末

54、20 世紀(jì)初的20年間,才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng) 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁?尼斯克(G?Constantimsco)對能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910年對液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 </p><p>　　第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期

55、間,在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。應(yīng)該指出,日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng),1956 年成立了“液壓工業(yè)會(huì)”。近20~30 年間，日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。 </p><p>　　液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工。業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工

56、業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置</p><p>　　此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)

57、合的產(chǎn)物。</p><p>　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世

58、界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。</p><p>　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加

59、容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。</p><p>　　我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研

60、究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。</p><p><b>　　1□緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述</b>

61、</p><p>　　數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力的水平，近年來，PLC在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。隨著PLC技術(shù)的發(fā) 展, 它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來越多。在機(jī)床的實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，為了提高數(shù)控機(jī)床加工的精度，對其定位控制裝置的

62、選擇就顯得尤為重要。FBs系列PLC的NC定位功能較其它PLC更精準(zhǔn)，且程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試相當(dāng)方便。本文提出的是如何應(yīng)用PLC的NC定位控制實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制功能的方法來滿足控制要求，在實(shí)際運(yùn)行中是切實(shí)可行的。整機(jī)控制系統(tǒng)具有程序設(shè)計(jì)思路清晰、硬件電路簡單實(shí)用、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，具有良好的性能價(jià)格比等顯著優(yōu)點(diǎn)，其軟硬件的設(shè)計(jì)思路可供工礦企業(yè)的相關(guān)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)改造借鑒。 </p><p>　　為了充分發(fā)揮設(shè)

63、備效能，迅速提升加工技術(shù)與精度，越來越多的企業(yè)每年投入大量資金和技術(shù)對傳統(tǒng)老式組合機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造，取得了良好的效果。用PLC模塊、變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)、操控監(jiān)控設(shè)備等組成電氣數(shù)字控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)編程輸入、人機(jī)交互、自動(dòng)化加工的控制方式，擴(kuò)大加工能力，減少故障，提高效率，已成為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造的有效途徑。</p><p>　　論文以CA6140車床的數(shù)控化改造為背景，概述了組合機(jī)床數(shù)控化改造的設(shè)計(jì)方案與應(yīng)用技術(shù)，并對PL

64、C的發(fā)展與應(yīng)用作了簡要介紹。論文介紹了PLC編程特點(diǎn)和方式，重點(diǎn)以三菱FX2N型PLC為例，介紹了PLC編程環(huán)境，并對CA6140車床應(yīng)用編程作了闡述。論文還進(jìn)一步闡述了PLC接口與通信技術(shù)，介紹了FX2N系列PLC的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，另外對人機(jī)界面HMI也做了論述。 </p><p>　　1.2液壓傳動(dòng)的工作原理</p><p>　　液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，以液體的壓力能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和

65、動(dòng)力傳遞的一種傳動(dòng)方式。它先通過能量轉(zhuǎn)換裝置（液壓泵），將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓力能，再通過封閉管道、液壓控制元件等，經(jīng)另一能量轉(zhuǎn)換裝置（液壓缸、液壓馬達(dá)）將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。與機(jī)械傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，因此在機(jī)械工程中廣泛應(yīng)用。</p><p>　　1.3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成</p><p>　　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)基

66、本上由以下五個(gè)部分組成。</p><p>　　（1）動(dòng)力元件 指各種液壓泵，它的作用是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橛鸵旱囊簤耗埽o液壓系統(tǒng)提供壓力油，是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源。</p><p>　?。?）執(zhí)行元件 指各種類型的液壓缸，液壓馬達(dá)。起作用是將油液的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，是工作機(jī)能驅(qū)動(dòng)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)規(guī)定的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　?。?）控制調(diào)節(jié)元件 他們是控制液壓系統(tǒng)中油

67、液的壓力、流量和流動(dòng)方向的裝置。例如換向閥、節(jié)流閥、溢流閥等。這些元件是保證系統(tǒng)正常工作必不可少的組成部分。</p><p>　　（4）輔助裝置 指油箱、濾油器、油管、管接頭、壓力表等。他們對保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、持久的工作，有重大的作用。</p><p>　　（5）介質(zhì) 指液壓油。</p><p>　　1.4液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用</p><

