套孔加工機(jī)床液壓電氣控制系統(tǒng)及工裝設(shè)計
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套孔加工機(jī)床液壓電氣控制系統(tǒng)及工裝設(shè)計
目 錄
1、套孔的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 2
2、確定毛坯、繪制毛坯簡圖 4
2.1選擇毛胚 4
2.2確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量 4
3、擬定套孔工藝路線 6
3.1、定位基準(zhǔn)的選擇 6
3.1.1．精基準(zhǔn)的選擇 6
3.2.2．粗基準(zhǔn)的選擇 6
3.3、加工階段的劃分 6
3.4、工序的集中與分散 6
3.5、工序順序的安排 7
3.5.1機(jī)械加工工序 7
3.5.2．輔助工序 7
3.6、確定工藝路線 7
4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 8
5、切削用量、時間定額的計算 8
5.1、切削用量的計算 8
5.1.1鉆孔工步 8
5.1.2 粗鉸工步 9
5.1.3精鉸工步 9
5.2、時間定額的計算 9
5.2.1．基本時間tj的計算 9
5.2.2．輔助時間ta的計算 10
5.2.3. 其他時間的計算 10
5.2.4．單件時間tdj的計算 11
6.夾具設(shè)計 11
6.1設(shè)計思想 11
6.2夾具設(shè)計 12
6.2.1定位分析 12
6.2.2切削力及夾緊力的計算 12
6.2.3夾具操作說明 14
7、機(jī)床電氣控制流程的設(shè)計---------------------------------------------15
（一）設(shè)備名稱、用途、工藝過程及技術(shù)性能---------------------------17
（二）電源---------------------------------------------------------18
（三）對電氣控制特性要求-------------------------------------------18
（四）電氣傳動-----------------------------------------------------18
（五）有關(guān)操作功能及控制系統(tǒng)選擇-----------------------------------19
8、機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計--------------------------------------------20
（一）主電路控制設(shè)計---------------------------------------------20
1.主電路設(shè)計--------------------------------------------------10
2.中間繼電器--------------------------------------------------10
（二）執(zhí)行電路控制設(shè)計--------------------------------------------10
1.機(jī)床電氣傳動的特點(diǎn)及控制要求--------------------------------10
2.控制電路電源------------------------------------------------11
（三）輔助電路設(shè)計-----------------------------------------------11
1.信號指示與照明電路------------------------------------------11
2.控制箱------------------------------------------------------12
3.操縱箱------------------------------------------------------22
4.面板設(shè)計----------------------------------------------------22
（四）繪制電氣原理圖---------------------------------------------22
9、電氣元器件型號的選擇----------------------------------------------23
10、編程的調(diào)試與PLC的選用--------------------------------------------25
（一）調(diào)試與運(yùn)行--------------------------------------------------25
（二）可編程控制器（PLC）的選用------------------------------------26
1.控制要求---------------------------------------------------27
2.輸入輸出配置-----------------------------------------------27
3.工作方式與梯形圖-------------------------------------------28
謝辭-----------------------------------------------------------------30
參考文獻(xiàn)-------------------------------------------------------------31
1、套孔的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
依設(shè)計題目知：Q=40000件/年，m=1件/年，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%。代入公式得：
N=40000臺/年X1件/臺X（1+3%）X（1+0.5%）=43260
套孔屬輕型零件；該端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。
2、確定毛坯、繪制毛坯簡圖
2.1選擇毛胚
套孔在工作過程中承受沖擊載荷，鍵槽處存在應(yīng)力，為保險起見毛胚選用鍛件即可滿足工作要求。
2.2確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量
1）公差等級
由套孔零件的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。
2）鍛件重量
根據(jù)機(jī)械加工后零件的形狀及零件材料，估算鍛件毛坯重量為 =0.9kg。
3）鍛件復(fù)雜系數(shù)
對零件圖進(jìn)行分析計算，可大致確定鍛件外廓包容體的直徑d=Φ232mm，高H=200mm。由公式S= =0.9kg/3.14*200*232*200kg≈0.29。由此可確定該分度盤零件的復(fù)雜系數(shù)為 級。
4）鍛件材質(zhì)系數(shù)
由于該分度盤零件材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)為 級。
謝 辭
在老師悉心指導(dǎo)下，本人順利完成了“套孔加工機(jī)床液壓電氣控制系統(tǒng)及工裝設(shè)計”課題的畢業(yè)設(shè)計。老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、待人和藹，他是我學(xué)習(xí)的好榜樣。在畢業(yè)設(shè)計過程中，所在單位的領(lǐng)導(dǎo)、工程師以及我的同事們提供了相關(guān)的資料，并為我的設(shè)計提出了許多好建議。同時在畢業(yè)設(shè)計過程中，機(jī)械系部領(lǐng)導(dǎo)以及相關(guān)老師，都給予我很大幫助，在此一并表示衷心感謝。
另外還要感謝課外指導(dǎo)老師教授，他在工作之余對我此次畢業(yè)設(shè)計給予了很大的幫助!
