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组合机床液压系统与PLC控制设计【3张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 组合机床液压系统 plc控制节制设计 cad 图纸毕业论文组合机床液压系统与PLC控制

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组合机床液压系统与PLC控制设计

56页 14000字数+论文说明书+3张CAD图纸【详情如下】

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毕业设计题目：

组合机床液压系统设计与PLC控制

毕业设计内容：

选择组合机床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。主要技术参数：驱动质量9800kg，快进快退速度4.8m/min，工进速度0.02~0.8m/min，工作负载28KN，行程200mm。夹紧力36KN，夹紧行程20mm。

毕业设计专题部分：

（1）组合机床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

文章以三面铣组合机床为研究对象,通过对主要结构和运动形式的探究以及对机床的工作过程和控制要求分析,给出了机床动作循环图、液压元件动作表，并采用PLC控制系统的设计方法, 进行了软硬件设计,列出了PLC的I/O地址分配表,绘制了PLC的I/O分配图和单循环自动工作流程图，编写PLC控制程序的梯形图和指令表。

可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心的通用工业控制装置,它将传统的继电器接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合 ,集计算机、控制、通讯于一体,具有可靠性高、通用性强、易于使用、维修方便、价格便宜等优点,为工业自动化提供了近乎完美的自动控制装置。

根据我国当前的情况，继电器-接触器控制系统依然是机械设备最常用的电气控制方式，许多企业和高校实习工厂的机床和设备仍采用传统的继电器-接触器控制系统。随着科学技术发展，可编程控制器的出现，许多以继电器-接触器控制系统的组合机床通过电路改进，采用可编程控制系统，无论在性能上或者效率上都能得到很大提升。因此,采用PLC对机床电气控制系统进行技术改造,很有益处。

本课是以三菱电机公司的FX2N系列PLC作为组合机床的主控制器，同时连接PC端，通过PLC控制液压系统，实现一个全新的自动控制系统。

关键词:可编程控制器(PLC)；组合机床；液压控制系统。

Abstract

Taking three surface milling combination machine tools for research object, and through the main structure and form of movement of exploration and for machine tools work process and control requirements analysis is presented, the machine operating cycle diagram, hydraulic components action list, And PLC control system design method of software and hardware design, lists the PLC I/O address allocation worksheets, painted PLC I/O assignment graph and single automatic work flowchart, write PLC control program ladder diagram and instructions list.

Programmable controller (PLC) is a microprocessor as the core of general industrial control device, It will be the traditional relay contactor control system and computer control technology. Integrating computer, control, communications, and has high reliability, strong commonality, easy to use and convenient maintenance, cheap price, for industrial automation provides a nearly perfect automatic control device.

According to the current situation in our country, Relay - contactor control system is still a mechanical equipment what is the most common way of electric control, Many companies and universities internship factory machines and equipments are still using traditional Relay - contactor control system. With the development of science and technology, the emergence of programmable controller, Many Relay - contactor control system of modular machine tool by circuit improvement, adopt the programmable control system, whether in performance or efficiency can be improved. Using the PLC to improving the electrical control system of nc machine tools has a good outcome.

This essay use the FX2N series PLC of Mitsubishi Electric Corporation as main controller of modular machine tool, connecting the PC at the same time. Through the PLC control hydraulic system, creates a new automatic control system.

Keywords: programmable controller (PLC); modular machine; hydraulic control system.

