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解决金属切削问题的智能专家系统的开发 乌鲁达大学 ， 机械工程系， 尔萨，土耳其 于 2004 年 9 月 8 日收稿， 于 2005 年 1 月 31 日 接受 2005 年 3 月 21 日可在线 摘 要 在金属切削 方面 ，这些问题需要有良好的分析，以便遇到任何意外的结果之前， 可以 采取 有效的 防范措施。这一 过程 在实现 产品 质量稳定和控制生产总成本 方面起很 重要的 作用。但是，需要 一个 拥有 在 金属切削 方面有大量 经验 和知识的 专家是一项艰巨的任务 。 在本 文 ， 智能专家系统 （ 查 并解决了 在金属切削领域遇 到的三个主要问题 ： 车削，铣削和 钻孔。许多 金属切削 方面的问题都被考虑在内，如在 车削 过程中的工件 内部插入转折点 ， 铝 件 车削 ， 沟 槽车削， 螺纹车削 等工序 ; 在 铣削 方面 面铣，方肩铣，端铣，多用途铣和侧铣 等工序；在 和钻 孔 作业，使用 固定 或可转位钻头钻 孔等。以 给出建议的切削参数 而且能及时 更新 在切削 问题， 产生 原因和补救措施等方面的 数据库， 因此 系统能够处理 的问题数量在 增加。 关键词 ： 金属切削问题 专家系统 具磨损 1、引言 现代制造业的目标是，在组织设施能够进行有效控制，以便能以在较短 生产周期内以较低的生产价格制造出高质量的产品 。为了实现能以较低的价格获得更优质的产品，制造部门格关注采用更好的刀具和高精密的机械等 1。然而，在大多数情况下对于生产要求这是不够的。专业的工作选择正确的工具是重要的，但是为了更高效的制造，刀具磨损也应考虑在内。在文献中，许多出版物上对于不同材料制造的刀具的磨损的确做了很多研究 2。 金属切削是切削碎片的形成过程。虽然切削过程是把金属切削成所规定的形状和大小，但这必须通过定义切削碎片工作来完成。切削碎片的形成意味着一个新的金属界面不断形成并沿刀具材料承受着 非常高的压力和温度 3。所产生的区域成为发生金属扩散和化学反应的理想场所。所有刀具在加工过程中不断变得破旧，并继续这样工作直到它们报废。刀具磨损是不可避免的，如果能了解刀具磨损的时间，程度，类型时，刀具磨损就不再是一个消极的进程。 在不同的金属切削过程中存在着几种不同的磨损机理，相近 不同类型的问题由于这些机制作用的结果而联系交织在一起。如果这些问题能够得到很好的分析，我们就有可 能找到其中每一种问题的正确的解决方案。 在分析金属切削问题时这个问题应当明确界定，而且其可能的原因也应该得到确认。找一个拥有知识 和大量金属切削经验的专家是一项艰巨的任务。今天在金属切削领域，关于解决切削碎片问题的专业设施主要由切削刀具生产企业提供。由于在这一领域工作的人是有限的，因此并不总是能够找到真正需要的专家。在现有专家聘用费用昂贵而且人员稀缺的领域中专家系统一直特别受欢迎。对于解决金属切削问题专家系统将是非常有益的。 2、专家系统在协助发展制造工艺上的应用 基于知识的系统或专家系统是一个体现狭窄领域的知识并解决该领域相关问题的计算机程序。专家系统通常包括两个主要内容，知识基础和推理机制（图 1）。 基础知识包含一个可以表述 为由 则、事实说明、框架、对象、程序和案件组合而成的知识领域。推理机制，是专家系统操纵存储的知识并对遇到的生产问题提出解决方案的一个组成部分 4。 一个人类专家利用知识和推理最终得出的结论，专家系统也是如此。推理在专家系统试图模仿结合人类专家的知识的过程中进行。因此，专家系统的结构或架构有些类似于人类专家的执行情况。因此，专家系统可以比喻成专家。 一个比较明显的问题是规则的收集。人类专家聘用费用高昂，而且并不想要坐下来写关于他们是怎样得出他们结论的那些大量的规则。更重要的一点，他们可 能也无法做到。虽然他们通常会遵循逻辑的路径来得到他们的结论，但是把那些规则放入一套标准之中实际上是非常困难的，并且也许是不可能的。 对于许多人类专家下面这种情况是很可能的。虽然他们开始时有着自己的专业规则，但是在工作中通过自己的工作经验知识来开展自己的工作，并且通过直觉得出正确的解决方案。它们可能都跟随逻辑路径，但是在沿着这逻辑的路径上，他们精神上已经 跳过许多步骤。专家系统不能做到这一点，它需要很清楚的知道各种规则。 专家系统的一个很突出的好处是能够广泛把知识分发给每一个专家，或者可以同时汇总的几个远远相隔 的几个专家的知识。当偶尔的执行任务时专家系统特别有用，而专家每次执行任务时则需要重新学习工作程序。 专家系统是用来规范操作的。如果你有三个机器操作员（或工程师）来执行相同的任务，但是每个人都会做的不同。而专家系统则每次都可以用同样的方式来工作。 这些系统可用于培训员工，指导他们，或进行实际执行如计算任务。专家系统的另一个用途是作为专家辅助您的工作。