最后，誠摯的感謝四年來所有關(guān)心和幫助過我的老師、同學(xué)和親友們！
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大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 題 目 套 孔 加工機(jī)床液壓電氣控制系統(tǒng)及工裝設(shè)計 起訖日期 2011 年 3 月 29 日 至 2011 年 7 月 2 日 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 職稱 講師 所在單位 機(jī)械工程系 機(jī)械教研室 2010 年 3 月 29 日 任務(wù)及要求： 容和要求 綜合運(yùn)用所學(xué)知識來分析和解決畢業(yè)設(shè)計過程中的各種問 題 規(guī)定的各項(xiàng)設(shè)計任務(wù) . 廠）實(shí)習(xí)調(diào)研收集有關(guān)設(shè)計資料，完成調(diào)研報告 . 動 原理圖一份 制原理圖： （ 1） 主電路 控制原理 圖一份 （ 2）控制電路梯形圖一份 （ 3） 端子分配圖一份 4 夾具 總裝 圖一份。 5 科技譯文（一萬以上印刷符號） 6 編寫畢業(yè)設(shè)計， 計算說明書一份 （ 字以上） 括設(shè)計或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等） 如零件圖所示。 考慮到加工批量（年產(chǎn)量 4 萬件），推薦采用組合專機(jī)加工，工序過程（工藝方案） 由設(shè)計者自行確定。 機(jī)械設(shè)計手冊 學(xué)工業(yè)出版社 新編液壓工程手冊 京理工大學(xué)出版社 液壓與氣壓傳動 械工業(yè)出版社 可編程序控制器 南大學(xué)出版社 機(jī)電傳動控制 中科技大學(xué)出版社 工程流體力學(xué) 械工業(yè)出版社 圖形設(shè)計 子工業(yè)出版社 機(jī)械夾具設(shè)計手冊 寧科學(xué)技術(shù)出 版社 機(jī)械零件設(shè)計手冊 械工業(yè)出版社 in 指導(dǎo)教師簽字： 教學(xué)部 主任簽字： 年 月 日 套孔加工機(jī)床液壓電氣控制系統(tǒng)及工裝設(shè)計 目 錄 1、 套孔 的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 ..................................... 2 2、確定毛坯、繪制毛坯簡圖 .............................................. 3 ............................................................ 3 定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量 .............................. 3 3、擬定 套孔 工藝路線 ..................................................... 4 位基準(zhǔn)的選擇 ................................................. 4 基準(zhǔn)的選擇 ................................................. 4 基準(zhǔn)的選擇 ................................................. 4 工階段的劃分 ................................................. 5 序的集中與分散 ............................................... 5 序順序的安排 ................................................. 5 .................................................. 5 助工序 ..................................................... 5 定工藝路線 .................................................... 6 4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 ..................................... 6 5、切削用量、時間定額的計算 ............................................ 7 削用量的計算 ................................................. 7 ...................................................... 7 鉸工步 ...................................................... 7 ...................................................... 7 間定額的計算 ................................................. 8 本時間 ............................................ 8 助時間 ............................................ 8 其他時間的計算 ............................................... 8 件時間 ........................................... 9 ................................................................ 9 計思想 .......................................................... 9 具設(shè)計 ......................................................... 10 ..................................................... 