68、p>　　液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)相比，主要優(yōu)點(diǎn)有便于實(shí)現(xiàn)無級傳動(dòng)調(diào)速，調(diào)速范圍比較大，可達(dá)100：1-2000：1。</p><p>　　在同等功率的情況下，液壓傳動(dòng)的功率體積小、質(zhì)量輕、慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊，而</p><p>　　且能傳遞較大的力和轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　工作平穩(wěn)、反應(yīng)快、沖擊小、頻繁能啟動(dòng)和換向。液壓傳動(dòng)裝置的換向頻率，回&

69、lt;/p><p>　　轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá)500次，往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá)400次-1000次。</p><p>　　控制調(diào)節(jié)比較簡單操縱比較方便、省力、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，與電氣控制配合使用</p><p>　　能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。</p><p>　　易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，系統(tǒng)超負(fù)載，油液經(jīng)溢流閥流回油箱。由于采用油液作工作</p&g

70、t;<p>　　介質(zhì)，能自動(dòng)潤滑，所以壽命長。</p><p>　　易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，易于設(shè)計(jì)、制造、推廣使用。</p><p>　　易于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、在直線運(yùn)動(dòng)，且元件排列布置靈活。</p><p>　　在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，功率損失所產(chǎn)生的熱量可由流動(dòng)著的油帶走，故可避免機(jī)械</p><p><b>　　體產(chǎn)

71、生過高溫升。</b></p><p><b>　　主要缺點(diǎn)有：</b></p><p>　?。?） 液體為工作介質(zhì)，易泄露：油液可壓縮，故不能用于傳動(dòng)比要求準(zhǔn)確的場合。</p><p>　?。?） 液壓傳動(dòng)中有機(jī)械損失、壓力損失、泄露損失，效率下降，故不易做遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。</p><p>　?。?） 液壓傳動(dòng)對

72、油溫和負(fù)載變化敏感，不宜在低、高溫度下使用；對污染敏感。</p><p>　?。?） 液壓傳動(dòng)需要有單獨(dú)的能源（如液壓泵站），液壓能不能像電能那樣從遠(yuǎn)處傳動(dòng)</p><p>　　液壓元件制造精度高、造價(jià)高，所以需組織專業(yè)生產(chǎn)。</p><p>　?。?） 液壓傳動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)不宜查找原因，難以迅速排除。</p><p>　　總之，液壓傳動(dòng)優(yōu)

73、點(diǎn)有很多，而其缺點(diǎn)正隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展逐步客服，因此，液壓傳動(dòng)在現(xiàn)代工業(yè)中有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展。</p><p>　　我國的液壓技術(shù)開始于20世紀(jì)50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后</p><p>　　來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。自1964年從國外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的艱苦探索和發(fā)展，特別是20世紀(jì)80年代初期引進(jìn)美國、日本、德國的先進(jìn)

74、技術(shù)和設(shè)備，是我國的液壓技術(shù)水品有了很大的提高。目前，我國的液壓元件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新興的元件，如插裝式錐閥、電業(yè)比例閥、電液數(shù)字控制閥等。我國的機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)同時(shí)，大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國家標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差而且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學(xué)的迅猛發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)

75、展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。</p><p>　　第二章 動(dòng)力分析和主參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)題目的要求選擇單桿活塞缸，因?yàn)閱螚U活塞缸結(jié)構(gòu)簡單易于制造，其結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,裝拆方便,易于維修,可帶緩沖裝置及連接方式多樣等。除適用于工程機(jī)械外,也適用于起重運(yùn)輸機(jī)械、礦山機(jī)械、建筑機(jī)械、車輛、船舶、冶金及其他方面。</p><p>　　本

76、設(shè)計(jì)題目是PLC控制車床刀架液壓缸系統(tǒng)，其動(dòng)作循環(huán)圖如下</p><p>　　動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析是確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的基本依據(jù)，包括每個(gè)液壓執(zhí)行器的動(dòng)力分析（負(fù)載循環(huán)圖）和動(dòng)力分析（運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖）。</p><p><b>　　2.1 動(dòng)力分析</b></p><p>　　液壓執(zhí)行器的負(fù)載包括工作負(fù)載和摩擦負(fù)載兩類，工作負(fù)載又有阻力負(fù)載、超越負(fù)