他们将使您能更准确，更一致，更快，从而为专家能更创意的完成任务而节省了时间。当处理乏味、重复的任务时这是特别有用的。 因此，一旦领域知识被专家系统提取，建设此系统 的过程比较简单。能被发展的专家系统的易用性，导致了刀具广泛应用。在工程，可以找到在各种任务上的应用，包括选料，机械零件，刀具，设备和工艺，信号解释，状态监测，故障诊断，机器和过程控制，机械设计，工艺规划，生产调度和系统配置。最近专家系统所执行的一些具体任务的例子如下： (1)确定和规划离岸结构重要组成部分的检查时间表 5; (2)在设计和评价能源热电厂方面培训技术人员 6; (3)配置输纸机构 7; (4)在有限元分析锻造变形时自动重新啮合 8; (5)存储，检索和修改平面连杆机构设计 9; (6)应用于发动机油产品的添加剂配方设计 10; (7)选择刀具和切削参数 11 有几个潜在的研究领域肯定了专家系统在制造业方面价值 14， 15 et 16在其文章中讨论了关于加工操作规划的系统框架。在此框架中从电子刀具目录和网络环境下的加工实例数据库中提取和组织的加工技术诀窍了发挥了主要作用。在有参考的情况下可以构成加工数据，这些加工数据来自翻查的刀具目录，相关的国际标准，参考教材和手册。 在一般车削和铣削时， 11在专家系统的应用对于解决制造工程师目前所面临的 et 17开发了一种优化棱镜组件加工业务的专家系统。他们描述了一种新的 码方案用于代表待加工得棱镜组件表面。 18在可以作为霍隆的 5 轴曲面加工过程中提出了一个用来选择刀尺寸和工具方向的算法。铣削表面分为三个阶段，即粗加工，半粗加工和精加工。该算法在曲率分析的基础上选择最佳的刀具并且在立方（凹 面上自主的计划刀具路径。本文的主要目 的是建立这种涵盖了主要的金属切削问题的系统，并帮助那些参与金属切削工作的人们提高产品质量。 3、专家系统在解决金属切削问题上的应用 决金属切削问题时应考虑的因素 在金属切削过程中大部分问题是磨损的结果。所有刀具在加工过程中不断变得破旧，并继续这样工作直到它们报废。刀具磨损是不可避免的，如果能了解刀具磨损的时间，程度，类型时，刀具磨损就不再是一个消极的进程。因此，如果对刀具磨损所导致的问题以及其他不利于机械加工业务的有害因素进行了分析，我们就有可能找到其中个个问题的正确解决方案。这将减少 非生产性故障的检查时间，因此，减少了加工时间、非生产性停工时间、加工费用并且提高生产效率。在解决金属切削加工问题时所使用的专家系统的结构图如图 1。通过软件需要考虑的输入列于图 2。 特点 该软件已开发利用 视化编程语言。而建立一个咨询系统的主要困难在获取和研究在解决方案中使用的要素。根据目前在解决金属切削问题上的设计，一旦选中操作类型，对于每个类型的操作的四个主要阶段已经确定： (1)切削数据的建议。 (2)问题的定义。 (3)切割数据评价。 (4)问题的汇总 。 削数据的建议 在加工过程中刀具的正确选择是实现最大的生产力的关键。但是，虽然工具是正确的，如果加工条件不符合标准，特别是在切削参数一般稳定，问题将会出现而且刀具的最佳寿命将无法达成。切削参数不正确，刀柄、夹紧的振动和缺乏刚性这些都是金属切削的主要问题。 除了解决问题该软件对每个操作类型（业务类型如前所述）、每个材料组 (, M ), 每个应用类型（粗，中，完成）、每加工条件类型（好，一般，困难）提供切削数据的建议并且显示如图 4 的可用插入列表。在这里不是为了找到应用 程序的最合适的插入点但是监测金属切削中使用的插入的初始值和切削参数的工作范围（即切削速度，进给量和切削深度）。在这个阶段决定的合适的等级与所选操作，材料组，应用程序等有关。此外，个个材料组的材料清单能够清楚的看到。 推荐切削参数值取自 0，其他厂商的刀具切削参数可作为建议的值。切削数据显示值是在一定的材料硬度和一定的刀具寿命下得到的。对于任何工件材料跟指定的值相比具有不同的硬度值而且如果刀具寿命超过 15 分钟，提供的切削数据应乘以修正系数（见表 1）。 析金属切削问题 目前有在金属切削过程中存在多种不同 /类似的问题。表面上看这些问题有些是相同的，但是很难相区分开来。问题类型的分类已经形成评估加工操作的重要基础，它通过获取刀具等级以及适合切削类型材料类型的正确的加工条件而优化了生产力。正确的工具，良好的出发切削数据，专家的支持下，自己的经验，工件的材料和优质的设备条件是加工成功的重要因素。对各种工具制造商问题清单的聚合进行归类形成了可由软件使用的 用户分析金属切削问题时要么在一个或两个阶段之一：从菜单中直截了当的挑选出定义的问题或者首先检查金 属切削过程中使用的切削数据，之后访问定义的问题。问题定义模块显示问题的清单，包括其可能的原因及补救措施。一旦选定一个问题（例如，后刀面磨损的转折点或在钻深孔是的转头的跳动），一张图片，清楚的提供了问题的界 定和其可能原因的列表。因此一旦选择了可能的原因就确定了相应的补救措施。