5.0MN张力矫直机固定夹头液压控制系统设计【答辩PPT原创】
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韶关学院毕业论文（设计）任务书 学生 姓名 陈越中 专业 班级 2012 级机械设计制造 及其自动化 学号 12101023002 指导教师姓名及职称 黄长征 教授 题 目 力矫直机固定夹头液压控制系统设计 论文（设计）的主要任务与具体要求 （有实验环节的 提出主要技术指标要求） 根据 张力矫直机固定夹头 有关参数， 设计 其 机械 、液压 、电气控制系统，实现 启动、停止、紧急停止、前进、后退等 动作 。 主要设计参数及设计要求如下： A. 钳口滑块总重量 ： 2000. 油缸尺寸 D/d： 80/40. 最大 活塞行程 300. 行程时间 t： 3 秒 E. 钳口滑块倾角 ： 20 度 F. 钢 ： . 系统性能可靠，结构简单，维修、维护方便。 格式和内容要求： 图纸 包括液压系统原理图、控制系统主电路图、 I/O 接线图、 制梯形图、液压缸装配图。 论文格式和内容符合学院的统一格式和规范要求 。 进度安排 （包括时间划分和各阶段主要工作内容） 2015 年 10 月 28 日前 熟悉课题、调研、收集资料、方案拟订 ； 2015 年 11 月 30 日前 确定总体设计方案、 设计计算、绘图； 2015 年 12 月 21 日前 提交设计图纸和论文初稿； 2016 年 1 月 5 日前 根据指导教师意见修改毕业设计，完成设计图纸和论文的正式稿； 2016 年 1 月 21 日前 答辩。 主要参考文献 1) 成大先主编 三版） 学工业出版社， 2) 顾战松主编 北京：国防工业出版社， ) 西安重型机械研究所编 京：机械工业出版社， 4) 魏军，有色金属挤压车间机械设备 M，北京：冶金工业出版社， 系审核意见 ： 审核人签名及院系公章： 2015 年 9 月 6 日 任务接受人（签字）： 2015 年 9 月 6 日 备注 ： 1、本任务书一式二份，由指导教师填写相关栏目，经院系审核同意后，院系和学生各执一份。 2、本任务书须与学生的毕业论文（设计）一并装订存档。 （ 教务处制表） 毕业设计开题报告 设计题目 力矫直机固定夹头液压控制系统设计 选题方向 学生姓名 专业 年级、班级 一、 选题的来源、目的、意义和基本内容 张力矫直机是一种重要的金属加工设备，它用于 对金属型材、棒材、管材、线材等进行矫直 。本文主要设计了 力矫直机固定夹头液压系统以及控制系统。张力矫直机机械部分的夹头是夹紧型式，实现了 上下夹头的灵活可靠的夹紧、 固定挂钩部分的 锁定、以及在床身上调整相应位置，液压系统有一个回路，实现张力矫直机固定夹头启动、停止、紧急停止、前进、后退等动作。控制 系统中，通过 制电控阀实现油路控制，从而控制执行机构相应动作。达到最后设计的要求。 矫直机作为一种精整设备，始终是工业发展不可或缺的一种特种设备。随着中国经济社会的高速发展，人们对产品的质量和精度都有了较高的要求。随着工业发展方向向高、精、尖发展，所以对各种材料的精度和质量提出更高的要求，矫直技术的发展也越来越重要了，引起了广大研究人员的重视 1。 矫直机的应用如今也越来越广泛了。随着冶金行业的不断发展，矫直机械也己经从过去的冶金业发展到其他一些高科技领域，如汽车、飞机制造业和船舶，仪器仪表制造业 、精密加工制造业、石油化工业、建筑材料业、机械装备制造业等领域。矫直技术水平的高低不仅影响着一个企业某种产品的质量和成本，而且标志着一个国家的工业水平，直接关系到工业产品的竞争力。