基于PLC的四柱萬能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于PLC的四柱萬能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1章 緒 論1.1液壓機(jī)簡介液壓機(jī)是利用液壓油來傳遞壓力的設(shè)備。液壓油在密閉的容器中傳遞壓力時(shí)是遵循帕斯卡定律液壓機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)和工作介質(zhì)組成。動(dòng)力機(jī)構(gòu)通常采用油泵作為動(dòng)力機(jī)構(gòu)，一般為容積式油泵。為了滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的要求，選用一個(gè)油泵或多個(gè)油泵。低壓（油壓小于2.5MP）用齒輪泵；中壓（油壓小于6.3MP）用葉片泵高壓（油壓小于32.0MP）用柱塞泵。液壓機(jī)通常指液壓泵和液壓馬達(dá)，液壓機(jī)和液壓馬達(dá)都是液壓系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換裝置，不同的是液壓泵把驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，是液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力裝置，而液

2、壓馬達(dá)是把油液的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行裝置。液壓系統(tǒng)中常用的液壓泵和馬達(dá)液壓機(jī)都是容積式的，其工作原理都是利用密封容積的變化進(jìn)行吸油和壓油的。從工作原理上來說，大部分液壓泵和液壓馬達(dá)是互逆的，即輸入壓力油，液壓泵就變成液壓馬達(dá)，就可輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，但在結(jié)構(gòu)上，液壓泵和液壓馬達(dá)還是有些差異的.液壓機(jī)的維修:過盈配合的零件拆裝采用錘敲、棍橇勞動(dòng)強(qiáng)度大效率低且不安全，還容易打壞零件，以及用加熱法操作困難、增加維修成本的缺點(diǎn)提供的，是在支架的頂部，安裝有活塞桿豎直向下的液壓油缸，活塞桿的下端安裝有壓頭；支架上在活塞桿的下部，水平固定有工作臺；與油泵連接的輸油管通過換向閥與液壓油缸連接。

3、用液壓油缸的壓力裝卸零件，沒有猛烈的錘擊棍橇，不損壞零件，也不用加熱耗能，安全可靠節(jié)能，安裝精度高.液壓機(jī)液壓機(jī)簡介：液壓機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成。液壓機(jī)主機(jī)部分包括機(jī)身、主缸、頂出缸及充液裝置等。動(dòng)力機(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、低壓控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)及各種壓力閥和方向閥等組成。動(dòng)力機(jī)構(gòu)在電氣裝置的控制下，通過泵和油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。液壓機(jī)的分類：利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強(qiáng)傳動(dòng)的機(jī)械，種類很多。當(dāng)然，用途也根據(jù)需要是多種多樣的。如按傳遞壓強(qiáng)的液體種類來分，有油壓機(jī)和水壓機(jī)兩大類。水壓機(jī)產(chǎn)生的總壓力較大，常用于鍛造和沖壓。鍛造水壓機(jī)又分為模鍛水壓

4、機(jī)和自由鍛水壓機(jī)兩種。模鍛水壓機(jī)要用模具，而自由鍛水壓機(jī)不用模具。我國制造的第一臺萬噸水壓機(jī)就是自由鍛造水壓機(jī)。液壓機(jī)（油壓機(jī)）按結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)主要分為：四柱式、單柱式（C型）、臥式、立式框架等。按用途主要分為金屬成型液壓機(jī)、折彎液壓機(jī)、拉伸液壓機(jī)、沖裁液壓機(jī)、粉未（金屬，非金屬）成型液壓機(jī)、壓裝液壓機(jī)、擠壓液壓機(jī)圖1.1 單柱液壓機(jī) 圖1.2 四柱液壓機(jī)結(jié)構(gòu)和工藝過程 圖1.3 磁性材料制品液壓機(jī)等。幾種液壓機(jī)的外觀和工作原理如圖1.1 圖1.3所示。液壓機(jī)的工作原理:液壓機(jī)是依靠液態(tài)介質(zhì)，就是液壓油等利用水和油的靜壓力。液壓機(jī)主要適用于以結(jié)構(gòu)件為主的粉末冶金、機(jī)械零件的生產(chǎn)，同時(shí)也適用于精密陶

5、瓷、電子陶瓷及硬質(zhì)合金制品的壓制成型。1.2液壓機(jī)發(fā)展背景液壓機(jī)的發(fā)展歷史已經(jīng)有100年之多。大約在16世紀(jì)的時(shí)候，世界上就出現(xiàn)了水力機(jī)器錘。在18世紀(jì)，蒸汽錘的隨之誕生。此后，的一百多年的時(shí)間有出現(xiàn)了液壓機(jī)，液壓機(jī)對于鍛造具有劃時(shí)代的意義。再后來大型自由鍛錘逐漸被淘汰，目前只保留了5噸以下的中小型自由鍛錘。第二次世界大戰(zhàn)后，為了迅速發(fā)展航空工業(yè)，美國在1955年左右，先后制造了兩臺315000KN和兩臺700000KN大型模鍛液壓機(jī)。直到十九世紀(jì)末，逐漸發(fā)展成為資本主義發(fā)展成為帝國主義，資本輸出，向外擴(kuò)張，爭奪殖民地并瓜分世界成了帝國主義的主要內(nèi)容。由于具備擴(kuò)張的需要，鍛造和模鍛液壓機(jī)有了迅