更多与该问题有关的信息通过点击 “？”获得（图 5）。 削数据评估 在金属切削过程中，大部分的问题是切削数据不合适应用程序的结果。因此，在这些问题直接列出之前，用户被建议检查操作，应用程序和加工条件的切削参数以确定是否切削速度，进给量和切削深度是否与事先插入的长度，厚度和圆角半径相符。切削数据模块检查在运行中的切削参数是否与插入的相符而且这项工作基本上是与理想的切削数据值进行比较，理想的切削数据值是目录值和校正因子的乘积。如果不相符（这意味着切削参数的值不在范围内），用户应修正切削参数。在铣削和钻孔只有切削速度和进给速度值被考虑，在钻孔时钻头直径和钻头中心或周边的等级被考虑在内（图 6）。在图中对中型钢（ L 代表轻型， M 代表中型， H 代表中型铣削操作）面铣的切削参数被评估，由于使用价值远低于由给定硬度和刀具寿命计算的理想值， 则就会显示警告。 一旦切削数据被审查（和纠正），下一个步骤就是访问这个问题的定义模块。由于切削数据被修正，原因列表和补救措施将会不同而且“切削速度过高”或者“进给量太低” 将不会是有关问题产生的根源。 该软件能够在各种业务类型中分析超过 100 多种问题，并对近 200 个问题原因提供补救措施（ 340 补救措施）。他系统中包含的知识有两个主要来源：从事金属切削领域的专家或者来自于技术文件，目录和各种刀具生产公司的手册 21， 22， 23， 24和 25。 题编辑 系统中包含的 知识有两个主要来源：从事金属切削领域的专家或者来自于技术文件，目录和各种刀具生产公司的手册。一个专家系统的成功之处隐藏在像人类专家一样的扩展结构当中。人类专家遇到每一次新的解决方案时都增加了他的知识并且在未来分析时能再利用这些知识。因此， 一个可扩展增长的数据库结构，它能处理每天越来越多的问题。 由于系统有单独的和模块化的知识基础，只要进入到数据库编辑获得知识文件就可以很容易的更新系统。系统包含的信息越多，它能够处理的金属切削方面的问题就越多。 知识库是系统的核心，因此，负责生产、添加、删 除或修改是那些少数人的任务。因此，用户需要知道密码才能进入的知识库。问题编辑允许和问题，原因和补救措施相关的问题，图片和资料档案添加到知识库。此外，还有可能增加新的问题原因或原本已存在知识库中的问题原因的新的补救办法（图 7）。 该系统是多语言，因此它能够处理无论是土耳其文还是英文的金属切削的问题。一旦确定语言被确定，所有程序菜单和问题，原因及补救措施清单都用所选择的语言显示出来。 4、结论 本文介绍了一种为解决各种加工操作任务 中 金属切削问题的专家系统 。 由于在 许多文献中没有很多关 于 此主题 的 工作 也 因为这种类型 的系统可以实现多 种 金属切削业的要求 ， 这里所描述的工作可以 认为是 一件有益的工作 。 在制造业，特别是在小型或中型加工车间 ，切削数据是不正确 是 问题的主要原因。工具一般 以 较低的切削数据运行 来使他们在频繁的启动中能维持较长的寿命。 这就显然是 低效率的利用 金属切削时间。由于系统提供 的便利 之一 便是 评估的切削参数 ， 这将帮助用户 为应用程序 选择合适的速度，进给量 或切削深度。如果切削数据是正确的 而且 金属切削问题 也得到 解决 ， 由于发生故障 而引起 的停顿将缩短，良好的利用发电能力 的目的将可以达到而且 金属 得 切削时间 将会有所减少 。 这 就 意味着生产 成本 将会下 降很多 。 该系统开发 也为了培训从事 金属切削业 的人。 这些照片和有关问题的资料 将会 帮助用户更多 的 认识了解他们。这些图片和信息 收集于应用于 工业 的 各种手册和 研究报告 。 参考文献 1 1994. 2 , , of 004； 25： 5251. 3 P A, A 26(6). 4 O. . An 005； 21（ 2）： 835 X, . A , A, W, in X (), 1994. p. 1818. 6 L, K, a , A. of of on 996. p. 5300. 7 Y, H. of to a of on 996. p. 4956. 8 , , ,. , An to in 6 (1997), 8792. 9 . . A to 1 (1997), 107119. 10 Z ,to 1 (1997), 167172. 11 of an in a J 3 (2001), 306311. 12 V. of 8 (2002), 112. 13 V. A, J 990 (1999), 310317. 14 of 9 (1990). 15 1988). 16 An of J 07 (2000), 160166. 17 .A of by a J 3 (1997), 163168. 18 of (1999) (2). 19 62000. 20 72002. 21 2001. 22 29: 0221996. 