转塔车床液压系统设计与PLC控制设计[3张CAD图纸+文档]

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摘 要

    本论文针对目前市场上大部分类型转塔车床的现状、发展的动态以及发展的方向，和其在现代工业生产中的重要作用，运用到了液压元件的基本理论，对其主要关键的结构液压系统箱进行了原理分析和优化。根据设计本转塔车床液压系统的实际需要，对车床液压系统开展研究，并且对液压系统中的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。介绍了一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。以及主要的设计步骤和参数的确定。

关键词：转塔车床；液压缸 参数；优化设计

　　Abstract

　　　In this paper according to the present most type on the market the present situation of the capstan lathe, the dynamic development and the direction of development, and its important role in the modern industrial production, using the basic theory of hydraulic components, hydraulic system about the structure of the main key box on the principle analysis and optimization. According to the design of the hydraulic system of the practical need of turret lathe, the lathe hydraulic system research, and the structure components in the hydraulic system and the structure of the hydraulic control system, the optimization design. Introduces a mounted on a three jaw chuck oscillating hydraulic cylinder and flat screw mechanism of institution of spiral swing hydraulic cylinder structure. As well as the determination of main design steps and parameters.

Key words:  capstan lathe; hydraulic cylinder; parameter optimal design

目 录

第一章 概论 1

1.1 液压技术的历史发展 1

1.3研究的对象和研究的方法 2

第二章 液压系统的组成 3

2.1液压系统组件的设计步骤 3

2.2技术参数的确定 3

2.3主传动系统方案的确定 6

2.4液压系统结构设计 7

2.5拟定液压传动系统图 8

第三章 液压缸的设计 10

3.1液压缸的分类 10

3.1.1 液压缸的设计和计算 10

3.2 缸体 11

3.3 工作状况分析 11

3.4 液压缸的计算 19

3.5 液压泵的计算 20

3.6液压阀参数的选择 25

3.7辅助元件的选择和计算 25

第四章 PLC控制 27

4.1梯形图程序设计 27

4.2 电气系统图、程序及PLC外部接线图 27

4.2.1 控制线路分析 27

4.2.2 主电路及接线图分析 29

4.3 程序分析及设计 32

第五章 结论 33

致 谢 35

第一章 概论

1.1 液压技术的历史发展

    液压技术相对于机械传动来说是一个比较新的技术，可是从1650年巴斯卡提出静压传递远离，1795年英国的约瑟夫·布拉默利用这一原理在英国制成了世界上第一台水压机，使液压技术开始进入工程领域算起，已有两三百年的历史了。到了20世纪30年代才普遍地用于机械、机床及工程领域。在第二次世界大战期间，由于军事工业的需要响应迅速、精度高、功率大的液压传动系统和伺服机构，用来装备各种飞机、坦克、大炮和军舰，从而提高它们的使用性能，所以各种高压元件得到了进一步的发展，同时出现了伺服阀。这里意义重要的是美国马塞诸塞州理工学院的布莱克本、李等人对于高压场合的液压问题以及伺服控制问题进行了深入的研究，最后在1958年布莱克本、李等人研制出了电液伺服阀。当前液压技术在高速、高压、大功率、高效率、低噪声、经久耐用及高度集成化等各项要求方面都取得了重大进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有了许多新成就。

1.2 国内数控车床的现状和发展前景

最近几年来，我国数控车床生产一直保持速度较快的增长。直到2002年产量居世界第四。但是我们与发达国家相比，我们国家的机械车床数控化率暂时还不是很高，现在而言生产产值数控化率不到30％ ；消耗值数控化率还不到50％ ，而发达国家大多在70％ 左右。国产数控车床到2000年可供品种为700多种，接近数控车床品种的50％ ，其中占产量70％ 的是经济型数控车床。最高转速一般在2000r／min，个别转速达8000r／min， 坐标定位精度一般在0．01mm，重复定位精度在0．005mm，工作精度圆度在0．01—0．005mm 之间， 表面粗糙度Ra0．8—1．61xm。长城车床厂CK7815C液压系统最高转速3 500r／min，快速行程X轴9m／min，z轴12m／min，定位精度X轴0．016mm，z轴0．025mm， 工作精度圆度0．007mm，表面粗糙度Ra<1．6 m。国产数控系统MTBF可靠性大都超过1万小时，但国际上先进企业数控系统MTBF已达8万小时。国产数控车床、加工中心MTBF有少数厂达500h，但国际先进水平已达800h。用户对国产加工中心刀库机械手、数控车床刀架仍不放心，其定位精度、特别是重复定位精度也有待提高。此外，外观、漏油等老问题也与工业发达国家产品有差距。

 目前， 我国的功能部件生产企业规模普遍较小，布局分散，有些还依附于主机厂或研究所。从整体上看，我国功能部件生产发展缓慢，品种少，产业化程度低，从精度指标和性能指标都还不过硬。滚珠丝杠、数控刀架、数控系统、电液压系统等数控车床功能部件虽已形成一定的生产规模，但仅能满足中低档数控车床的配套需要。衡量数控车床水平的高级数控系统、高速精密电液压系统、高速滚动功能部件和数控动力刀架等还依赖进口。理顺功能部件生产企业的体制，做大做强一批功能部件生产企业已迫在眉睫。

1.3研究的对象和研究的方法

　　　 本课题研究对象是数控车床，本着高效节能、机电一体化、计算机辅助设计及计算机控制、系统集成化与控制技术集结于一身的目的，着重研究液压缸和液压泵，对其进行受力分析和优化设计，是设计一个高效、节能车床的前提。