6、速發(fā)展。1934年德國制造了70000KN模鍛水壓機(jī)，1938-1944年相繼建造了三臺150000KN鍛造水壓機(jī)和一臺300000KN模鍛水壓機(jī)。解放前，我國屬于半封建半殖民地國家，沒有自己獨(dú)立的工業(yè)體系，也根本沒有液壓機(jī)制造工業(yè)，只有一些修配用的小型液壓機(jī)。解放以后，在黨的正確領(lǐng)導(dǎo)下，我國迅速建立了獨(dú)立自主的完整的工業(yè)體系。我國已能自己設(shè)計(jì)和制造汽車，機(jī)車，發(fā)電設(shè)備，軋鋼設(shè)備，飛機(jī)，大炮，原子彈以及人造衛(wèi)星等產(chǎn)品，這些都需要各種液壓機(jī)有相應(yīng)的發(fā)展。1957-1962年，我國已經(jīng)開始自行設(shè)計(jì)，自行制造各種鍛壓設(shè)備，其中有近30臺10000KN到31500KN的中型鍛造液壓機(jī)及二臺萬噸級大型鍛

7、造液壓機(jī)，同時(shí)，也初步建立了一支設(shè)計(jì)和制造液壓機(jī)的技術(shù)隊(duì)伍。近二十年來，世界各國在鍛造操作機(jī)與鍛造液壓機(jī)聯(lián)動(dòng)機(jī)組，大型模鍛液壓機(jī)，擠壓液壓機(jī)等各種液壓機(jī)方面又有了很多新的發(fā)展，自動(dòng)量測和自動(dòng)控制的新技術(shù)在液壓機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用，機(jī)械化和自動(dòng)化程度有了很大的提高。六十年代，我國先后成套設(shè)計(jì)并制造了一些重型液壓機(jī)，其中有300000KN有色金屬模鍛水壓機(jī)，120000KN有色金屬擠壓水壓機(jī)，80000KN黑色金屬模鍛水壓機(jī)等。近幾十年來，又有了一些新的發(fā)展，如設(shè)計(jì)并自制了一批較為先進(jìn)的60000KN以下的鍛造水壓機(jī)，并已經(jīng)向國外出口。相應(yīng)地，我國也陸續(xù)制定了各種液壓機(jī)的系列及零部件標(biāo)準(zhǔn)。目前的液壓

8、機(jī)，除應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮現(xiàn)有各種液壓機(jī)的生產(chǎn)潛力之外，還及時(shí)的提高設(shè)備利用率，同時(shí)還搞好鍛造操作機(jī)，還有他輔助設(shè)備的配套工作，另外還要加強(qiáng)對設(shè)備的維修和設(shè)備本身的技術(shù)改造外，同時(shí)還要加強(qiáng)鍛造液壓機(jī)和鍛造操作機(jī)的聯(lián)動(dòng)，這樣就及時(shí)的鍛件尺寸自動(dòng)顯示和自動(dòng)控制，因此鍛造液壓機(jī)組的程序控制和自動(dòng)控制的研究。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對現(xiàn)代化的大型模鍛液壓機(jī)，這樣就大型擠壓液壓機(jī)以及其他特種用途液壓機(jī)的研究。1.3國內(nèi)外液壓機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀由于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，國內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面。微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，為改進(jìn)液壓機(jī)的性能、提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了可能。相比來講，國內(nèi)機(jī)型雖種

9、類齊全，但技術(shù)含量相對較低，缺乏技術(shù)含量高的高檔機(jī)型，這與機(jī)電液一體化，中小批量柔性生產(chǎn)的發(fā)展趨勢不相適應(yīng)。在國內(nèi)外液壓機(jī)產(chǎn)品中，按照控制系統(tǒng)，液壓機(jī)可分為三種類型：一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型液壓機(jī)；一種是采用可編程控制器控制的液壓機(jī)；第三種是應(yīng)用高級微處理器（或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）的高性能液壓機(jī)。三種類型功能各有差異，應(yīng)用范圍也不盡相同。但總的發(fā)展趨勢是高速化、智能化。 （1）繼電器控制方式是延續(xù)了幾十年的傳統(tǒng)控制方式，其電路結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)要求不高，成本較低，相應(yīng)控制功能簡單，適應(yīng)性不強(qiáng)。其適用于單機(jī)工作、加工產(chǎn)品精度要求不高的大批量生產(chǎn)（如餐具、廚具產(chǎn)品等），其也可組成簡單的生產(chǎn)線，但由

10、于電路的限制，穩(wěn)定性、柔性差?，F(xiàn)在，國內(nèi)許多液壓機(jī)廠家是以這種機(jī)型為主，使用對象多為小型加工廠，或加工精度要求不高的民用產(chǎn)品。國外眾多廠家只是保留了對這種機(jī)型的生產(chǎn)能力，而主要面向以下兩種技術(shù)含量高的機(jī)型組織生產(chǎn)。 （2）可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制發(fā)展的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)溶為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前已被廣泛的應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械以及自動(dòng)化生產(chǎn)過程中。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程序控制器的功能更加豐富。早期的可編程序控制器在功能上只能進(jìn)行簡單的邏輯控制。后來一些廠家開始采用微電子處理器作為可編程序控制器的中央處理單元

11、（CPU），從而擴(kuò)大了控制器的功能，使其不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且還可以對模擬量進(jìn)行控制。因此，可編程控制器控制方式是介于繼電器方式和工業(yè)控制機(jī)控制方式之間的一種控制方式?？删幊炭刂破饔休^高的穩(wěn)定性和靈活性，但在功能方面與工業(yè)控制機(jī)相比有一定差異?，F(xiàn)在，國內(nèi)有些廠家采用可編程控制器控制方式，如天津鍛壓機(jī)械廠有近60%的產(chǎn)品裝有PLC。通過采用PLC控制，使系統(tǒng)的控制性能和可靠性大大提高。國外廠家如丹麥的STENHQJ公司采用了SIEMENS的可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對壓力和位移的控制。（3）工業(yè)控制機(jī)控制方式是在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)成熟發(fā)展的基礎(chǔ)上采用的一種高技術(shù)含量的控制方式。這種控制方式以工業(yè)控制機(jī)或

