畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-拉彎機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

ADDINCNKISM.UserStyle拉彎機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)OVERALLSTRUCTURALDESIGNOFTHEBENDINGMACHINE

摘要本文的主旨是根據(jù)現(xiàn)有的一些國內(nèi)外拉彎機(jī)生產(chǎn)廠家的現(xiàn)有資料以及發(fā)展現(xiàn)狀，對拉彎機(jī)的原理、用途以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹，同時(shí)參考現(xiàn)有的產(chǎn)品，對其提出一些缺點(diǎn)和不足，同時(shí)也會對其中一些優(yōu)勢加以采用。在本文中，對拉彎機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了一定的探究和改進(jìn)，同時(shí)是帶著問題去深入探索一些關(guān)鍵技術(shù)。通過提升拉彎機(jī)性能，實(shí)現(xiàn)了拉彎機(jī)在設(shè)計(jì)和制造階段的改進(jìn)，相較原本的機(jī)器大大縮短了設(shè)計(jì)周期，同時(shí)也逐步完善其結(jié)構(gòu)，通過相應(yīng)的改善，提高了拉彎機(jī)的自動化程度。現(xiàn)今的拉彎機(jī)在設(shè)計(jì)上存在很多問題，首先就是設(shè)計(jì)周期相對較長，同時(shí)設(shè)計(jì)成本也相對較高，而且還有一個(gè)更大的問題就是設(shè)計(jì)在后續(xù)的修改中存在著很大的問題。本文相比以往液壓拉彎機(jī)進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)，首先就是傳統(tǒng)的拉彎機(jī)對拉伸油缸的拉緊力有較高的要求，而且在實(shí)際運(yùn)行過程中，外界給予拉彎機(jī)的環(huán)境因素還是很多的，在環(huán)境因素的影響下，拉伸油缸的拉緊力較難控制，因此在本文中，主要是采用電液伺服系統(tǒng)控制拉伸油缸的拉緊力。這樣一來就有了很多的優(yōu)點(diǎn)，首先就是電液伺服系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢，電氣元件的信號傳輸相對較快，同時(shí)電氣元件的的線路連接和測量中相對較為方便，不僅如此，它還結(jié)合了液壓原件結(jié)構(gòu)緊湊，慣性小，重量輕，反應(yīng)快，輸出功率大，適合作動力元件等優(yōu)點(diǎn)，因此拉伸油缸的輸出拉力就會被定格在某一恒定壓力上。關(guān)鍵詞：拉彎機(jī);改進(jìn);自動化;液壓元件

AbstractThispaperfirstbrieflyintroducesthestructure,useandprincipleofthebendingmachine,expoundsthedevelopmentofsomemanufacturersathomeandabroad,aswellastheadvantagesanddisadvantages,andputsforwardtheresearchfocusofthistopic.Then,thefocusonthepullerstletsomekeytechnologiesandissuesofresearchandimprovement.Byimprovingtheelbowinthedesignandmanufacturingstage,shortenthedesigncycle,improvethefunctionofthebendingmachine,andautomatetheproduction.Intheactualresearch,thispapermainlystudiesandimprovesthebendingmachineinthefollowingaspects.Forthetraditionalbendingmachinedesigncycleislong,designcostishigh,difficulttomodifyandotherdefects.Becausethehydraulicbenderhashighrequirementsforthetensilecylindertensionforce,andintheactualprocessofwork,duetomanyexternalfactors,thetensilecylindertensionforceisdifficulttocontrol.Therefore,inthispaper,theelectro-hydraulicservosystemisusedtocontrolthetensilecylindertension.Theuseofelectricalcomponentsofthesignaltransmissionspeed,easylineconnection,easytomeasure,comparisonandcorrectionandotheradvantages,aswellastheoutputpowerofhydrauliccomponents,compactstructure,lightweight,lowinertia,fastreaction,suitableforpowercomponentsandotheradvantages,sothattheoutputpullofthestretchcylindertomeettherequirementsofmaintainingaconstantpull.Keywords:Topullthebender;Improvements;Automation;Hydraulicsyllasts緒論1.1概述拉彎機(jī)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用還是較為廣泛的，在飛機(jī)、汽車以及火車等大型機(jī)械上都有應(yīng)用，因此它主要適用于制造外形精度較高，尺寸較大的扳彎型材彎曲件和變曲率擠壓件。因此在飛機(jī)的框架設(shè)計(jì)，以及火車汽車的車窗等密封型材上經(jīng)?？吹嚼瓘潤C(jī)的應(yīng)用。拉彎機(jī)通常情況下分為轉(zhuǎn)臂式和轉(zhuǎn)臺式兩類。在應(yīng)用方面也有一定的分類，如在型材的折彎上主要是采用型材拉彎的方式，從理論上來講就是讓材料超過其屈服極限使之彎曲變形，然后讓其有一定的軸向力，再利用空槽磨具使其發(fā)生彎曲，在卸載之后，拉彎的零件曲率半徑會出現(xiàn)一定的回彈現(xiàn)象，這就使得拉彎機(jī)在某些方面具備一定的特點(diǎn)，通過研究發(fā)現(xiàn)，為保證避免此現(xiàn)象的發(fā)生，需要在運(yùn)動過程中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，因此在拉彎工藝的設(shè)計(jì)上也有很大的講究，在拉彎機(jī)的設(shè)計(jì)中也要主要考慮實(shí)際的工作因素。