殼體中心鉆孔加工的機(jī)床液壓傳動(dòng)、電氣控制及工裝設(shè)計(jì)含8張CAD圖
殼體中心鉆孔加工的機(jī)床液壓傳動(dòng)、電氣控制及工裝設(shè)計(jì)含8張CAD圖,殼體,中心,鉆孔,加工,機(jī)床,液壓,傳動(dòng),電氣控制,工裝,設(shè)計(jì),cad
殼體中心鉆孔加工的機(jī)床液壓傳動(dòng)、電氣控制及工裝設(shè)計(jì)
摘 要
作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)手段，液壓技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。與其他傳動(dòng)控制技術(shù)相比，液壓技術(shù)具有能量密度高﹑配置靈活方便﹑調(diào)速范圍大﹑工作平穩(wěn)且快速性好﹑易于控制并過載保護(hù)﹑易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)電液一體化整合﹑系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造和使用維護(hù)方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢，因而使其成為現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素。
本課題研究的主要內(nèi)容是殼體中心鉆孔加工的機(jī)床液壓傳動(dòng)、電氣控制及工裝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過必要的計(jì)算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后對(duì)液壓系統(tǒng)的主要性能進(jìn)行驗(yàn)算,然后進(jìn)行電路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和零件的工裝夾具設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵字：滑臺(tái)液壓系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；液壓元件; 性能
35
ABSTRACT
As an important technical means of modern machinery and equipment to achieve transmission and control of hydraulic technology in all areas of the national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology with high energy density configuration flexibility steady speed range, good work and quick and easy to control and overload protection easy to automate and integrate ﹑ hydraulic integrated system design and manufacturing and maintenance of a variety of significant technological advantage and convenient, thus making it essential technical elements constitute the basic technology and modern control engineering, modern mechanical engineering.
The main contents of this research is two-sided hole drilled through the combination of horizontal hydraulic machine power sliding feed system design. The design of the hydraulic system is part of the machine design, and its mission is based on the use, characteristics and requirements of the machine, using the basic principles of hydraulic transmission, hydraulic system to work out a reasonable figure, and then after the necessary calculations to determine the parameters of the hydraulic system then follow these parameters to choose the specifications of hydraulic components and structural design of the system, and finally to the main performance hydraulic system checking.
Keywords: hydraulic components;; slipway hydraulic system; hydraulic system performance
目錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目錄 III
1 緒論 1
2方案討論及總體設(shè)計(jì) 3
2.1 零件的分析 3
2.2殼體工藝分析 3
3 液壓系統(tǒng)計(jì)算 5
3.1液壓缸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求分析 5
3.2 負(fù)載分析 5
3.2.1 工作負(fù)載 5
3.2.2 摩擦負(fù)載 6
3.2.3 慣性負(fù)載 6
3.2.4 液壓缸在各階段的負(fù)載值 6
3.2.5 負(fù)載圖與速度圖的繪制 6
3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 7
3.4 計(jì)算和確定液壓缸的主要尺寸 8
3.5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 10
3.6 計(jì)算與選擇液壓元件 11
3.6.1 液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算與選定 11
3.6.2 液壓控制閥和液壓輔助元件的選定 12
3.6.3油管的選擇 13
3.6.4液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 15
4 電氣控制設(shè)計(jì) 19
4.1 機(jī)床電氣控制線路設(shè)計(jì) 19
4.2 制定電動(dòng)機(jī)和電氣元件明細(xì)表 20
3.9 電氣控制原理圖 21
4.3 電氣安裝接線圖 22
4.4 I/O點(diǎn)地址編號(hào)及硬件接線 23
4.5 PLC控制的程序設(shè)計(jì) 24
4.5.1 順序功能圖的繪制 24
4.5.2 PLC 控制梯形圖 25
4 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 28