在讲求质量、效益的今天，矫直技术在工业领域的重要性更加突出 2。 金属加工和运输过程中，会发生弯曲扭曲变形，为了使加工后的金属保持较高直线度，需要张力矫直机对金属棒料进行拉伸矫直，从而使坯料达到相应的加工要求。现有的矫直机加工效率不高，工人劳动强度较高。随着计算机技术发展，新的张力矫直技术还有很大的发展空间 3。 二、国内外 研究综述 张力矫直机用来矫正钢材等棒料金属材料的弯曲及扭转变形，其原理是利用弹塑性拉伸扭转变形对坯料进行矫直。张力矫直机在挤压制品的长度方向施加张力。使挤压制品在外力的作用下，得到矫直的一种方法。张力的大小应使在挤压制品内部产生的应力超过矫直材料的屈服极限，应取决于被矫直的挤压制品的截面面积、材料的屈服极限以及材料的热处理状态 2。一般情况下，从挤压机挤出的制品可以在横向输送的过程中进行张力矫直；有些产品则需要在退火或淬火 (并经人工时效 )后矫直。 张力矫直机由活动夹头与固定夹头两大部分组成，工作时固定夹头 不动，活动夹头在主拉伸油缸的作用下移动，夹装在活动夹头和固定夹头的夹紧装置上的型材随着活动夹头移动而被拉伸矫直。张力矫直机固定夹头因矫直型材长度的不同，需要经常调整固定位置，而固定夹头的锁定和上、下夹头的移动由液压系统完成。 目前的矫直机固定夹头液压系统是由液压总站提供液压油，通过高压软管与固定夹头的液压管路相连，实现固定夹头的钳口加紧、松开及挂钩抬起、落下，随着固定夹头的移动，高压软管及相关电缆需要跟随移动。由于高压软管沉重且较硬，造成拖链机构经常损坏，影响生产的正常运行。目前矫直机固定夹头的液压系统一般 是与其它液压系统共用泵站，通过高压软管与固定夹头的液压管路相连，或多或少也存在上述问题。于是在完全满足系统原有功能、提高系统可靠性、有技术扩展空间、管理维修方便的基础上对其液压系统进行的研制，拆除原有拖链结构，在固定夹头上建立小型液压油站，采用安全滑触线实现电气连接。 三、 完成基本内容 研、收集资料、方案拟订 通过查阅相关文献资料， 确定了以下方案： 力矫直机固定夹头部分采用钳口斜块夹紧方式，固定夹头做成一个小车在轨道上滑动，调整位置。小车由钳口滑块、夹紧液压缸、驱动齿轮、导向轮、挂钩液压缸等组成。驱 动轮由液压马达带动，驱动小车在导轨上移动；挂钩液压缸带动挂钩勾住挂钩杆，起到固定小车作用；夹紧液压缸推动钳口滑块移动，夹紧坯料；示意图如图 示。 1 2 3 4 56 7 8 9压系统设计 方案、设计计算、绘图； 根据设计要求，完成液压系统方案的设计，如下所示： 并对液压缸进行设计计算，完成液压系统原理图、控制系统主电路图、 I/O 接线图、 制梯形图和液 压缸装配图的绘制。 修改 和论文的正式稿 。 四 、参考文献 1 张侃仓 2800 中厚板矫直机 D 武汉 ： 华中科技 大学， 2006:22 魏军 有色金属挤压车间机械设备 M 金工业出版社， 1988： 83 黄长征，谭建平 力矫直机固定夹头液压系统研究 J中国有色冶金， 2006， 20(5):3074 王忠书 8力矫直机拉伸钳口打滑的原因分 J兰州铝业西北铝加工分公司， 2006， 18(5):13 5 成大先 M学工业出版社， 1993:1276 张质文起重设计手册 M北京：中国铁道出版社， 1998:10067 杨培元，朱福元 M械工业出版社， 1994， 238 张黎军，吕黎 电气比例阀在压力试验台控制系统中的应用 J 2010， 36（ 9） :589 王积伟，章宏甲，黄谊主编 M械工业出版社， 