双缸四柱液压机的液压系统和PLC控制设计【3张CAD图纸+毕业论文】

双缸四柱液压机的液压系统和PLC控制设计

54页 18000字数+论文说明书+任务书+3张CAD图纸【详情如下】

PLC控制框图.dwg

PLC输入输出接线图.dwg

双缸四柱液压机的液压系统和PLC控制设计论文.doc

液压系统原理图.dwg

机械设计制造及其自动化专业      学生：

毕业设计（论文）题目：

双缸四柱液压机的液压系统设计与PLC控制

毕业设计（论文）内容：

选择双缸四柱液压机的液压系统设计和机床的PLC控制两部分内容为设计对象，是要考核学生的液压传动知识和PLC控制知识，体现机械、液压与电气控制的结合。主要设计包括液压原理图设计，工况参数计算，液压元件选择，液压缸机械结构设计，PLC选型，控制方案选择，PLC硬件电路设计，PLC梯形图设计与仿真等。主要技术指标：公称力6300KN，顶出力1000KN，滑块行程900mm，顶出行程350mm，滑块工作速度6~10mm/s。

毕业设计（论文）专题部分：

（1）双缸四柱液压机的结构原理和工作要求分析。

（2）工况分析，工艺参数确定。

（3）液压原理图设计。

（4）液元件选择，性能验算，动态性能仿真。

（5）控制方案选择，PLC选型，PLC硬件电路设计。

（6）梯形图设计与仿真，有条件时在液压实验台上验证。

起止时间：

摘要

双缸四柱液压机应用广泛，是在加工工艺过程中极为常用的一种机械设备。该液压机的组成部分包括主机和一个控制机构，其中主机部分包括机架、主缸、顶出缸和它的充液装置等。控制机构则包括动力系统和液压控制系统。其中动力系统机构是由油箱高压泵和低压控制系统以及这个电动机和不同的压力阀或者是方向阀来组成的。而液压控制系统是液压机工作运转的重要部分，它直接关系到液压机的性能。液压系统主要由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分组成。双缸四柱液压机在工作的过程中各个部分所起的作用也是各不相同。液压机的主机的作用是提供主要结构；动力系统是提供动力；而液压控制系统由动力系统驱动，通过控制液压的方向和压力，实现液压机的工作过程。液压传动容易实现自动化操作，采用电液联合控制后，可以实现更高程度的自动控制以及远程遥控。由于液压传动的工作介质是流体矿物油，有较大的沿程和局部阻力损失。当系统的工作压力比较高时，还会产生比较大的泄漏，泄漏的矿物油将直接对环境造成污染，有时候还容易引起安全事故。油液受温度的影响很大，因此液压油不能在很高或很低的温度条件下工作。由于液压油的可压缩性和泄漏，液压传动不能保证恒定的传动比和很高的传动精度，这是液压传动的最大不足之处。此外，液压传动的故障排除不如机械传动、电气传动那样容易，因而对使用和 维护人员有较高的技术水平要求。虽然液压传动存在这些缺陷，但总体上优点还是盖过了缺点，因而应用还是很广泛。

    双缸四柱液压机是一类结构紧凑、动作轻快、耗能低下、操作易行的液压机，受到广泛的关注。在本次设计中通过查阅大量的文献资料和动态性能仿真软件，利用液压机的结构特点和PLC控制系统，通过泵，油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和运输来完成各种工艺动作，从而进一步设计出液压机的液压系统和PLC的系统设计。该液压机的主要技术指标：公称力6300KN,顶出力1000KN，滑块行程900mm,顶出行程350mm，滑块工作速度6-10mm/s,主要设计内容如下：