4.1 研究原始質(zhì)料 28
4.2 定位、夾緊方案的選擇 28
4.3切削力及夾緊力的計(jì)算 28
4.4定位誤差的分析 29
4.5定位銷選用 30
4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 31
4.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 32
結(jié)論與展望 33
致 謝 34
參考文獻(xiàn) 35
1 緒論
本課題來源于生產(chǎn)實(shí)踐，液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、傳動(dòng)它是以液壓油為工作介質(zhì)，通過動(dòng)力元件將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐簤河偷膲毫︽湕l和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。液壓能，再通過控制元件，然后借助執(zhí)行元件將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且通過對(duì)控制元件擾動(dòng)時(shí)，執(zhí)行元件的輸出量一般要偏離原有調(diào)定值，產(chǎn)生一定的誤差。液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。在液壓傳動(dòng)中，液壓油缸就是一個(gè)最簡單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。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。
液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù) 17 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)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。第一個(gè)使用液壓原理的是 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(tái)水壓機(jī)。1905 年他又將工作介質(zhì)水改為油, 進(jìn)一步得到改善。 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 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(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910 年對(duì)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。 我國的液壓工業(yè)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。60 年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個(gè)工業(yè)部門，在機(jī)床、工程 機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元 件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國機(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)的同時(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，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)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)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。
2方案討論及總體設(shè)計(jì)
2.1 零件的分析
圖2.1 零件圖
這個(gè)零件是一個(gè)支撐殼體類型的零件，這種零件內(nèi)部可以存放和保護(hù)其他零件，這個(gè)零件的作用是可以和其他的零部件進(jìn)行裝配鏈接，以實(shí)現(xiàn)連接過度作用。零件通過四個(gè)底孔與其他的零件相連接。
2.2殼體工藝分析
殼體有2組加工面他們有位置度要求。
這2組加工面的分別為：
1，以底面為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面包括，基準(zhǔn)面底面和上端面，Φ48H7，Φ30H7孔，4-Φ7孔。
2：一個(gè)Φ30H7孔為基準(zhǔn)的加工面，這個(gè)主要是其余的各個(gè)面，孔，和槽的加工。
該零件加工底孔時(shí)，采用的是一面兩銷定位。一面兩銷定位，是殼體、蓋類零件加工常用的定位方式。一面，就是殼、蓋的大平面，用一周圈若干個(gè)墊塊（裝配后磨平）支撐，墊塊用沉頭螺釘緊固在夾具體上。兩銷，一個(gè)是圓柱銷，另一個(gè)是菱形銷（削邊銷），菱形銷的長軸與兩銷的連心線垂直，兩銷的中心距等于殼、蓋的定位銷孔的中心距。中心距尺寸公差一般選用js6。兩個(gè)銷子上端，一般高出墊塊上平面5mm。銷子直徑公稱尺寸與定位銷孔公稱直徑相同，公差一般選用h6。一面，限制了3個(gè)自由度，沿Z移動(dòng)、繞X轉(zhuǎn)動(dòng)、繞Y轉(zhuǎn)動(dòng)。必須是一個(gè)圓柱銷與一個(gè)菱形銷，否則會(huì)過定位。2個(gè)定位孔的中心距是有公差（誤差）的，與兩銷中心距不可能非常一致的，菱形銷就是“讓開”兩者中心距誤差、安裝干涉的，限制繞Z轉(zhuǎn)動(dòng)的。菱形銷的長軸必須垂直于兩銷孔的連心線。圓柱銷是限制沿X、Y移動(dòng)。
3 液壓系統(tǒng)計(jì)算
液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是指組成一個(gè)新的能量傳遞系統(tǒng)，以完成一項(xiàng)專門的任務(wù)。系統(tǒng)功能原理設(shè)計(jì)是根據(jù)主機(jī)的工藝目的或用途、工作循環(huán)、負(fù)載條件和主要技術(shù)要求，通過配置執(zhí)行元件，負(fù)載分析、運(yùn)動(dòng)分析及編制執(zhí)行元件的工況圖，對(duì)同類主機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)的分析比較，選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，確定液壓系統(tǒng)的工作壓力、流量和執(zhí)行元件主要幾何參數(shù)等，擬定液壓系統(tǒng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖，并對(duì)組成系統(tǒng)的各標(biāo)準(zhǔn)液壓元件輔件進(jìn)行選型，最后對(duì)液壓系統(tǒng)的主要性能（壓力損失、發(fā)熱溫升等）進(jìn)行驗(yàn)算。
3.1液壓缸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求分析
設(shè)計(jì)題目
設(shè)計(jì)工作循環(huán)為：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止。