引言 1

第一章组合机床及其概述 2

1.1 机床简介 2

1.2 发展历史 2

1.3 加工方式 3

1.4 部件分类 3

1.5 机床发展 4

1.6 工艺范围与设计类型 4

1.7 三面铣组合机床概述 5

1.7.1 机床主要结构部件 5

1.7.2 机床加工工件示意图 5

1.7.3 机床工作过程 5

第二章液压传动设计 7

2.1液压传动概述 7

2.1.1基本原理 7

2.1.2 理论应用 7

2.1.3 液压机械系统 8

2.1.4 液压传动的优缺点 8

2.1.5 液压系统设计原则 9

2.2工况分析 9

2.3拟定液压原理图 14

2.4液压元件的选择 16

2.5液压系统性能验算 19

第三章 PLC控制系统设计 22

3.1 PLC概述 22

3.1.1 基本结构 22

3.1.2 功能特点 23

3.2 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 25

3.3 PLC的选型 25

3.4 PLC的I/O接口与主电路设计 27

3.4.1 PLC的I/O分配表与接线图 27

3.4.2 主电路设计 29

3.5 PLC控制系统程序设计 31

3.5.1 程序流程图设计 31

3.5.2 程序设计 32

参考文献 35

致谢 36

附录一　梯形图 37

附录二　指令表 42

引言

本次毕业设计选题是组合机床液压系统设计及PLC控制。组合机床是当今机床发展的大势所趋，在机械行业高速发展的今天，一些复杂，繁琐的加工工件需要用专用的机床进行加工，然而专用机床的加工面较窄，不利于一些微小企业投入与使用，这就迫使组合机床的诞生，组合机床具备专用机床的优点，而且应用范围比较广。

液压传动是属于机械传动，它可以具有传动平稳和传动的力矩大的优点，现在在传动领域的使用率高达63%，技术成熟，使用范围广。PLC是电气机械行业控制领域不可或缺的技术，它的出现与应用促使机床的发展更进一步，导致现今机械加工过程中的操作者人得到了大大的解放，同时也提高的整个机床行业的生产率。

因此，基于以上的现状，我选择了涉及组合机床、液压传动和PLC技术的毕业设计，在接下来的设计中，着重按上述要点进行设计与介绍，让自己的知识点的到更全面的提升与发展。

参考文献

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[14]范永胜，王岷．电气控制与PLC应用[M]．北京：中国电力出版社，2007．

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[17]范永胜，王岷．电气控制与PLC应用[M]．北京：中国电力出版社，2007．

致谢

本次毕业设计是在导师的指导下完成的，从选题到完成，每一步导师都给出了他宝贵的意见，在此向导师表示崇高的敬意。完成毕业设计的过程可谓充满辛劳与汗水，在这之中，老师的鼓励，同学的帮助，这都是我能顺利完成毕业设计的后盾，当然这其中我也付出很多耐心与智慧。同时还要感谢设计的原作者，一篇毕业设计的设计思路与讨论要点都是要经过再三斟酌与筛选才能确定，这些都是我在借鉴原作者的思路的基础上加以自己独特的见解进行写作，如果没有他们研究成果的帮助和启发，本次设计很难顺利完成。

由于我资历有限，在设计的进行过程中肯定有许多遗漏的知识点，设计的详略会有很多不足之处，因此，希望各位老师能提出宝贵的意见，让我的毕业设计进一步完善，让我的知识体面得到拓宽。