23 1993. 24 103 1994. 25 1995. *,to be in to of is to 2is of as a of If +90 224 4428176; +90 K. 1 +90 224 4428176; +90 224 7 (2006) - 211 2005 in to at a To a to be in by 1. is in of is be is a is at to to be by a is at 3. it an of to do so to of is a in in of it is a an a of in In a in is A of as in in or in of of is 005 In do on in of of a 004;6059, 005034& it be to to of a in be be is a an a of in in in by of in is it is to an he/is in in an be an is of to to a of as to to to be a to a F . be is o in a of do 212a to do to K. 7 (2006) 102710342. or to An a an 1). be as 212is of an to to 4.A at so an in an in or of a is an an 1. of is of a or to of in a is to it is to or it do it be to a as a is as to to be is to in an of is be to a of of In be a of of of by of an 5; in of 6; 7; a of 8; 9; 0; or 1113to in 14,15et 16 in in in On of be is of K. 7 (2006) 10271034 10292. of 1 on in is of by AD NC et 17 an to a T to be of 18 an as a is in to on of is to of in to A in of in to do so of is K. 7 (2006) 102710343. a if of is if as as it be to of of of of in is 1. by A in a in in is if up to as be of in of a of of ,M ), of of of 4). it is to of in it is to K. 7 (2006) 10271034 1031in of of is of is 4. to of 20, be as as a 5 be by )20 +40 +60 +80 +1001 0 45 K. 7 (2006) 10275. 19B 040 80 80 60 10 15 20of In of to be of to an to of of of is to BS or by or by in to to a is in or in a a of a is is by ? (5)of of to of if in in is 6. a K. 7 (2006) 10271034 1033of of If is no of in is to In in of 6). In of L M H is a 7. to is be of is of 00of in of to 00 340 in in of or of 2125in in of or of of an is in he to in an to a it is to it in is of of a to or to to to to of to be to it is to to or to in 7)is it is is in an of in in of in as a of In in or of at fre购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 摘要 在充分研究石材切割机的基础上，采用液压技术与 制了一种基于液压技术和 压系统工作 顺畅平稳 ， 大地提高生产的自动化程度。 改善了石材切割机的 定时精度差、切割误差较大、受电源波动影响大、 自动化程度低等缺点，保证了不必要的人力资源浪费和操作者的安全，并且提高了石材切割机切出的毛胚精度。其机械工作方式是由液压缸带动工作台及其上放置的石材移动，油缸向前动作一次，工作台完成一次形成，由横刀切割和纵刀切割切下一块石料，调定程序，循环此动作，节约人力。