1.已知參數(shù)
工作循環(huán)是：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止。根據(jù)前述說明，假設(shè)主要性能參數(shù)與性能要求如下：軸向切削力12000N,工作臺(tái)重量12000N，工件和夾具的重量為1500N，快進(jìn)行程為300 mm，工進(jìn)行程為100 mm,快進(jìn)、快退速度4m/min,工進(jìn)速度20-1000mm/min,往復(fù)運(yùn)動(dòng)加、減速時(shí)間0.5s,工作臺(tái)采用平導(dǎo)軌
2 明確設(shè)計(jì)要求
該液壓系統(tǒng)的功率較大，空行程和加壓行程速度差異較大，因此要求功率利用合理。且該系統(tǒng)的壓制力較大，因此對(duì)于工作的平穩(wěn)性、安全性要求較大。
3 設(shè)計(jì)方案
根據(jù)已知參數(shù)和表2-1所示液壓系統(tǒng)工作臺(tái)的執(zhí)行元件為單桿活塞缸，
活塞桿
3.2 負(fù)載分析
3.2.1 工作負(fù)載
工作負(fù)載Fe 液壓缸的常見工作負(fù)載有重力、切削力、擠壓力等。阻力負(fù)載為正，超越負(fù)載為負(fù)。
工作臺(tái)重量12000N，工件和夾具的重量為1500N，軸向切削力力F=FL=12000N
3.2.2 摩擦負(fù)載
假設(shè)靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1
3.2.3 慣性負(fù)載
慣性負(fù)載Fi 慣性負(fù)載時(shí)運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過程中的慣性力，其平均值可按下式計(jì)算 Fi =G/g*?v/?t (N)
式中 g=重力加速度， m/s2，g=9.8m/s2
?v=速度變化量， m/s2
?t=啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，s 一般機(jī)械?t =0.1~0.5s，
3.2.4 液壓缸在各階段的負(fù)載值
（1） 查液壓缸的機(jī)械效率，可計(jì)算出液壓缸在各工作階段的負(fù)載情況，如下表表1所示：
表1 液壓缸各階段的負(fù)載情況
工 況
負(fù)載計(jì)算公式
液壓缸負(fù)載
液壓缸推力/N
啟 動(dòng)
2700
3000
加 速
2038.78
2265.31
快 進(jìn)
1350
1500
工 進(jìn)
12130
13477.78
快 退
1350
1500
3.2.5 負(fù)載圖與速度圖的繪制
根據(jù)工況負(fù)載和以知速度和及行程S，可繪制負(fù)載圖和速度圖，如下圖（圖1、圖2）所示：
圖1(負(fù)載圖)
圖2（速度圖）
3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定
（1）液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的內(nèi)徑
表3-1 按負(fù)載選擇工作壓力[1]
負(fù)載/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/MPa
< 0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表3-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力[1]
機(jī)械類型
機(jī) 床
農(nóng)業(yè)機(jī)械
工程機(jī)械
建筑機(jī)械
液壓鑿巖機(jī)
滑臺(tái)
大中型挖掘機(jī)
重型機(jī)械
起重運(yùn)輸機(jī)械
磨床
銑床
龍門
刨床
拉床
工作壓力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
①初選系統(tǒng)壓力P=16Mpa
3.4 計(jì)算和確定液壓缸的主要尺寸
1 液壓缸缸徑的計(jì)算
內(nèi)徑D可按下列公式初步計(jì)算：
液壓缸的負(fù)載為推力 式（3-1）
式中F—液壓缸實(shí)際使用推力13477.78（N）(最大負(fù)載的情況下)；
—液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa）
本次設(shè)計(jì)中液壓缸已知系統(tǒng)壓力=16MPa；
故根據(jù)實(shí)際需要，可能會(huì)超載，稍微取大一點(diǎn)，查缸筒內(nèi)徑系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取為40mm。
液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)：GB/T 2348-1993
表 GB/T 2348-1993 直徑系列
直徑系列/mm
(GB/T 2348-1993)
4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360
④根據(jù)下表3-1：
由于快進(jìn)速度和快退速度相等，屬于差動(dòng)連接，
可以得到d=0.707D,
代入計(jì)算并取標(biāo)準(zhǔn)直得d=28.107mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列，取d=28mm
2活塞寬度的確定
活塞的寬度一般取=（0.6-1.0）
即=（0.6-1.0）×40=（24-40）mm
取=32mm
3缸體長度的確定
液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑的20-30倍。
即：缸體內(nèi)部長度快進(jìn)行程L1=300mm，工進(jìn)行程L2=100mm
總行程L= L1+ L2=400 mm
4缸筒壁厚的計(jì)算
在中、低壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚基本上由結(jié)構(gòu)和工藝上的要求確定，壁厚通常都能滿足強(qiáng)度要求，一般不需要計(jì)算。但是，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸筒內(nèi)徑較大時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。
當(dāng)時(shí)，稱為薄壁缸筒，按材料力學(xué)薄壁圓筒公式計(jì)算，計(jì)算公式為
式（3-2）
式中，—缸筒內(nèi)最高壓力；
—缸筒材料的許用壓力。=, 為材料的抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，當(dāng)時(shí)，一般取。
當(dāng)時(shí),按式（3-3）計(jì)算
(該設(shè)計(jì)采用無縫鋼管) 式（3-3）
根據(jù)缸徑查手冊(cè)預(yù)取=30
此時(shí)
最高允許壓力一般是額定壓力的1.5倍，根據(jù)給定參數(shù)，所以：
=161.5=24MP
[]=100～110（無縫鋼管），取[]=100，其壁厚按公式（3-3）計(jì)算為
滿足要求，就取壁厚為5mm。
5 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算
A.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算