内容简介：: 本科毕业设计题目：组合机床液压系统设计及制专业：机械设计制造及其自动化班级：学生姓名：指导教师：论文提交日期：论文答辩日期： I 毕业设计任务书机械设计制造及其自动化专业学生：毕业设计题目：组合机床液压系统设计与制毕业设计内容：选择组合机床的液压系统设计和机床的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，型，控制方案选择，件电路设计，形图设计与仿真等。主要技术参数：驱动质量9800进快退速度进速度作负载 28程 200紧力 36紧行程20 毕业设计专题部分：（ 1）组合机床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，型，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：要文章以三面铣组合机床为研究对象 ,通过对主要结构和运动形式的探究以及对机床的工作过程和控制要求分析 ,给出了机床动作循环图、液压元件动作表，并采用制系统的设计方法 , 进行了软硬件设计 ,列出了 ,绘制了，编写可编程控制器 (以微处理器为核心的通用工业控制装置 ,它将传统的继电器接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合 ,集计算机、控制、通讯于一体 ,具有可靠性高、通用性强、易于使用、维修方便、价格便宜等优点 ,为工业自动化提供了近乎完美的自动控制装置。根据我国当前的情况，继电器常用的电气控制方式，许多企业和高校实习工厂的机床和设备仍采用传统的继电器着科学技术发展，可编程控制器的出现，许多以继电器用可编程控制系统，无论在性能上或者效率上都能得到很大提升。因此 ,采用很有益处。本课是以三菱电机公司的时连接，通过制液压系统，实现一个全新的自动控制系统。关键词 :可编程控制器 (组合机床；液压控制系统。 of of is LC of , , LC is a as of It be to a to in is a is of of of of IV by in or be LC to of nc a LC as of C at LC a V 目录引言 . 2 第一章组合机床及其概述 . 3 床简介 . 3 展历史 . 3 工方式 . 4 件分类 . 4 床发展 . 5 艺范围与设计类型 . 5 面铣组合机床概述 . 6 床主要结构部件 . 6 床加工工件示意图 . 6 床工作过程 . 6 第二章液压传动设计 . 8 压传动概述 . 8 本原理 . 8 论应用 . 8 压机械系统 . 9 压传动的优缺点 . 9 压系统设计原则 . 10 况分析 . 10 定液压原理图 . 15 压元件的选择 . 17 压系统性能验算 . 19 第三章制系统设计 . 22 述 . 22 本结构 . 22 能特点 . 23 制系统设计的基本原则和步骤 . 25 选型 . 25 I/O 接口与主电路设计 . 27 I/O 分配表与接线图 . 27 电路设计 . 30 制系统程序设计 . 32 序流程图设计 . 32 序设计 . 33 参考文献 . 37 致谢 . 38 附录一梯形图 . 39 附录二指令表 . 44 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章组合机床及其概述 2 引言本次毕业设计选题是组合机床液压系统设计及制。组合机床是当今机床发展的大势所趋，在机械行业高速发展的今天，一些复杂，繁琐的加工工件需要用专用的机床进行加工，然而专用机床的加工面较窄，不利于一些微小企业投入与使用，这就迫使组合机床的诞生，组合机床具备专用机床的优点，而且应用范围比较广。液压传动是属于机械传动，它可以具有传动平稳和传动的力矩大的优点，现在在传动领域的使用率高达 63%，技术成熟，使用范围广。电气机械行业控制领域不可或缺的技术，它的出现与应用促使机床的发展更进一步，导致现今机械加工过程中的操作者人得到了大大的解放，同时也提高的整个机床行业的生产率。因此，基于以上的现状，我选择了涉及组合机床、液压传动和术的毕业设计，在接下来的设计中，着重按上述要点进行设计与介绍，让自己的知识点的到更全面的提升与发展。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章组合机床及其概述 3 第一章组合机床及其概述组合机床 (在通用部件的基础上，按工件特殊的形状和加工工艺要求配备相应的专用部件及特定夹具后，组成的自动或半自动满足特殊需要的专用机床。