對于拉伸彎曲的研究，似乎已經(jīng)有很長時(shí)間的歷史了，可以說早在中國古代就有很廣泛的應(yīng)用，拉伸彎曲其實(shí)就是一個(gè)相對復(fù)雜的塑性變形的過程，在工作過程中很容易發(fā)生力之間的相互作用，這對工件的加工都有很大的影響，從理論方面考慮“先彎后拉”可以提高工作的效率，實(shí)現(xiàn)同步工作，這樣做對于工件的加工還是有一定的好處的，這樣工件的回彈量最小。但是考慮到實(shí)際的工作環(huán)境，工件與彎曲模具很難緊密的貼合，或者即便是貼合由于摩擦力的作用，工件也會非常容易的受到損害；通過采用“先拉后彎”的方案，工件會有很不錯(cuò)的力學(xué)性能，最明顯的就是均勻的塑性變形，但是這樣的工藝方案也有很大的弊端，比如卸載后回彈會非常的大，因此在現(xiàn)場的實(shí)際環(huán)境中，一般情況下都采用“先拉后彎最后補(bǔ)拉”的復(fù)合方案。通俗的說就是先讓工件進(jìn)行一定程度上的彎曲，然后再進(jìn)行補(bǔ)拉，從理論上講，這樣做的好處就是可以使纖維均勻伸長，同時(shí)具有相對優(yōu)良的應(yīng)力分布，同時(shí)也能消除別的應(yīng)力狀態(tài)的影響[2]。1.2拉彎機(jī)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在國內(nèi)拉彎機(jī)的發(fā)展也是非常廣泛的，就拿西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的nrp一8型材拉彎機(jī)舉例，它具有非常高的力學(xué)性能，同時(shí)也有其領(lǐng)先于世界的技術(shù)參數(shù)：其加工范圍能夠達(dá)到3-9m,單每一個(gè)拉伸缸的行程就有900mm,它的搖臂最大轉(zhuǎn)角為90度，搖臂的長度也能達(dá)到6米多，最大彎曲角度為220度。佛山利多鋁型材拉彎設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LWS一6—633KN雙轉(zhuǎn)臂液壓拉彎機(jī)，其技術(shù)參數(shù)為：轉(zhuǎn)臂的缸最大拉力(雙缸)633KN／21Mpa，材料拉伸油缸最大拉力(雙缸)453KN／21Mpa，夾緊油缸最大夾緊力(單缸)105KN／21Mpa。最大拉彎有效弧長：L=600，最小拉彎半徑：R=300，最大裝夾斷面：150×150×4(厚度)電動機(jī)功率：4KW、7．5KW各l臺。彎曲速度：max≤O．30m。外形尺寸：長×寬×高=9000×3300×1060。設(shè)計(jì)總是朝著最優(yōu)化的方向發(fā)展。目前我國在拉彎機(jī)的研發(fā)上已經(jīng)獲得了一定成果，基本上可以實(shí)現(xiàn)自動控制。在國外某拉彎機(jī)的價(jià)格以達(dá)到百萬之多，其原因就是它能夠?qū)崿F(xiàn)三維拉彎。目前國內(nèi)的拉彎機(jī)技術(shù)雖然已經(jīng)達(dá)到了世界水平，但是其成本過高，通用性相對較差，因此在目前的市場上很難得到普及，這也是我們研究本文的意義所在！1.3課題主要研究目的及內(nèi)容本課題鑒于現(xiàn)有拉彎機(jī)的一些弊端，改進(jìn)和完善了傳統(tǒng)的拉彎機(jī)的，使設(shè)計(jì)成本減少，提高其設(shè)計(jì)質(zhì)量以及縮短設(shè)計(jì)周期的目的，可以提高自動化的程度，以適應(yīng)當(dāng)今社會發(fā)展迅速的潮流。本課題的內(nèi)容主要是：通過優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對拉彎機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括對總體結(jié)構(gòu)方案的確定、主要零部件的設(shè)計(jì)與校核、對拉伸油缸部分的改進(jìn)設(shè)計(jì)和最終電控部分的設(shè)計(jì)。其主要要求如下：在工作過程中，可以實(shí)現(xiàn)對拉伸速度的調(diào)控；保證夾鉗兩側(cè)產(chǎn)生的拉力相等，避免因?yàn)槭芰Σ痪默F(xiàn)象而導(dǎo)致工件變形嚴(yán)重，影響最終的效果；在進(jìn)行拉伸前，對工件實(shí)行夾緊，定位精準(zhǔn)，防止脫落；可以對擺臂的速度可擺動角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。以下是設(shè)計(jì)要求：可拉彎材料包括鋁型材、小斷面鋼材、不銹鋼型材等等；可拉彎材料長度為1.2-4m；最大裝夾斷面為100*100mm；可彎曲最小半徑為0.25m（轉(zhuǎn)臂最大轉(zhuǎn)角處被彎曲弧長所對圓心角為120°）；最大力矩:≤300kN?m；轉(zhuǎn)臂油缸的最大拉力為200kN；拉伸油缸最大拉力為254kN；夾頭油缸最大夾緊力為92kN。第二章拉彎機(jī)總體結(jié)構(gòu)確定2.1拉彎機(jī)的功能介紹本研究所設(shè)計(jì)的拉彎機(jī)是一種利用在飛機(jī)工業(yè)上的專用設(shè)備，它是根據(jù)廠家的實(shí)際需要設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)過程中主要是考慮到拉彎機(jī)的一些性能，以及所期望達(dá)到的效果進(jìn)行考究，本次的設(shè)計(jì)主要是考慮鋁型材、不銹鋼以及小端面的鋼材，同時(shí)也要考慮到彎曲部分不能有任何褶皺，要保證其彎曲后的光滑性，考慮到一定的通用性，需要對不同尺寸的型材進(jìn)行拉彎成型，因此本機(jī)器具有一定的通用性，同時(shí)在工件的加工過程中，可以根據(jù)實(shí)際情況對攻堅(jiān)的長度和角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。塑型材最終形狀見圖2.1：圖2.1拉彎成型的型材本液壓拉彎機(jī)總長5300mm，總高1350mm。放置模板的工作臺尺寸為850*1600mm。夾持鋁型材、不銹鋼以及小端面的鋼材的長度1.2-4m，最大裝夾斷面：100*100mm；可彎曲最小半徑：0.25m。2.2拉彎機(jī)總體結(jié)構(gòu)確定拉緊機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)以及彎曲機(jī)構(gòu)是液壓拉彎機(jī)的重要組成部分，當(dāng)然還需要有電氣系統(tǒng)。對于拉彎機(jī)來說最主要的就是液壓系統(tǒng)，彎曲機(jī)構(gòu)是由大臂、小臂再加上驅(qū)動大臂和小臂的油缸組成。而對于拉緊機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)也需要靠相應(yīng)的油缸來驅(qū)動。轉(zhuǎn)臺式和轉(zhuǎn)臂式是拉彎機(jī)的重要組成部分，而對于本文主要是考慮了轉(zhuǎn)臂式結(jié)構(gòu)。