活塞桿的直徑按下式進(jìn)行校核
式中，為活塞桿上的作用力；
為活塞桿材料的許用應(yīng)力，=,n一般取1.40。
滿足要求
3.5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖
液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，在經(jīng)過必要的計(jì)算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)機(jī)器的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，該機(jī)床需要快進(jìn)、工進(jìn)和快退三步一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其工作過程由液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。液壓滑臺(tái)是由滑臺(tái)、滑座及油缸三部分組成，液壓滑臺(tái)是通過電氣控制由夜壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的?；_(tái)的工進(jìn)速度由節(jié)流閥調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。電氣控制電路一般采用行程、時(shí)間原則及壓力控制方式。
具有一次進(jìn)給的液壓動(dòng)力滑臺(tái)電氣控制電路如圖所示：
電磁鐵
YA1
YA2
轉(zhuǎn)換主令
快進(jìn)
+
-
SB5
工進(jìn)
+
-
SB6
快退
-
+
SB7
停止
-
-
SB2
3.5.1 滑臺(tái)原位停止
滑臺(tái)由油缸YG拖動(dòng)前后進(jìn)給，電磁鐵YA1、YA2、為斷電狀態(tài)，滑臺(tái)原位停止。
3.5.2 滑臺(tái)快進(jìn)
按下SB0按扭， YA1、YA3電磁鐵得電，將電磁閥1HF及2HF推向右端，于是泵壓出的壓力油經(jīng)1HF流入滑臺(tái)油缸左腔，右腔流出的油經(jīng)1HF、2HF也流入左腔構(gòu)成差動(dòng)快速回路使滑臺(tái)快進(jìn)。
3.5.3 滑臺(tái)工進(jìn)
當(dāng)擋鐵壓動(dòng)行程開關(guān)SQ1， YA3斷電，電磁閥2HF復(fù)位，滑臺(tái)右腔流出的油只能經(jīng)節(jié)流閥流入油箱，滑臺(tái)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。
3.5.4 滑臺(tái)快退
當(dāng)滑臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)， YA2得電，使電磁閥1HF推向左，變量泵壓出的壓力油經(jīng)1HF流入滑臺(tái)油缸右腔，左腔流出的油經(jīng)1HF直接流入油箱，滑臺(tái)快退。
在上述電路中，若需要使滑臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)，延時(shí)停留，即工作循環(huán)成為：快進(jìn)工進(jìn)延時(shí)停留快退。
圖3-2液壓滑臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖
3.6 計(jì)算與選擇液壓元件
3.6.1 液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算與選定
（1）、液壓泵的選擇
液壓泵的最高工作壓力計(jì)算
由工況圖4-1可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，即由于進(jìn)油路元件較少，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為。則液壓泵的最高工作壓力為
所需的液壓泵最大供油量qp按液壓缸的最大輸入流量估算。取泄漏系數(shù)K=1.1則
qp=1.1* 18.4=20.24(L/min)
暫取泵的容積效率?v=0.90可算得泵的排量參考值為 Vg=1000qv/n?v=1000*20.24/1500*0.9=14.9mL/r
根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的25YCY14—1B壓力補(bǔ)償變量型斜盤式軸向柱塞泵，其額定壓力Pn=32Mpa，V=25mL/r，n=1500r/min，容積效率?v=0.92，qp=Vn?v=25*1500*0.92=34.5L/min，符合系統(tǒng)對(duì)流量的要求
（2）、電動(dòng)機(jī)的選擇
固定設(shè)備的液壓系統(tǒng)，其液壓泵通常用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)算出的功率和液壓泵的轉(zhuǎn)速及其使用環(huán)境，從產(chǎn)品樣本或手冊(cè)中選定其型號(hào)規(guī)格[額定功率、轉(zhuǎn)速、電源、結(jié)構(gòu)形式（立式、臥式，開式、封閉式的等）]，并對(duì)其進(jìn)行核算，以保證每個(gè)工作階段電動(dòng)機(jī)的峰值超載量都低于25%。
由于液壓泵通常在空載下啟動(dòng)，故對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩沒有過高的要求，負(fù)荷變化比較平穩(wěn)，啟動(dòng)次數(shù)不多，故可采用籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。但若液壓系統(tǒng)功率較大而電網(wǎng)容量不大時(shí)，可采用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。對(duì)于采用變頻調(diào)節(jié)流量方案的液壓泵，則應(yīng)采用變頻調(diào)速或電磁調(diào)速控制的交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵。
由工況圖知，最大功率出現(xiàn)在終壓階段t=0.395s時(shí)，由此時(shí)的液壓缸工作壓力和流量可算得此時(shí)液壓泵的最大理論功率
Pt=（p+?p）Kq=（8+0.5）*（1.1*4.7）/60=0.73Kw
取泵的總效率為?p=0.85，則算得液壓泵驅(qū)動(dòng)功率為
Pp=Pt/?p=0.73/0.85=0.86Kw
查手冊(cè)，選用規(guī)格相近的Y90L1—4型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速1440r/min，額定功率為1.5Kw。
按所選電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵的最大實(shí)際流量為
大于計(jì)算所需流量20.24L/min,滿足使用要求。
3.6.2 液壓控制閥和液壓輔助元件的選定
根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格和系統(tǒng)的工作情況，容易選擇系統(tǒng)的其他液壓元件，一并列入表8-1
序號(hào)
元件名稱
估計(jì)通過流量
型號(hào)
規(guī)格
1
斜盤式柱塞泵
25
25YCY14－1B
32Mpa，驅(qū)動(dòng)功率24.6KN
2
WU網(wǎng)式濾油器