77、載、慣性負(fù)載。摩擦負(fù)載又有靜摩擦負(fù)載和動(dòng)摩擦負(fù)載。</p><p>　　液壓缸在工作過程中 ，一般要經(jīng)歷啟動(dòng)（工作循環(huán)的起點(diǎn)）、加速、恒速（穩(wěn)態(tài)）和減速、制動(dòng)等負(fù)載工況。</p><p>　　對于CA6140車床驅(qū)動(dòng)裝置，工作部件的總質(zhì)量G=4.5KN，橫向速度1~40m/min，縱向進(jìn)給1~25m/min。</p><p>　　根據(jù)精密磨床的性能要求，橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

78、時(shí)，快進(jìn)V1=5m/min，快退V2=1.2m/min，縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，快進(jìn)V1=3m/min，快退V2=1.8m/min，工進(jìn)V3=1.1m/min。</p><p>　　往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加減速時(shí)間 </p><p>　　2.1.1橫向進(jìn)給的負(fù)載分析</p><p>　　工作負(fù)載 Fk=4000N </p><p>　　慣性負(fù)載 Fm=（G

79、/g）*=（4500/9.81）*（5/0.4*60）=95.566N</p><p>　　阻力負(fù)載 靜摩擦阻力 ：Ffs=fs*G=0.2*4500=900N</p><p>　　動(dòng)摩擦阻力：Ffd=fd*G=0.1*4500=450N</p><p>　　取液壓缸的機(jī)械效率，則液壓缸各階段負(fù)載如下：</p><p>　　工況

80、 計(jì)算公式 液壓缸的負(fù)載Fa（N） 液壓缸推力F（N）</p><p>　　啟動(dòng) F=Ffs 900 1000</p><p>　　加速 F=Ffd*Fm 545.566 606.184</

81、p><p>　　快速 F=Ffd 450 500</p><p>　　快退 F=Ffd 450 500</p><p>　　2.1.2縱向進(jìn)給的負(fù)載分析</p><p&

82、gt;　　工作負(fù)載 Fk=4000N </p><p>　　慣性負(fù)載 Fm=（G/g）*=（4500/9.81）*（3/0.4*60）=57.339N</p><p>　　阻力負(fù)載 靜摩擦阻力 ：Ffs=fs*G=0.2*4500=900N</p><p>　　動(dòng)摩擦阻力：Ffd=fd*G=0.1*4500=450N</p><p&g

83、t;　　取液壓缸的機(jī)械效率，則液壓缸各階段負(fù)載如下：</p><p>　　工況 計(jì)算公式 液壓缸的負(fù)載Fa（N） 液壓缸推力F（N）</p><p>　　啟動(dòng) F=Ffs 900 1000</p><p>　　加速 F=Ffd*Fm

84、 507.339 563.71</p><p>　　快速 F=Ffd 450 500</p><p>　　工進(jìn) F=Ffd+FR 445 0 4944.444</

85、p><p>　　快退 F=Ffd 450 500</p><p>　　2.1.3 運(yùn)動(dòng)分析（運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖）</p><p>　　運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖既是速度循環(huán)圖（V-t圖），它反映了執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作循環(huán)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。</p><p>　　2.2 橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度、負(fù)

86、載循環(huán)圖</p><p>　　2.3縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度、負(fù)載循環(huán)圖</p><p>　　2.2 確定主要參數(shù)，繪制液壓執(zhí)行器工況圖</p><p>　　液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)包括壓力、流量和功率。通常首先選擇系統(tǒng)（即執(zhí)行器）設(shè)計(jì)壓力（也稱工作壓力或系統(tǒng)壓力）并按最大外負(fù)載和選定的設(shè)計(jì)壓力計(jì)算執(zhí)行器的主要幾何參數(shù)，然后根據(jù)對執(zhí)行器的速度（或轉(zhuǎn)速）要求，確定其流量。壓力和流