液壓拉彎機(jī)外形圖如圖2.2所示：(在這里需要做一個(gè)聲明，由于拉彎機(jī)是左右對稱的結(jié)構(gòu)，因此在這里采用了簡圖，表達(dá)了一半的內(nèi)容)圖2.2拉彎機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖下面我們來分析一下拉彎機(jī)的動作過程，當(dāng)然啟動電源和油泵是準(zhǔn)備工作，隨后的動作如下：1．放上型材5，夾緊油缸4將型材夾持。2．接下來需左右拉伸油缸1，將工件進(jìn)行預(yù)緊。3．大臂2在油缸12的推動下開始動作，型材開始在模板上成型。4．小臂3在油缸6推動下動作，型材在模板上成型，直至達(dá)到所需形狀。5．將設(shè)備恢復(fù)至原位。對于拉彎機(jī)來說也具備以下的功能（機(jī)械調(diào)整）:首先就是大臂的位置可以通過6來調(diào)整，但是這僅僅是相對大臂的位置，其次就是拉伸油缸也可以進(jìn)行調(diào)整，夾緊塊則是可以根據(jù)拉伸油缸的位置進(jìn)行超過六分之五圓的調(diào)整，可以進(jìn)行一定的調(diào)整。第三章液壓拉彎機(jī)主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1拉彎機(jī)工作原理本課題的研究方向是液壓式拉彎機(jī)，本研究所涉及的液壓拉彎機(jī)的工作原理如圖3.1所示：圖3.1液壓拉彎機(jī)的工作原理液壓拉彎機(jī)整體的工作流程：1．油缸2對型材8進(jìn)行夾緊處理。2．油缸1對型材8進(jìn)行拉伸，保持緊湊狀態(tài)。3．對于油缸5它的作用是非常重要的，它能夠通過限制大臂6的位置讓其在位置A到位置B之間運(yùn)動。4．在到達(dá)預(yù)設(shè)位置B后，此時(shí)固定大臂不動，然后通過鉸鏈連接的油缸3推動小臂進(jìn)行運(yùn)動，最終到達(dá)位置C停止。5．反復(fù)運(yùn)動，直到下一流程的開始。特別說明：1．油缸加持位置是可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的，當(dāng)然調(diào)節(jié)范圍是在沿拉完線的方向，這樣就可以增強(qiáng)機(jī)械的通用性，即可以加工不同長度的型材。2．夾持頭可以調(diào)節(jié)其上下位置，這樣就可以讓型材適應(yīng)模具表面。由圖2.3可見，拉彎機(jī)是通過油缸3和油缸5實(shí)現(xiàn)彎曲功能的，對于運(yùn)動過程的分析我們可以參照下面的運(yùn)動過程來進(jìn)行，放置在大臂和小臂上方的是用于制造汽車玻璃形狀的模具。鋼件被加緊之后，油缸5就開始運(yùn)動，這樣小臂會隨著大臂來運(yùn)動，在通過模具的作用，這樣就可以實(shí)現(xiàn)初步的彎曲。這還沒有完，接下來大臂將被鎖緊，油缸將會推動小臂進(jìn)行運(yùn)動，當(dāng)然這樣的運(yùn)動是相對于大臂而言的，進(jìn)而通過小臂的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)我們想要的形狀。為了增加其通用性，我們這里完全可以滿足不同型號的車窗，這是通過彎曲部分的長度來控制的。這樣一來就需要我們采用可調(diào)節(jié)的連接，尤其是大臂與小臂之間，同時(shí)對于連接油缸的滑塊我們也進(jìn)行了優(yōu)化，即采用方形滑塊結(jié)構(gòu)，既能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的固定，又不容易出現(xiàn)相互脫落。當(dāng)然兩者之間也會有一些不同，那就是采用了可以調(diào)整的加持機(jī)構(gòu)，這樣的作用就是方便加持。不單單如此，小臂與大臂的旋轉(zhuǎn)角度也進(jìn)行了一定的優(yōu)化，對油缸也進(jìn)行了限位處理，就是達(dá)到一定的伸縮量之后，油缸不會繼續(xù)前進(jìn)，這樣其實(shí)就是加了一個(gè)行程開關(guān)，保護(hù)我們的裝置不受破壞。3.2輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.2.1夾持機(jī)構(gòu)本設(shè)計(jì)中夾持機(jī)構(gòu)通過摩擦力實(shí)現(xiàn)對工件的夾持，而且本研究優(yōu)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)非常簡單而且增加了其合理性。對于這套折彎機(jī)主要是采用上下塊分離夾緊的方式進(jìn)行工作的，因此本套系統(tǒng)優(yōu)化了以往的結(jié)構(gòu)。對于一些細(xì)節(jié)的處理也是非常的講究的，首先就是螺栓連接的可靠性，以及夾緊塊采用的是鋸齒狀這些都是為了在呢個(gè)價(jià)裝置的可靠性和穩(wěn)定性。為了滿足不同形狀和尺寸的型材，使用如圖3.2所示的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：圖3.2夾持機(jī)構(gòu)與拉伸機(jī)構(gòu)相對轉(zhuǎn)動原理圖從圖中可以看出，夾持機(jī)構(gòu)和拉伸機(jī)構(gòu)之間可以實(shí)現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動，正是由于這樣的相對轉(zhuǎn)動，這使油缸與拉伸油缸之間的摩擦力加大，從而進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)緊固。3.2.2拉緊機(jī)構(gòu)此部分的設(shè)計(jì)則是根據(jù)適用不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，首先就是拉緊機(jī)構(gòu)可以相對于銷比進(jìn)行移動，而對于加持機(jī)構(gòu)和拉緊機(jī)構(gòu)則是在其中間增加了一個(gè)導(dǎo)向桿，這個(gè)導(dǎo)向桿的作用還是非常大的，他的最大作用就是能夠保障兩機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性！3.2.3切斷機(jī)構(gòu)對于切斷機(jī)構(gòu)則是采用跟加持機(jī)構(gòu)相似的原理，采用上下塊分離的形式進(jìn)行工作，將下塊股東，上塊進(jìn)行切割運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了整體的穩(wěn)定性。3.2.4機(jī)架對于機(jī)架來說這是一個(gè)輔助機(jī)構(gòu)，但是也是不可或缺的，優(yōu)良的機(jī)架可以保障床身的穩(wěn)定性，同時(shí)機(jī)架的另一個(gè)作用就是放油箱，同時(shí)大臂也是在機(jī)架上固定的，因此機(jī)架是所有機(jī)構(gòu)的結(jié)合處，因此機(jī)架需要采用優(yōu)良的結(jié)構(gòu)以及材料，目的就是為了讓機(jī)床更穩(wěn)定。3.3液壓系統(tǒng)工作原理液壓系統(tǒng)原理圖見圖3.3所示。