   （1）对液压系统进行设计。主要包括系统的工作压力、液压缸的结构尺寸、液压元件的选择、系统的制定方案、液压的工作原理图。

   （2）对PLC系统进行设计。主要包括PLC输入输出接线图、PLC输入输出地址分配表、PLC程序编制、PLC控制系统梯形图设计与调试。

关键词: 双缸四柱液压机； 液压系统； 可编程控制器（PLC）

Abstract

     Widely used parallel bars four-column hydraulic press, are very commonly used in the process of machining process of a kind of mechanical equipment.Part of the hydraulic press, including host and a control mechanism, in which the host part includes frame, main cylinder and cylinder of pack out and the charging device, etc.Control mechanism includes power system and hydraulic control system.Including power system organization is made up of tank of high pressure pump and low voltage control system and direction of the motor and the different pressure valve or valve to form.And hydraulic control system is an important part of hydraulic press work operation, it is directly related to the performance of the hydraulic press.Hydraulic system is mainly composed of power devices, actuators, control components and auxiliary components of four parts.Parallel bars four-column hydraulic press in the process of work the role of each part is also each are not identical.Hydraulic press for the host's role is to provide the main structure;Power system is to provide the power;And hydraulic control system driven by power system, by controlling the direction of the hydraulic pressure and pressure. Hydraulic transmission is easy to realize automation using electrohydraulic combined control, can achieve a higher degree of automatic control and remote control.Due to the working medium of hydraulic drive is a fluid mineral oil, the path and the local resistance loss has bigger.When the system pressure is higher, but also will produce larger leakage, leakage of mineral oil will direct damage to the environment, sometimes easy to cause accidents.Oil is affected by temperature is very large, so the hydraulic oil cannot work under high or low temperature conditions.In addition, the hydraulic transmission of troubleshooting not as easy as mechanical drive and electrical drive, and thus to use and maintenance personnel have a higher level of technical requirements.Although the hydraulic drive these drawbacks, but overall benefits still outweigh the disadvantages, and application is very extensive.The parallel bars four-column hydraulic press is a kind of compact structure, action fast hydraulic press, low energy consumption, easy operation, widely attention.In this design by looking at a large number of literature data and dynamic performance simulation software, using the structure characteristics of the hydraulic press and PLC control system, through the pump, oil cylinder and various hydraulic valve to achieve energy conversion, control and transport to complete a variety of process action, thus further design of hydraulic press hydraulic system and PLC system design.The main technical indexes of the hydraulic press: nominal power 6300 kn, top 1000 kn, the output of the slider stroke 900 mm, ejection stroke 350 mm, the slider working speed 6-10 mm/s, the main design content is as follows:

（1）TO carry on the design of hydraulic system.Mainly includes the structure of the system working pressure, the hydraulic cylinder size, selection of hydraulic components, constituting the system scheme, the working principle of hydraulic drawing.

    （2）TO PLC system design.Mainly includes the PLC input and output wiring diagram and PLC I/o address allocation table, PLC programming, trapezoidal diagram of PLC control system design and debugging.

Key words: The parallel bars four-column hydraulic press; The                    hydraulicsystem; The programmable controller(PLC) 

目 录

第一章  绪 论 1

1.1 液压机的现状概要 1

1.2 双缸四柱液压机的概述 1

第二章  双缸四柱液压机总体设计 2

2.1 双缸四柱液压机主要指标参数 2

2.2 双缸四柱液压机工作原理分析 2

 2.2.1 双缸四柱液压机的基本组成 2

 2.2.2 双缸四柱液压机的工作原理 3

2.3 双缸四柱液压机工艺方案设计 4

2.4 双缸四柱液压机总体布局方案设计 5

2.5 双缸四柱液压机零部件设计 5

 2.5.1 主机载荷分析 5

 2.5.2 主机工作台设计 9

 2.5.3 控制台设计 9

第三章  双缸四柱液压机液压系统设计 10

3.1 液压系统设计要求 10

 3.1.1 液压机负载确定 10

 3.1.2 液压机主机工艺过程分析 10

3.2 液压系统设计 10

 3.2.1 液压机主缸工况分析 10

 3.2.2 液压机顶出缸工况分析 13

 3.2.3 液压系统原理图设计 14

3.3 液压元件的设计 17

3.4 液压系统零部件设计 18

 3.4.1 液压机主缸设计 18

 3.4.2 液压机顶出缸设计 22

 3.4.3 液压油管设计 24

 3.4.4 液压油箱设计 26

 3.5 液压站布局设计 27

第四章 双缸四柱液压机的液压系统主要性能计算 29

4.1 液压系统压力损失计算 29

4.2 液压系统发热温升计算 32

第五章 双缸四柱液压机的控制系统设计 34

5.1 控制系统概述 34

5.2 双缸四柱液压机控制系统方案设计 34

 5.2.1 双缸四柱液压机控制方案选择 34

 5.2.2 PLC控制要求与总体控制方案 34

5.3 双缸四柱液压机PLC控制电路设计 35

 5.3.1 双缸四柱液压机主电路设计 35

 5.3.2 双缸四柱液压机控制电路设计 35

 5.3.3 PLC控制过程分析 36

5.4 PLC系统设计 36

 5.4.1 PLC输入输出地址分配表 37

 5.4.2 PLC输入输出接线图 38

 5.4.3 PLC控制框图设计 40

 5.4.4 PLC控制梯形图设计 41

结 论 43

参考文献 44

致  谢 45

第一章  绪 论

1.1 液压机的现状概要

液压机自19世纪问世以来得到了很快的发展，在工业生产中已经有了广泛的应用，成了产品压力加工成型不可或缺的机械设备。随着科学技术的日新月异，电子技术、液压技术的不断成熟，液压机也得到了更进一步的发展。到目前为止，控制技术也由原来传统的继电器控制变为可编程控制器和工业计算机控制，这使液压机的运行平稳性、控制精度、产品质量有了保证，同时生产效率得到了很大的提高。