2006： 17310 于彩芹 ，董英 ，任晖 6000t 拉 伸矫直机 电控系 统 J一重 技术，2002,91(1)： 1411 陶文化，李平钢厂矫直机的 制系统 J仪器仪表学报， 2001，22(4)： 44512 杜学斌，张君，卫凌云新型 20型材液压拉伸矫直机 J重型机械科技， 2006， 35(2)： 1013 刘正浩，刘顺利，陈军，祖龙起一种六辊矫直机电气控制系统设计 J计算机测量与控制， 2012， 20(3)： 61814 龙泉，罗会信，陈文俊等 拉伸弯曲矫直机矫直机理的仿真分析 J铸造技术， 2011,32(2):23015 张莉茹，殷文齐大型拉伸矫直机液压系统设计分析 J 一重技术 ，2007,15（ 6） :2916 王乃臣，谢国平液压式万能材料试验机夹头的研究与应用 J航空计测技术， 2000， 20(2)： 3317 肖义，刘安中，肖涵 J2012， 35(4)： 312五 、毕业设计所使用的方法 1. 确定总体方案 机械原理、 流体力学 、理论力学等知识进行技术设计 算机绘图 计 计算 六、 指导教师指导意见 指导教师签名： 年 月 日 文献综述 力矫直机固定夹头液压控制系统设计 力矫直机 的 发展 现状 张力 矫直机已普遍采用计算机模型控制，并与轧机过程连结，模型可根据矫直钢板厚度、宽度、平直度状况及温度来设定辊缝，调整好横梁液压缸位置，保证打开、闭合及咬钢速度的稳定，自动将过载保护系统和厚度计控制变形补偿系统切入工作状态。 目前世界上的新型矫直机普遍具有以下优点： 1) 采用工作辊不同方向的预弯以消除钢板边缘波浪或中心瓢曲 ; 2) 采用上工作辊倾斜以消除单边波浪 ; 3) 工作辊沿矫直方向倾动以调整辊缝； 4) 入、出口工作辊单独调节辊缝以利于 钢板的输送 ; 5) 设有过载保护、快速换辊装置 ; 6) 采用不同辊径与辊距的组合方式以扩大矫直范围等 ; 7) 新一代矫直机均采用自动控制、计算机模型设定和液压 态辊缝调整。 2 发展趋势 张力 矫直机是在实际生产中使用最广泛的，随着矫正技术的进步以及工业生产中对钢板的质量要求越来越高，对 张力 矫直机的要求也越来越高。新一代的矫直机一般要求高刚度、全液压调节及先进的自动化系统；由计算机控制的矫正辊缝调节系统可根据钢板厚度设定调节上辊组的开口度，以及入口出口方向和左右方向的倾斜调节；上辊组可以快速打开、关闭，上矫正辊的 弯曲调节用以纠正钢板的中间浪和左右边浪，并且每个上辊和下辊组的入口出口辊可以单独调节。矫正机的研究发展方向是开发研制高效节能、高精度和高度自动化的环保型矫正机。既要求有高质量，又要有高矫正速度，在产品上能满足大规模生产的需求，而且还必须降低工作噪声，操作上实现完全自动化。 参 考 文 献 1 张质文起重设计手册 M北京：中国铁道出版社， 1998:10062 王积伟，章宏甲，黄谊主编 M械工业出版社， 2006：1733 黄长征，谭建平 力矫直机固定夹头液压系统研究 J中国有色冶金， 2006， 20(5):3074 王忠书 8力矫直机拉伸钳口打滑的原因分 J兰州铝业西北铝加工分公司， 2006， 18(5):13 5 成大先 M学工业出版社， 1993:1276 于彩芹，董英，任晖 6000t 拉伸矫直机电控系统 J一重技术， 2002,91(1)：147 杨培元，朱福元 M械工业出版社， 1994， 238 张黎军，吕黎 电气比例阀在压力试验台控制系统中的应用 J 2010， 36（ 9） :589 张莉茹，殷文齐大型拉伸矫直机液压系统设计分析 J 一重技术 ， 2007,15（ 6） :2910 杨建军，石磊，潘恩海，朱蔚 . 