表 1 组合机床基本信息中文名称组合机床外文名称工方式多刀、多轴、多工序定义自动或半自动专用机床床简介组合机床 (以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。兼有万能机床和专用机床的优点。通用零部件通常占整个机床零部件的 70 90，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。因为在组合机床上我们可以同时从多个方向采用多把刀具对一个或几个工件予以加工，所以可以通过减少物体的挪运与占地面积，来实现工序的集中，从而改良劳动条件，最终提高效率、降低成本。把数台组合机床组合在一起，就变成自动的生产线。组合机床被广泛的运用在需要大量生产加工的零部件上，就像汽车及其行业的箱体等。其次在中小型批量生产加工中也可以运用成组的技术把结构与工艺类似的零部件合并到一起，从而使在组合机床上加工时更加方便。展历史 1911 年最早用于加工汽车零部件的组合机床是在美国设计制造成功的。美国通用汽车公司与福特汽车公司在 1953 年和美国的机床制造厂协调商定，明确商定了组合沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章组合机床及其概述 4 机床的通用部件的标准化原则。最早，所以机床制造厂全部都具有其自己的通用部件的标准。为了加强制造厂自己通用部件在不同制造厂之间的互换性，这样有利于用户的使用与维修。国际标准化组织（ 1973 年颁布了全球第一批组合机床通用部件的标准。中国第一机械工业部于 1975 年公布了中国第一批组合机床通用部件的标准。从 1970 年以来，随着密齿铣刀、可转位刀具、刀具自动补偿和镗孔尺寸自动检测这几项技术的发展，使组合机床加工的精确度得到了很大的提高。铣削平面的表面粗糙程度可以低至米，平面度可以达到米 100 厘米；孔距精确度可以达到米，镗孔精度可以达到 6 级。随着汽车工业的兴起，专用机床开始发展起来。由于有些部件在专用机床中反复的被使用，因此渐渐发展为了通用的部件，从而组合机床产生了。工方式组合机床通常采用多面、多轴、多刀、多工位或多工序一起进行加工的模式，生产的效率是通用机床的几倍甚至几十倍。因为通用部件已系列化和标准化，可以按照需求灵活的进行配置，从而使设计与制造的周期大大缩短。所以组合机床具有成本低效率高的优点，则在大量的生产中组合机床可以组成自动生产线。组合机床一般在加工箱体类或特殊形状的零件等方面用途较多。加工时，通过刀具的旋转运动以及刀具与工件的相对进给运动，来实现镗孔、铰孔、锪孔、扩孔、钻孔、铣削平面、切削内外螺纹与加工端面和外圆等，而工件一般不进行旋转运动。有的组合机床则采取车削头夹持工件令其旋转的方式，由刀具作进给运动，来实现一些回转体类零件 (如飞轮、汽车后桥半轴等 )的端面和外圆加工。件分类按功能可以将组合机床的通用部件分为以下 5 类，即：支承部件、输送部件、辅助部件、控制部件和动力部件。 1、支承部件支撑部件是用来安装动力滑台的，它包括各种支架和底座；输运部件是用以输送沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章组合机床及其概述 5 主轴箱或工件到加工工位；控制部件是用来控制机床工作的自动循环的。 2、输送部件按软硬件方式分类传输部件可以分为控制信号传输和机械零件传输这两种。 3、辅助部件辅助部件包括冷却、排屑和润滑等装置。按照配置的型式可以将组合机床分为多工位和单工位两大类。其中多工位的组合机床又可分为以下 4 类，即：中长立柱式、回转鼓轮式、回转工作台式和往复工作台式；单工位的组合机床按照被加工面的数量不同可分为单面、双面、三面和四面这 4 类。 4、控制部件控制机床自动工作循环的部件便是控制部件，包括电气柜、液压站和操纵台等。 5、动力部件为机床提供进给运动和主运动的是动力部件，主要有动力滑台（用于切削头或安装动力箱，从而实现进给运动），动力箱（把电动机的旋转运动传递到主轴箱）、切削头（装在各个主轴上，动力箱（把电动机的旋转运动传递到主轴箱）用于各单一工序的加工）。床发展转塔式组合机床和可换主轴箱式组合机床在中小批量生产中得到了很好的应用，这两类组合机床能将工艺与结构相类似的零件集中在一台组合机床上进行加工，从而大大啊提高了机床的利用率。