圖3.3液壓控制系統(tǒng)原理圖其工作流程如下：1．通過電磁換向閥實(shí)現(xiàn)對油缸的夾緊。2．拉伸油缸開始工作，同時(shí)在過程中，根據(jù)實(shí)際的工作情況對其速度和力進(jìn)行調(diào)節(jié)。3．大臂進(jìn)行擺動。4．小臂隨之?dāng)[動。5．在完成指定的工作任務(wù)后，電磁換向閥進(jìn)行切斷運(yùn)動。6．復(fù)位。3.4計(jì)算彎曲力矩通過拉彎力矩公式，可以知道，當(dāng)拉彎的半徑越小時(shí)所受到的力矩越大，因此以最小半徑彎曲時(shí)的力矩為彎曲彎力矩，公式如下：（3-1）其中：為彈性應(yīng)力；為管材內(nèi)徑；為管材壁厚；為屈服應(yīng)力；（3-2）3.5工況分析查閱資料可得液壓缸的機(jī)械效率，0.90~0.95，取=0.91；取液壓缸運(yùn)動部件的質(zhì)量為40（活塞桿和模具）。摩擦系數(shù)的選取：靜摩擦系數(shù)=0.2，動摩擦系數(shù)=0.1。、液壓缸活塞桿靜摩擦力：（3-3）液壓缸活塞桿動摩擦力：==0.1×40×9.8=39.2（3-4）、負(fù)載慣性力：取速度差0.023，啟動時(shí)間=0.2則==4（3-5）、工作負(fù)載力：（3-6）、液壓缸密封摩擦力：根據(jù)實(shí)際情況估取為=300（3-7）3.6液壓泵的校核由工況分析知，液壓缸在彎曲管材結(jié)束時(shí)出現(xiàn)最高壓力，即，此時(shí)液壓缸的輸入流量較小，也就是說進(jìn)油路的液壓元件較少。故液壓泵至液壓缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為。由此算得液壓泵的最高壓力為：=+=31.6+0.5=32.6（3-8）由上述可得知，液壓泵所需的最大供油流量，按液壓缸的最大輸入流量（）來估算。取系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，則：=1.1×23.98=26.378（3-9）根據(jù)系統(tǒng)所需流量，初選變量液壓泵的轉(zhuǎn)速為。取液壓泵的容積效率,根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：（3-10）式中——液壓泵的排量，；——液壓的轉(zhuǎn)速，；——液壓泵的最大流量，；——液壓泵的容積效率；根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算得液壓泵的排量參考值為：==19.54（3-11）參考以上計(jì)算結(jié)果，查閱產(chǎn)品樣本，查詢《新編液壓技術(shù)實(shí)用手冊》，選用規(guī)格相近的25※CY14-1B壓力補(bǔ)償變量型斜盤式軸向柱塞泵。其額定壓力,排量，額定轉(zhuǎn)速，容積效率，故此其額度定流量為：==1500×25×0.92=34.5（3-12）而系統(tǒng)所需液壓泵的最大流量:(3-13)由此可知，滿足系統(tǒng)對流量的要求。第四章拉彎機(jī)拉伸油缸部分的設(shè)計(jì)改進(jìn)在對拉彎機(jī)進(jìn)行使用的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，很多類似的產(chǎn)品在工作過程中都能表現(xiàn)出良好的功能特性，但是在拉伸油缸的部分會出現(xiàn)控制不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，雖然問題很小，但是對于輸出拉力難以控制的話會導(dǎo)致對產(chǎn)品外觀造成影響，嚴(yán)重的話，還會導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生斷裂，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。綜合考慮各種驅(qū)動控制方式，最終選取電液伺服系統(tǒng)。4.1電液伺服系統(tǒng)簡介電液伺服系統(tǒng)是一種通過電能和液壓能進(jìn)行轉(zhuǎn)化而完成控制任務(wù)的系統(tǒng)，在整個(gè)工作過程中，首先由電機(jī)釋放電能，同時(shí)釋放對應(yīng)的模擬信號，經(jīng)由伺服放大器進(jìn)行信號的放大，再將信號輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上【3】o4.1.1指令信號源指令信號源是輸入信號，通過不同的信號發(fā)生裝置對伺服放大器進(jìn)行信號輸入，形式多種多樣，其作用是發(fā)布對應(yīng)的工作指令。4.1.2伺服放大器伺服放大器的主要作用為對信號進(jìn)行接收和反饋，通過對信號進(jìn)行放大實(shí)現(xiàn)其比較，通過不同的端子輸入來進(jìn)行負(fù)反饋時(shí)的信號補(bǔ)償，并且可以根據(jù)電流大小引起的溫度變化來進(jìn)行一定的校核補(bǔ)償。在進(jìn)行信號放大的過程中，部分為有效信號，部分為誤差信號，伺服放大器會將誤差信號進(jìn)行處理，施加到電液伺服閥上。同時(shí)，伺服放大器好具備過載保護(hù)和短路保護(hù)能力，當(dāng)信號值過大或者伺服放大器內(nèi)部出現(xiàn)短路的情況，伺服放大器會自動停止，防止自身內(nèi)部線圈和結(jié)構(gòu)的損壞，也保證了人的操作安全問題。在負(fù)反饋的過程中，伺服放大器可以調(diào)節(jié)自身輸出電流的大小和振幅以及頻率，滿足不同的實(shí)際電流情況。4.1.3電液伺服閥電液伺服閥在電液伺服控制系統(tǒng)中起到了十分重要的作用，通過電液伺服閥可以將控制結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接在一起，真正實(shí)現(xiàn)了電液之間的轉(zhuǎn)換。在整個(gè)系統(tǒng)中，電液伺服閥是及其重要的部分，要求其在運(yùn)行過程中的精準(zhǔn)度必須足夠高，同時(shí)密封性需要有所保障，防止在工作過程中因?yàn)橛臀酆突覊m等問題影響到了其工作性能，出現(xiàn)減少使用壽命的狀況。電液伺服閥在工作過程中實(shí)現(xiàn)了用小的信號來控制輸出較大功率裝置的作用，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作效率的好壞，直接受它的特性影響4.1.4液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件由液壓馬達(dá)、液壓缸以及擺動馬達(dá)組成。這三種執(zhí)行元件的作用都是根據(jù)電液伺服閥所輸出的壓力和流量進(jìn)行相應(yīng)的直線、旋轉(zhuǎn)和擺動運(yùn)動，在工作過程中，執(zhí)行元件的參數(shù)和性能也在一定程度上影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能，在進(jìn)行液壓缸的選取時(shí)，要遵循密封性良好、摩擦力小的原則，而進(jìn)行液壓馬達(dá)的選取時(shí)，要保證其在速度較低時(shí)的運(yùn)動特性良好。