新型纯张力矫直机的研究 J 2013， 31(8)： 2411 陶文化，李平钢厂矫直机的 制系统 J仪器仪表学报， 2001， 22(4)：44512 杜学斌，张君，卫凌云 新型 20型材液压拉伸矫直机 J重型机械科技， 2006， 35(2)： 1013 刘正浩，刘顺利，陈军，祖龙起一种六辊矫直机电气控制系统设计 J计算机测量与控制， 2012， 20(3)： 618 摘要：张力矫直机是一种重要的金属加工设备。它用于对金属型材、棒材、管材、线材等进行矫直。本文主要设计了 力矫直机机械部分的夹头是夹紧型式。实现了上下夹头的灵活可靠的夹紧、固定挂钩部分的锁定、以及在床身上调整相应位置。液压系统有一个回路，实现张力矫直机固定夹头启动、停止、紧急停止、前进、后退等动作。控制系统中，通过 而控制执行机构相应动作。达到最后设计的要求。 关键词：张力矫直机；固 定夹头；液压系统；控制系统 of is a of It is is of of of of on is of LC to To of 12机制 3班：陈越中 指导老师：黄长征教授 1 绪论 任务来源于工程项目改造。 矫直机作为一种精加工设备。是一种工业发展所必需的专用设备。随着我国经济和社会的快速发展。人们对产品的质量和精度。提出了更高的要求。随着工业的发展 方向。以高、精、尖的发展。使各种材料的精度和质量。提出了更高的要求。 矫直技术的发展正变得越来越重要。引起了众多研究者的重视。 矫直机的应用越来越广泛。随着冶金工业的不断发展。矫直机已从过去的冶金工业。发展到其他一些高科技领域。如汽车和飞机制造业、船舶制造业、精密 加工制造业、石化工业、建材工业、机械制造等领域。矫直技术水平不仅影响了某一产品的 质量和成本。而且标志着一个国家的产业水平。直接关系到工业产品的竞争力。 在强调质量和效率的今天。矫直技术在工业领域的重要性更为突出。金属加工和运输过程发生。扭转和弯曲变形。为了使金属加工保持高的线性度，拉伸矫平。金属杆材料拉伸矫直机械。从而使工件，以满足相应的加工要求。现有的矫直机加工效率不高。工人的劳动强度更高。随着计算机技术的发展。新型张力调平技术的发展。仍有很大的发展空间。 对于不同品种、不同结构和不同规 格的矫直机的轧制材料规格。矫直机结构多样，矫直模式是不一样的的目的和原理分为：（ 1）压力矫直机；（ 2）矫直辊矫直机；（ 3）管棒材矫直机；（ 4）拉矫机；（ 5） 拉伸弯曲矫直机；（ 6）扭转矫直机。各种类型的矫直机的结构也不同于不同的方式，即矫直相同型号的产品，由于不同的规格会有不同的结构。即使对于同一规格的产品有不同的结构设计，部分原因是由于不同的性能要求，另一方面是由于设计人员不断改进 1 。 不同类型的矫直机对应的型式如表 表 矫直机类型 矫直机型式 压力矫直机 辊式矫直机 管棒材矫直机 张力矫直机 拉伸弯曲矫直机 扭转矫直机 介及发展现状 张力矫直机是用来纠正。钢棒材料的弯曲和扭转变形的。其原理是利用弹性和塑性变形。来清理毛坯。拉伸矫直机在挤出制品长度方向的应用。一种在外力作用下的挤压产品的方法。挤压产品内部应力的大小。超过了直接材料的屈服极限。应取决于横截面面积。材料的屈服极限和材料热处理状态的矫直。一般情况下，在张力矫直的过程中。挤出机可进行挤出。部分产品需要在矫直后。进行退火或淬火。 张力矫直机由 2部分组成。固定夹和固定夹持器。在主拉伸缸 内的活动。夹紧油缸的作用下。可移动夹紧，固定夹爪和夹紧装置。