但换刀过 程还是需要人工手动来进行的。在研究过程中要确定各个部件的型号，并考虑到它们的使用范围与安全。最后用 关键词： 液压系统；石材切割机； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 LC of of of of to of of he is by a on to of a or In of to of of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 目 录 上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明 I 上海师范大学本科毕业论文（设计）选题登记表 海师范大学本科毕业论文（设计）指导记录表 中文摘要及关键词 英文摘要及关键词 1 石材切割机的 液压设计简介 1 1 义 1 围 （内容） 1 2 2 2石材切割机的液压系统 2 3 3 3 5 5 6 7 8 算液压原件 8 号及其电动机功率 8 9 11 13 章小结 13 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 石材切割机的 制系统 14 14 14 16 17 19 22 参考文献 23 结束语 23 附录 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 石材切割机计简介 材切割机的 液压设计研究背景 石材切割机用 金刚石切割片对石材、大理石板、瓷砖、水泥板等含硅酸盐的材料进行切割 。石材切割机大体可以分为 3 类。第一类 :面向小型的手动切割石料机，完全靠电机带动金刚石锯片，依靠人力去操作，笨重而且操作不便 ;第二类 :面向较大的毛坯进行切割，其原理 是推动不同的方向与电机不同的工具来 尽兴 手动控制 ， 切割操作者 必须具 有一定的经验 ;第三类 :采用传统的继电器 时间继 电器控制方式，但控制系统接线复杂，系统的可靠性较低，维修费用大，其最主要的弊病是自动分片控制中，采用时间继电器定时控制片厚，定位精度差，电机速度受电源波动影响大，因而分片误差较大，降低成品率，增加抛磨。难度针对目前应用于该领域的野外石材切割机的自动化程度低，而且这类切割机的控制精度不高。 现在设计的 压系统能改善前几类石材切割机出现的缺陷。 究目的、意义 研究目的：实现切割机自动化程度高 切出毛坯精度高。减轻了工人的劳动量，节约人力资源。 研究意义：使我国的石材切割技术提高，减少人力的损耗，使 得切割石材更加的快捷、安全，并且在论文中融入了多种知识要点，提高自身的学术水平。 究对象、范围 研究对象：石材切割机系统 范围：控制石材切割机的液压系统及其 究方法 石材切割机是将石材切割成厚度均匀的毛胚，研究的主要的切割动作为横刀切割、纵刀切割、横移切割和人工手动操作完成的换刀过程。然后根据液压系购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 统的功能分析，设计出 出点的分配表。 究框架 机械工作方式为由液压油缸带动工作台及其上放置的石材移动，油缸向前动作一次，工作台完成一次形成，由横刀切割和纵刀 切割切下一块石料。但是需要人工的操作控制顶油缸不再上升。由于水平锯片装置负责水平方向的切削任务，所以只需考虑 克服切削阻力工作即可。考虑用电动机驱动锯片转动。 之后再研究 统控制石材切割机的流程及其原理。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 石材切割机的液压系统 定对液压系统的工作要求 根据加工要求，对纵刀切割、横刀切割、刀具横移拟定采用液压传动方式来实现，故决定选取油缸做执行机构。考虑到进给系统传动功率不大，且要求低速稳定性好，以及切割的速度调节，故拟定选用调速阀，单向阀组成的调速方式。考虑用电动机驱动 锯片转动。为了使安全有保证，考虑运用压力滤油器，其具有报警的功能装置。并且使用压力表随时跟踪监测液压的变化，并对其变化做出相应的措施。 液压系统 用 了溢流阀，系统压力就不可能超过溢流阀所调定的压力，溢流阀也就起防止系统过载的作用。 石材加工示意图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 液压 石材切割机 工作原理 图 载分析 件重力为 6000N F =6000N (1) (2) 由于 120N，取 ， 有 静摩擦负载 ( 0 . 2 1 2 0 / s i n )4= (3) 动摩擦负载 ( 0 . 1 1 2 0 / s i n )4=于液压缸参数的确定 分析此设备负载不大，初选工作压力 计算液压缸的尺寸 A=4） 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 = 2516 0 3 3 . 