12、單片/單板機(jī)作為主控單元，通過外圍接口器件（如A/D，D/A板等）或直接應(yīng)用數(shù)字閥實(shí)現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的控制，同時(shí)利用各種傳感器組成閉環(huán)回路式的控制系統(tǒng)，達(dá)到精確控制的目的。1.4液壓機(jī)發(fā)展趨勢（1）高速化，高效化，低能耗。提高液壓機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。（2）機(jī)電液一體化。充分合理利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善。（3）自動(dòng)化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充分的條件。自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能。（4）液壓元件集成化，標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器

13、的維修帶來方便。第2章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求要求設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)需完成的工作循環(huán)是：上缸快速下行慢速加壓保壓延時(shí)快速回程并停止；下缸活塞項(xiàng)出退回，或浮動(dòng)壓邊停止項(xiàng)出。已知：液壓系統(tǒng)最高工作壓力為25MPa（泵出口），最大工作流量60L/min；公稱力2000KN,主缸最大行程710mm；頂出缸最大頂出力400KN，頂出最大行程250mm。調(diào)查研究機(jī)計(jì)算結(jié)果表明:主缸最大下行的速度約為100mm/s,慢壓的最大速度為10mm/s, 主缸最大回程的速度約為50mm/s;運(yùn)動(dòng)部件的重力G約為3000N，靜摩擦力=為120N,動(dòng)摩擦力為90N;加速或減速時(shí)間。頂出缸向上頂出的速度約為3

14、5mm/s,向下退回的速度約為80mm/s;運(yùn)動(dòng)部件的重力G約為1200N，靜摩擦力為105N,動(dòng)摩擦力為72N，加速或減速時(shí)間。表2.1 各工況的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)表工況速度v（mm/s）運(yùn)動(dòng)部件重力（N）靜摩擦力 (N)動(dòng)摩擦力（N）加速或減速時(shí)間t（s）主缸快降1003000120900.05慢壓10回程50頂出缸頂出35120010572退回802.2 分析液壓系統(tǒng)工況（1）負(fù)載分析主缸在各工作階段的負(fù)載啟動(dòng)階段 加速階段 慢壓階段 快速回程階段 頂出缸在各工作階段的負(fù)載啟動(dòng)階段 加速階段 向上頂出階段向下退回階段 （2）速度圖和負(fù)載圖的繪制負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，主缸、頂出缸負(fù)載圖分

15、別如圖2.2(a)、圖2.3（a）和所示；速度圖按主缸快降行程為510mm、慢壓行程為200mm 和表2.1數(shù)據(jù)等繪制速度圖，滑塊、頂出缸速度圖分別如圖2.2(b)、圖2.3（b）所示。（a）主缸負(fù)載圖（b）主缸速度圖圖2.2 主缸負(fù)載圖和速度圖（a）頂出缸負(fù)載圖（b）頂出缸速度圖圖2.3 頂出缸負(fù)載圖和速度圖2.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖該液壓系統(tǒng)要求流量大、功率大，空行程和加壓行程的速度差異大，因此要求功率合理利用，工作穩(wěn)定性和可靠性要高。（1）供油方式選擇由工況系統(tǒng)分析可知，加速階段與慢壓階段的流量相差很大，如選擇定量單泵供油，在慢壓階段時(shí)會(huì)由于能量損失太大而使油液發(fā)熱，從節(jié)省能量、減少發(fā)熱

16、、合理利用功率角度考慮，本設(shè)計(jì)采用一個(gè)恒功率變量軸向柱塞泵供油，泵在工作過程中基本維持恒功率輸出，故系統(tǒng)效率高，發(fā)熱小。另外，單獨(dú)采用一齒輪泵來供給系統(tǒng)低壓控制油。（2）速度控制回路的選擇在液壓機(jī)工作過程中，負(fù)載是逐漸增大的，且功率較大，運(yùn)動(dòng)速度較高，為提高效率此系統(tǒng)要求溫升量小，故在此次選用容積調(diào)速回路，這種調(diào)速回路具有速度負(fù)載變化量小，剛性較好，效率較高，發(fā)熱和泄漏小的特點(diǎn)。（3）速度換接方式的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，換接要平穩(wěn)可靠，可選擇行程閥控制的速度換接回路。該系統(tǒng)主油路壓力高、流量大，不宜采用電磁換向閥。由于有單獨(dú)的控制油泵供油，為達(dá)設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)在主油路上采用M型三位四通電液換向閥，控

17、制油路上采用二位二通電磁換向閥。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也比較容易。（4）壓力控制回路的選擇為方便工作過程中的壓力變換與調(diào)節(jié)，保證安全，主由路采用先導(dǎo)式溢流閥進(jìn)行二級調(diào)壓和安全溢流?？刂朴吐凡捎弥眲?dòng)式溢流閥進(jìn)行調(diào)壓。對液壓機(jī)來說，保壓過程對產(chǎn)品尺寸和質(zhì)量影響較大，保壓過程是防止產(chǎn)品尺寸回彈。最簡單的保壓回路是使用單向閥，因此擬采用一個(gè)單向閥與活塞密封圈、充液閥一起組成保壓回路，保壓時(shí)間通過PLC編程控制。保壓結(jié)束之后，不能立即換向回程，須用卸壓回路先卸壓，否則會(huì)因液壓缸中儲存的大量能量突然釋放而產(chǎn)生很大的液壓沖擊。擬采用充液閥（外泄式）內(nèi)部的卸壓閥在控制油壓下先進(jìn)行緩慢卸

18、壓，然后再換向回程。這種回路能減輕液壓缸換向引起的振動(dòng)和噪音。（6）頂出缸液壓回路的選擇為保證上下兩缸的動(dòng)作協(xié)調(diào)和安全，采用兩缸換向閥串聯(lián)互鎖的方法，使其中一缸必須在另一缸停止不動(dòng)時(shí)才能動(dòng)作。由于頂出液壓缸換向時(shí)閥芯所需推力較大，宜采用K型三位四通電液換向閥進(jìn)行換向。此換向回路的特點(diǎn)是：操縱方便，換向平穩(wěn)無沖擊。另外，在頂出工作階段的進(jìn)油路上安裝溢流閥，進(jìn)行安全溢流。同時(shí)在利用頂出缸進(jìn)行浮動(dòng)壓邊時(shí)，為了獲得一定的壓邊力，再串聯(lián)一個(gè)節(jié)流閥和溢流閥。將上述所選定的液壓回路進(jìn)行歸并，并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖2.5所示1齒輪泵 2柱塞泵 3溢流閥 4遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 5調(diào)壓閥