可移动的夹紧和矫直。固定式张力矫直机对矫直长度的配置文件不同。需要不断调整固定位置。并固定锁紧器，并由液压系统完成动作。液压站的矫直机液压系统固定由液压站提供液压油。通过高压软管和钳位液压管路连接。实现固定的夹爪、松动和钩上下、用固定的吸盘的运动。高压软管和电缆需要跟随一个移动。因为高压软管是重又硬，导致链组织经常损坏。影响生产正常运行。矫直机的液压系统一般是与其它液压系统共同的泵站。通过高压软管和钳位液压管路连接，或多或少，也存在问题。因此充分满 足系统原有功能。提高系统的可靠性和技术开发空间。方便维护和管理的基础上。它的液压系统的扩展。拆除原有的链结构。建立了小液压油站在固定的吸盘。使用安全滑动接触线实现电气连接。 计任务 针对现有张力调平机的工作特点。根据国内外张力调平机的发展情况。满足实际工作的要求。设计了张力矫直机固定架的设计。首先，针对现有张力矫直机的优缺点。通过改进液压系统和电气系统。提高张力矫直机工作效率。降低工人的劳动强度。 根据张力矫直机固定夹头有关参数。设计其机械、液压、电气控制系统。实现启动、停止、紧急停止、前进、后退 等动作。 主要设计参数及设计要求如下： 1) 钳口滑块总重量： 2000) 油缸尺寸 D/d： 80/40) 最大活塞行程 300) 行程时间 t： 3秒 5) 钳口滑块倾角 ： 20 度 6) 钢 ： 过本次设计，使张力矫直机更合理、更先进。系统性能可靠，结构简单，维修、维护方便。 2 总体方案设计 体方案设计 张力矫直机固定的查台往往需要动，固定的查车做了一辆车，可以自由地在导轨上移动。该车包括车体、双螺栓机构。夹紧机构和导向轮驱动机构等。 通过液压缸驱动双螺栓工作插入螺栓孔。固定的车， 1压缸 4推夹套夹持工件。四车导向轮为车内提供了指导作用。图 1234567图 力矫直机夹套式固定夹头示意图 (1) 夹头的工作原理 帐套式夹头由夹紧套和夹紧套圈组成。如图 2压缸推动夹紧套圈来回运动。当夹紧套圈往右运动时。夹紧套夹紧工件。当液压缸拉着夹紧套圈往左运动式。夹紧套松开工件。 12图 套式夹头工作原理图 (2) 夹头受力分析 拉伸过程中的夹紧套受力分析如图 图 图 2 固定总拉力； 工作拉伸力； 对夹紧套的正压力； 配料对夹紧套的作用力； 表面受到的摩擦力； 内侧受到的摩擦力； 夹紧套角度； 坯料受到摩擦力； 坯料受到的压力； 当坯料被夹紧时。拉伸过程满足的条件关系式为： （ （ （ 拉伸过程中的帐套。受力分析如图 图 紧套圈受力图 图 液压缸提供的推力； 夹紧套圈受到的摩擦力； 夹紧套圈受到的正压力 ； 夹紧过程中。要使工件夹紧。则需要满足的静力平衡条件为： （ 当工作平衡时， 联立式 代入 方案二中张力矫直机固定夹头部分。用爪斜块拉矫机固定夹头夹持固定卡盘方案在轨道上滑动的车，调整位置。该车由一个夹爪液压缸、一个滑块。一个驱动齿轮、一个导向轮、钩液压缸等组成。驱动轮由液压马达驱动。驱动小车在导轨上运动。钩液压缸驱动一个钩钩勾杆。起到固定小车的作用。液压夹紧油缸推动滑块移动滑块。毛坯夹紧。示意图如图 12345图 力矫直机固定夹头示意图 (1) 夹头工作原理 在拉伸过程中，钳口滑块是很重要的一个部件。在液压缸下的斜块下的左移，将毛坯夹紧，完全夹紧过程。和空白挤压压痕；在拉深缸驱动的坯料的头部画的左边，随着张力的增加，夹紧力更大，因此，有没有在 4和 5之间的滑移。当达到拉伸速度，停止拉伸和拉伸的过程中，棒的液压牵拉颚斜滑块向右移动，下颌松动。