9 4 2 0 1 0 m = 4230 1 0 m 4= 44 3 0 . 1 7 1 03 . 1 4 1 5 9 m （ 5） = 0 m 压系统工作过程 纵刀切割， 从石材下方进入上方切割完再原路返回 ，当油缸向上驱动纵刀装置向上移动 ，纵刀装置驱动纵向切割刀进行石材切割。 当切割完成了，纵向 油缸 下降 ， 驱动纵刀装置下移，从而完成一次纵向切割过程。 电机泵启动、水泵启动，各阀处于失电状态下，阀处于中位。纵刀切割工艺如下 : 1程序控制下 电磁阀 1电 刀具下切 接近开关控制 1电。 2电磁阀 13电 进行并完成切割 接近开关控制 13电。 3电磁阀 2电 (控制抬刀的高度 ) 接近开关控 制掉电 打开电磁阀 9 抬高控制台并延时 10 s(同时用接近开关作为保护 ) 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 电磁阀 14电 (使轨道伸出 ) 接近开关控制其伸缩位置 打开电磁阀 10电 控制台下降并延时 10 s (此时如压力变送器超压如 6 关闭阀 14且报警阻挡 ) 完成纵切过程的切割 . 这样重复以上操作即完成纵刀切割的过程。 图二 纵刀切割流程图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 横刀切割图 横 刀切割，从石材 左 方进入 右 方切割完再原路返回 ，当油缸向右驱动纵刀装置向右移动，纵刀装置驱动纵向切割刀进行石材切割。当切割完成了，纵向油缸左移，驱动纵刀装置左移，从而完成一次横向切割过程。 1在准备状态下电机工作，各阀处于失电状态，横刀切割工艺如下 : 2电磁阀 3电 刀具下切 接近开关 控制 3电。 3 电磁阀 13电 走横刀 走刀过程中活塞杆碰撞接近开关 接近开关 13电 一个切割的行程完成。 4电磁阀 4电 (控制抬刀的高度并关、闭电磁阀 ) 电磁阀 9电提升控制台高度并延时 1s 接近开关控制 9电 确保其达到安全高度。 5 电磁阀 14电 (轨道伸回 ) 接近开关控制伸回位置 用压力变送器控制其压力超过 6 报警并阻挡 电磁阀 11电 降低控制台高度并延时 10 s 接近开关控制下降的位置。 这 样可以重复以上操作即完成横切的过程。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图三 横刀切割流程图 移 切割 横移切割 ，从石材 右 方进入 左 方切割完再原路返回 ，当油缸向左驱动纵刀装置向左移动，切割刀进行石材切割。当切割完成了，横向油缸右移，驱动纵 刀装置右移，从而完成一次横移切割过程。 在准备状态下电机工作，各阀处于失电状态，刀具 横移工艺如下 : 1电磁阀 2电 油缸活塞杆运动 碰撞接近开关 控制2电。 2电磁阀 7电 油缸推动刀具横移 碰撞接近开关使 7电。 3电磁阀 9电（抬高操作台） 升高到碰到接近开关 使其失电 电磁阀 9电（并延时 10 s） 电磁阀 电 拉回液压杆 碰撞接近开关 8电。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图四 刀具横 移流程图 在准备状态下电机工作，各阀处于失电状态，处于中位，人工转向换到工艺如下 : 1电磁阀 2电 活塞杆撞击接近开关控制掉电。 2电磁阀 11电 中心顶油缸的得电上升。 3这时需要人工操作控制其停止上升，人工推转定位，完成操作后按动开关，电磁阀 12电使中心顶油缸下移并延时 10 s，以上完成转向的控制 3。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图五 转向换刀流程图 择、计算液压原件 率 两个泵的流量为 压缸最大工作压力定位 2M 取定压力损失为 p=a 所以得出液压汞的工作压力为： pp p+p（ 6） =(2+ a 由于两个液压泵同时向系统供油，我们估计在回路中的泄漏按照 10%来进行计算。 得出两个泵的总流量应该是 : 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 于溢流阀最小稳定的流量为 3L/以得出： 按照上述的计算结果查产品目录得到选用 额定压力 a、容积效率 效率 P= 所以得出： 电动机的功率可以从泵的工作压力（ a）和输出流量 910 10得电动机的转速设为 910r/ 求得： 电动机功率为： 7） = . w=电机类的产品目录查得： 使用电动机型号 功率为额定转速为 910r/ 液压元件型号及其规格 表一 部分液压元件型号和规格 序号 名称 通过流量 (L ) 型号 和规格 1 双联叶片泵 三位四通电磁换向阀 4 溢流阀 单向阀 调速阀 压力表 压力表开关 电动机 类元件功能及性能介绍： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 (1)油管：按照和其接口的元件确定油管尺寸。