JDYY01-008@压力机与垫板间夹紧装置的设计
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机械毕业设计全套
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JDYY01-008@压力机与垫板间夹紧装置的设计,机械毕业设计全套
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1 1 引言 传统的压力机与垫板间的夹紧机构采用手动操作，这在现代化生产实际中，已远远不能满足自动化生产的需要。 现代化的机械设备的控制技术手段是多种多样的，电器方法、机械方法、液压方法、电气液压方法以及气动方法等等，均可以用来实现自动控制。其中，机电液一体化设计已成为当代机械工业技术和产品发展的主要趋向，沿用已久的分工脱节，各管一段的设计方法，不仅耗时，而且难以获得一体化系统的最佳设计结果。 本设计引入了机、电、液一体化系统的设计理念，寻求有效的设计理论和方法来实现压力垫板夹紧的自动控制。 机械装置设计 的重点是利用螺旋传动实现螺杆的上升、下降。因此，螺杆设计是本设计机械部分的核心。要求齿轮啮合传动安全、可靠、效率高，螺杆与螺母的传动能够自锁，有安全保障。 螺杆由 号钢调质处理，再对其进行淬火处理，使螺杆的强度与硬度提高。由于螺杆在本设计中的重要作用，决定了螺杆的寿命是本设计成败的重要标志。设计时，充分考虑了螺杆的强度和机械自锁，必须保证螺杆在任意位置能够自锁，才能使整个夹紧装置安全、可靠。尤其在螺杆及整个夹紧装置摆出一定角度，以使工人取出垫板时，不但要保证液压系统能够自锁，而且要求螺杆也要自锁。否则，夹 紧装置失效，将造成极坏的后果。在设计的过程中，还考虑了许多的实际问题，如为给压力继电器提供有效的压力发讯信号，在螺杆的特定位置增加了圆环半圆环结构，由螺栓联结，在螺杆轴向下降、放松垫板时，放松到位后，圆环半圆环结构与螺母接触，压力继电器得到发讯信号作用，螺杆停止下降，放松到位。 圆环半圆环结构在本设计中还有其他应用，除与螺母接触使压力继电器发讯之外，还被加在螺母上，作用相当于一个挡圈，防止齿轮由于重力而脱离螺母。 液压缸与液压马达的驱动控制由液压系统控制，在液压系统中应用了电磁换向阀与压力继电器。电磁 换向阀与压力继电器和电动机的控制均由电气控制系统实现。 整个装置组成简单，结构精巧，控制方便，性能可靠，有很好的应用前景。 nts 2 图 . 液压系统原理图 5 电气控制 5.1 电气驱动 任何生产过程和生产设备都需要能源。由于电能具有便于远距离传送、分配和灵活控制等特点，因此，它成为普遍应用的一种能量形式。将电能变为机械能的电动机和电磁阀等必然成为现代生产的主要动力机械。生产过程的运行、生产机械的起动、停止以及速度调节等，都可以通过对电动机和电磁阀等的控制来实现。电动机和电磁阀等动力电器具有 控制方便、效率较高的特点。用动力电器驱使生产机械的工作结构nts 3 的电气机械装置称为电气驱动 7。 5.2 星三角起动的控制 这一线路的设计思想仍是按时间原则控制起动过程，所不同的是起动时间将电动机定子绕组接成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定值的 1/ 3 ，从而减小了起动电流对电网的影响。待起动后期按预先整定的时间换接成三角形接法，使电动机在额定电压下正常运转。 星三角形起动的优点在于星形起动电流只是原来三角形接法的 1/3，起动电流特性好、结构简单、价格便宜 6。图见 5.2 5.3 PLC 控制系统设计 可编程序控制器是专门为工业设计的一种顺序控制用电气控制设备。其主要特点是与控制对象有更强的接口能力，也就是说，它的基本结构主要是围绕着适宜于过程控制，即过程中数据的采集和控制信号的输出，以及数据的处理等要求而进行设计的。 PLC 的基本结构虽然与一般的微型机算计大体上相同，但是它的工作过程与之有很大的差异。这种差异主要是由操作系统和系统软件的不同而造成的。 PLC 工作的主要特点是输入信号集中批处理，执行过程集中批处理和输出控制集中批处理。这种差异的原因是 PLC 输入和输出 端口通常都比较多，集中处理可以简化操作过程并便于控制，以提高系统运行的可靠性。其可靠性比相同规模的微型计算机高一个数量级。 经过反复调试无误后的 PLC 控制系统就可以装运到现场进入实际系统运行。但在现场实际工作前，还必须首先对整个系统的接线和电源系统作仔细的检查。在试运行的阶段，系统的操作者还必须密切注视和观察系统的运行状况，以便及时发现问题，及时停机检查。 分析本设计的工作过程为：螺杆夹紧、螺杆放松、螺杆摆出、螺杆摆进四个动作。个动作的执行均用双线圈三位四通电磁阀控制液压缸或马达来完成。当某个电磁阀线圈通 电，就一直保持现有的机械动作。例如一旦夹紧的电磁阀线圈通电，螺杆夹紧头上升，夹紧垫板，并保持夹紧状态，直到夹紧压力继电器发讯断电为止。当需要实现螺杆下降放松垫板时，给放松的电磁阀线圈通电，并保持放松的状态，直到放松压力继电器发讯断电为止。