采用滚珠丝杠和调速电动机等传动将是组合机床今后发展的趋势，它可以缩短生产节拍、简化结构；另外使用主轴箱和数字控制系统以及夹具自动更换系统，来提高工艺的可调性；还有纳入柔性制造系统等。艺范围与设计类型一般组合机床可以完成的工艺范围如下：车端面、刮平面、车锥面、铣平面、切槽、钻孔、铰孔、镗孔、扩孔、倒角、还有就是加工滚压、螺纹、拉削、抛光、磨削等。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章组合机床及其概述 6 【注】本次设计选取机床为三面铣组合机床的液压传动与制。面铣组合机床概述三面铣组合机床是用来对台式钻床主轴箱的 80、 90孔端面及定位面进行铣销加工的一种自动加工设备。床主要结构部件底座、床身、铣削动力头、液压动力滑台、液压站、工作台、工件松紧油缸等组成。机床底座上安放有床身，床身上一头安装有液压动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上。床身的两边各安装有一台铣销头，上方有立铣头，液压站在机床附近。床加工工件示意图图 1 80、 90孔端面及定位面床工作过程操作者将要加工的零件放在工作台的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令。工件夹紧后压力继电器动作，液压动力滑台（工作台）开始快进，到位转工进，沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章组合机床及其概述 7 同时起动左和右 1 铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右 1 铣头停止，右 2 铣头开始加工，加工到终点三台电机同时停止。待电机完全停止后，滑台快退回原位，工件松开，一个自动工作循环结束。操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述工作过程。将上述文字的叙述部分转化成直线箭头流程图，便可让人一目了然。具体加工过程如图 2 所示。图 2 机床动作循环图沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 8 第二章液压传动设计用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式称为液压液压传动，另外它又与气压传动统称为流体传动。流体传动是 17世纪发展起来的一门新兴技术，该技术在工农业生产中广为应用。现在，流体传动技术水平的高低是衡量一个国家工业发展水平的重要依据。表 2 液压传动基本信息中文名称液压传动外文名称用学科、适用领域物理、机械加工原理机械能转化为液体的压力能本原理液压传动的基本原理：液压系统可以利用液压泵把原动机的机械能转换成液体的压力能，进而利用液体压力能的变化来传递能量，通过多种控制阀和管路的传递，借助的液压执行元件来将液体的压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，来实现直线回转运动和往复运动。其中工作介质为液体，该液体一般为矿物油，其作用与机械传动中的链条、齿轮和皮带等传动元件差不多。在液压传动中，液压油缸既是一个最简单又比较完整的液压传动系统，分析其工作过程，可以很好的了解液压传动的基本原理。论应用液压传动应用非常广泛，例如一般工业用的压力机械、机床、塑料加工机械等；还有就是行走机械中的建筑机械、工程机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的提升装置、冶金机械、轧辊调整装置等；土木水利工程用的河床升降装置、防洪闸门及堤坝装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的船头门、甲板起重机械、船尾推进器、舱壁阀等；特殊技术用的测量浮标、沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 9 升降旋转舞台、巨型天线控制装置等；军事工业用的船舶减摇装置、火炮操纵装置、飞机起落架的收放装置、飞行器仿真和方向舵控制装置等。压机械系统液压机械系统主要是由 :以下五个部分组成：执行元件、动力元件、工作介质、控制元件和辅助元件。 1、液压缸与液压马达称为执行元件。液压缸主要包括摆动液压缸、柱塞液压缸、组合液压缸、活塞液压缸；液压马达主要包括叶片液压马达、轮式液压马达、柱塞液压马达。 