19、 6電液換向閥 7壓力開關(guān)表 8電磁換向閥 9液控單向閥 10背壓閥 11泄荷閥 12壓力繼電器 13單向閥 14充液閥 15充液箱 16主缸 17頂出缸 18安全閥 19節(jié)流閥 20調(diào)壓閥 21電液換向閥 22濾油器 圖2.5 液壓系統(tǒng)圖2.3.1液壓系統(tǒng)工作原理2.3.1.1主缸運(yùn)動(dòng)過程(1)快速下行 當(dāng)按下下行啟動(dòng)按鈕后，電磁鐵1DT、5DT通電吸合。低壓控制油使電液換向閥6切換到右位，同時(shí)經(jīng)電磁閥8使液控單向閥9打開。主泵l經(jīng)電液換向閥6的右位，單向閥13向主缸16上腔供油，主缸下腔液壓油經(jīng)液控單向閥9、電液換向閥6的右位、電液換向閥21的中位回油。此時(shí)主閥滑塊22在自重作用下快速下降

20、。(2)慢速接近工件加壓 當(dāng)主缸滑塊上的擋鐵到達(dá)接近開關(guān)SQ2的位置時(shí)，電磁鐵5DT斷電，電磁閥8處于常態(tài)位，液控單向閥9關(guān)閉。主缸液壓油經(jīng)背壓閥10、電液換向閥6的右位、電液換向閥2l的中位回流到油箱。由于回油路上有背壓力，滑塊單靠自重就不能下降，主泵1供給的液壓油使它下行，速度減慢。這時(shí)主缸上腔壓力升高。充液閥14關(guān)閉。來自主泵l的液壓油推動(dòng)活塞使滑塊慢速接近工件，當(dāng)主缸活塞的滑塊抵住工件后，阻力急劇增加，上腔液壓油壓力進(jìn)一步提高，主泵1的排油量自動(dòng)減小，主缸活塞以很慢的速度對工件加壓。(3)保壓 當(dāng)主缸上腔的液壓油壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓力繼電器12發(fā)出信號，使電磁鐵1DT斷電，電液換向閥6

21、回復(fù)中位，將主閥上、下油腔關(guān)閉。同時(shí)主泵1的流量經(jīng)電液換向閥6、電液換向閥2l的中位進(jìn)行卸載。單向閥13保證了主閥上腔良好的密封性，主缸上腔維持高壓。保壓時(shí)間可由時(shí)間繼電器調(diào)整。時(shí)間繼電器受壓力繼電器12控制。(4)卸壓、快速回程保壓時(shí)間結(jié)束時(shí)，時(shí)間繼電器發(fā)出控制信號使電磁鐵2DT通電，或當(dāng)壓制成型時(shí)由接近開關(guān)SQ3發(fā)出控制信號使電磁鐵2DT通電。主缸處于回程狀態(tài)。當(dāng)電液換向閥6切換至左位后，主缸上腔還未卸壓，壓力很高，卸荷閥11處于開啟狀態(tài)，主泵1的液壓油經(jīng)電液換向閥6的左位、卸荷閥11流回至油箱。這時(shí)主泵1在低壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，該壓力不足以打開液控單向閥14的主閥芯，但能打開液控單向閥14中的卸載

22、小閥芯，主閥上腔的液壓油經(jīng)此卸載小閥芯的開口而流回充液箱15，壓力逐漸降低。該過程一直持續(xù)到主缸上腔壓力降到較低值時(shí)，卸荷閥11關(guān)閉，主泵1的供油壓力升高，推開液控單向閥14的主閥芯。此時(shí)主泵1的液壓油經(jīng)電液換向閥6的左位、液控單向閥9流入主缸下腔；而主缸上腔的液壓油經(jīng)充液閥14回流到充液箱15，實(shí)現(xiàn)主缸快速回程。(5)停止 當(dāng)主缸滑塊上的擋鐵到達(dá)接近開關(guān)SQl的位置時(shí)，電磁鐵2DT斷電，主缸活塞被中位為M機(jī)能的電液換向閥6鎖緊而停止運(yùn)動(dòng)，回程結(jié)束。此時(shí)主泵1的液壓油經(jīng)電液換向閥6、電液換向閥2l回流到油箱，泵處于卸載狀態(tài)。2.3.1.2頂出缸運(yùn)動(dòng)過程頂出缸17只有在主缸16停止運(yùn)動(dòng)時(shí)才能動(dòng)作

23、。由于液壓油先經(jīng)過電液換向閥6后才進(jìn)入電液換向閥21，頂出缸17的運(yùn)動(dòng)受電液換向閥2l控制，當(dāng)電液換向閥21處于中位時(shí)，才有油通向頂出缸，實(shí)現(xiàn)了主缸16和頂出缸17的運(yùn)動(dòng)互鎖。(1)頂出 按下頂出按鈕，電磁鐵3DT通電吸合，液壓油由主泵l經(jīng)電液換向閥6的中位、電液換向閥2l的左位流人頂出缸下腔，上腔液壓油則經(jīng)電液換向閥21回油，活塞上升；(2)退回 當(dāng)電磁鐵3DT通斷電，電磁4DT通電吸合時(shí)，油路換向，頂出缸的活塞下降。2.4液壓系統(tǒng)計(jì)算和選擇液壓元件2.4.1確定液壓缸主要尺寸（1）工作壓力p的確定。由設(shè)計(jì)要求可知，液壓系統(tǒng)最大工作壓力（泵）為25MPa。由液壓設(shè)備類型查參考文獻(xiàn)2中表2-1