滑块固定的抓地力图如图 12345图 伸头上滑块工作简 图 (2) 坯料受力分析 图 料端部受力图 图 坯料受到的压力； 工作拉力； 坯料上表面受到的摩擦力； 坯料下表面受到的摩擦力； 当坯料被夹住时。拉伸过程满足的条件关系式为： （ （ 上两式中： 坯料与钳口滑块的总摩擦系数； 根据钳口与铝材间的夹持情况。钳口要扎到铝材表面一定深度。此处不能单纯地认为是静摩擦力。此时的摩擦力。取决于坯料表面层的物理、力学性质。摩擦力由分子粘附部分和机械变形部分摩擦力组成 4。根据摩擦定律，可计算摩擦力 : 4 （ 式中 : 一分子粘附部分摩擦力， N； 一机械变形部分摩擦力， N； 对于无润滑部分。其表面粘附分量。是摩擦力主要部分。张力矫直机的拉伸。即属于此种情况。对于有润滑表面。变形分量。是摩擦力主要部分。对于铝材的拉伸几乎不影响。摩擦力与法向载荷之比。定义为摩擦系数。 即： 4 （ 式中 :一总摩擦系数； 一摩擦系数的粘附分量； 一摩擦系数的变形分量； 一法向载荷， N； 对于接触区为塑性流动的金属。其摩擦系数的粘附分量为： 4 （ 式中 : 一法向压力为零时。抗剪强度，铝为 一较弱金属的屈服 极限。取 6063合金，约为 80 一压力系数，铝为 0 0434。 代入 ： =0 41 摩擦系数的变形。分量对于总摩擦力。增大的影响非常小。且。所以。 (3) 斜滑块受力分析图 图 滑块受力图 图 斜面受到的压力； 受到的工件压力； 斜面受到的摩擦力； 受到的工件摩擦力； 液压缸对滑块的推力； 钳口滑块倾角； 钳口滑块夹紧坯料拉伸时。为保证不打滑。应满足的静力平衡式为： （ （ （ 式中： 已知数据：， ， 联立 上述两种方案中。夹紧力过大，稳定性不好。滑动容易发生。所以不采用第一种方案。第二种方案采用颚式夹持器，需要一个较小的夹紧力和夹紧力时，爪基变形小，保证试样可靠夹紧。考虑使用第二种方案。 3 固定夹头 液压系统总体方案设计 液压传动系统是液压机械的一个组成部分。 在主发动机的 总体设计中。应同时进行液压驱动系统的设计。进行设计时。必须从实际出发。结合各种传动形式。充分发挥液压传动的优点。力求设计出结构简单和工作可靠。 液压系统的设计是张力矫直机的重要组成部分。它与张力矫直机之间的紧密关系是其性能好坏的关键。我们必须从实际出发。满足主机在性能和运动中所设定的要求。做到设计重量轻、体积小、效率高、工作可靠、操作简单等基本的设计原则。 本次设计的液压系统。必须满足设计任务书上的主要技术要求。具体如下表 表 要技术要求 钳口滑块总重量最大活塞行程 程时间 t 钳口滑块倾角 摩擦系数 200000s 20度 定夹头液压系统。是固定夹头重要组成部分。其液压系统还需要满足的设计要求如下： （ 1）要使夹紧可靠。则钳口需能实现同步夹紧，开工件； （ 2）为了能使固定夹头安全稳定的工作。需要挂钩能实现自锁功能。防止固定夹头脱钩； （ 3）固定夹头可以在床身上稳定移动。调整位置，实现不同长度工件的矫直； （ 4）能实现系统安全无负载启动。安全卸荷，且有过压保护； 液压系统回路方式分为两种。一种是开式液压回路，该系统通过沉淀、过滤和冷却后直接进入液压回路，直接将机油排放元件直接回油 箱。该回路系统压力损失大，噪音大，但由于润滑油返回油箱，所以系统的油液清洁和润滑温度低，延长了液压元件的使用寿命。二是闭式液压回路。即在系统中的执行元件是不是将油回油槽。并直接进入泵入口。该 系统电路相对较少的压力损失，系统工作压力，工作环境更安静，液压油量小。 但油污染特别严重并且油温度高。 封闭回路一般适用于功率流的要求，比较大的场合。通用机床系统，大部分是开液压回路。