2、油泵属于动力元件。它是液压传动中的动力部分，因为它可以利用液体将原动机的机械能转换成液压力能。 3、液压油或乳化液被称为工作介质，它可通过油泵与液动机实现能量转换。 4、控制元件主要包括流量阀、压力阀与方向阀等。它可按照需求无级调节液动机的速度，同时对液压系统中工作液体的流量、压力与流向进行调节控制。 5、除以上三部分元件以外的其它元件便是辅助元件，主要有蓄能装置、压力表、冷却器、滤油器、高压球阀、管件各种管接头、软管总成、快换接头、测压接头、加热器、管夹、油管、压力计、流量计等。压传动的优缺点 1、优点：（ 1）体积小、重量轻。（ 2）能在在一定的范围内自动而平稳地调节牵引的速度，并可实现无级调速。（ 3）易换向，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换。（ 4）液压泵和液压马达之间连接不受严格限制。（ 5）自行润滑，磨损小，使用寿命长 ; （ 6）控制简单，自动化程度高。（ 7）易实现过载保护。（ 8）液压元件实现了系列化、标准化、便于设计、通用化、制造和使用。 2、缺点：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 10 （ 1）维护的要求高，工作油需始终保持清洁。（ 2）元件制造的精度要求高，工艺复杂，成本较高。（ 3）维修需较高的技术水平。（ 4）因为液压传动对油温变化较敏感，所以它不适合在很高或很低的温度下工作。（ 5）在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中系统效率较低。（ 6）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。压系统设计原则组合机床被看作是一种高效、专用的机床，它是由必不可少的通用部件和一些特定的专门用处的部件构成成。其中通用部件一般是由支撑件、滑台、动力箱和输送机构等组成，然而专用部件一般都是由多轴传动箱和专用夹具组成。它一般是采用多刀、多轴、多工位和多面加工，能完成扩、镗孔、钻、攻丝、铰、铣、车、磨削以及其它必要的精加工工艺顺序。组合机床具有生产效率高、加工范围广、自动化程度高、加工精度较高、设计制造周期短、通用部件可以被重复安装使用等很多优点，所以，组合机床被广泛的应用在大批、大量生产的机械流水线加工或自动线加工中。机床的主运动可由动力头或者动力箱来获得，进给运动则是由工作滑台的运动来获得，动力滑台通常与动力箱或动力头配套起来使用，在滑台上可以安装动力箱，刀具主运动便可由动力箱上的电机来带动，而滑台是用来实现刀具进给运动的。滑台是由液压驱动，可以实现自动的工作循环。若出现多种进给则可一根据工艺顺序和加工要求安排在同一个工序中进行，在组合机床上还可以实现多个滑台同时工作。本篇设计中液压系统是由一台液压泵作为动力源向两个液压缸提供油压，所以，这次设计的液压系统应该满足各工位在加工过程之中不会发生相互干涉这一前提，并力求功率损失最小。工况分析一般都是对液压执行元件的工作情况进行分析，分析工况之后我们就沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 11 可以得到一些设计时必须参考的参数以及设计过程中必须考虑的因素，例如：工作过程中负载的变化、压力流量以及功率的变化和执行元件的速度变化等等。将这些作为设计的依据，完成之后的设计。 1、工作负载对于不同的机械它的工作负载是不一样的。如果是加工机床的话，切削负载就是它的工作负载；对于起货机来说其中的重物就是工作负载。工作负载取值的正负性是根据液压缸运动的方向与受力方向是否相同，若方向相同时则为正值，若方向相反时则为负值。工作负载的确定一般有两种方法：根据相关的公式可以计算出来；根据主机参数然后确定。 2、摩擦负载摩擦负载顾名思义是摩擦阻力（是指在液压缸的驱动下运动部件和导轨之间所受到的摩擦力）。它的计算是根据导轨形状、导轨运动间隙和运动形式等，再去查阅有关设计计算手册额得到结果。工作台上水平放置着工件，由于工件的主运动为垂直上升运动，滑台采用常用的 V 形导轨，两导轨面之间的夹角相互垂直为 90 度，滑台、导轨之间的最大间隙是 2此，导轨上垂直作用力可根据间隙大小和结构尺寸求出，。查表可得静摩擦系数为动摩擦系数为则有静摩擦负载：动摩擦负载： 3、惯性负载惯性负载是由于惯性的作用，运动部件在启动加速和减速制动时的惯性力，按下式求出。