87、量一經(jīng)確定，即可確定功率，并作出液壓執(zhí)行器的工況圖。</p><p>　　2.2.1執(zhí)行器設(shè)計(jì)壓力的選取</p><p>　　液壓執(zhí)行器的設(shè)計(jì)壓力，多數(shù)情況下壓力可以自由選定，適當(dāng)提高壓力可以降低成本；因此系統(tǒng)壓力有適當(dāng)提高的趨勢，但是液壓系統(tǒng)的壓力受到所用元件的限制。</p><p>　　提高系統(tǒng)壓力可以使系統(tǒng)響應(yīng)速度提高、輸出力增大、功率密度提高、管路的壓力速度

88、提高，并且不易發(fā)生執(zhí)行器低俗爬行的現(xiàn)象。但是提高壓力也會(huì)帶來一些問題。如：元件壽命縮短，易于發(fā)生閥的卡阻和自激振蕩。液壓工作介質(zhì)容易變質(zhì)，內(nèi)泄漏加大，油溫升高，必須采取措施防止漏油，相應(yīng)的成本增加。</p><p>　　在此設(shè)計(jì)中經(jīng)過綜合考慮執(zhí)行器及其他液壓元件、輔件的尺寸、質(zhì)量、加工工藝性、成本、貨源及系統(tǒng)的可靠性和效率等因素，初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力為P1=12*105pa。</p><p&g

89、t;　　2.2.2 液壓執(zhí)行器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　液壓缸的缸筒的內(nèi)徑，活塞桿的直徑及有效面積或液壓馬達(dá)的排量是其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。先由最大負(fù)載和選取的設(shè)計(jì)壓力及估計(jì)的機(jī)械效率算出有效面積或排量。</p><p>　　MM7125驅(qū)動(dòng)裝置的液壓系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)且為簡單，一般輕載節(jié)流系統(tǒng)，橫向運(yùn)動(dòng)的液壓缸的回路和縱向運(yùn)動(dòng)的回路，背壓力都取0.4MPa=4*105Pa，采用無桿腔進(jìn)

90、油，有桿腔回油，取d=0.7D</p><p>　　Fmax=P1A1-P2A2 （2.1）</p><p>　　即12*105*（）*D2-4*105*（）*0.51* D2=4944.444N</p>&l

91、t;p>　　D=67.2mm。d=0.7*67.2=47.04mm</p><p>　　根據(jù)要求按標(biāo)準(zhǔn)取 D=70mm d=70*0.7=49mm</p><p>　　根據(jù)活塞桿直徑的標(biāo)準(zhǔn)值取得 d=50mm</p><p>　　∴A1=（）* D2=3846.5mm2</p><p>　　A2=（）* d2=1884 mm2

92、</p><p>　　A1， A2分別為無桿腔和有桿腔的實(shí)際有效工作面積。</p><p>　　2.2.3執(zhí)行器工況圖繪制</p><p>　　1. 橫向進(jìn)給循環(huán)運(yùn)動(dòng)的計(jì)算</p><p>　　快進(jìn) 啟動(dòng)階段 負(fù)載F=1000N 進(jìn)油腔壓力P1A1=F </p><p>　　∴P1=F

93、/A1=1000/3846.5*106=2.6*105Pa (2.2)</p><p>　　加速階段 負(fù)載F=606.184N 105 Pa= P2 </p><p>　　∴ P1=（F+ A2* P2）/ A1=（606.184+0.001884*400000）/0.0038465=3.535*105 Pa

94、 (2.3)</p><p>　　快速階段 負(fù)載F=500N 105 Pa= P2 </p><p>　　∴P1=（F+ A2* P2）/ A1=（500+0.001884*400000） /0.0038465=3.259*105 Pa </p><p>　　輸入流量Q=（A1- A2

95、）V=5*（3846.5-1884）*10-6=9.812L/min</p><p>　　P輸入= P1*Q=3.259*105*9.812*10-3/60=0.0533Kw</p><p>　　快退 啟動(dòng)階段 負(fù)載F=1000N 進(jìn)油腔壓力P1A2=F </p><p>　　∴P1=F/A2=1000/1884*106=5.308*

96、105Pa</p><p>　　加速階段 負(fù)載F=606.184N 105 Pa= P2 ∴ P1=（F+ A1* P2）/ A1=（606.184+0.003846*400000）/0.001884=11.384*105 Pa</p><p>　　快速階段 負(fù)載F=500N 105 Pa= P2 </

