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组合机床液压与电气系统的整体优化设计.pdf组合机床液压与电气系统的整体优化设计.pdf -- 1 元

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设计与计算作者简介邓加尊1965,男壮族,南宁市人,工程师,生产技术部助理,主要从事产品开发。收稿日期20050926组合机床液压与电气系统的整体优化设计邓加尊1,何国金211南宁柳工汽配制造有限公司,广西南宁53000121广西大学机械工程学院,广西南宁530004摘要介绍组合机床液压系统与PLC控制系统的整体优化设计。液压系统选用中位机能为K型的三位五通电磁换向阀作为主换向阀,将主换向阀和二位二通电磁换向阀并联,然后连接液压缸,构成局部液阻最小及管路最短的差动快进回路。PLC控制系统的步进电路为逐步得电同步失电的结构,输出电路由得电信号和失电信号相与构成,这样的PLC控制系统梯形图最简单。关键词组合机床液压系统PLC控制系统优化设计中图分类号TG65文献标识码B文章编号1672545X200504002402国内目前应用的组合机床液压系统使用的液压元件较多,油路较复杂,导致压力损失较大,效率较低,油温较高。而且液压电磁换向阀的电磁铁数目较多,电气控制系统较复杂。这对液压系统的性能和电气控制系统的工作可靠性造成一定的影响。针对上述缺点,在设计单面组合机床液压系统及其PLC控制系统时,进行整体优化的目标是在保证液压系统性能和电气控制要求的前提下,使用的液压元件最少电磁换向阀的电磁铁数目最少油路压力损失最低控制电路最简单。1液压系统设计111液压进给回路液压进给回路选用中位机能为K型的三位五通电磁换向阀作主换向阀,实现滑台原位停止时的中位卸荷,省去传统的卸荷阀采用主换向阀和二位二通电磁换向阀并联后连接液压缸的油路结构,构成局部液阻最小及管路最短的差动快进回路。112定位、夹紧回路定位、夹紧回路采用机械定位二位四通电磁换向阀控制定位缸和夹紧缸的换向。由于采用机械定位,提高了可靠性。定位完成后到夹紧的开始由单向顺序阀控制,可节省一个二位二通电磁换向阀。113液压泵液压泵选用变量叶片泵,能够在液压系统工作循环过程中,按工况所需的流量自动改变泵的输出流量,使液压系统具有较高的效率。按以上思路设计的液压系统如图1所示。表1为机床及其液压系统的工步状态表。图1液压系统原理图2PLC控制系统设计211PLC控制系统梯形图的设计PLC控制系统设计的关键是梯形图的设计。为了使设计的梯形图既能满足组合机床的加工工艺要42EquipmentManufacturingTechnologyNo14,2005求,并有严密的互锁,又达到电路结构最简单。梯形图的设计分成两个电路,一个是由输入开关信号控制辅助继电器的步进电路另一个是由辅助继电器控制输出继电器的输出电路。表1组合机床工步状态表工步123456定位夹紧快进主电机启动工进快退松开拔销主电机停停止液压泵卸荷转步主令SBSQ1SQ3SQ4SQ2SPSQ5SQ6SQ4SQ1SQ3电磁阀1YV2YV3YV4YV5YV接触器KM2步进电路采用逐步得电同步失电的结构形式。即按工步状态表的顺序,每一步设一个辅助继电器。第一步起动后,该步辅助继电器得电自锁,其输出信号除控制输出继电器外,还给第二步提供步进条件信号。当第二步的转步主令信号发出时,该步的辅助继电器得电自锁,其输出信号除控制输出继电器外,还给第三步提供步进条件信号。依此类推,直到停止工步,但停止步的主令信号是原位开关,该步无自锁回路。其辅助继电器的输出信号用于令前面每一步的辅助电器同步失电,同时使本身随后失电。输出电路的设计方法是查看工步状态表,某一输出继电器要求在哪一步开始得电,就用该步的辅助继电器常开触点作为得电信号在哪一步开始失电,就用该步的辅助继电器常闭触点作为失电信号。然后将得电信号和失电信号串联,作为输出继电器的控制信号。按上述思路设计的PLC控制梯形图如图2所示。该梯形图按国产KB40型PLC的指令绘制。212梯形图控制系统工作过程起动前,所有的工作部件必须回到原位,其原位条件为定位缸处于拔销及夹紧缸处于松开状态进给缸处于快速结束状态。相应的原位开关SQl011、SQ3013、SP014被触发。步1在初始状态,按下启动按钮SB010,辅助继电器1211线圈得电并自锁,并且对外驱动411输出继电器线圈得电,则电磁阀1YV得电,系统执行定位夹紧动作。步2定位、夹紧完成时,触发SQ2012、SP017,使l212辅助继电器线圈得电并自锁,对外驱动414输出继电器线圈得电,则电磁阀1YV、4YV、5YV及接触器KM得电,系统执行滑台快进和主轴电机启动动作。图2PLC控制梯形图步3滑台快进行程终了触发SQ5015,则1213辅助继电器线圈得电并自锁,此时1213的常闭触点打开,令5YV失电,进给回路中的二位二通阀处于截止位,滑台进给缸的回油经调速阀流回油箱,系统执行工进动作。步4工进行程终了时触发SB6016,则1214辅助继电器线圈得电并自锁,使电磁阀4YV、5YV得电,系统执行快退动作。步5快退动作完成时再次触发SQ4014,1215辅助继电器线圈得电并自锁,使电磁阀2YV、3YV得电,系统执行松开、拔销和主轴电机停止动作。步6当松开、拔销行程终了再次触发SQl011、SQ3013时,使1216辅助继电器继电器线圈得电,令整个控制系统同步失电复位,系统处于原位停止及卸荷状态。3结论从上述液压系统原理图看,油路结构非常简单,所用元件数可少到不能再少的程度,梯形图也十分简洁,比用任何一种PLC步进指令设计的同功能梯形图都简单。经模拟调试验证,完全符合要求。