快速度，快退速度，，工进速度之间，所以取 . 快进：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 12 工进：快退：【注】夹紧缸的重力负载不需要考虑。综上，液压缸各阶段的最大负载为加速过程中，即为：得：；；二、进给油缸主要参数确定 1、液压缸额定工作压力的初步选定由于以上计算可得，该机床的负载不是很大，按照分类属于机床类，所以初步选定的液压缸额定工作压力为 2、液压缸缸筒尺寸的计算表 3 液压缸的缸筒内径参考尺寸系列表（单位： 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （ 90）沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 13 100 （ 110） 125 （ 140） 160 （ 180） 200 （ 220） 250 320 400 500 630 【注】带括号的数值为非优先考虑；若超出本系列最大的 630筒的内径尺寸可按先数和优先系数中列选出。活塞杆的直径是根据速度的比值（即：快进和快退的速度比）来计算得：即：表 4 液压缸的活塞外参考径尺寸系列表（单位： 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 【注】若超出本系列最大值 400活塞杆外径尺寸可按先数和优先系数中无杆腔面积：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 14 有杆腔面积： 3、校核活塞杆的稳定性因为活塞杆总行程为 200活塞杆直径为 28故不需进行稳定性校核。 4、液压缸最大流量的求取快进：工进：快退： 5、各阶段工况快进阶段：压力：功率：工进阶段：压力：功率：快退阶段：压力：功率：表 5 各阶段液压缸的压力、流量和功率沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 15 工况参数快上工进快下压力 p/ 流量 q/（ L/ 功率 P/W 【注】夹紧回路的工作压力及流量均小于进给回路，因此油缸按进给油缸选用便可满足设计要求。在整个液压系统设计中，液压原理图可谓是其中的核心，它设计的好坏与合理性关系到整个液压系统是否能正常工作，液压原理图的拟定涉及的知识面非常广泛，要结合所学的各章知识体系，然后根据设计的相关要求和具体的动作性能要求，选择合适的液压基本回路，然后将选择的基本回路加以有效的连接措施，形成一个相互联系的有机统一体，这便完成了液压原理图的设计。想要拟定完整恰当的液压系统图，需要考虑一下几方面的内容： 1、液压执行元件的选择原则由所学的内容可知，液压执行元件有液压缸和液压马达。若设计的液压系统最后需要的主运动是直线反复运动，则选择液压缸；若设计的液压系统最后需要的主运动是连续的回转运动，便可选择液压马达。液压系统的设计，必须要按设计要求的运动情况选择执行元件，还要充分考虑整体性的最佳效果。一般设计时，还要考虑工作行程的长度，然后确定是否要提高执行元件的传动刚度，在实际设计中，使用范围的大小和使用习惯往往会限制液压执行元件的选择。 2、液压回路的选择原则完成液压执行元件的确定之后，根据设计的主要性能特点和工作要求，先确定设计中的主要回路，例如：机床的液压系统中，调速和速度换接是整个液压回路的主要回路（本次设计的液压系统便是三面铣组合机床工进和夹紧的液压系统）。之后确定其它的辅助回路，例如：垂直运动中需要增加平衡回路；多执行元件共同工作时，则需要考虑先后的工作顺序，加入顺序回路。同时，还要考虑节约能沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 16 源，减少发热、减少冲击，保证动作精度等相关问题。回路选择时，可以参考和吸收同类型液压系统中的通过实践证明的比较好的回路。 3、液压回路的综合综合，顾名思义是将我们前面选出来的各种不同用处的回路放在一起，并加以整理和修改，在加一些必要的辅助回路形成的完整体系。完成上述工作需要遵循以下几点事项： 1）简化系统结构，删去不必要的元件； 2）综合设计出来的液压系统，必须要使每个行程动作相互都不干扰且； 3）尽可能的防止系统热量过高，尽可能的提高系统的工作效率； 4）尽可能的使用标准件，尽可能的降低专用件的使用。