25
WU-25*180
15通徑，壓力損失0.01MPa
3
直動(dòng)式溢流閥
12
YEF-10B
10通徑，32Mpa，板式聯(lián)接
4
背壓閥
63
YF3-10B
10通徑，21Mpa，板式聯(lián)接
5
二位二通手動(dòng)電磁閥
80
22EF3-E10B
6
三位四通電磁閥
60
34F3-Ea6B
6通徑，壓力31.5MPa
7
液控單向閥
40
YAF3-Ea10B
32通徑，32MPa
8
調(diào)速閥
80
QFF3-E10B
10通徑，16MPa
9
調(diào)速閥
80
QF3-E10B
10通徑，16MPa
10
二位二通電磁閥
30
22EF3B-E10B
6通徑，壓力20 MPa
11
壓力繼電器
－
DP1-63B
8通徑，10.5-35 MPa
12
壓力表開關(guān)
－
KF3-E3B
32Mpa，6測點(diǎn)
13
油箱
14
液控單向閥
YAF3-Ea10B
32通徑，32MPa
15
上液壓缸
16
下液壓缸
17
單向節(jié)流閥
48
ALF3－E10B
10通徑，16MPa
18
單向單向閥
48
ALF3－E10B
10通徑，16MPa
19
三位四通電磁換向閥
25
34EF30-E6B
6通徑，16MPa
20
減壓閥
40
JF3-10B
10通徑，板式連接
3.6.3油管的選擇
油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。本設(shè)計(jì)中油管采用鋼管，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中所須的壓力是高壓，P=31.25MPa ， 鋼管能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道一中、高壓用無縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計(jì)在彎曲的地方可以用管接頭來實(shí)現(xiàn)彎曲。
尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。
膠管用做聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時(shí)一般不用。
1. 管接頭的選用：
管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。
管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有：
焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，有時(shí)也采用紫銅墊圈。
2.管道內(nèi)徑計(jì)算：
（1）
式中 Q——通過管道內(nèi)的流量
v——管內(nèi)允許流速 ，見表：
表3.2：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值
油液流經(jīng)的管道
推薦流速 m/s
液壓泵吸油管
0.5～1.5
液壓系統(tǒng)壓油管道
3～6，壓力高，管道短粘度小取大值
液壓系統(tǒng)回油管道
1.5～2.6
(1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑：
取v=4m/s
根據(jù)《簡明手冊(cè)》P111查得：取d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm;
管接頭聯(lián)接螺紋M27×2。
(2) . 液壓泵回油管道的內(nèi)徑：
取v=2.4m/s
d=21mm
根據(jù)《簡明手冊(cè)》P111查得：取d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm;
管接頭聯(lián)接螺紋M33×2。
3. 管道壁厚的計(jì)算
式中： p——管道內(nèi)最高工作壓力 Pa
d——管道內(nèi)徑 m
——管道材料的許用應(yīng)力 Pa，
——管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa
n——安全系數(shù)，對(duì)鋼管來說，時(shí)，取n=8；時(shí)，
取n=6； 時(shí)，取n=4。
根據(jù)上述的參數(shù)可以得到：
我們選鋼管的材料為45#鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度=600MPa;
(1). 液壓泵壓油管道的壁厚
(2). 液壓泵回油管道的壁厚
3.6.4液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算
前述液壓系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)的情況下進(jìn)行的，當(dāng)液壓系統(tǒng)原理圖，組成元件及連接管路等完全確定后，針對(duì)實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析計(jì)算，其目的在于對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量作出評(píng)價(jià)和評(píng)判，若出現(xiàn)問題，則應(yīng)對(duì)液壓系統(tǒng)某些不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行修正或重新調(diào)整，或采取其他的必要的措施，性能驗(yàn)算內(nèi)容一般包括壓力損失，效率，發(fā)熱與升溫，液壓沖擊等，對(duì)于較重要的系統(tǒng)，還應(yīng)對(duì)其動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行驗(yàn)算或計(jì)算機(jī)仿真。計(jì)算時(shí)通常只采用一些簡化公式以求得概略結(jié)果。
1、液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算
上面已經(jīng)計(jì)算出該液壓系統(tǒng)中進(jìn)，回油管的內(nèi)徑分別為20mm,25mm。
但是由于系統(tǒng)的具體管路布置和長度尚未確定，所以壓力損失無法驗(yàn)算。（1）工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失。運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的最大速度為50mm/s，進(jìn)給時(shí)的最大流量為18.7L/min，則液壓油在管內(nèi)流速為
管道雷諾數(shù)為
，可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)
進(jìn)油管道BC的沿程壓力損失為
查得換向閥34EF30-E6B的壓力損失
忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失為
（2）工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失。由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管道的二分之一，則
回油管道的沿程壓力損失為：
查產(chǎn)品樣本知換向閥23EF3B-E10B的壓力損失，換向閥34EF30-E10B的壓力損失，調(diào)速閥AQF3-E10B壓力損失。