因此本次设计选择开式回路。 由于固定夹头夹紧液压缸动作单一。故结构相对简单。动作要求不高。综合考虑单泵。双泵和多泵 优缺点。本次设计的固定夹头液压系统采用单泵系统。 (1) 选择调速方式 液压执行元件确定之后，对液压回路的运动方向和速度的控制是液压回路的核心。定向控制阀或逻辑控制单元实现。对于一般的中小流量的液压系统，绝大多数的有机结合通过阀门的阀门实现所需的动作。采用插装阀和先导控制阀的逻辑组合，实现了高压大流量的液压系统。 速度控制是通过改变液压作动器的流量或密封空间的体积变化来实现的。相应的调整方法有节流调速、容积控制和双容积节流调速的组合。 容积控制通过改变液压泵或液压马达的排量来达到调速 的目的。本实用新型的优点是：本实用新型具有无溢流损失和节流损失，效率高的优点。但为了加热和增加泄漏，需要有辅助泵。该方法适用于高功率、高运动速度的液压系统，相对设计成本较高。 节流阀 一般采用定量泵供油。用流量控制阀来改变输入或输出液压执行器的流量速率来调节转速。调速方式具有结构简单、 成本低的优点。节流控制，分别有三种形式的进气节流阀、机油回流阀和旁路节流阀。进气节流阀的影响越来越小，而回流油节流阀通常用于负载轴承，而旁通节流阀则 用于高速。一旦确定了速度调节电路，确定了环路的环路形式。节流控制一般采用开式循环 形式。在开式系统中，液压油泵从油箱油，压力油流经系统释放能量，然后再回到油箱。该断路器结构简单，散热性能好，但燃料箱体积大，容易混入空气中。 (2) 制定压力控制方案 液压执行器工作。它要求系统工作压力保持在一定压力范围内工作，但有些可能需要多步或无级连续调节压力，在容积调速系统中， 变量泵油、安全阀起到安全作用， 一般在断面流量控制系统中，通常由定量油泵、溢流阀调节所需压力，并保持恒定。 (3) 保压控制方案 本液压控制系统为了紧急停止，保压夹紧。在 任何开度均通过叠加式双向液控单向阀组实现安全锁定。 (4) 换向回路的实现 由于该系统用于加工时自动化程度较高。故采用电动换向方式。即选择换向阀为电磁换向阀。且各执行元件的动作顺序由电气控制系统实现。 (5) 同步夹紧的实现 要使夹紧可靠。则钳口需能实现同步夹紧，松开工件。为到达这一要求。系统采用同步分流集流阀。可以平均分配进入两缸的流量，实现同步。 在本次设计中，采用液压系统和电气控制系统的关键部件，采用国际和国内知名品牌的各类先进的液压和电气元件、配件及技术。全面的标准和标准，以满足设计要求。并参照国际标准，优化设计的综合产品。 整机 的液压系统图由控制回路和液压源组成。当回路被合并，删除的冗余元件。对系统结构简单。注意零部件之间的联锁关系。以避免出现虚假的行为。减少能量损失。提高系统的工作效率。 原理图见图 压系统原理图 4 定夹头电控系统概述 在拉伸过程中，为了保证矫直效果矫直机全过程需要一套完整的控制系统。来控制液压缸、断裂伸长率、夹紧力等。传统的继电器控制。不仅控制了移动可靠性低的水平，而且还具有较高的故障率和短的使用寿命。所以在这台矫直机控制系统中。采用先进的可编程控制器控制，实 现了良好的控制效果。 固定夹头的 液压泵的电机、电液换向阀的方向转换、挂钩的上升下降。并且需要检测系统压力。 固定夹头电气控制系统需要满足的控制要求如下： (1)固定夹头移动时，挂钩必须处于上升行程极限位置，且夹头无法实现夹紧动作。 (2)只有当夹头停止时，挂钩液压缸才能进行操作。 (3)只有挂钩液压缸到达下降极限位置时，才能对夹紧液压缸进行操作。 