10 ......................................... 10 ................................................. 12 7、機(jī)床電氣控制流程的設(shè)計 一）設(shè)備名稱、用途、工藝過程及技術(shù)性能 二）電源 三）對電氣控制特性要求 四）電氣傳動 五）有關(guān)操作功能及控制系統(tǒng)選擇 8、機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計 一）主電路控制設(shè)計 二）執(zhí)行電路控制設(shè)計 三）輔助電路設(shè)計 四）繪制電氣原理圖 、電氣元器件型號的選擇 0、編程的調(diào)試與 一）調(diào)試與運(yùn)行 二）可編程控制器（ 選用 辭 考文獻(xiàn) 1、 套孔 的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 依設(shè)計題目知： Q=40000 件 /年， m=1 件 /年，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率 a%和廢品率 b%分別取 3%和 代入公式得： N=40000 臺 /年 /臺 X（ 1+3%） X（ 1+ =43260 套孔 屬輕型零件；該端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 2、 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 套孔 在工作過程中承受沖擊載荷，鍵槽處存在應(yīng)力，為保險起見毛胚選用鍛件即可滿足工作要求。 定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量 1）公差等級 由 套孔 零件的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普 通級。 2）鍛件重量 根據(jù)機(jī)械加工后零件的形狀及零件材料，估算鍛件毛坯重量為 3）鍛件復(fù)雜系數(shù) 對零件圖進(jìn)行分析計算，可大致確定鍛件外廓包容體的直徑d=Φ 232 H=200公式 S= =00*232*200此可 確定該分度盤零件的復(fù)雜系數(shù)為 2S 級。 4）鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該分度盤零件材料為 45 鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)為 1M 級。 3、擬定 套孔 工藝路線 位基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該 套孔 零件的技術(shù)要求，選擇左端面和 φ 85作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工 ，即遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。左端面是設(shè)計基準(zhǔn)，選用其作精基準(zhǔn)定位其他尺寸，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的端面跳動度要求。選用 φ 85作為精基準(zhǔn)同樣是遵循了“基準(zhǔn)重合”原則，因?yàn)樵?套孔 在軸向方向上的尺寸多以該端面作設(shè)計基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。這里選擇 套孔 右端面作為粗基準(zhǔn)。采用端蓋右端面作為粗基準(zhǔn)加工左端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 工階段的劃分 根據(jù)加工質(zhì)量要求，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工、精加 工三個階段。 在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（左端面和 φ 85）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗銑 套孔 右端面、盤厚。在精加工階段，完成端蓋左端面的精銑加工和 φ 18 孔的鉆 精鉸的加工，并插鍵槽。 序的集中與分散 選用工序集中原則安排 套孔 的加工工序。該 套孔 的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置 精度要求。 序順序的安排 械加工工序 （ 1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn) —— 端蓋左端面。 （ 2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （ 3）遵循“先面后孔”原則，先加工端蓋右端面以及盤厚，再加工 φ 85和 φ 18 孔。 。 助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，下表列出了端蓋的工藝路線。 4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 在這只確定鉆 精鉸 φ 18 孔的加工余量、工序尺寸和公差。 由表 2查得，精鉸余量 Z 精鉸 =鉸余量 Z 粗鉸=孔余量 Z 鉆 =表 1依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，精鉸： 鉸： ： 據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸： 鉸： ： 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：φ232+鉸φ ：φ 序名稱 設(shè)備 工藝裝備 1 粗銑前后兩端面 立式銑床 速鋼套式面銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具 2 半精 銑 后端面 立式銑床 速鋼套式面銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具 3 粗前后兩端面 立式銑床 速鋼套式面銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具 4 粗?jǐn)U、精擴(kuò)、鉸 φ 85立式鉆床 花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、卡 尺、塞規(guī) 5 車倒角 1床 車刀、專用夾具 6 鉆、粗鉸、精鉸 φ 85 麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺 7 車圓角 床 車刀、專用夾具 8 去毛刺 鉗工臺 平銼 9 清洗 清洗機(jī) 10 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 5、切削用量、時間定額的計算 在這只計算鉆 精鉸 φ 18 孔此工序的切削用量和時間定額。 