回油路總壓力損失為
（3）變量泵出口處得壓力
（4）快進(jìn)時(shí)的壓力損失。快進(jìn)時(shí)液壓缸為差動(dòng)連接，自匯流點(diǎn)A至液壓缸進(jìn)油口C之間的管路AC中，流量為液壓泵出口流量的兩倍即390L/min，AC段管路的沿程壓力損失為
同樣可求管道AB段及AD段得沿程壓力損失和為
查產(chǎn)品樣本知，流經(jīng)各閥的局部壓力損失為：
34EF30-E10B的壓力損失，23EF3B-E10B的壓力損失
據(jù)分析在差動(dòng)連接中，泵的出口壓力為
快退時(shí)壓力損失驗(yàn)算從略。上述驗(yàn)算表明，無需修改原設(shè)計(jì)。
2、液壓系統(tǒng)效率η的估算
估算液壓系統(tǒng)效率η時(shí)，主要應(yīng)考慮液壓泵的總效率ηp、液壓執(zhí)行元件的總效率ηA及液壓回路的效率ηC。
η=ηPηCη
3、系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算
在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長，且發(fā)熱量最大。為了簡化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)時(shí)做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。
當(dāng)V=10mm/s時(shí)，即v=600mm/min
即q=7.4L/min
此時(shí)泵的效率為0.9，泵的出口壓力為20MP，則有
kw
此時(shí)的功率損失為：
假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，
油箱的散熱面積A為
系統(tǒng)的溫升為
油箱中溫度一般推薦30-50
所以驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。
4 電氣控制設(shè)計(jì)
4.1 機(jī)床電氣控制線路設(shè)計(jì)
（1）電動(dòng)機(jī)控制電路
M1為液壓泵電動(dòng)機(jī)，操作按鈕SB2或SB1，使KM1得電或失電，控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或停止。機(jī)床所有的操作都必須在液壓泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以后進(jìn)行。SA1為機(jī)床半自動(dòng)工作與調(diào)整工作的選擇開關(guān)。SA1開關(guān)置于A位置時(shí)機(jī)床實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)工作，左、右動(dòng)力頭的電動(dòng)機(jī)M2與M3分別由滑臺(tái)移動(dòng)到位，壓下行程開關(guān)SQ2與SQ3，使KM2、KM3得電并自鎖，M2、M3分別啟動(dòng)工作。加工到終點(diǎn)時(shí)，滑臺(tái)壓下終點(diǎn)行程開關(guān)SQ4，使KM2、KM3斷電，兩動(dòng)力頭停轉(zhuǎn)。
（2）液壓動(dòng)力滑臺(tái)控制
液壓泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工作后，按下按鈕SB3，繼電器KA1得電并自鎖，電磁鐵1YA得電，控制液壓滑臺(tái)快速趨近，至滑臺(tái)壓下行程閥，滑臺(tái)轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給速度進(jìn)給。工作進(jìn)給至終點(diǎn)，死擋鐵停留，進(jìn)油路油壓升高，到壓力繼電器動(dòng)作。KA1失電，電磁鐵1YA失電，同時(shí)KA2得電，電磁鐵2YA得電，滑臺(tái)快速退回到原位，壓下原位行程開關(guān)SQ1，KA2失電，2YA失電，滑臺(tái)停在原位，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。
（3）照明電路
機(jī)床照明燈EL通過控制變壓器T1降壓為24，由開關(guān)SA2控制。
（4）保護(hù)與調(diào)整環(huán)節(jié)
熔斷器FU1用于對(duì)電動(dòng)機(jī)M1，變壓器T1、T2一次側(cè)進(jìn)行短路保護(hù)。FU2用于對(duì)電動(dòng)機(jī)M2、M3短路保護(hù)，F(xiàn)U3用于對(duì)控制電路短路保護(hù)，F(xiàn)U4用于對(duì)照明電路短路保護(hù)，F(xiàn)U5用于對(duì)電磁鐵線圈電路短路保護(hù)。
三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)分別由FR1、FR2、FR3熱繼電器實(shí)現(xiàn)，為了保護(hù)刀具與工件安全，當(dāng)其中一臺(tái)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，要求其余兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)均應(yīng)停止工作。因此，熱繼電器的常閉觸點(diǎn)均應(yīng)接在控制電路的總電路中。
機(jī)床是由通用部件和專用部件組成。機(jī)床在整機(jī)的安裝、調(diào)試過程中，希望各部件能靈活方便地進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試，而不影響其它部件。因此，控制電路應(yīng)具有對(duì)自動(dòng)加工與調(diào)整工作狀態(tài)的控制作用。
左、右動(dòng)力頭調(diào)整點(diǎn)動(dòng)對(duì)刀時(shí)，通過操作轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1于調(diào)整位置M，分別按下按鈕SB7、SB8，實(shí)現(xiàn)左、右動(dòng)力頭點(diǎn)動(dòng)對(duì)刀的調(diào)整。
液壓動(dòng)力滑臺(tái)前進(jìn)、后退的調(diào)整是將SA1開關(guān)置于位置，切斷KM2、KM3線圈電路，使滑臺(tái)移動(dòng)到SQ2、SQ3位置時(shí)，左、右動(dòng)力頭不應(yīng)起動(dòng)工作。按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB5、SB6，分別使KA1、KA2得電，獲得滑臺(tái)前進(jìn)與后退的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整工作。
（5）繪制電氣控制原理圖
根據(jù)各局部線路之間的相互關(guān)系和電氣保護(hù)線路，完成電氣原理圖，如(附錄一)所示。
圖4.1 機(jī)床電氣控制原理圖
4.2 制定電動(dòng)機(jī)和電氣元件明細(xì)表
電氣元件明細(xì)表要注明各元器件的型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量等，見表4.1。
表4.1 電動(dòng)機(jī)和電氣元件明細(xì)表
符號(hào)
名稱
型號(hào)
規(guī)格
數(shù)量
M1
液壓泵電動(dòng)機(jī)
Y140M—4
11Kw 380V 1460r/min
