1118地毯发泡机液压系统及其控制系统的设计VIP

地毯发泡机液压系统及其控制系统的设计地毯发泡机液压系统及其控制系统的设计 宋克俊 王野牧 沈阳工业大学机械工程学院 辽宁沈阳 110870 摘要摘要 地毯发泡机是汽车地毯工业一种必需的设备 由于其工作节拍性比较强且负载较大 运行过程中有 超越负载出现的工况 所以对液压系统的要求较高 本文介绍了一种新型的汽车地毯发泡机液压系统的设 计 同时介绍了该液压系统的控制系统 包括控制系统的硬件设计和手动 自动控制程序及自动 手动切 换程序的设计 关键词关键词 地毯发泡机 泵控缸速度控制系统 比例变量柱塞泵 PLC 中图分类号中图分类号 TP137 9 文献标识码文献标识码 A Design on the Hydraulic Systen and its Control System of Carpet Foam Machine SONG Kejun WANG Yemu School of Mechanical Engineering Shenyang University of Technology Shenyang Liaoning 110870 China Abstract Automotive carpet foam machine is a commonly used equipment in automotive carpet industry due to the stronger rhythm of work and larger load in addition it also have beyond load conditions occur in the running process it has a more strict requirement for the hydraulic system The new type of automotive carpet foam hydraulic system was designed At the same time introduced the control system of the hydraulic including control system hardware design and manual control program design and automatic control program design and auto manual switch program design Keywords Carpet foan machine Speed control system of pump control cylinder PLC 0 引言 该汽车地毯发泡压机是生产某高档品牌汽车用地毯 根据所安装的模具不同可生产不 同车型的地毯 其工作流程如图 1 所示 之前国内的地毯发泡机尚不能很好有效地完成预 期工作 从国外进口的设备造价及维护维修费用昂贵 为此迫切需求对其自行研究与研制 由于该压机负载大且随模架的翻转不断变化 另外对模架翻转的次序 节拍 速度等要求 苛刻 所以对液压系统的要求很高 正是基于以上因素 设计满足要求的液压系统是非常 必要的 本系统的液压元件中 油缸全部根据设备需要定做 采用康百世 朝田液压机电有限 公司生产的双级电磁溢流阀 其余液压阀全部采用榆次油研液压有限公司生产的阀 由于 这些产品质量可靠 所以广泛地应用在各种液压设备中 控制器选用欧姆龙公司的 C200HE 系列可编程控制器 PC 并选用了 6 个输入输出 I O 单元和一个模拟量输出单元 工作原点 下模架0 上模架90 下模架0 到90 开模 上模架180 到0 开模 销缸松开 气囊排气顶模顶起 气囊排气顶模顶起 下模架 90 到0 合模 启动 上模架 0 到90 合模 机械手操作 上模架 90 到180 合模 销缸锁紧 图 1 地毯发泡机工作流程图 1 地毯发泡机液压系统简介 1 1 关键液压元件的选用 本系统主要是通过比例变量泵控制液压缸实现对模架翻转的速度控制 1 所用泵选用 北京华德液压液压工业集团有限责任公司生产的 A7V117EP1RF00 斜轴式轴向柱塞电控比例 变量泵 见图 2 油泵 7 1 该泵结构紧凑 寿命长 噪声小 具有高性能的旋转组件及球 面配流盘 可实现自动对中 低周数 高效率 其最主要的特点是可以无级地按程序控制 泵的排量 进而实现模架翻转的速度控制 由于下模架在 0 到 90 之间翻转 上模架在 0 到 180 之间翻转 所以下模架采用单活塞杆液压缸 见图 2 液压缸 14 2 拖动 上模 架采用齿轮齿条摆动液压缸 见图 2 液压缸 14 3 拖动 上 下模架的翻转都有超越负载 出现的工况 所以上 下模架俩个支路均采用外空外泄式顺序阀 2 见图 2 阀 10 1 和 1 02 做平衡阀来平衡超越负载 1 2 供油油路 