24、，選取液壓缸工作壓力為24MPa。（2）計(jì)算上模液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。由負(fù)載圖可知，最大外負(fù)載F為1003000N，按參考文獻(xiàn)2中表2-2可取背壓為零，機(jī)械效率為0.95，按參考文獻(xiàn)中表2-2查得d/D為0.7。由下式 （2.1）代入數(shù)據(jù)得：解得：D=0.237m。根據(jù)參考文獻(xiàn)2中的表2-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列D=250mm。活塞桿直徑d按d/D=0.7及參考文獻(xiàn)中2中的表2-5活塞桿直徑系列，取d=180mm。計(jì)算頂出缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。根據(jù)參考文獻(xiàn)1中的表11-2及液壓缸額定壓力系列，可取其工作壓力為16MPa。由負(fù)載圖知最大外負(fù)載F為401419N，按參考文獻(xiàn)2中的

25、表2-2可取背壓為零，機(jī)械效率為0.95，按參考文獻(xiàn)中表2-2查得d/D為0.7。由式（3.1）得： （2.2） =0.183m根據(jù)參考文獻(xiàn)2中的表2-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列D=180mm，桿直徑d按d/D=0.7及參考文獻(xiàn)中2中的表2-5活塞桿直徑系列，取d=125mm。各缸的工作壓力和主要尺寸如表2.2所示。表2.2 缸的工作壓力和主要尺寸 工作壓力（MPa）缸體內(nèi)徑（mm）活塞桿直徑（mm）主缸24250180頂出缸161801252.4.2確定液壓泵的壓力和流量，選擇泵的規(guī)格（1）確定泵的工作壓力考慮到正常工作時(shí)進(jìn)油管路中有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 （2.3） 式

26、中：液壓泵的最大工作壓力； 執(zhí)行元件最大工作壓力； 進(jìn)油管路中的壓力損失，初算是簡單系統(tǒng)可取0.20.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取0.51.5MPa，本設(shè)計(jì)取0.5MPa。代入數(shù)據(jù)得： 上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外，考慮到一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此所選泵的額定壓力應(yīng)該滿足。中低壓系統(tǒng)取較小值，高壓系統(tǒng)取較大值。在本設(shè)計(jì)中。(2)確定泵的流量由設(shè)計(jì)要求可知，液壓系統(tǒng)（泵出口）最大工作流量為60L/min。由于選用的是恒功率變量泵，故主缸快速下行時(shí)，系統(tǒng)有最大工作流量。（3）選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上算得的和查閱參考文獻(xiàn)5，現(xiàn)

27、選用A7V401RPGH型恒功率變量軸向柱塞泵。該泵的基本參數(shù)為：最大排量40.1ml/r，最小排量為零；額定壓力35MPa，最高壓力40MPa；額定(實(shí)際)流量為56.4L/min（1450r/min）；功率為34kw（35MPa）；容積效率，總效率。根據(jù)背壓閥18的調(diào)壓范圍，改變柱塞泵伺服閥心彈簧的預(yù)壓縮量，從而調(diào)節(jié)泵的輸出功率值，使其工作在15KW(16MPa)。（4）選擇與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)由于選用的是恒功率變量柱塞泵，且該泵的參數(shù)可知其輸出功率P為34kw，泵的效率，故所需電動(dòng)機(jī)功率為查閱參考文獻(xiàn)6中的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y225M-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為45kw，額定轉(zhuǎn)速為145

28、0r/min。2.4.3選擇液壓閥根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，計(jì)算分析通過各閥油液的最高壓力和最大流量，選擇各閥的型號和規(guī)格，列于表3.3（表中閥類元件主要選自GE系列）。表2.3 液壓元件明細(xì)表序號元件名稱估計(jì)通過流量（L/min）額定流量（L/min）額定壓力（MPa）額定壓降(MPa)型號、規(guī)格1齒輪泵14.510CB-102軸向柱塞泵56.235A7V401RPGH3安全閥2.56331.5DB10A1-50/3154遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2.563.31.5KP4B5調(diào)壓閥2.56316YF3-E10B6電液換向閥56.280160.534DYF3M-E10B7壓力開關(guān)表4K-F10D-18電磁換向

29、閥14.525160.522DF3Y-E10B9液控單向閥5080160.1YAF3-Eb10B10背壓閥566316YF3-E10L11泄荷閥1.5636.3YF3-10B12壓力繼電器HED1KA20/3513單向閥56.280160.2AF3-Ea10B14充液閥031.50.2SL15GB23015電液換向閥56.280160.534DYF2K-E10B16節(jié)流閥202516ALF-E10B17行程開關(guān)Y-Hb6F18濾油器24XU-B322.4.4確定管道尺寸和油箱容積油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。本系統(tǒng)主油路流量為上?？旖禃r(shí)流量q=6

30、0L/min，壓油管的允許流速取V=4m/s，按參考文獻(xiàn)1中式（7-9）進(jìn)行計(jì)算，內(nèi)徑d為 （2.4）若主油路流量按快速回程時(shí)取q=50L/min，則可算的油管內(nèi)徑d=16.3mm。綜合諸因素油管按選用內(nèi)徑為17mm的無縫鋼管。吸油管內(nèi)徑現(xiàn)參照A7V401RPGH變量泵吸油口連接尺寸選擇，取吸油管內(nèi)徑d為50mm。本設(shè)計(jì)為中高壓液壓系統(tǒng)，參照參考文獻(xiàn)2中的表4-1，液壓油箱的有效容積按泵的流量的612倍確定，現(xiàn)選用容量為1000L的油箱，其型號為BEX-1000。2.5液壓缸的設(shè)計(jì)2.5.1確定液壓缸主要尺寸由前述計(jì)算可知，主缸的工作壓力為24MPa，缸內(nèi)徑D=250mm，活塞桿直徑d=180