4.1.5反饋傳感器在執(zhí)行元件產(chǎn)生執(zhí)行動作之后，需要對其運(yùn)動動作進(jìn)行一定的定位和反饋，這時(shí)就要用到反饋傳感器了，反饋傳感器可以對執(zhí)行元件的速度、位移、加速度進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制[4l。4.1.6電液伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)在伺服放大器和伺服電機(jī)部位為電氣元件，通過信號線進(jìn)行連接，信號傳遞速度快、精準(zhǔn)程度高，同時(shí)較大的節(jié)約了工作空間，同時(shí)伺服電機(jī)具有負(fù)反饋功能，可以根據(jù)執(zhí)行元件不同的運(yùn)動信息進(jìn)行調(diào)整控制，實(shí)現(xiàn)了自動化、智能化控制策略。而液壓元件具有響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)因其結(jié)構(gòu)原因，整體結(jié)構(gòu)比較緊固，慣性較小，可以實(shí)現(xiàn)較大功率的輸出【5]。電液伺服系統(tǒng)在很多行業(yè)都得到了大范圍的使用。4.1.7電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟根據(jù)不同的項(xiàng)目和具體的問題會有不同的設(shè)計(jì)思路以及設(shè)計(jì)步驟，本文在設(shè)計(jì)思路上采用的是工業(yè)上比較常見的頻率法，通過參考總體的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)運(yùn)算，再通過反復(fù)的檢查和計(jì)算，對其結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進(jìn)行校核運(yùn)算，最終實(shí)現(xiàn)能夠在要求和標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行正常工作。設(shè)計(jì)步驟如下：1．通過對整體的結(jié)構(gòu)參數(shù)分析總結(jié)，確定總體的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要求。2．初步設(shè)定方案，比較分析幾種方案，選擇出最優(yōu)的方案，并繪制其原理圖。3．在靜止?fàn)顟B(tài)下對整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，包括容量、流量、液壓、氣壓等參數(shù)進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)和規(guī)劃。4．繪制各個(gè)元件的動態(tài)特性曲線圖，并且據(jù)此進(jìn)行分析，確定相關(guān)的動態(tài)參數(shù)，繪制相應(yīng)的流程圖。5．對整體的動力裝置及其他輔助裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)還要對系統(tǒng)各個(gè)部件結(jié)構(gòu)的工藝性進(jìn)行檢查分析，確保在可靠程度、安全性能、使用時(shí)間、經(jīng)濟(jì)性方面均能滿足使用要求。各個(gè)步驟可以交叉同步進(jìn)行。各步驟簡要說明如下：1．設(shè)計(jì)要求(1)最終的執(zhí)行元件的動態(tài)信息需要的控制方式。(2)確定負(fù)載的相關(guān)參數(shù)。(3)進(jìn)行動態(tài)特性分析，包括其相關(guān)參數(shù)的分析。(4)對性能指標(biāo)進(jìn)行確定：a)精度要求：在工作過程中因?yàn)殡娏黝l率突變而引發(fā)的信號波動而產(chǎn)生的誤差；執(zhí)行元件在運(yùn)動過程中受到的阻力、損失的熱能和死角位置產(chǎn)生的誤差；在反饋過程中因?yàn)殡娏?、信號等能量損失造成的誤差。b)動態(tài)品質(zhì)要求：包括穩(wěn)定性和快速性。在工作過程中，很容易出現(xiàn)突變和波動現(xiàn)象，需要我們對頻率和峰值進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。而響應(yīng)速度是在進(jìn)行起動和信號輸入輸出時(shí)特性，響應(yīng)速度越快，其工作性能越好。c)工作條件及其它要求，包括：1)對外界環(huán)境需要有所要求，包括溫度、噪音、粉塵、和風(fēng)速等都會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響。2)其它條件比如安全性能、使用時(shí)間、可靠程度、經(jīng)濟(jì)性方面均能滿足使用要求。2．初步確定設(shè)計(jì)方案，繪制原理圖根據(jù)總體的設(shè)計(jì)要求和相關(guān)參數(shù)，對本次設(shè)計(jì)方案進(jìn)行初步確定，包括以下內(nèi)容：控制的形式、動力元件的選用、液壓伺服的控制方式、執(zhí)行元件的適用類型以及伺服類型，這些都需要根據(jù)總體要求進(jìn)行確定。在完成上述內(nèi)容的確定之后，需要繪制原理圖，通過對原理圖的繪制，實(shí)現(xiàn)對整體運(yùn)動控制的描述。注意在進(jìn)行原理圖的繪制過程中需要對不用結(jié)構(gòu)的信號和電流形式進(jìn)行區(qū)別和分開描述。3．根據(jù)靜態(tài)計(jì)算確定動力元件參數(shù)和選擇其它組成元件(1)動力元件設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分了解動力系統(tǒng)的所需動力，以此為依據(jù)，進(jìn)行油壓和元件、閥門規(guī)格的選取，首先需要確定油壓，再根據(jù)油壓對其他因素進(jìn)行合理的匹配，最終還要結(jié)合其他結(jié)構(gòu)和因素進(jìn)行綜合考慮，實(shí)現(xiàn)對動力元件的設(shè)計(jì)。a)供油壓力的選擇選擇和計(jì)算時(shí)，我們要充分考慮到實(shí)際的因素，通常情況下，油壓越高，其所需要輸出的流量越少，可以減少輸油管道的長度和其他對應(yīng)元件的尺寸和質(zhì)量，降低了一定的成本。但是油壓不能過高，一旦超過28MPa，就會使管道和其他元件的尺寸增加，因?yàn)樵械某叽绮⒉荒軡M足液壓油在運(yùn)動過程中產(chǎn)生的壓力需求，強(qiáng)度方面不滿足條件。另一方面，當(dāng)油壓過高時(shí)，響應(yīng)時(shí)間短，響應(yīng)速度快，需要與之匹配的元件提高精準(zhǔn)度才能增加整體的性能，從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，油壓不應(yīng)過大。