在本例中采用内径为 9径为 10 (2)油箱：容积根据液压泵的流量计算得出 ，取其体积 V=65L (3)三位四通电磁换向阀 : 三位四通电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯来控制液流方向。其中信号由限位开关、行程开关等元件发出，从而可以方便的让液压系统执行各种操作和自动的顺序动作。三位四通电磁换向阀共有 4个油口，每一个方框中表示油路的通路和方框一共有 4个交点，在中间的位置上由于各个油口互不相通。 其中 A、 构特点：在中位时，各油口全封闭，油不流通。机能特 点： 1、工作装置的进、回油口都封闭，工作机构可以固定在任何位置静止不动，即使有外力作用也不能使工作机构移动或转动，因而不能用于带手摇的机构。 2、 从停止到启动比较平稳，因为工作机构回油腔中充满油液，可以起缓冲作用，当压力油推动工作机构开始运动时，因油阻力的影响而使其速度不会太快，制动时运动 惯性引起液压冲击较大。 3、油泵不能卸载。 4、换向位置精度高。 （ 4）溢流阀：用来维持液压系统中的定压。对溢流阀的性能的主要要求有定压精度高、灵敏度要高、工作要平稳并且最好没有震动与噪音 4。 （ 5） 压力表。检测流入空气的压力。 （ 6） 减压阀。使流入空气的压力不至于过高，通过 这个装置后能使空气压力降低到允许流过的空气压力。 （ 7） 过滤器。保证流入空气的纯净性，能过滤掉空气中的杂质，保护了仪器设备的安全性和可靠性。 （ 8） 单向阀。单向阀是使气流只能朝一个方向流动，而不能反向流动的二位二通阀。此装置空气由下往上流入，不能由上往下流出。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 油液在管道内流动的速度为 s，通过的流量为 要的压力损失在调速阀降压时候的两端，这个时候损失的功率最大。 计算油液在进油管内的流动速度 得出： p （ 8） =m/s =s （ 1） 沿程压力损失 在系统中使用 压油。当室内温度为 20， V=， 有： =. =320 （ 9） 阻力损失系数 ./ 取进油管，回油管长度为 液的密度 所以得出进油路的沿程压力损失： （ 10） = . = = . M 2） 局部压力损失 局部压力损失包括了管道接头压力的损失，管道安装压力的损失和流过液压阀损失的局部压力。 取压力损失的 10%，阀的额定压力损失为阀的额定流量损失为 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 通过阀的压力损失为： 以这个损失可以忽略不算。 同上，得到回油路上的流量： A （ 11） = m 1 2 6 9 l=l 回油路的油管中的流速： v. = 有此可以得出： （ 12） =. = 得到在回油路上的沿程压力损失： （ 13） = . . = 3） 总共损失的压力，由上得出： （ 14） = .a 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 =a 原本设 . ,与计算结果有略微的误差。 最后决定用上述得出的计算结果来调定压力阀的值。 (4)调定溢流阀的压力值 卸荷阀的压力值：（ 15） =（ 2+M 取 流阀压力值要比卸荷阀大 以综上所述：溢流阀的压力值调定为 拟定液压系统工作原理图 图 1液压系统工作原理图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 缓冲） 通电磁阀 m 过滤器 16. 15 m 过滤器 17. 单向阀 18. 30 m 压系统的特点 此系统的工作稳妥平缓，液压油在一定程度上具有一定的缓冲和阻尼作用，可以消除或减轻系统的刚性碰撞的冲击，振动和噪声。在安置中心的液压缸的顶部，使用了液控单向锁，以防止由于重力的作用使得活塞下落，液控单向阀不仅具有支撑作用，而且液控单向阀允许油线很长一段时间的保持压力 5。 当电磁换向阀在中位的时候，两个液压控制单向阀互锁，可以关闭液压缸两腔 的油液，此刻活塞就不能由于外力产生移动，从而实现了液压缸的锁 紧，由于液压缸此刻在有效面积上具有很大的差距，所以在退回活塞的时候，液压缸右腔的油量排放的突然增加，如果这个时候用小流量滑阀，将产生的节流作用，限制所述活塞的后退的速度 ;如果这里增加了液控单向阀，在液压缸活塞后退的时候，液控单向阀被控制压力油打开后，可以顺利的从右腔排油。所以液压缸的缓冲系统使得系统流畅的运动过程中减少了的冲击的影响，使用一个分流阀让缸的运动更顺畅平稳，缓和了振动。 