31、mm；頂出缸的工作壓力為16MPa，缸內(nèi)徑D=180mm，活塞桿直徑d=125mm。（1）計(jì)算液壓缸壁厚和外徑液壓缸的壁厚由強(qiáng)度條件計(jì)算，缸的材料選用45號鋼。由于主缸的工作壓力很大，屬高壓系統(tǒng)，故視其缸筒為厚壁圓筒。按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚計(jì)算： (3.5) 其中：液壓缸壁厚（mm）； D液壓缸內(nèi)徑； 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5）倍（MPa）；缸筒材料的許用應(yīng)力，45鋼=100110MPa。代入數(shù)據(jù)得： 根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取缸的壁厚為42mm。缸體的外徑。（2） 確定液壓缸的工作行程由設(shè)計(jì)要求可知，主缸最大行程為710mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)中的表2-6的標(biāo)準(zhǔn)行程系列，選

32、取液壓缸活塞行程L為800mm。(3) 確定缸蓋厚度 一般液壓缸多為平底缸，其有效厚度h按強(qiáng)度要求由下式進(jìn)行計(jì)算。缸蓋材料選45鋼。 （3.6） 其中：h缸蓋厚度； D液壓缸內(nèi)徑； 最大工作壓力(MPa)； 缸蓋材料的許用應(yīng)力，45號鋼=100110MPa。代入數(shù)據(jù)得： （4）確定最小導(dǎo)向長度 對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求： (3.7) 式中：L液壓缸的最大行程；D液壓缸的內(nèi)徑。代入數(shù)據(jù)得: 活塞寬度B一般取B=，此設(shè)計(jì)中。缸蓋滑動(dòng)支承面長度，此設(shè)計(jì)。2.5.2液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5.2.1缸體（1）缸體結(jié)構(gòu)和連接形式端蓋的連接方式與液壓缸的工作壓力、缸體材科以及工作條件有關(guān)。

33、常用的缸體連接結(jié)構(gòu)有六類:法蘭連接結(jié)構(gòu)簡單，易加工、裝卸，強(qiáng)度較大，能承受高壓。但其外徑較大，重量較重。螺紋連接（包括內(nèi)、外）：重量較輕，外徑較小，但其端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝卸時(shí)要用專用的工具。外半環(huán)連接：重量較輕，但其半環(huán)削弱了缸體，要相應(yīng)加厚壁體。內(nèi)半環(huán)連接：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，但安裝時(shí)密封圈有可能被進(jìn)油孔邊緣擦傷。拉桿連接：缸體最易加工，最易裝卸，但其外形大，重量較重。焊接：結(jié)構(gòu)簡單，外形小，但缸內(nèi)零件損壞時(shí)不易拆裝維修，且其有可能變形。結(jié)合各連接形式的優(yōu)缺點(diǎn)及現(xiàn)有液壓機(jī)所采用的形式，在此設(shè)計(jì)中選擇法蘭連接形式。如圖2.6所示：圖2.6 缸體連接形式（2）缸體加工工藝要求：1）缸筒內(nèi)徑采用H7、

34、H8配合,表面粗糙度Ra取0.4um，且需珩磨。 2）缸筒內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10或11級精度選取，圓柱度公差可按8級精度選取。3）缸筒端面的垂直度公差值可按7級精度選取。4）為了防止腐蝕和提高壽命，缸筒內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為35um左右的鉻層，鍍后進(jìn)行珩磨和拋光。2.5.2.2 活塞由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能間隙過大。配合緊密不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過大會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。液壓力的大小與活塞的有效工作面積有關(guān)，活塞直徑應(yīng)與缸筒內(nèi)徑一

35、致。所以設(shè)計(jì)活塞時(shí)，主要任務(wù)就是確定活塞的結(jié)構(gòu)形式?；钊c活塞桿的結(jié)構(gòu)如圖2.7所示。圖2.7 活塞與活塞桿的結(jié)構(gòu)（1）活塞的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)密封裝置型式來選用活塞的結(jié)構(gòu)形式。通常分為整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞在活塞圓周上開溝槽安置密封圈，其結(jié)構(gòu)簡單，因此本設(shè)計(jì)中選用整體式活塞。（2）活塞與活塞桿的連接活塞與活塞桿的連接有多種型式，所有的型式均需要鎖緊措施以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開。同時(shí)在活塞與活塞桿之間需設(shè)置靜密封。本設(shè)計(jì)中采用的連接型式為半環(huán)型，兩個(gè)半環(huán)卡入半環(huán)槽，然后再套上半環(huán)帽，再裝上彈性擋圈。這種連接型式結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，不易松動(dòng)，應(yīng)用較為廣泛。（3）活塞的密封密封的型式與活

36、塞的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可根據(jù)液壓缸不同的作用和不同工作壓力來選擇。在此活塞與缸筒間采用V型密封圈、活塞與活塞桿之間采用O型密封圈來實(shí)現(xiàn)靜密封。（4）活塞的材料由于采用的是無導(dǎo)向環(huán)的活塞結(jié)構(gòu)，故選用HT300作為活塞的材料。（5）活塞尺寸及加工工藝要求活塞寬度一般為活塞外徑的0.61.0倍，但也要根據(jù)密封件的型式，數(shù)量和安裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽而。活塞寬度B=0.6D=150mm?；钊鈴降呐浜弦话悴捎胒8，外徑對內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm，在此取0.02mm。端面與軸線的垂直度公差不大于，外徑的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差之半。外徑對內(nèi)孔的徑向圓跳動(dòng)不大于外徑公差之半。圖2.8 活塞桿外端形式（2）