削用量的計算 孔工步 1）背吃刀量的確定 取 2) 進(jìn) 給 量 的 確 定 由表 5取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=r。 3）切削速度的計算 由表 5 45 剛硬度計算，切削速度 2m/公式（ 5n=1000v/求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=648 r/參照 立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速 n=680 r/再 將 此 轉(zhuǎn) 速 代 入 公 式 （ 5， 可 求 出 該 工 序 的 實(shí) 際 鉆 削 速 度 為v=000=23.1 m/ 鉸工步 1）背吃刀量的確定 取 2) 進(jìn) 給 量 的 確 定 由表 5選 取 該 工 步 的 每 轉(zhuǎn) 進(jìn) 給 量f=r。 3）切削速度的計算 由表 5削速度 v 選取為 3m/公式（ 5n=1000v/求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速 n=r/參照立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速 n=97r/再將此轉(zhuǎn)速代入公式（ 5可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為 v=000=3.3 m/ 鉸工步 1）背吃刀量的確定 取 2) 進(jìn) 給 量 的 確 定 由表 5取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=r。 3） 切削速度的計算 由表 5削速度 v 選取為 4m/公式（ 5n=1000v/求得 該工序鉆頭轉(zhuǎn)速 n=參照立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速 n=140r/再將此轉(zhuǎn)速代入公式（ 5可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為 v=000= 間定額的計算 本時間 （ 1） 鉆孔工步 根據(jù)表 5孔的基本時間可由公式 L/7+0+得。式中 l=7 *1~2)=* f=r;n=680mm/r.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間7+0+80= 2） 粗鉸工步 根據(jù)表 5 鉸 圓 柱 孔 的 基 本 時 間 可 由 公 式 L/7+15+得。式中 表 5 5、 2=（ ; 5而 l=7f=r; n=97r/將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間75(x 97r/ （ 3） 精鉸工步 同上，根據(jù)表 5由公式 L/l+l1+得該工步的基本時間。式中 表 5 5、 （ 2=條件查得 3而 l=7f=0.3 mm/r; n=140 r/。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間73(x 140r/ 助時間 根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間 基本時間 間的關(guān)系為這里取 則各工序的輔助時間分別為： 鉆孔工步的輔助時間為： s=粗鉸工步的輔助時間為： s=精鉸工步的輔助時間為： s=其他時間的計算 除了作業(yè) 時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準(zhǔn)備與終結(jié)時間。由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間 作業(yè)時間的 2%~7%， 休息與生理需要時間 作業(yè)時間的 2%~4%，這里均取 3%，則各工序的其他時間可按關(guān)系式（ 3%+3%）（ tj+算，它們分別為： 鉆孔工步的其他時間為： tb+6%x(粗鉸工步的其他時間為： tb+6%x(精鉸工步的其他時間為： tb+6%x(件時間 計算 這里的各工序的單件時間分別為： 鉆孔工步 =粗鉸工步 鉸 =精鉸工步 鉸 =因 此 ， 此 工 序 的 單 件 時 間 +鉸 +鉸= 將上述零件工藝規(guī)程設(shè)計的結(jié)果，填入工藝文件。 夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。 計思想 設(shè)計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有 合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計的夾具完全符合要求。 本夾具主要用來對 φ 18 孔進(jìn)行加工，這個孔尺寸精度要求為 以采用鉆、粗鉸、精鉸以可滿足其精度。所以設(shè)計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度。 具設(shè)計 位分析 （ 1）定位基準(zhǔn)的選擇 據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故加工 φ 18 孔時，采用端蓋右端面和 φ 85中心線作為定位基準(zhǔn)。 （ 2）定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確 定。夾具的主要定位元件為一個面與兩個孔定位，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合△b=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會發(fā)生相對位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。 △ j=（ d+△ S） /2 d = S= j= 切削力及夾緊力的計算 刀具：Φ 麻花鉆， φ 18 鉸刀。 ①鉆孔切削力：查《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》 3鉆削力計算公式： P ??? 式中 P───鉆削力 t───鉆削深度 ,12───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 , ───麻花鉆直徑 , ─布氏硬度， 140所以 P ??? =762（ N） 鉆孔的扭矩： 20 1 ??? 式中 S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 , ───麻花鉆直徑 , Φ B───布氏硬度， 14020 1 ??? =8200(N· M) ②鉸孔時的切削力：查《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》 3鉆削力計算公式： ??? 式中 P───切削力 t───鉆削深度 , 12───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 , ───鉸孔鉆直徑 , Φ 10B───布氏硬度， 140 所以 ??? = 73（ N） 鉸孔的扭矩： ???? 式中 t───鉆削深度 , 12───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 , ───鉸刀直徑 , Φ 10B───布氏硬度， 140 ???? =600（ N· M） ③鉆孔夾緊力：查《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》 3得工件所需夾緊力計算公式： 32)(2????????? 式中 φ───螺紋摩擦角 ──平頭螺桿端的直徑 f ───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù) ,──螺桿直徑 ? ───螺紋升角 Q ───手柄作用力 L ───手柄長度 則所需夾緊力 32)(2????????? =766（ N） 根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。 具操作說明 此次設(shè)計的夾具夾緊原理為： 通過 套孔 中心線作為定位基準(zhǔn)，在定位套定位下實(shí)現(xiàn)完全定位，以快換鉆套引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。采用手動螺旋快速夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。 7、機(jī)床 電氣控制流程的設(shè)計 為適應(yīng)將要加工產(chǎn)品的要求，進(jìn)行加工過程中零件產(chǎn)生的毛刺去除，收集了有關(guān)資料，并將有關(guān)資料作了分析。對有些影響總體設(shè)計，但尚難以確定的環(huán)節(jié)作了原理性試驗(yàn)，最后確定了一些設(shè)計內(nèi)容。 （一）設(shè)備名稱、用途、工藝過程及技術(shù)性能 該設(shè)備名稱為去毛刺專用機(jī)床電氣控制系統(tǒng)。它是適用于各類零件毛刺去除。主要解決如何快速去除毛刺的有關(guān)電氣控制和 件的定位夾緊裝置的動作由二位四通電磁換向閥完成定位液壓缸和夾緊缸動作，控制插刀液壓缸和去刺液壓缸活塞運(yùn)動方向的切換電磁閥線圈三位四通電磁換向閥與三位四通電磁換向閥來完成。各工步電磁閥線圈通電狀態(tài)表 1壓系統(tǒng)工作循環(huán)圖 1－ 1（去毛刺液壓控制生產(chǎn)線的工藝流程） 表 2－ 1 液壓系統(tǒng)電氣控制電器元件動作表 注：（ ）為保持得電；“ +”為得電；“ — ”為失電。 圖 2－ 1液壓系統(tǒng)工作循環(huán)圖 去毛 刺液壓控制生產(chǎn)線的工藝流程具體說明如下： （ 1）、定位夾緊缸工作：夾緊工件，工件被夾緊后，夾緊缸內(nèi)壓力達(dá)到壓力繼電器定的值后停止工作，轉(zhuǎn)到下一步工序。 （ 2）、插刀缸工作： 插刀前進(jìn)，碰到工件后即觸到限位開關(guān) 2停止。 （ 3）、去刺缸工作：去刺前進(jìn)，去刺結(jié)束后，碰到限位開關(guān) 4停止。 （ 4）、去毛刺完畢后：去刺后腿，退回至碰到限位開關(guān) 3停止。 （ 5）、插刀后腿：碰到限位開關(guān) 1停止工作。 （ 6）、插刀完畢后：定位夾緊缸開始松夾停止，被去過毛 刺好的工部件被取下來。 至此，整個取毛刺的過程完成了一個工作循環(huán)，再按下啟動按鈕，則開始下一個工件去毛刺的工作循環(huán)。 （二）電源 系統(tǒng)供電電源采用交流 380V 三相四線制工業(yè)用電，頻率 50量 10A，負(fù)荷等級為二級。 （三）對電氣控制特性要求 系統(tǒng)定位加緊工進(jìn)工件，松夾、拔銷采用自動 /手動動作方式。只要根據(jù) 序運(yùn)行進(jìn)行動作，可自動 /手動的操作進(jìn)行去毛刺。從系統(tǒng)工作可靠性和可維護(hù)性出發(fā)，系統(tǒng)作為如下考慮：系統(tǒng)控制方式為順序步進(jìn)邏輯控制運(yùn)動部件定位、夾緊采用行程開關(guān)；系統(tǒng)位置調(diào)整可用按鈕點(diǎn)動 /自動；電網(wǎng)斷電用掉電保持繼電器作狀態(tài)記憶保護(hù)；系統(tǒng)短路及過載保護(hù)；在軟件和硬件上采用了聯(lián)鎖和系統(tǒng)故障檢測手段。 （四）電氣傳動 系統(tǒng)中工件定位夾緊快進(jìn)速度較低，定位精度要求不高，加工工件電氣傳動方式為電氣控制液壓缸進(jìn)行動作，無間接啟動、制動和動作功能，運(yùn)動由電氣輸出信號驅(qū)動電磁閥線圈，控制液壓完成規(guī)定運(yùn)動；油泵電動機(jī)根據(jù)油壓高低自動控制。 （五）有關(guān)操作功能及控制系統(tǒng)選擇 控制調(diào)試則將手動按鈕統(tǒng)一裝在控制板上進(jìn)行手動控制。系統(tǒng)使用的環(huán)境為車間，溫度在 40℃范圍內(nèi)，相對溫度 35％～ 90％。 考慮 到操作者在車間操作和各項(xiàng)干擾信號等因素。