章小结 本章通过对石 石材切割机 的介绍， 确定了 石材切割机 初步设计方案后， 介绍了 石材切割机 的工作流程和具体各个部分工作示意 图， 采用分析计算以及 相关 文献设计了液压系统对其 拟定液压系统原理图的和一些液压系统参数的设计 计算。通过设计、计算、校核 证明 设计的准确性和可行性。对于统设计液压原理图具有实用、直观、结论明显，可以作为设计的判据， 对于 石材切割机 发展 应用 有极高的参加价值，也可以为相关企业和研究机构提供一些思路和参考 。 另外也为下一章节进行 石材切割机的 计 提供了相关的依据。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 石材切割机的 制系统 设计背景 可编程控制器是为工业控制应用而设计制造的通用控制器。它实现了传统继电器的控制技术， 并且结合了现代计算机技术和通信技术。 在石材切割机中，为了保证切割质量，提高劳动生产率，同时也为了降低企业产品的成本，缩短了产品生产周期，减少切割过程对于工作人员的人体伤害。实现对于石材切割的 作人员就不用时时刻刻守在机器旁边了，不但节省了大量的人力、时间以及能源，更能够极大的减少切割过程对于人体的伤害。本设计正是基于以上目的而设计的。 可编程控制器 (于石材的切割，实质上是在微机控制的基础上，采用专用语言，使编程简单。切割大部分工序可采用可编程序控制器 (为核心控制 组件的控制系统全部自动完成。 系统的控制运行可靠、这不仅避免了传统的继电器逻辑控制线路体积庞大、故障率高、维护困难的缺点、也克服了单片机控制系统成本高、接口处理及编程相对复杂等缺点。 我们从 全可靠、维修方便即最优的性价比。 7型、中型和大型四大类。 型 。经过分析研究次液压 系统应选择 为有 34个数字量的输入和2个模拟量的输入，并且有 18个数字量的输出。 在设计时，我要求最大的限度的控制住控制对象，争取控制系统简单、实用、维修方便，操作简单并且把误操作的可能性考虑进去，力求保证有一个安全，可靠的控制系统，满足 7。 因此，可编程序控制器选用 7系列 能强，稳定性高，完全符合控制要求。 根据以上的分配，做出输入输出分配表。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 表二 石材切割机部分输 入点分配表 石材切割机部分输入 /输出点分配表 部分输入信号 名称 代号 编号 电机启动 机停止 滤报警开关 1 臂油缸 1左限位 臂油缸 1右限位 刀油缸左限位 向移动油缸 2右限位 向移动油缸 1左限位 割油缸左限位 心顶升油缸 1上限位 心顶升油缸 1下限位 三 石材切割机部分输出点 分配表 部分输出信号 名称 代号 编号 电机 臂油缸 1左电磁阀 臂油缸 2左电磁阀 刀油缸左电磁阀 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 横向移动油缸 1左电磁阀 向移动油缸 2左电磁阀 割油缸左电磁阀 心顶升油缸左电磁阀 警灯 从输入输出点，可以将控制系统的硬件结构框图设计出来，其中的按钮包括电机启动、电机停止、滤油报警开关，接近开关中包括了顶升油缸和横刀油缸等，使得纵切、横切、横移、转向等都满足需求的两种传感器和开关键。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图六 控制系统的硬件结构框图 件设计 通过对纵切、横切、横移以及人工转向换刀的分析来分析石材切割机的工作过程。 系统是采用顺序的控制方法来进行的，就是下一步的动作进行是在前一步动作完成的基础上再执行的，根据它的动作要求，设计了一下的石材切割机的功能表。 1、 纵刀切割和横刀切割的功能表 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图七 纵刀切割功能表和横刀切割功能表 2、横刀和转向的功能表 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图八 横刀和转向功能表 序设计 梯形图（指令表见附录） 以下是横刀切割的梯形图 在准备状态下电机工作，各阀处于失电状态，横刀切割工艺如下 : (1) 电磁阀 35电，刀具下切，接近开关控制 35 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 (2) 电磁阀 13电走横刀，走刀过程中活塞杆碰撞接近开关，接近开关13电，这时一个切割的行程完成 ; (3)电磁阀 46电，控制抬刀的高度并关闭电磁阀，电磁阀 9电提升控制台高度并延时 10s，接近开关控制 9电，确保其达到安全高度 ; (4)电磁阀 14电使轨道伸回，接近开关控制伸回位置，采用压力变送器控制其压力超过 6 警并阻挡，电磁阀 11电降低控制台 高度并延时10s，
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