37、活塞桿的材料和技術(shù)要求一般用中碳鋼調(diào)質(zhì)處理后作為活塞桿的材料，本設(shè)計(jì)中活塞桿的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)2025HRC?；钊麠U要在導(dǎo)向套中滑動(dòng)，一般采用或配合，在此采用的配合；與活塞的連接可采用H7/g6配合。安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差為0.025mm。外徑圓柱度不大于直徑公差之半、直線度在500mm上不大于0.03mm?；钊麠U加工完成后，在其表面進(jìn)行鍍鉻處理，鍍層厚度不大于0.02mm，并進(jìn)行拋光。2.5.2.4 導(dǎo)向套活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸有桿側(cè)蓋內(nèi)，用以對活塞進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。其外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置

38、，選用摩擦系數(shù)小。耐磨性好的青銅作為導(dǎo)向套的材料。導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)如圖2.9所示。圖2.9 導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)（1）導(dǎo)向套的材料導(dǎo)向套是活塞桿在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)起導(dǎo)向作用的零件，要求它具有良好的耐磨性和一定的機(jī)械性能，材料硬度不能太高。常用的材料有：青銅、耐磨鑄鐵、球墨鑄鐵、聚四氟乙稀和夾布酚醛樹酯等，可根據(jù)載荷的性危價(jià)格和用途來選擇。本設(shè)計(jì)采用青銅作為導(dǎo)向套的材料。（2）導(dǎo)向套的配合精度與表面粗糙度導(dǎo)向套內(nèi)徑尺寸的允許公差，一般推薦采用H7，表面粗糙度值為Ra0.8um。（3）導(dǎo)向套的技術(shù)要求導(dǎo)向套的滑動(dòng)面長度，隨缸徑的大小和活塞桿密封種類及用途而異，一般取活塞桿直徑的0.61.0倍。導(dǎo)向套的外徑與內(nèi)孔的同軸度

39、不大于公差之半。2.5.2.5 端蓋（1）缸蓋的材料常用端蓋的材料有鑄鐵和35號、45號鋼。本設(shè)計(jì)采用45號鋼。（2）缸蓋的配合精度與表面粗糙度缸蓋與缸體的配合面起定位和防止泄漏作用，一般采用H7/h6。配合表面的粗糙度值Ra1.6um。兼導(dǎo)向套的缸蓋與活塞的配合采用H8/f8。內(nèi)孔的表面粗糙度值為Ra0.8um。（3）缸蓋的技術(shù)要求1）配合表面的圓住度和圓度不大于相應(yīng)直徑公差之半。2）內(nèi)外圓表面的同軸度不大于0.03mm。3）端面對軸線的垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm。2.5.2.6 緩沖裝置由于液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。在它們的行程終端

40、，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和缸底部分時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊壓力和噪聲，甚至嚴(yán)重影響工作精度和引起整個(gè)系統(tǒng)元件的損壞。那么就須采用緩沖裝置來盡量避免這種機(jī)械碰撞。根據(jù)所查閱相關(guān)資料知，液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度在0.1以下時(shí)，不必采用緩沖裝置；在0.2以上時(shí)，就必須采用緩沖裝置。而在本設(shè)計(jì)中活塞運(yùn)動(dòng)的速度接近0.1m/s,因此必須采用緩沖裝置。緩沖裝置如圖2.10所示，當(dāng)活塞移近端蓋時(shí)，在緩沖長度內(nèi)，油腔油液只能經(jīng)過節(jié)流閥，因而使活塞受到制動(dòng)作用。同時(shí)，為了使制動(dòng)阻力大小可調(diào)，采用針形節(jié)流閥一起組成節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置。另外，液壓缸活塞桿回縮時(shí)，單向閥開啟，即可調(diào)節(jié)流閥旁通，此時(shí)液壓缸活塞桿以

41、最大速度回縮。此緩沖裝置緩沖作用均勻，沖擊壓力小，制動(dòng)位置精度高。圖2.10 緩沖裝置第3章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算3.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算。故只能先按參考文獻(xiàn)1中式（3-46）式估算閥類零件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布局后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但通常情況下，液壓系統(tǒng)的管路并不長，所以沿程的壓力損失比較小，可以不予考慮。壓力損失的驗(yàn)算應(yīng)按一個(gè)工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。3.1.1驗(yàn)算主缸液壓回路壓力損失（1）主缸快速下行主缸快速下行時(shí)，進(jìn)油路上通過換向閥6的流量為56.4L/min，通過單向閥13的流量為也為

42、56.4L/min，然后進(jìn)入液壓缸的無桿腔。因此，油路上的總壓降: 此值不大，不會(huì)使壓力閥開啟，故能確保泵的流量全部流入液壓缸?；赜吐飞?，液壓缸有桿腔中的油液通過液控單向閥9后，大部分流量經(jīng)閥6流回油箱，小部分油液經(jīng)閥21流回油箱。故在有桿腔中形成的背壓為: 此值較小，與原估計(jì)值相差不大，故不必重算。（2）主缸慢壓主缸慢壓時(shí)，由于外負(fù)載逐漸增大，故泵出口流量逐漸減少，壓力逐漸增大至25MPa，達(dá)到最大工作壓力，也即調(diào)壓閥5的調(diào)整值為25MPa?；赜吐飞?，液壓缸有桿腔中的油液通過背壓閥10、換向閥6、閥21流回油箱。當(dāng)快速下行結(jié)束時(shí)，在背壓閥的調(diào)壓作用下，實(shí)現(xiàn)慢速加壓過程。（3）主缸快速退回快退

43、時(shí)，油液進(jìn)油路上經(jīng)過閥6的流量為56.4L/min，在閥9處的壓力損失為0.1MPa，因此進(jìn)油路上的壓降為:此值較小，所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率是足夠的?；赜吐飞?，油液通過充液閥14流回油箱，因此回油路上的壓降為:此值較小，故不必充算。所以，快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力為: 3.1.2驗(yàn)算頂出缸液壓回路壓力損失（1）頂出缸向上頂出頂出缸頂出時(shí)，缸的工作壓力為16MPa，進(jìn)油路上通過閥6和閥21的流量均為56.4L/min。因此，進(jìn)油路上的壓降為: 回油路上，油液通過閥21流回油箱，其流量。因此，這時(shí)液壓缸回油腔的壓力為: 此值很小，故不必重算。所以，頂出缸頂出時(shí)液壓泵的最大工作壓力為： 安全閥18