要求系統(tǒng)工作可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)及液壓電氣系統(tǒng)動作對 合上述要求和特點(diǎn)。對照各種控制系統(tǒng)性能表，選擇小型可編程程序控制器作為專用機(jī)床電氣的系統(tǒng)控制器，可編程序控制器具有軟、硬件開發(fā)工作量小，輸出負(fù)載能力強(qiáng)，工作可靠性高等特點(diǎn)，適合作機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制器。 8、機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計 根據(jù)機(jī)床加工的零件的設(shè)計要求，其確定了具體從四方面來進(jìn)行考慮 : 主電路控制設(shè)計、執(zhí)行電路控制設(shè)計、輔助電路控制設(shè)計、繪制電 氣原理圖。 （一）主電路控制設(shè)計 1．主電路設(shè)計 根據(jù)電氣傳動的要求，由接觸器 1、 3，如圖電氣原理圖所示。 機(jī)床的三相電源由電源引入開關(guān) 入。主電動機(jī) 過載保護(hù)，由熱繼電器 的短路保護(hù) 可 由機(jī)床的前一級配電箱中的熔斷器充任。冷卻泵電動機(jī) 熱繼電器 現(xiàn)。進(jìn)給電動機(jī) 設(shè)過載保護(hù)。電動機(jī) 主軸電動機(jī) ，超過 10是由于插刀 /去刺在電氣系統(tǒng)啟動后才進(jìn)行， 所以電路中采用了接觸器 控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和制停的動作（ 壓啟動）。 用接觸器 設(shè)計時考慮到過載保護(hù)，就采用熔斷器 限制 電流及電壓。 進(jìn)給電動機(jī) 32和 定電流分別為 了節(jié)省成本和縮小體積，可分別用接觸器 定電流都為 5A），其 用熔斷器 2．中間繼電器 考 慮到輸出部分會經(jīng)常出現(xiàn)一系列故障，如過載，過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會將可編程控制器的觸點(diǎn)或保險絲燒壞，所以在 樣做可以保證在過流、過壓、過負(fù)荷等情況下，不至于將 間繼電器在這起到保護(hù) （二）執(zhí)行電路控制設(shè)計 1．機(jī)床電氣傳動的特點(diǎn)及控制要求 (1) 機(jī)床主運(yùn)動由電動機(jī) 轉(zhuǎn)零件（滿足零件加工要求）是靠主軸運(yùn)動來完成。 (2) 主軸電動機(jī) (3) 刀架快速移動、加工由進(jìn)給油泵電動機(jī) 動，而液壓缸的前后運(yùn) 動由電磁閥控制。 (4) 冷卻泵由 電動機(jī) (5) 進(jìn)給運(yùn)動的縱向左右運(yùn)動，橫向前后運(yùn)動，以及快速移動、轉(zhuǎn)動都由手動 /自動（ 縱。 電動機(jī)型號： ( 55機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)要求》 ) 主軸電機(jī) 11 380V 1460r/給電機(jī) 380V 1400r/冷卻電機(jī) 380V 2790r/．控制電路電源 考慮安全可靠及照明指示燈的要求，采用變壓器供電，控制線路 127V，照明 36V，指示燈 （三）輔助電路控制設(shè)計 1．控制箱 設(shè)計一個控制箱，其主要目的是用來存放可編程控制器 技術(shù)要求：①玻璃窗的玻璃厚 5玻璃窗的四周 包覆 橡皮框。③箱體下底板由兩塊可拆卸的薄鋼板拼成，以便安裝地腳螺絲。④前后門和觀察窗均安裝門鎖。 2．操縱箱 設(shè)計一個操縱箱，其主要目的是用來設(shè)置擺放各種開關(guān)、按鈕，用它 來操縱控制箱，以完成整個去毛刺的控制過程。 3．面板設(shè)計 根據(jù)去刺機(jī)電氣控制系統(tǒng)手動、自動操作的需要，設(shè)計的操作面板如去刺機(jī)操縱面板（ 附圖） 所示。 4．信號指示與照明電路 可設(shè)電源指示燈 色），在電源開關(guān) 即發(fā)光顯示，表示 機(jī)床電氣線路已處于供電狀態(tài)。設(shè)指示燈 色）表示主電機(jī)是否遠(yuǎn)行。這兩個指示燈可由接觸器 動合和動斷兩對輔助觸電進(jìn)行切換通電顯示。如 電氣原理圖 右上方所示。 在操作板上設(shè)有交流表 A，它串聯(lián)在電動機(jī)主回路中（附圖 控制柜 面板），用以指示機(jī)床的工作電流。這樣可根據(jù)電動機(jī)工作情況調(diào)整切削用量使主電動機(jī)盡量滿載運(yùn)行，提高生產(chǎn)率，并能提高電動機(jī)功率因數(shù)。 設(shè)照明燈 36 （四）繪制電氣原理圖 根據(jù)各局部線路之間互相關(guān)系和電氣保護(hù)線路，畫成電氣原理圖，如 電氣原理圖 所示。 9、電氣元器件型號的選擇 電動機(jī)的選擇，實(shí)際上是在機(jī)電設(shè)計密切配合并進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)的情況下定型的。現(xiàn)對其它電氣元件的選擇具體如下： 1．電源引入開關(guān) S 主要作為電源隔離開關(guān)用，并不用它來直接起停電動機(jī)，可按電動機(jī)額定電流來選。顯然應(yīng)該根據(jù)三臺電動機(jī)來選。中小型機(jī)床常用組合開關(guān)，選用 型，額定電流為 25A，三相組合開關(guān)。 2．熱繼電器 電動機(jī) 元件電流為 25A，整定電流調(diào)節(jié)范圍為 16作時將額定電流調(diào)整為 同理， 選用 熱繼電器，選用 1 號元件，定在 3．熔斷器 做電路電動機(jī)控制電路中的過載和短路保護(hù)用。熔體電流為： ?? 可選用 用 10號為： 。 4．接觸器 觸器 根據(jù)主電動機(jī) 制器回路電源 127V，需主觸點(diǎn)對，動合輔助觸電兩對，動斷輔助觸點(diǎn)一對，根據(jù)上述情況，選用 磁線圈電壓為 127V。 由于 動機(jī)額定電流很小， 圈電壓為 127V，觸點(diǎn)電流 5A，可完全滿足要求。對小容量的電動機(jī)常用中間繼電器充任接觸器。 5．控制變壓器 1) 變壓器最大負(fù)載時是 據(jù)公式 ?? 5— 1 ） 式中 ? 顯然對于交流電器（交流接觸器、交流中間繼電器及交流電磁 鐵等）， ??3212(?? (2) 變壓器的容量應(yīng)滿足已吸合另一些電器時仍能吸合，可按公式?? ?? （ 5— 2 ） 式中 ? ?? ?? 