综上，设计原理图如下图所示：图 3 液压系统原理图沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 17 1、液压泵型号的确定及电动机功率的确定由以上设计可知，在整个液压系统图的循环过程中最合设计的液压原理图，由于结构简单，因此，选取的压力损失：当油泵向系统供油时，假设整个回路的油泄露按 10%计算，计算的油泵的总流量应为：，因为溢流阀的最小稳定压力为：，上述所求的液压缸的工进流量为：，所以，液压泵的输出流量应该不小于。根据上述计算结果，查表，选取液压泵规格为：叶片泵，额定压力为 21积效率为总效率为再根据所求结果，结合公式，查表得，电机型号为；表 6 液压传动基本信息 24 410 转 /分 380V 、阀及辅助元件选择阀类元件的选取标准可以根据以下两点：阀的最大工作压力；流经阀的最大流量。具体的要求为额定的最大工作压力和最大流量必须实际工作中的最大压力和最大流量。当然也不是额定的数值越大越好，一般不能超过额定值的 20%，不然的话会导致压力损失过大。具体来说，必须综合各类要求是系统达到最佳的工作状态。液压辅助元件：管路和管接头：管路要降低系统的压力损失，管接头必须保证强度、刚度以及密封性；油箱：油箱的设计必须在满足存储油的基础上充分起到散热和排除液体中混有的气体作用。过滤器：过滤器则是要降低油液的污染，使系统正常工作。密封装置：密封装置是选择合适的密封元件防止液压系统产生漏油现象导致压力降低，无法满足正常的工作要求。蓄能器：由于本设计没有涉及到蓄能装置，故不做详细说明。表 7 液压元件的型号及规格序号名称通过流量型号及规格沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 18 1 滤油器单向变量液压泵安全阀 21 4 卸荷阀溢流阀液控单向阀 )A/B 7 三位五通电磁阀 35 调速阀二位二通电磁阀 20 压力继电器 1 进给油缸 00 12 夹紧油缸 60 13 压力继电器 4 二位四通电磁阀 233、选择完液压元件完成之后，接下来的工作是按照液压原理图及工件要求的加工顺序来确定各液压元件的动作顺序，列表如下：表 8 液压元件动作表元件工序位 - （ +） - - - - - 夹紧 + - - - - - + 快进（ +） - + - - - + 工进（ +） - + - + - + 死挡铁停留（ +） - + - + + + 快退（ +） - - + - - + 松开 - + - - - - - 4、油管、油路的选择在液压系统中，油管的设计标准一般都遵循以下两种：按照选定的元件的口径大小确定油管的直径大小；按照管路允许的流速来计算管路直径的大小。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 19 本毕业设计中，管路的内径可选 15径可选 18紫铜管。 5、油箱的选择在油箱的选择过程中，一般可以根据液压泵的流量来计算油箱的容积。油箱的体积计算公式为：带入数值得：表 9 液压油箱的公称容积（ 7938 4 40 250 630 1600 5000 3 315 800 2000 6300 10 100 400 1000 3150 25 160 500 1250 4000 1、计算压力损失与确定调定压力由前面的计算可知，系统在慢上时，管内流体的速度为，流经的流量为，数值都比较小，主要为压力损失为调速阀两端的压降，这时候的功率损失最大；系统在快下时，整个系统的压力平衡有背压阀来平衡，系统工作压力很低，不用进行验算；系统在快下时，计算依据为为卸荷阀和溢流阀的调定压力，在此过程中，液压缸的速度为：于此同时，系统的进油管的流速为：（ 1）沿程压力损失验算在计算沿程压力损失之前，先要确定油管中的流态，本系统使用的是液压油。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压传动系统设计 20 ：（ 2）局部压力损失验算局部压力损失一般包括以下两类：管接头和管道安装的压力损失；液体经过液压阀的压力损失，前者是根据管道的安装结构确定的，一般将沿程压力损失的 10%定为管接头和管道安装的压力损失；至于后者则是与通过阀的流量大小相关，若阀的因为列 15径的发的额定流量为 106L/在本设计中流经阀门的最大流量为以通过整个阀的压力损失很小，且可以忽略不计。（ 3）确定总压力损失【注】由于

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