在工業(yè)生產(chǎn)中，通常情況下，油壓為2.5-14MPa，這樣的油壓區(qū)間既可以滿足正常的生產(chǎn)工作任務(wù)，還可以減少對元件和其他結(jié)構(gòu)的沖擊，在一定程度上提高了機(jī)構(gòu)的使用壽命，同時(shí)，低壓力的液壓油在運(yùn)動過程中很容易進(jìn)行控制，有助于減少泄露現(xiàn)象的發(fā)生，在運(yùn)動過程中較為安全，不會發(fā)生大規(guī)模的漏油而引起火災(zāi)的現(xiàn)象。在選擇油壓時(shí)還需要我們進(jìn)行綜合考慮，才能進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。b）執(zhí)行元件的選擇通常情況下，執(zhí)行元件的選擇可以選擇較大的機(jī)構(gòu)，這樣可以較大的滿足在運(yùn)動過程中的負(fù)載需求，同時(shí)較大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)還會增加整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證在執(zhí)行過程中可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。但是需要有所限制，如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)過大的話，會增加動力系統(tǒng)的負(fù)載，同時(shí)，在空行程時(shí)還會造成極大的能源浪費(fèi)，因此在選擇執(zhí)行元件的過程中，需要綜合進(jìn)行考慮，對其和其他元件的配合、和其他機(jī)構(gòu)的配合、自身的負(fù)載需求、工作效率等進(jìn)行分析。c)伺服閥的選擇在對伺服閥進(jìn)行選擇的過程中，需要充分考慮整體系統(tǒng)的工作要求，在伺服閥的輸入輸出能力上進(jìn)行分析運(yùn)算，保證在其額定流量之上，一般來說，其輸出能力為額定流量的115%，在高速度的系統(tǒng)中需要提高到130%。除了輸出能力之外，還需要對以下因素進(jìn)行分析考慮：(一)隨著流量的增加，伺服閥可以根據(jù)壓力的大小進(jìn)行調(diào)整。(二)密封性良好，防止泄露問題的發(fā)生。(三)減少因環(huán)境因素如溫度、沖擊、振動而引起的誤差。(四)根據(jù)整體的工作要求選定合適的頻寬區(qū)間，保證頻寬的合理性。頻寬太大，容易對整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生自身的干擾。(五)避外界對其的污染。(六)使用壽命、工作時(shí)間、成本等。(2)其他組成元件的選擇在其他組成元件，例如反饋傳感器、檢測器、誤差放大器的選擇中也需要我們進(jìn)行綜合考慮。首先我們對其精度進(jìn)行控制，在很多情況下，這些元件的精準(zhǔn)程度在很大程度上影響了整體的使用性能。反饋傳感器中，通過對輸出信號進(jìn)行進(jìn)一步的監(jiān)測和反饋，實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)償，提高了整體系統(tǒng)的精準(zhǔn)性；檢測器也是同樣的道理，通過檢測運(yùn)動過程中的誤差大小，實(shí)現(xiàn)了對整體運(yùn)動精準(zhǔn)度的控制；誤差放大器可以將電流中細(xì)小的變化、波動、損耗進(jìn)行信號方法，傳遞給處理器進(jìn)行放大處理，實(shí)現(xiàn)對信號的精度補(bǔ)償。這些元件的共同配合使用實(shí)現(xiàn)了整體的高精度、良好的穩(wěn)定性。4．計(jì)算動靜態(tài)品質(zhì)，確定開環(huán)增益和校正裝置(1)對各個(gè)元件進(jìn)行分析和選擇，在選擇后初步運(yùn)算繪制出其動態(tài)特性圖，并將其進(jìn)行整理，繪制圖。(2)通過各個(gè)元件的動態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)對整體系統(tǒng)穩(wěn)定性的運(yùn)算。(3)對各個(gè)元件進(jìn)行分析，確定誤差精度。(4)，通過上述對整體系統(tǒng)穩(wěn)定性以及誤差的計(jì)算進(jìn)行初步選定，根據(jù)選定結(jié)構(gòu)，再代入整體系統(tǒng)進(jìn)行校核，反復(fù)校核選取，最終確定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。4.2電液伺服系統(tǒng)控制液壓拉彎機(jī)拉伸油缸拉緊力的研究圖4.1為本控制系統(tǒng)的原理圖。圖4.1控制系統(tǒng)原理圖其中，ei—系統(tǒng)給定電壓，—比較環(huán)節(jié)的輸出電壓，ef—傳感器反饋電壓。圖4.2為液壓拉彎機(jī)力控制系統(tǒng)的方塊圖。圖4.2液壓拉彎機(jī)力控制系統(tǒng)方塊圖其中，K—伺服放大器增益，KSU—電液伺服閥流量增益，KC—壓力一流量增益，KS—負(fù)載剛度，AP—液壓缸工作面積，VI—總壓縮容積，WSU—電液伺服閥固有頻率，M1—負(fù)載質(zhì)量，Be—系統(tǒng)的有效體積彈性模數(shù)(包括液體、連接管道和工作腔體的機(jī)械柔度)，BL—負(fù)載粘性阻尼系數(shù)。4.2.1控制系統(tǒng)供油壓力的選擇根據(jù)拉力實(shí)驗(yàn)測得：拉伸油缸的最大拉伸力R。=1350N。根據(jù)課題的要求和相關(guān)分析，本設(shè)計(jì)使用的油壓不宜過大，初步定位P=6.3MPa。因?yàn)樨?fù)載壓力滿足時(shí)，整體的系統(tǒng)性能最好，伺服閥輸出能力最佳。而過大的油壓會使其他結(jié)構(gòu)的成本增加，最終造成一定的浪費(fèi)現(xiàn)象，為了保障經(jīng)濟(jì)性。所以取PL=4.2MPa。4.2.2液壓缸的設(shè)計(jì)根據(jù)公式:(4-1)可得到液壓缸有效工作面積(4-2)對于活塞,根據(jù)公式要求（4-3）其中，--活塞桿材料的許用應(yīng)力，單位為帕(Pa)。當(dāng)活塞桿材料為碳鋼時(shí)，=100～120MPa。由此得出：（4-4）初選d=16mm,由公式：（4-5）得D=26mm,其中，D為油缸內(nèi)徑。又因?yàn)楫?dāng)活塞桿受拉時(shí)，應(yīng)滿足：d=(O.3~0.5)D，綜合考慮以上因素，選取油缸內(nèi)徑D為32mm。計(jì)算液壓缸外徑D1：根據(jù)公式：(4-6)其中，一缸體壁厚(m)，一缸體材料許用應(yīng)力(Pa)，，一材料抗拉強(qiáng)度(Pa)，對于40Cr，取值為750MPa,n一安全系數(shù)，這里取n=5，P一液壓缸最大工作壓力(Pa)，這里取P=Ps。故得：（4-7）可取=8mm，則液壓缸外徑為：（4-8）得出液壓缸實(shí)際有效面積：（4-9）由于本設(shè)計(jì)中負(fù)載剛度較小，所以活塞的行程不宜選的過小。這罩取活塞的行程H為20厘米。4.2.3活塞桿強(qiáng)度校核活塞桿強(qiáng)度的校核1）、活塞桿是液壓缸的重要工作部件，液壓缸的強(qiáng)度可以決定它的的工作能力和性能。