3212(??????? 知變壓器容量應(yīng)大于 慮到照明燈等其他電路容量，可選用壓等級： 380V/滿足輔助回路的各種電壓需要。 6．限位開關(guān) 為機(jī)械式開關(guān)在被機(jī)械運(yùn)動部件碰撞后，有的能自動復(fù)位，有的則不能自動復(fù)位，限位不準(zhǔn)確，反應(yīng)不靈敏，甚至達(dá)不到設(shè)計所期望的要求，因此選擇感應(yīng)開關(guān)。感應(yīng)開關(guān)靈敏度好，反映準(zhǔn)確，是理想化行程開關(guān)的選擇。 7．按鈕 泵起停時要用到按鈕，控制泵起停的按 鈕選擇一般普通按鈕，結(jié)構(gòu)型式：元件式。 型號： 顏色：紅色、綠色 8．旋鈕開關(guān) 動控制過程中，使用旋鈕開關(guān)。 型號： 3 電壓：交流 500V/ 直流 400V 電流： 5A 結(jié)構(gòu)型式：旋鈕三位置 觸點(diǎn)對數(shù)：常開 2、常閉 2 顏色：黑色 9．腳踏開關(guān) 動控制過程中， 使用腳踏開關(guān)。 型號： 10．鈕子開關(guān) 行 用鈕子開關(guān)。 型號： 1．旋轉(zhuǎn)開關(guān) 電路中使用。 型號： 2 電壓：交流 500V/直流 440V 電流： 5A 結(jié)構(gòu)型式：旋鈕二位置 觸點(diǎn)對數(shù)：常開 2、常閉 2 顏色：黑色 12． 急停開關(guān) 動控制過程中，用于出現(xiàn)異常情 況制停的作用。 型號： 電壓：交流 500V/440V 電流： 5A 結(jié)構(gòu)型式：緊急式 觸點(diǎn)對數(shù)：常閉 顏色：紅色 表 4— 1其它各元件的選用 符號 名稱 型號 規(guī)格 數(shù)量 步電動機(jī) 180V 1460r/ 給電機(jī) 80V 1400r/ 卻電機(jī) 80V 2790r/ Q 組合開關(guān) 3級 500V 25A 1 熱繼電器 定電流 25A 整定電流 23A 1 繼電器 元件 1號 整定電流 斷器 500V 熔體 10A 3 交流接觸器 0A 線圈電壓 127V 2 間繼電器 A 線圈電壓 127V 2 制變壓器 0080V/ 位開關(guān) 1 鈕 色、綠色 1 鈕開關(guān) 3 黑色 2 踏開關(guān) 黑色 2 子開關(guān) 色 2 轉(zhuǎn)開關(guān) 2 黑色 2 停開關(guān) 色 1 示燈 色、綠色 2 式整流器 1 10、編程的調(diào)試與 （一）調(diào)試與運(yùn)行 序編寫完成后，通過手編程器寫入到 先對照步進(jìn)流程圖進(jìn)行校對、修改、補(bǔ)充后，然后進(jìn)行室內(nèi)模擬調(diào)試。把電氣控制系統(tǒng)的各限位開關(guān)、液動電磁閥負(fù)載，在模擬板上用信號指示燈代替。然后運(yùn)行程序，看是否符合預(yù)計的動作要求，發(fā)現(xiàn)錯誤立即修改和調(diào)整程序，直到滿足工藝流程和狀態(tài)流程圖要求。 室內(nèi)模擬調(diào)試完成后，把程序固化在 ，可以進(jìn)入現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行調(diào)試階段。這時先不帶負(fù)載，只帶上驅(qū)動電磁閥的線圈，而與之連接的機(jī)械負(fù)載則脫開 ，再連上必要的指示信號燈，即空載運(yùn)行調(diào)試。在空載運(yùn)行調(diào)試階段時，可以按運(yùn)行方式如回原點(diǎn)、點(diǎn)動、手動操作、單周期運(yùn)行等逐步進(jìn)行，最后進(jìn)行連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試。在調(diào)試運(yùn)行中，可借助于步進(jìn)流程圖，判斷故障原因與部位，隨時查清原因，及時采取修改程序或接線等措施予以排除。如果運(yùn)行正常了，則可以進(jìn)入帶負(fù)載運(yùn)行調(diào)試階段。將各電磁閥連接上機(jī)械負(fù)載，并通過操作按鈕按去毛刺專用機(jī)床工藝順序，手動運(yùn)行各機(jī)械部份看動作是否正常，如插刀進(jìn) /退、去刺進(jìn) /退、定位夾緊動作順序，有無機(jī)械位置干涉等現(xiàn)象。如有機(jī)械干涉可通過調(diào)整各個接近開關(guān)的安裝位置等措施解決，還可以通過調(diào)節(jié)其距離來控制去刺刀的范圍。經(jīng)仔細(xì)調(diào)整一切正常后，就可以啟動 在自動運(yùn)轉(zhuǎn)階段時，必須密切注意觀察機(jī)床各部 件動作，如有異常立即按緊急停止按鈕停車檢查。 最后再進(jìn)行考機(jī)運(yùn)行，一般連續(xù)運(yùn)行 72 小時以上，以考核電氣及機(jī)械運(yùn)行是否穩(wěn)定可靠，如遇干擾一般要采取以下措施來解決如：檢查 動電磁閥等接地是否良好（一定要分別接地）；清查接線看強(qiáng)弱電信號線有無分開敷設(shè)；在 阻容濾波）。 通過對專用機(jī)床 試工作，我深切體會到以上調(diào)試原則和步驟的重要性，往往遇到問題按學(xué)過的知識和方法去處理就能順利解決了。 （二）可編程控制器（ 選用 1． 控制要求 本生產(chǎn)線除裝卸工部件外，整個工藝過程能自動運(yùn)行。同時，定位加緊缸、去刺缸、插刀缸均能進(jìn)行手動控制，以便對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。 2．輸入輸出配置 本去毛刺生產(chǎn)線過程 I/0 口信號分析 選用 入輸出（ I/O） 配置見表 5— 1。 如下： I/表 5 入 輸 出 定位夾緊到位 壓 位夾緊后位 位夾緊 刀到位 銷松夾 刀后位 刀進(jìn) 刺到位 刀退 刺后位 刺進(jìn) 踏開關(guān)（開） 刺退 踏開關(guān)（關(guān)） 自動 手動 定位夾緊 拔銷松夾 插刀進(jìn) 插刀退 急停 去刺進(jìn) 去刺退 泵啟動 泵停止 總計輸入點(diǎn)數(shù)為 19 總計輸出點(diǎn)數(shù)為 7 已知控制系統(tǒng)的輸入輸出的電數(shù)：輸入點(diǎn)為 19 點(diǎn)；輸出點(diǎn)為 7 點(diǎn)。選擇日本三菱公司生產(chǎn)的 此選擇了 輸入繼電器編號為 413和 513，共 24 點(diǎn)；輸出繼電器的編號為 437和 537，共 16點(diǎn)。 3．