图 2 为该液压系统的液压原理图 油泵 7 1 7 2 电磁溢流阀 8 1 8 2 等组成供油 回路 电磁溢流阀 8 1 是回路的安全阀 它是一个双级电磁溢流阀 其主溢流阀的调整压 力为 30 Mpa 上 下模架翻转时系统压力要求较高 使用 YV2 一级 其调整压力为 25MPa 销缸锁紧 松开动作时所需系统压力较低 使用 YV3 一级 其调整压力为 10 Mpa 在回路 中电磁溢流阀 8 1 经常处于关闭状态 在油泵启动 停止或油缸不工作时该阀是失电状态 油路卸荷 减少系统发热 并能使油泵空载启动 提高油泵的使用寿命和系统工作效率 系统选用 46 高级耐磨液压油 并在系统中设计有油路堵塞报警 油位下线报警 油温上 下限报警 以便人员操作 1 3 液压系统动作说明 由于篇幅要求 以上模架缸翻转油路为例说明 本油路的执行机构是俩条齿轮齿条摆 动液压缸 俩条油缸由一个电液换向阀 9 3 控制 电磁铁 YV1 YV2 YV10 YV12 得电 俩 条油缸拖动上模架合模 电磁铁 YV1 YV2 YV9 YV12 得电 俩条油缸拖动上模架开模 各个支路动作时电磁铁动作顺序如表 1 所示 图 2 液压原理图 表 1 电磁铁动作顺序表 YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8YV9 YV10 YV11 YV12 YV13M1M2M3 电机启动 下模架合模 上模架合模到90 机械手动作 上模架合模到180 锁紧缸锁紧 顶模气囊顶起保压 顶模气囊落下 锁紧缸松开 上模架开模到0 下模架快速开模到70 下模架慢速开模到90 电机停止 动作名称 电磁铁名称电机 2 控制系统 2 1 控制系统硬件设计 由于地毯发泡机工作节拍性较强 所以控制系统采用了欧姆龙公司生产的 C200HE 系列 PLC 3 系统为其配备了了 6 个输入输出 I O 单元和一个模拟量输出单元 共同组成了 一个控制系统 该 PLC 有一个 RS232 串口 通过这个 RS232 串口与触摸屏相连 构成人机 交互界面 方便了系统参数的设定 2 2 控制程序的设计 2 2 1手动运行程序的设计 为了便于工人维修 故障排除 工艺调试 系统设计了手动运行功能 通过对其工艺 流程的分析 将手动过程划分为 9 个相对独立的工步 并为每个工步编写了独立的手动运 行程序 这样在调试设备的过程中 便于对各个工步进行反复的运行和试验 2 2 2自动运行程序的设计 将手动运行程序根据工艺流程串联起来 便可构成生产自动运行程序 这样加强了系 统工作的连贯性 可使系统在无人操作的情况下完成一个完整的工艺流程 4 生产出汽车 地毯 自动运行程序流程图如图 3 所示 由于自动程序按一定的顺序工作 所以出现异常情况时机器不能马上停止工作 可能 会对机器或机械手造成损害 所以系统设计了自动 手动程序切换功能 这样在生产过程中 出现问题时可切换到手动程序调整设备 待调整完毕后可切回自动运行程序继续进行生产 工作 同时系统也设计了急停按钮 如果出现严重异常情况 急停按钮可以马上停止设备 的运行 还设计了系统自动复位功能 使系统在需要的时候可以对所有的执行元件进行复 位 使其自动恢复到初始状态 电机运行状态 检 查 系 统 N Y 模架原点 Y 启动 下模架90 到0 合模 手 动 调 整 N 减速接近 开关接通 N Y 快 速 合 模 慢速合模 合模到位接 近开关接通 N Y 慢 速 合 模 上模架0 到90 合模 减速接近 开关接通 N Y 快 速 合 模 慢速合模 合模到位接 近开关接通 N Y 快 速 合 模 机械手操作 机械手操作完 毕归回原位 上模 不动 等待 N Y 上模架90 到180 合模 减速接近 开关接通 N 快 速 合 模 Y 慢速合模 合模到位接 近开关接通 N 慢 速 合 模 Y 销缸锁紧 销缸锁紧到位 N 继 续 锁 紧 Y 气囊充气 气囊充气到位 N 继 续 充 气 Y 保压计时开始 保压到时 气 囊 排 气 气囊排气到位 N 继 续 排 气 Y 销缸松开 松开到位 N 继 续 排 气 Y 上模架180 到0 开模 减速接近 开关接通 Y 慢速合模 开模到位接 近开关接通 N 快 速 开 模 N 慢 速 开 模 Y 下模架0 到90 开模 减速接近 开关接通 N 快 速 开 模 Y 极慢速开模 下模开模到位 接近开关接通 N 快 速 开 模 Y 一个工作循环结 束模架回到原点 图 3 自动运行程序流程图 3 结论 经过长时间的生产运行 该系统很好地协调了各个工步的运行 液压系统及其控制系 统得到了很好的协调 设备达到了预定效果 以可编程控制器为核心的控制系统具有很高 的可靠性 便于操作以及系统的维护 调试 大大降低了欲行成本 得到了现场操作人员 的一致好评 同时实践证明该设备能够稳定地生产出合格的汽车地毯 在不同季节和不同 的工厂生产环境下该设备的每