1
M2
左動(dòng)力頭電機(jī)
Y90L—4
1.5kW 380V 910r/min
1
M3
右動(dòng)力頭電機(jī)
Y90L—4
1.5kW 380V 1400r/min
1
Q
開關(guān)
HZ10—25/3
三級(jí) 500V 25A
1
FR1
熱繼電器
JR20—25
額定電流25A 整定電流22.6A
1
FR2、FR3
熱繼電器
JR20—10
額定電流4A 整定電流3.7A
2
KP
壓力繼電器
JZ7—44
額定電流5A
1
KA1、KA2
中間繼電器
JZ7—44
額定電流5A
2
FU1
熔斷器
RL1—60
380V 熔體50A
1
FU2
熔斷器
RL1—15
380V 熔體15A
1
FU3、FU4、FU5
熔斷器
RL1—15
380V 熔體4A
3
KM1
交流接觸器
CJ16—25
20A 線圈電壓127V
1
KM2、KM3
交流中間接觸器
JZ7—44
5A 線圈電壓127V
2
T1、T2
控制變壓器
BK—100
100VA 380V/127-24-6.3
2
符號(hào)
名稱
型號(hào)
規(guī)格
數(shù)量
SQ1、SQ4
行程開關(guān)
JLXK1—111
額定電壓380V
約定電流5A
2
SQ2、SQ3
行程開關(guān)
JLXK1—311
額定電壓380V
約定電流5A
2
SB1、SB5、SB6
控制按鈕
LA10—1
紅色
3
SB2、SB3、SB4、SB7、SB8
控制按鈕
LA10—1
黑色
5
1YA、2YA
電磁鐵
4
3.9 電氣控制原理圖
如圖4.2所示：
圖4.2 電氣控制原理圖
4.3 電氣安裝接線圖
如圖4.3所示：
圖4.3 電氣安裝接線圖
4.4 I/O點(diǎn)地址編號(hào)及硬件接線
將輸入信號(hào)、輸出信號(hào)按功能類型分配，與PLC的I/O端一一對(duì)應(yīng)連接。
1.根據(jù)機(jī)床的加工工藝流程和控制功能要求，需要輸入點(diǎn)8個(gè)，輸出點(diǎn)12個(gè)，列出其I/O分配表，如表4.2所示
表4.2 機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的I/O分配表
輸入設(shè)備
輸入點(diǎn)編號(hào)
輸出設(shè)備
輸出點(diǎn)編號(hào)
啟動(dòng)按鈕SB
X000
KM1(M1快進(jìn))
Y001
行程開關(guān)SQ1
X001
KM2(M1工進(jìn))
Y002
行程開關(guān)SQ2
X002
KM3(M1后退)
Y003
行程開關(guān)SQ3
X003
KM4(M2快進(jìn))
Y004
行程開關(guān)SQ4
X004
KM5(M2工進(jìn))
Y005
行程開關(guān)SQ5
X005
KM6(M2后退)
Y006
行程開關(guān)SQ6
X006
KM7(M3正轉(zhuǎn))
Y007
停止按鈕SB1
X007
KM8(M3反轉(zhuǎn))
Y010
2.根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)分配，畫出PLC的外部接線如圖4.4所示
圖4.4 機(jī)床PLC控制系統(tǒng)接線圖
4.5 PLC控制的程序設(shè)計(jì)
4.5.1 順序功能圖的繪制
根據(jù)機(jī)床控制功能要求，可見該控制完全按步進(jìn)進(jìn)行，所以采用步進(jìn)指令編程最適合。根據(jù)機(jī)床控制功能要求列出的I/O分配表3-2繪制順序功能圖，其中涉及并行分支與會(huì)和，具體見圖4-1，如圖所示。注意：狀態(tài)S20之后，有一個(gè)選擇序列的合并，還有一個(gè)并行序列的分支。在狀態(tài)S31之前，有一個(gè)并行序列的合并，還有一個(gè)選擇序列的分支。在并行序列中，兩個(gè)子序列中的第一個(gè)狀態(tài)S21和S26是同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)的，兩個(gè)子序列的最后一個(gè)狀態(tài)S25和S30不是同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)狀態(tài)的。當(dāng)狀態(tài)S20是活動(dòng)狀態(tài)，并且轉(zhuǎn)移條件T0為ON時(shí)，狀態(tài)S21和S26同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)，兩個(gè)序列開始同時(shí)工作。在梯形圖中，用S20的STL觸點(diǎn)和T0的常開觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路來控制SET指令對(duì)S21和S26同時(shí)置位，系統(tǒng)程序?qū)⑶凹?jí)狀態(tài)S20變?yōu)椴换顒?dòng)狀態(tài)。圖中并行序列合并處的轉(zhuǎn)移有兩個(gè)前級(jí)狀態(tài)S25和S30，根據(jù)轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則，當(dāng)它們均為活動(dòng)狀態(tài)并且轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，將實(shí)現(xiàn)并行序列的合并。
圖4.5機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的順序功能圖
4.5.2 PLC 控制梯形圖
1)操作方式輸人點(diǎn)設(shè)定
2)初始化電路
根據(jù)機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的順序功能圖，利用FXGP_WIN-C軟件繪制的梯形圖如圖
圖4-6 機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的梯形圖
4 鉆孔夾具設(shè)計(jì)
4.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工鉆Φ8孔，加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對(duì)加工鉆Φ8孔加工前，平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面4-Φ7孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此，定位、夾緊方案有：
選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的鉸鏈移動(dòng)壓板來夾緊。
鉆螺紋底孔為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面。
4.3切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：鉆頭 D=8。
則軸向力：見《工藝師手冊(cè)》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
鉆削時(shí) T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
1．液動(dòng)夾緊裝置
液動(dòng)夾緊裝置以壓縮空氣作為動(dòng)力源推動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。常用的氣缸結(jié)構(gòu)有活塞式和薄膜式兩種。