工作方式與梯形圖 根據(jù)生產(chǎn)工藝和控制要求編制的梯形圖，應(yīng)包括手動操作和自動控制兩段程序。具體如附圖（梯形圖）所示。 （ 1） 手動操作 設(shè)有夾緊、放松手動操作；插刀進(jìn)、退手動操作；去刺進(jìn)、退手動操作。手動控制梯形圖見附 圖 第 1 段程序 輯行程序段。當(dāng)工作方式選擇旋鈕 動”時， 換條件成立，執(zhí)行“手動”控制程序。按下按鈕 4200、 壓機(jī)建壓啟動。撥動旋鈕 ， 412常開觸點(diǎn)接通， 432、 電吸合，定位夾緊缸定位夾緊或撥銷松夾。同理，撥動旋鈕 開觸點(diǎn)接通 500常 開觸點(diǎn)接通 刀缸進(jìn)刀或退刀。撥動 503 常開觸點(diǎn)接通 504常開觸點(diǎn)接通 電，去刺缸去刺進(jìn)或去刺退。為了避免定位夾緊缸、插刀缸、去刺缸在完成了相應(yīng)的定位夾緊 /撥銷松 夾；插刀 /退刀；去刺進(jìn) /去刺退的工作后仍然繼續(xù)施加壓力，所以在進(jìn)行每項(xiàng)工作時都添加了限位保護(hù)開關(guān)，以確保施力準(zhǔn)確到位。另外，在每步中，也都添加了互鎖的環(huán)節(jié)，為了防止定位夾緊和撥銷松夾、插刀進(jìn)退、去刺進(jìn)退的同時進(jìn)行。最重要一點(diǎn)就是在插刀進(jìn)到去刺退的這個階段還要保證定位夾緊缸時時刻刻夾緊工部件 ，否則，這個階段所有工作全都失效。 圖 5動操作梯形圖 （ 2）自動控制 去毛刺的過程時典型的順序控制，通常采用中間繼電器來實(shí)現(xiàn)控制要求。去毛刺 （ 示。圖中第 2段程序 進(jìn)行自動控制程序，自動工作的動作過程說明如下： （ 1）、定位夾緊缸工作：夾緊工件，工件被夾緊后，夾緊缸內(nèi)壓力達(dá)到壓力繼電器到下一步工序。 （ 2）、插刀缸工作： 插刀前進(jìn)，碰到工件后即觸到限位開關(guān) 2停 止。 （ 3）、去刺缸工作：去刺前進(jìn)，去刺結(jié)束后，碰到限位開關(guān) 4停止。 （ 4）、去毛刺完畢后：去刺后腿，退回至碰到限位開關(guān) 3停止。 （ 5）、插刀后腿：碰到限位開關(guān) 1停止工作。 （ 6）、插刀完畢后：定位夾緊缸開始松夾停止，被去過毛刺好的工部件被取下來。 至此，整個取毛刺的過程完成了一個工作循環(huán)，再按下啟動按鈕，則開始下一個工件去毛刺的工作循環(huán)。 值得注意的是：在實(shí)際自動控制過程中，會出現(xiàn)一系列步可預(yù)見的情況，在此特別注明，在設(shè)計中增加了腳踏開關(guān) 為 在實(shí)際定位夾緊工部件所處的位置并不是象理想中一樣完美，添加 隨整個自動過程。添加急停按鈕 的是為了在工作中如果出現(xiàn)意外事故，即可以采取緊急的制停措施，從而不至于造成更大的傷害。 圖 5動操作梯形圖 4．程序清單 根據(jù)梯形圖編制的程序單如下： 程序號 指 令 程序號 指 令 0001 506 0054 100 0002 507 0055 406 0003 454 0056 433 057 452 0005 454 0058 404 0006 4200 0059 434 0007 4200 0060 431 0008 410 0061 100 0009 4200 0062 433 063 404 0011 411 0064 450 0012 400 013 432 0066 435 0014 431 0067 100 0015 412 0068 450 0016 505 0069 452 0017 431 018 432 0071 403 0019 413 0072 452 0020 402 0073 436 0021 434 0074 431 0022 431 0075 435 0023 433 0076 404 0024 500 0077 452 0025 401 0078 434 0026 431 0079 433 0027 433 0080 401 0028 434 0081 431 0029 503 0082 434 00200 404 0083 403 0031 436 0084 436 0032 431 0085 435 0033 435 0086 402 0034 504 0087 431 0035 403 0088 436 0036 435 0089 404 0037 431 0090 405 0038 436 0100 451 040 407 0101 100 0041 4200 0102 431 103 大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 題 目 套 孔 加工機(jī)床液壓電氣控制系統(tǒng)及工裝設(shè)計 起訖日期 2011 年 3 月 29 日 至 2011 年 7 月 2 日 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 職稱 講師 所在單位 機(jī)械工程系 機(jī)械教研室 2010 年 3 月 29 日 任務(wù)及要求： 容和要求 綜合運(yùn)用所學(xué)知識來分析和解決畢業(yè)設(shè)計過程中的各種問 題 規(guī)定的各項(xiàng)設(shè)計任務(wù) . 廠）實(shí)習(xí)調(diào)研收集有關(guān)設(shè)計資料，完成調(diào)研報告 . 動 原理圖一份 制原理圖： （ 1） 主電路 控制原理 圖一份 （ 2）控制電路梯形圖一份 （ 3） 端子分配圖一份 4 夾具 總裝 圖一份。 5 科技譯文（一萬以上印刷符號） 6 編寫畢業(yè)設(shè)計， 計算說明書一份 （ 字以上） 括設(shè)計或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等） 如零件圖所示。 考慮到加工批量（年產(chǎn)量 4 萬件），推薦采用組合專機(jī)加工，工序過程（工藝方案） 由設(shè)計者自行確定。 機(jī)械設(shè)計手冊 學(xué)工業(yè)出版社 新編液壓工程手冊 京理工大學(xué)出版社 液壓與氣壓傳動 械工業(yè)出版社 可編程序控制器 南大學(xué)出版社 機(jī)電傳動控制 中科技大學(xué)出版社 工程流體力學(xué) 械工業(yè)出版社 圖形設(shè)計 子工業(yè)出版社 機(jī)械夾具設(shè)計手冊 寧科學(xué)技術(shù)出 版社 機(jī)械零件設(shè)計手冊 械工業(yè)出版社 in 指導(dǎo)教師簽字： 教學(xué)部 主任簽字： 年 月 日