44、的調(diào)整值須大于16MPa。3.2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算由于本液壓系統(tǒng)回路比較簡單，并選用的是恒功率變量軸向柱塞泵供油，功率使用合理；同時(shí)，油箱容積取了較大值，系統(tǒng)發(fā)熱溫升并不大，故不必進(jìn)行系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算。第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1設(shè)備控制要求液壓機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)要求能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)及手動(dòng)兩種控制方式。液壓機(jī)在正常工作時(shí)選擇自動(dòng)控制方式。4.1.1液壓機(jī)自動(dòng)工作狀態(tài)將轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動(dòng)工作狀態(tài),按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕：(1)液壓機(jī)滑塊靠自重快速下行。(2)液壓機(jī)滑塊慢下加壓。(3)接觸工件進(jìn)行壓制。(4)達(dá)到設(shè)定壓力開始保壓。(5)保壓延時(shí)到卸壓回程。(6)回程到位后,延時(shí)一定的時(shí)間頂出缸頂出。(7)頂出到位后,延時(shí)

45、一定的時(shí)間頂出缸退回。(8)延時(shí)一定的時(shí)間進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。4.1.2液壓機(jī)手動(dòng)工作狀態(tài)將轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動(dòng)工作狀態(tài)：(1)按“壓制、回程”按鈕,液壓機(jī)滑塊動(dòng)作,抬手停止。(2)按“頂出、退回”按鈕,頂出缸動(dòng)作,抬手停止。 4.2硬件設(shè)計(jì)YA32-200四柱萬能液壓機(jī)控制系統(tǒng)的輸入輸出情況：控制按鈕輸入7個(gè)，開關(guān)輸入6個(gè)，熱繼電器輸入1個(gè)，輸入點(diǎn)數(shù)共14個(gè)；指示燈輸出6個(gè)，電機(jī)控制輸出3個(gè)，輸出繼電器5個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)共14個(gè)；PLC是控制系統(tǒng)的核心，正確選擇PLC對保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著關(guān)鍵的作用。三菱公司的FX系列PLC的系統(tǒng)配置靈活，用戶可以選擇多種基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模

46、塊，組成不同的I/O點(diǎn)和不同功能的控制系統(tǒng)，各種配置都可以得到很高的性價(jià)比。FX系列PLC體積極小，其尺寸大多為90mm75mm87mm,卻具有很強(qiáng)的功能，很適合在機(jī)電一體化產(chǎn)品中使用，它的程序存儲量大，可以在線監(jiān)測，在線修改程序，可以用調(diào)制解調(diào)器和電話線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和編程，元件注釋可以存儲在程序存儲器中，便于程序的理解和修改?？紤]到經(jīng)濟(jì)等因素，選用FX2N32MR-001型PLC來實(shí)現(xiàn)對液壓機(jī)的控制，該P(yáng)LC有24點(diǎn)輸入，24點(diǎn)輸出，屬于繼電器輸出型，輸入輸出點(diǎn)數(shù)滿足要求并有一定的冗余。控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)液壓油的流向，按要求實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)的各種動(dòng)作。PLC接收熱繼電器、接近開關(guān)、控制按鈕等信號

47、，通過繼電器實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的啟停，對電磁鐵的通、斷電控制等。PLC控制系統(tǒng)的I/O分配表如表4.1所示。表4.1 PLC控制系統(tǒng)I/O分配表輸 入輸 出外設(shè)名稱端子外設(shè)名稱端子電機(jī)起動(dòng)按鈕SB0X0電液閥1DTY0電機(jī)停止按鈕 SB1X1電液閥2DTY1急停按鈕SB2X2電液閥3DTY2主缸壓制按鈕SB3X3電液閥4DTY3主缸回程按鈕SB4X4電磁閥5DTY4頂出缸頂出按鈕SB5X5柱塞泵電動(dòng)機(jī)M1Y啟動(dòng)接觸器KM1Y5頂出缸退回按鈕SB6X6柱塞泵電動(dòng)機(jī)M1工作接觸器KM2Y6熱繼電器觸點(diǎn) FRX7齒輪泵電動(dòng)機(jī)M2接觸器KM3Y7頂出到位開關(guān) DCX10起動(dòng)指示燈HL1Y10手動(dòng)方式選擇開關(guān)S

48、A1X11電機(jī)工作指示燈HL2Y11自動(dòng)方式選擇開關(guān)SA1X12保壓指示燈HL3Y12回程到位行程開關(guān)SQ1X13主缸初位指示燈HL4Y13減速加壓到位開關(guān)SQ2X14頂出缸初位指示燈HL5Y14壓制到位行程開關(guān)SQ3X15急停指示燈Y15PLC的外部接線圖如圖4.1所示。圖4.1 PLC外部接線圖4.3軟件設(shè)計(jì)由控制要求可知，所編程序應(yīng)包括三部分：主程序、手動(dòng)操作模式子程序、自動(dòng)操作模式子程序。（1）主程序設(shè)計(jì)主程序控制流程圖如圖4.2所示。圖4.2 主程序流程圖主程序梯形圖如圖4.3所示。圖4.3 主程序梯形圖（2）子程序設(shè)計(jì)手動(dòng)操作模式程序流程圖如圖4.4所示。圖4.4 手動(dòng)子程序流程圖手動(dòng)操作模式子程序梯形圖如圖4.5所示。圖4.5 手動(dòng)子程序梯形圖自動(dòng)操作模式子程序順序控制功能圖如圖4.6所示。圖4