若活塞桿強(qiáng)度較低，容易發(fā)生事故，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致整個(gè)液壓系統(tǒng)癱瘓失去正常工作的能力?；钊麠U的強(qiáng)度校核公式如下：（4-10）式中——活塞桿上的作用力，N；——活塞桿材料的許用應(yīng)力，；（取=240）依據(jù)上市計(jì)算得：（4-11）而，因此知活塞桿強(qiáng)度足夠。2）、另外，活塞桿一般都具有螺紋、退刀槽等結(jié)構(gòu)。這些部位一般都是活塞桿上的危險(xiǎn)截面，為了保證他們強(qiáng)度，需要對其進(jìn)行強(qiáng)度校核，其計(jì)算公式如下：（4-12）式中——為活塞桿上的拉力，；——危險(xiǎn)截面直徑，m；根據(jù)實(shí)際情況取，代入數(shù)據(jù)得：（4-13）由于，故強(qiáng)度足夠。3）、活塞穩(wěn)定性的驗(yàn)算若時(shí)，需要對活塞桿進(jìn)行彎曲穩(wěn)定性的驗(yàn)算，安裝距離為。本設(shè)計(jì)的安裝距，故不需進(jìn)行穩(wěn)定性的驗(yàn)算。4.2.4負(fù)載的信息已知的負(fù)載條件有：負(fù)載剛度，負(fù)載質(zhì)量M1=4kg，負(fù)載截面積：，最大空載速度。4.2.5選擇伺服閥伺服閥最大空載流量由U和Ap確定:（4-14）伺服閥壓降：（4-15）根據(jù)Qom=46.8L/min和Pu=2.1MPa選擇FF106-63型電液伺服閥。它的技術(shù)參數(shù)為：額定供油壓力P=2lMPa，額定電流I=15mA，額定流量Qo=63L/min.伺服閥流量增益：（4-16）其流量一壓力系數(shù)為（4-17）液壓彈簧的剛度為：（4-18）可知液壓彈簧的剮度遠(yuǎn)大于負(fù)載的剛度。即Kh>>K。另外由產(chǎn)品性能查得：伺服閥固有頻率（4-19）第五章液壓拉彎機(jī)電控部分的設(shè)計(jì)在電空設(shè)計(jì)部分，我們對常見的控制形式進(jìn)行了總結(jié)，綜合考慮，最終決定使用可編程控制器技術(shù)來進(jìn)行電控。5.1可編程控制器簡介可編程控制器是新一代的控制方式，通過PLC的內(nèi)部程序，可以對輸入信號進(jìn)行不同的處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對應(yīng)信號的輸出，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制。同時(shí)，可編程控制器可以對整體系統(tǒng)進(jìn)行全方位的控制，各個(gè)設(shè)備都可以用到，和傳統(tǒng)的繼電器控制相比，可編程控制器具有占地面積小、可靠程度高、安全性能好、便于控制的特點(diǎn)。5.1.1可編程控制器的特點(diǎn)根據(jù)國際通用標(biāo)準(zhǔn)，對其進(jìn)行定義：PLC是一種數(shù)字式電子儀表，可以起到定時(shí)控制、順序控制、邏輯控制、技術(shù)控制以及四則運(yùn)算的功能。PLC具有以下特點(diǎn)：1．對于外界干擾可以做到良好的屏蔽作用當(dāng)今市面上的plc大多數(shù)都是通過電子集成在相應(yīng)的主板上，這樣做的優(yōu)勢在于高度的集成手段避免了外界對其的干擾，在運(yùn)行過程中，通過主板、軟件和I/O接口進(jìn)行信號傳遞，小部分采用接線的傳遞模式，這樣的方式可以避免因?yàn)樵胍簟⑽廴?、線路磨損而對信號傳遞過程造成一定干擾，同時(shí)，其工作時(shí)間較長，具有較長的使用壽命。2．適用范圍廣泛PLC在機(jī)械設(shè)備中有很廣泛的運(yùn)用，具有極其強(qiáng)大的功能，它具備數(shù)字量和模擬量的輸入、輸出能力，數(shù)字運(yùn)算以及邏輯運(yùn)算能力，同時(shí)也適用于各個(gè)領(lǐng)域各個(gè)行業(yè)中，可以滿足各個(gè)行業(yè)的發(fā)展和需求，因此，其通用性好的特點(diǎn)使其可以大批量的進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)，而繼電器控制做不到這一點(diǎn)。3．編程簡單，使用方便PLC具有多種編程語言的編程方法，不光是邏輯運(yùn)算，還可以通過圖形和流程圖進(jìn)行編程，極大的簡化了編程過程，便于掌握不同編程語言的人進(jìn)行操作，各個(gè)編程語言之間可以相互轉(zhuǎn)化，在項(xiàng)目對接的時(shí)候十分的方便、快捷、有限。調(diào)用程序簡單快捷，便于對程序進(jìn)行修改，同時(shí)內(nèi)部具有一定的存儲空間，可以保證編程程序的不丟失，上手容易，無論是初學(xué)者還是文化程度較低的人群，都可以很快的上手。4．利于檢測、檢修、診斷故障PLC現(xiàn)今大多為顯示屏進(jìn)行操作顯示，從人機(jī)交互界面來看，操作簡單、方便，可以和常規(guī)的鍵盤鼠標(biāo)、打印機(jī)進(jìn)行設(shè)設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入。可以做到實(shí)時(shí)檢測運(yùn)行程序和運(yùn)轉(zhuǎn)情況，在現(xiàn)場即可對程序進(jìn)行修改和打印，方便找出錯(cuò)誤和不滿足生產(chǎn)需求的程序。5．體積小、結(jié)構(gòu)緊湊普通的PLC通過電機(jī)集成的方式實(shí)現(xiàn)了微型化，占地面積小，主板結(jié)構(gòu)緊湊，使用時(shí)簡單的控制系統(tǒng)。而復(fù)雜的PLC使用的是模塊化的設(shè)計(jì)，通過不同的模塊對整體的系統(tǒng)進(jìn)行控制處理，包括電源模塊、伺服放大器模塊、運(yùn)動模塊、定位模塊等等，各個(gè)模塊之間通過編程語言進(jìn)行控制。6．有較強(qiáng)的通訊和數(shù)據(jù)處理能力PLC和計(jì)算機(jī)、CRT和其他外接設(shè)備之間都可以很好的進(jìn)行信息交互，不僅如此，它們還可以通過其內(nèi)部的編程語言和指令系統(tǒng)，來達(dá)到和遠(yuǎn)程的系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的目的，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制，而在工作現(xiàn)場，也可以根據(jù)實(shí)際的工況進(jìn)行分析，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行集中統(tǒng)一處理，實(shí)現(xiàn)通訊和數(shù)據(jù)處理能力。5.1.2可編程控制器的組成與工作原理可編程控制器(PLC)主要由中央處理單元(CPu)、輸入／輸出接口(I／O單元)、存儲器(ROM、RAM)、電源和編程器幾大部分組成，其組成框圖如圖5.1所示。圖5.1可編程控制器的組成原理圖最開始出現(xiàn)的PLC只能對0、1進(jìn)行甄別和控制，也就是只能對開關(guān)量進(jìn)行控制的處理。