而且电路结构很有规律,若设计工步数和执行电器数较多的顺序控制系统,按该电路结构规律随意扩展,便可获得满足要求的PLC控制梯形图。下转第34页52装备制造技术2005年第4期团近期引进的等静压技术生产高等日用瓷,就是采用此方式。4与学研机构合作开发。此方式能充分利用学研机构的技术力量,缩短开发时间。广西玉柴机器配件制造有限公司与重庆汽车研究所合作开发的叶片转向泵,自2003年投放市场以来,取得了良好的经济效益和社会效益,就是采用合作创新模式的成功例子。玉林制药厂开发的生新发胶囊、睡安胶囊就是与广西医科大学、广西中医学院合作开发取得的成果。参考文献1胡继灵1高新技术生命周期各阶段技术创新战略的选择1科技进步与对策,2001812傅家骥1技术创新学1北京清华大学出版社,199813闵晓平1中小企业技术创新战略选择1工业技术经济,2001414陈晓铃1论企业技术创新战略的基本类型1科技进步与对策,200141ABriefAnalysisoftheStrategicChoicesforTechniqueInnovationofMiddleandSmallSizeEnterprisesWANGLinTheEconomicCommitteeofYnlinCity,YulinGuangxi,537000,ChinaAbstractMiddleandsmallsizeenterprisesaretheactivepromotersoftechniqueinnovation.Comparingwithbigsizeenterprises,theyhaveobviousadvantageswhilefacingbigrisksanddifficulties.Thispaperanalyzedtheadvantagesanddisadvantagesofself2resolvinginnovation,imitatinginnovation,andcooperativeinnovationofmiddleandsmallsizeenterprises,andtostudythestrategicallocationandchoiceformiddleandsmallsizeenterprisesinYulinCity.Keywordsmiddleandsmallsizeenterprisestechniqueinnovationstrategicchoice上接第25页参考文献1何国金1组合机床液压系统方案的探讨1组合机床通讯,1979,720~2712何国金1PLC顺序控制系统的快速逻辑设计法1机械工业自动化,1996,636~3913何国金,何莹1PLC顺序控制系统的几种简易设计方法1组合机床与自动化加工技术,2005,266~6814大连组合机床研究所编1组合机床设计第三册电气部分1北京机械工业出版社,19751TheIntegratedOptimizedDesignoftheHydraulicandPLCControlSystemofCombinedMachineToolDENGJia2zun1,HEGuo2jin21.NanningLiugongAutoAccessoriesManufacturingCo.,Ltd,Nanning530001,China2.GuangxiUniversity,SchoolofMechanicalEngineering,Nanning530004,ChinaAbstractThispaperistointroducetheintegratedoptimizeddesignofthehydraulicandPLCcontrolsystemofmodularmachinetool.Inthehydraulicsystem,theelectromagneticdirection2changingvalvewiththecenterpositionfunctionofKModelisselectedasthemaindirection2changingvalve.Thismainvalvewiththreepositionandfivechannelsisfirstputintoaparallelconnectionwithandirection2changingvalvewithtwopositionandtwochannels.Thenitisconnectedtoahydrauliccylinder,thusconstitutingadifferentialspeedloop,whichhastheleastpartialhydraulicresistancesandtheshortestoilreturnroute.InthePLCcontrolsystemthestepbystepelectriccircuitisoperatedunderthetheoryofgainingelectricitygraduallyandlosingitsynchronously,andtheoutputelectriccircuitisconstitutedbythesignalofbothgainingandlosingelectricity.SuchtrapeziformmodelofPLCcontrolsystemisthesimplest.KeywordscombinedmachinetoolhydraulicsystemPLCcontrolsystemoptimizeddesign43EquipmentManufacturingTechnologyNo14,2005
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