97、p><p>　　∴P1=（F+ A1* P2）/ A2=（500+0.003846*400000） /0.001884=10.82*105 Pa 輸入流量Q=（A1- A2）V=1.2*（3846.5-1884）*10-6=2.355L/min</p><p>　　P輸入= P1*Q=10.82*105*2.355*10-3/60=0.0424Kw</p><p&

98、gt;　　2. 橫向進(jìn)給液壓缸工況圖</p><p>　　2.4 橫向進(jìn)給液壓缸工況圖</p><p>　　3. 縱向進(jìn)給循環(huán)運(yùn)動(dòng)的計(jì)算</p><p>　　快進(jìn) 啟 動(dòng) 階段 負(fù)載F=1000N 進(jìn)油腔壓力P1A1=F </p><p>　　P1=F/A1=1000/3846.5*106=2.6*105Pa</p&

99、gt;<p>　　加速階段 負(fù)載F=563.71N 105 Pa= P2 ∴ P1=（F+ A2* P（563.71+0.001884*400000） /0.0038465=3.425*105 Pa</p><p>　　快速階段 負(fù)載F=500N 105 Pa= P2 </p><p>　　∴P1=（F+

100、 A2* P2）/ A1=（500+0.001884*400000） /0.0038465=3.259*105 Pa </p><p>　　輸入流量Q=（A1- A2）V=3*（3846.5-1884）*10-6=5.887L/min</p><p>　　P輸入= P1*Q=3.259*105*5.887*10-3/60=0.032Kw</p><p>　

101、　工進(jìn) 負(fù)載F=4944.444N 105 Pa= P2 </p><p>　　∴P=（F+A2*P2）/ A1=（4944.444+0.001884*400000）/0.0038465=14.813*105 Pa </p><p>　　輸入流量Q=（A1- A2）V=1.1*（3846.5-1884）*10-6=2.159L/min

102、P輸入=</p><p>　　P1*Q=14.813*105*2.159*10-3/60=0.0622Kw</p><p>　　快退 啟動(dòng)階段 F=1000N 進(jìn)油腔壓力P1A2=F P1=F/A1=1000/1884*106=5.308*105Pa</p><p>　　加速階段 負(fù)載F=563.71N 105 Pa= P2 &

103、lt;/p><p>　　∴P1=（F+ A1* P2）/ A1=（563.714+0.003846*400000）/0.001884=11.159*105 Pa</p><p>　　快速階段 負(fù)載F=500N 105 Pa= P2 </p><p>　　∴P1=（F+ A1* P2）/ A2=（500+0.003846*400000）

104、 /0.001884=10.82*105 Pa </p><p>　　輸入流量Q=（A1- A2）V=1.8*（3846.5-1884）*10-6=3.533L/min</p><p>　　P輸入= P1*Q=10.82*105*1.57*10-3/60=0.0283Kw</p><p>　　4. 縱向進(jìn)給液壓缸工況圖</p><p>　　

105、第3章 液壓油路的設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)為PLC控制車床刀架液壓缸系統(tǒng)。對于精密車床，其加工工藝要求很高，為保證精密車床的高精度加工要求，驅(qū)動(dòng)裝置的液壓系統(tǒng)要求相應(yīng)也比較高。此液壓系統(tǒng)回路必須具有緩沖、調(diào)速、換向等功能。</p><p>　　第三章 油路的選擇</p><p>　　3.1.1 液壓回路的換向</p><p>　　采

106、用三位四通電液換向閥對回路進(jìn)行控制。相對于電磁閥來說，電液換向閥在工作時(shí)其平穩(wěn)性更好，不易產(chǎn)生沖擊。通過電液換向閥電磁鐵得電狀況的改變，從而實(shí)現(xiàn)工作臺的換向來回循環(huán)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　3..1.2 液壓系統(tǒng)的緩沖</p><p>　　因?yàn)榫苘嚧灿糜诰庸?，其工藝要求非常高，所以對于其本身平穩(wěn)性要求也很高。當(dāng)運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，由于慣性力較大，具有很大的動(dòng)能。在這種情況