活塞式氣缸按照氣缸裝夾方式分類有固定式、擺動(dòng)式和回轉(zhuǎn)式三種，按工作方式分類有單向作用和雙向作用兩種，應(yīng)用最廣泛的是雙作用固定式氣缸。
2．液壓夾緊裝置
液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理基本與液動(dòng)夾緊裝置相同，所不同的是它所用的工作介質(zhì)是壓力油。與氣壓夾緊裝置相比，液壓夾緊具有以下優(yōu)點(diǎn)：①傳動(dòng)力大，夾具結(jié)構(gòu)相對(duì)比較?。虎谟鸵翰豢蓧嚎s，夾緊可靠，工作平穩(wěn)Z③噪聲小。它的不足之處是須設(shè)置專門的液壓系統(tǒng)，應(yīng)用范圍受限制。
根據(jù)切削力，夾緊力的影響因素，在夾緊不利狀態(tài)過程，該夾緊力的計(jì)算應(yīng)該根據(jù)機(jī)械平衡原理來設(shè)計(jì)。最后，為了確保可靠夾緊，數(shù)值乘以安全系數(shù)實(shí)際所需夾緊力。前面液壓系統(tǒng)已經(jīng)計(jì)算過。
4.4定位誤差的分析
該夾具以一個(gè)平面和兩個(gè)定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 定位誤差：
當(dāng)以任意邊接觸時(shí)
通過分析可得：
因此：當(dāng)以任意邊接觸時(shí)
2 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.5定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷和棱形銷來定位，其參數(shù)如下表：
表5.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
11
16
15
～0.011
22
5
1
4
M12
4
4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。
圖5.1 可換鉆套
鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表5.2：
表5.2 鉆套
d
H
D
公稱尺寸
允差
8
12
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
9
0.5
18
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖5.2 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表5.3：
表5.3 固定襯套
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
8
+0.034
+0.016
12
10
+0.023
+0.012
0.5
2
鉆模板選用固定式鉆模板，用4個(gè)沉頭螺釘和2個(gè)錐銷定位于夾具體上。
4.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了液壓夾緊方式（螺旋機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
結(jié)論與展望
結(jié)論:
隨著大學(xué)四年生活的即將結(jié)束，我們業(yè)即將踏上建設(shè)祖國的征途。大學(xué)四年生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴都斗匯聚到這幾個(gè)月。經(jīng)過幾個(gè)月的苦戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要完成了。在以前我們也做過設(shè)計(jì)，所以也就認(rèn)為畢業(yè)設(shè)計(jì)沒有什么難的，只是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)的檢驗(yàn)。但是真正做過了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)以后我才發(fā)現(xiàn)原來我們以前做的并不能叫做設(shè)計(jì)，至少不那么規(guī)范。而對(duì)于即將作為社會(huì)的主人的我們這一點(diǎn)是必須的。以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白原來學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程?！鼻Ю镏校加谧阆隆?通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義，我今天認(rèn)真的進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地的邁開這一步，就是為明天能夠穩(wěn)健的在社會(huì)大潮奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
不足之處及未來展望:
在這次設(shè)計(jì)過程中，體現(xiàn)出自己單獨(dú)設(shè)計(jì)的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。
經(jīng)過了這么多的過程一個(gè)合格的設(shè)計(jì)過程才能交完成。通過這次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多東西，這不僅僅是知識(shí)層面上的，我們?cè)谧鋈松弦惨徊揭粋€(gè)腳印，踏踏實(shí)實(shí)的。最后預(yù)祝我們?cè)趯淼娜松凶鲆粋€(gè)合格的人。
致 謝
首先，我要感謝學(xué)校這幾年來的培養(yǎng)，讓我有機(jī)會(huì)在更深的層次上進(jìn)行學(xué)習(xí)。同時(shí)我要感謝3年來各位老師朋友對(duì)我的關(guān)心指導(dǎo)。在此我要特別感謝老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的悉心指導(dǎo)。
在論文研究和撰寫過程中，本人得到了指導(dǎo)教師老師的悉心指導(dǎo)。在課題研究過程中，老師淵博的學(xué)識(shí)、踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及精益求精的工作作風(fēng)使我獲益匪淺。在生活中，老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的良師風(fēng)范使我懂得了很多為人的道理。在此，謹(jǐn)向老師表示最衷心的感謝！
感謝和我同組的各位同學(xué)，我們一起探討問題，一起解決問題，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，他們給了我很大的鼓勵(lì)和支持。
感謝我的室友們，我們來自四面八方，是你們的友情支撐我走過了這漫長的四年。四年了，仿佛就在昨天。只是，只是我們以后也許在難相見了，沒關(guān)系，預(yù)祝大家前程似錦，珍重。我會(huì)記住我們?cè)谝黄鸬拿篮脮r(shí)光。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，得到了很多多位同學(xué)們的支持與幫助，在此一并表示感謝，我們永遠(yuǎn)是朋友，今生勿忘！
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