液压机加工与传统机械加工相比属于无屑加工，应用范围广泛，一般用于塑性材料的冷挤、校直、弯曲、冲裁、拉伸等。液压机还能实现复杂工件和不对称工件的加工，产品废品率较低。液压机根据加工工件的不同性质，还可进行适当的压力行程调整，满足产品的加工要求。液压机主要由主机、液压系统、电气系统三部分组成。液压机的整个工作过程的实现，首先是由电气系统来控制液压系统，然后再由液压系统控制主机主缸和顶出缸的顺序动作。

综上所述，液压机操作简单，维护方便。

1.2 双缸四柱液压机的概述

双缸四柱液压机的机械及液压装置为基础，配以可编程控制器，根据液压机的工作过程，按照生产工艺要求进行自动控制。在以往我们的钻机的自动化程度不高，效率不高，体积大系统的抗干扰能力差。而且操作比较繁琐，增大了工人的工作量。所以在以后的社发展进程中机械相关设备与液压系统及PLC控制系统相结合的方向会越来越多。

利用PLC最具优势的开关量控制与自身具备的PTO控制及PID控制功能紧密结合，对液压机的运行速度及液压油温进行控制。通过高精度比例溢流阀和PLC的模拟输入输出模块对顶出缸的油压进行控制,并结合板材变压边力成形工艺,在单动液压机上实现变压边力控制。在板材成形过程中通过可编程控制终端对成形力、压边力及凸模行程进行实时监视和控制。

 结 论

本文重点对液压机的液压控制回路、液压元件及安全保护措施等进行了方案设计。经多方案对比之后，本文液压系统采用插装阀集成控制系统。该液压控制系统解决了普通阀系统密封性差、通流量小、压力损失大等问题。为了让系统的工作压力随负载的变化而自动调节，液压泵选用恒功率变量柱塞泵。为解决液压冲击对设备安全的影响，系统中设置泄压回路。通过泄压来降低系统的压力，防止产生液压冲击；设置保压回路让工件有足够的成型时间，保证产品的质量。速度换接通过行程开关来控制，这种换接方式，控制比较可靠，设备安装方便，价格也实惠。

通过流量计算发现主缸快进时会出现供油不足的情况，为了解决这一问题，在液压系统中设置补油油箱。整体的方案确定后，对液压系统的可行性进行校验，该液压系统可以满足液压机的加工工艺要求。此外，还对主机、电气控制系统进行了简明的总体设计。液压机在进行方案设计时，有些方案的选择可能不是最佳。总体来说，本文的总体设计方案可以满足液压机的加工工艺要求。

（1）本次课程设计中所设计的四柱液压压力机液压系统能够完成：主缸（上液压缸）驱动上滑块实现“快速下行—慢速加压—保压延时—快速返回—原位停止”的动作循环。顶出缸（下液压缸）驱动下滑块实现：“向上顶出—停留—快速返回—原位停止”的动作循环。

（2）液压系统用行程阀控制主缸快进到工进的程序换接，用电接点压力表控制表压开始和卸压结束，采用变量泵作为动力元件，三相异步电动机驱动液压泵。采用双作用单出杆活塞缸作为液压系统的执行元件。

（3）所设计压力机能够完成用静压力来加工金属，塑料，橡胶制品。

（4）本设计中所有数据均通过查阅机械设计手册得到，所选元件均为标准件。

（5）在本次设计中由于时间所限，没有进行对部分复杂条件影响的计算，忽略了部分微小的作用力，与实际设计情况有一定的脱节，希望在今后的设计中能够继续完善。

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致 谢

经过几个月的努力，毕业设计已经接近尾声。由于实践经验的匮乏，本次设计难免有考虑不周的地方。如果没有导师的悉心指导以及本组人员的支持，恐怕设计不会这样顺利完成。自开题以来，设计的每个环节老师都认真指导，从资料的查阅到具体方案的修改，老师都提出了宝贵的建议，让我受益匪浅。除此之外，老师科学严谨的治学态度和渊博的知识更是我永远学习的榜样。在此对导师及本组的同学表示衷心的感谢！

最后还要感谢曾教导过和给我帮助的老师是你们曾经辛勤的付出才有了我今天知识的积累。时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋渐进，毕业论文的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！在此我向学院的所有老师表示衷心的感谢，谢谢你们四年的辛勤栽培，谢谢你们在教学的同时更多的是传授我们做人的道理，谢谢四年里面你们孜孜不倦的教诲！