隨著科技的發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域的研究也在不斷發(fā)展，尤其是在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，人們在PLC領(lǐng)域的研究也取得了新的突破。通過對數(shù)字量和模擬量的輸入輸出轉(zhuǎn)換以及對信號進(jìn)行處理和控制。PLC的大小不是根據(jù)其外形大小而定的，而是根據(jù)PLC上的I/O接口的數(shù)量而進(jìn)行區(qū)別，通常情況下，數(shù)量在64以下的為微型，64-512為小型，512-2048為中型，2048以上為大型。5.1.3可編程控制器的編程方法最開始出現(xiàn)的PLC的編程語言為梯形圖和指令碼。通過圖形對其進(jìn)行編程控制也是PLC的一大特色，而且不同的編程方法之間還可以相互轉(zhuǎn)換，這就極大的方便了不同編程語言的操作者進(jìn)行使用操作，而圖形的方法也讓一些不具備計(jì)算機(jī)編程語言的工人具備編程能力，是十分方便的一種編程方法。5.1.4可編程控制器選型的原則現(xiàn)今隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，很多類型的PLC都涌現(xiàn)了。品牌不同、外觀不同、性能不同的PLC讓人眼花繚亂，同時(shí)也加大了選擇的難度，在進(jìn)行PLC的選型時(shí)，要充分考慮以下原則：1．規(guī)模要適當(dāng)2．功能要相當(dāng)、結(jié)構(gòu)要合理3．編程方便5.2可編程控制器技術(shù)在液壓拉彎機(jī)電控部分中的應(yīng)用總體要求如下：：在進(jìn)行工作時(shí)需要具有‘手動狀態(tài)”、“工作狀態(tài)I”、“工作狀態(tài)II”三種工作狀態(tài)。當(dāng)拉彎機(jī)處于手動狀態(tài)時(shí)：1．接通電源，指示燈亮。2．把“拉伸”、“大臂”、“小臂”、“切斷”四個(gè)開關(guān)撥到“手動”位置。3．將“油泵”調(diào)整到工作狀態(tài)，同時(shí)工作指示燈亮。油泵開始運(yùn)行。4．保持“壓緊左”的工作狀態(tài)，同時(shí)工作指示燈亮。根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行調(diào)整。保持“壓緊右”的工作狀態(tài)，同時(shí)工作指示燈亮。5．以下四個(gè)工位“拉伸”、“大臂”、“小臂”、“切斷”的調(diào)節(jié)方法同?4’?！皦壕o左”與“壓緊右”必須同時(shí)處在“工作狀態(tài)”，其目的是起保護(hù)作用，防止工件彈出。當(dāng)拉彎機(jī)處于工作狀態(tài)“I”時(shí)：1．保持“工作狀態(tài)”的指示燈在“I”位置出亮起。2．把“拉伸”、“大臂”、“小臂”、“切斷”四個(gè)開關(guān)撥到“自動”位置。3．接通電源，指示燈亮。4．將“油泵”調(diào)整到工作狀態(tài)，同時(shí)工作指示燈亮。油泵開始運(yùn)行。5．保持“壓緊左”的工作狀態(tài)，同時(shí)工作指示燈亮。根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行調(diào)整。6．保持“壓緊右”的工作狀態(tài)，同時(shí)工作指示燈亮。根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行調(diào)整。7．將系統(tǒng)調(diào)整至“拉伸”工作狀態(tài)，同時(shí)工作指示燈亮。這時(shí)其它“工位”的工作將依次自動完成，具體順序?yàn)椋骸袄臁币谎訒r(shí)“大臂”一行程開關(guān)“小臂”一延時(shí)“切斷”一行程開關(guān)切刀返回一延時(shí)結(jié)束(各個(gè)“工位”返回原始位置)。當(dāng)拉彎機(jī)處于工作狀態(tài)“II”時(shí)：I．將“工作狀態(tài)”旋鈕轉(zhuǎn)到“II”。2．操作過程與“工作狀態(tài)I”完全一樣。3．具體順序如下：“拉伸”一延時(shí)“大臂”一行程開關(guān)延時(shí)“切斷”一行程開關(guān)切刀返回一延時(shí)結(jié)束(各個(gè)“工位”返回原始位置)。依據(jù)以上對整體工作性能的分析，在滿足工作要求的前提下，對整個(gè)的工作過程進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，最后結(jié)合PLC的選型原則，最終確定具體型號為：CPMlA一40CDR—D—V1，其電源消耗為3．5w，屬于可擴(kuò)展類型。它有40個(gè)I／0點(diǎn)數(shù)，能夠滿足系統(tǒng)的要求。根據(jù)要求，應(yīng)用PLC設(shè)計(jì)的梯形圖如圖5.2所示。圖5.12電控部分梯形圖

結(jié)論本課題針對現(xiàn)今液壓拉彎機(jī)在結(jié)構(gòu)上存在的不足進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，包括對整體結(jié)構(gòu)的綜合設(shè)計(jì)，方案的設(shè)計(jì)、對拉緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)了電氣的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動控制，得出如下結(jié)論：1．針對拉伸油缸的部分會出現(xiàn)控制不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，綜合考慮各種驅(qū)動控制方式，最終采用電液伺服系統(tǒng)來進(jìn)行控制，電液伺服系統(tǒng)信號傳遞速度快、精準(zhǔn)程度高，同時(shí)較大的節(jié)約了工作空間，同時(shí)伺服電機(jī)具有負(fù)反饋功能，可以根據(jù)執(zhí)行元件不同的運(yùn)動信息進(jìn)行調(diào)整控制，實(shí)現(xiàn)了自動化、智能化控制策略。而液壓元件具有響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。最終在計(jì)算的模擬上實(shí)現(xiàn)了良好的響應(yīng)特性。2．使用PLC代替原有的繼電器控制，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的自動化控制。雖然最終的研究得到了相應(yīng)的結(jié)論，但是還存在一定的不足之處：本設(shè)計(jì)沒有考慮實(shí)際生產(chǎn)上的具體工況，只是從理論模型上進(jìn)行了運(yùn)算，在實(shí)際的應(yīng)用過程中還需要進(jìn)行其他因素的考慮；在設(shè)計(jì)過程中，拉緊力的計(jì)算和最終的電氣控制部分是分開進(jìn)行計(jì)算的，沒有做到綜合的系統(tǒng)的進(jìn)行設(shè)計(jì)