同样的，分别给控制摆进、摆出的电磁换向阀通电，夹紧头nts 4 实现摆进、摆出的动作，并保持状态，直到摆进、摆出的压力继电器发讯断电。 因为在实际应用中，动作的间隔时间长，采用手动控制。用按钮通过机对夹紧头的每一个动作单独进行控制。 (1) 设计的输入输出端子 输入有控制按钮和选择开关及压力继电器，共有点。 基本的执行元件为螺杆组、的控制继电器，控制系统压力的电磁阀的继电器和螺杆组动作指示灯。因此，输出共有 18 点。 PLC 输入、输出配置见图 5.3-1 。 (2) 设计控制面板 螺杆组动作控制选用二位转换开关。油泵的启动、停止及螺杆组的夹紧、放松、摆进、摆出操作均采用按钮。把个指示灯分为组，用以指示螺杆组、的夹紧、放松、摆进、摆出，并设置了电源指示灯，油泵启动指示灯。控制面板的具体设计见图 5.3-2。 图 5.2 电气控制图 100101螺 杆 组 2 控 制 开 关螺 杆 组 1 控 制 开 关压力继电器压力继电器压力继电器压力继电器压力继电器压力继电器压力继电器压力继电器0012KP8COM001400150013SB6SA2SA1SB3SB5KP3KP4KP1KP2SB4KP5KP6KP7000100020000000900110010000800070006000500040003放松夹紧摆出摆进输入模块78342165nts 5 COM10141015输出模块10011008100910071006100510041003100210001013101210111010QS14QS13QS12QS11QS10QS9QS8QS7QS6QS520142015COMYA10YA9YA8YA7YA6YA5YA4YA3YA2YA1100 101输出模块10120092013201220102011200120082007200620052004200320022000HL10QS15HL9100HL8HL7HL6HL5HL4HL3螺 杆 组 1 夹 紧螺 杆 组 1 放 松螺 杆 组 2 夹 紧螺 杆 组 2 放 松螺 杆 组 1 摆 出螺 杆 组 1 摆 进螺 杆 组 2 摆 出螺 杆 组 2 摆 进图 5.3-1 输入输出模块图 夹紧组2放松 摆进 摆出电源夹紧 放松 摆进 摆出组1泵泵启 泵停控制 失控 控制 失控夹紧 放松 摆进 摆出组1 组2控制面板图 5.3-2 控制面板图 nts 6 梯形图表 1 nts 7 梯形图表 2 nts 8 设计总结 压力机和垫板间夹紧装置是根据社会生产的实际需要而设计的。该装置是利用现代化机电液技术知识构成自动夹紧系统来代替传统的手动夹紧装置。 设计的过程中，首先必须保证螺杆的刚度和耐磨性，利用螺旋传动来实现 夹紧、放松。并使螺杆在任意位置自锁。其次考虑采用液压缸来驱动机械装置的摆进、摆出。液压缸和液压马达的控制均由液压系统驱动。在液压系统中，采用电磁换向阀和压力继电器，使控制简单、灵活。电磁换向阀和压力继电器以及电动机的控制由电气部分实现。可以说整个设计过程中机电液知识环环相扣，从而保证了设计的可靠性、稳定性、灵活性。 从本次设计得出，在现代化生产实际中，机械、电气、液压技术一体化的设计，能够更加有效的实现设计要求，得到最佳设计效果，使机械自动化技术代替传统的手动操作，提高生产效率和控制的灵活性。 通过近两 个月的毕业设计，使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力，而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。 在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是大学 四 年来最系统、最完整的一次设计，也是最难的一次。在设计的时候不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折 ，幸好有 戴正强 老师的指导和帮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利的完成了设计。 本次设计课题是 压力机和垫板间 夹紧装置 ，这对于涉世未深的我来说也存在一定的困惑，因此在设计的过程中，有些实际问题也未能完全考虑到，也存在一定的失误。 在这个设计中，主要运用到的知识有液压 气压传动 、机械原理、热处理、公差、nts 9 机械制图、 CAD 绘图、金属工艺学 、 PLC 等方面，这也比较系统的运用了所学的知识，但在这个飞速发展的信息网络时代，这是微不足道的，这更需要在以后的实际工作中继续学习和应用，努力加强设计的能力。 参考文献 成大光 .机械设计手册化学工业出版社 官忠范液压传动系统机械工业出版社 杜国森液压元件产品样本机械工业出版社 雷天觉液压工程手册机械工业出版社 王德玺等主编机械设计煤炭工业出版社 熊葵容主编电器逻辑控制技术北京：科学出版社 李仁主编电器控制机械工业出版社 nts 10 致谢 在本次设计中首先感谢 戴正强 老师对我的设计课题不厌其烦的细心指点。 戴 老师首先细致地为我讲解；当我迷茫于众多的
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