磁阀的动作顺序 矫直机固定夹头液压系统中电磁阀动作顺序表如图 表 动作功能电磁阀工作状 态 1钩下降 + - - - - 挂钩上升 - + - - - （钳口）夹头夹紧 - - + - - （钳口）夹头放松 - - - + - 保压 - - - - - 系统卸荷 + - - - + 电路控制图 主电路控制图如图 4 图 4型 根据本系统需要的 I/用三菱的基本单元。它的基本指令执行时间为 置的用户存储器为 864个 I/32个输入点和 32个输出点 15。最大可以扩展到 256个 I/其外形如图 4系统设计时不需要扩展单元。 图 4。 6盏指示灯。故所需 13个输出点。 1个手 /自切换开关。 2个手动按钮。其 I/ 表 （钳口）夹头夹紧 钩下降 钳口 ）夹头放松 钩上升 统卸荷 钳口）夹头夹紧 动指示灯 钳口）夹头放松 动指示灯 紧灯 松灯 0荷灯 1压报警灯 。 为挂钩上升、挂钩下降按钮、夹头夹紧按钮和夹头放松 按钮。 1234接由 20 图 4图 4形图 图 4令表 5 液压缸的设计 液压缸有多种类型。按结构特点可分为活塞式、柱塞式和组合式三大类。按作用方式又可分为单作用式和双作用式两种。在双作用式液压缸中。压力油可供入液压缸的两腔。使缸实现双向运动。本次设计的液压缸。采用双作用式单活塞式液压缸。 已知液压缸 缸径 80径 40程 300 定液压缸油口尺寸 液压缸的油口。包括油口孔及连接螺纹。油口可布置在缸筒或缸盖上。油口直径应根据活塞最大速度。油口最高流速确定。计算公式如下： 式中 D 液压缸内经， m； 液压缸最大输出流速。这里取 6m/ 油口流动速度， m/般不大于 5m/s。 对于无杆腔部位油口： 算缸筒和缸盖的结构参数 筒壁厚及外径的计算 据机械手册可知。承受内压力的圆筒。其内应力分布规律。因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为。薄壁圆筒和厚壁圆筒。当缸体壁厚与内径之比小于 为薄壁 缸体。当缸体壁厚与内径 为厚壁缸体。 知其计算公式分别如下： 薄壁缸体壁厚计算公式： 厚壁缸体壁厚计算公式： 液压缸的最大工作压力。据前面知。油缸工作时。其工作压力最大为 10 即此时 P=10 缸筒内径。前面得知。工作缸缸筒内径为 80 D=80 缸筒材料的许用拉应力。据设计手册知其计算公式为：。 缸筒材料的抗拉强度极限。单位： 安全系数。据手册取。 在考虑缸体材料时，对于工作压力小于 16压缸应采用无缝钢管，且选其材料为最普通的 20号钢调质处理。知其抗拉强度极限，取。则缸筒材料的许用应力为： 则由上式分别计算其壁厚为： 按薄壁缸体计算时壁厚为： 又，符合前提条件。 按厚壁缸体计算时壁厚为： 又，不符合前提条件。 则由上式计算易知考虑工作缸的壁厚时应按薄壁缸体计算，故壁厚的取值范围应该为： 。其缸筒外径 考虑到加工工艺以及安全系数的问题。据 工作缸外径标准值为 45。即00可知缸筒的壁厚为 10 该液压缸为平形缸底无油孔。其材料是 45号钢。 式中 缸底厚度 试验压力 液压缸内径 缸底材料的许用应力，取安全系数 n=5，则 由于缸的额定压力， 所以取 考虑到与缸筒焊接连接，厚度会适当加大。 塞与缸筒的密封结构 活塞与缸筒之间既有相对运动。有需要使液压缸两腔之间不漏油。根据液压缸的工作压力及作用选择 据公称直径进行选取。沟槽的公差选取为 9。 塞杆的强度校核 活塞杆只承受轴向力的作用，因此只进行拉压强度校核，此时 所以满足要求。 压缸的 绘制 图 5压缸装配图 塞杆 的导向、密封和防尘 活塞杆导套在液压缸杆侧的端盖上，对活塞杆进行指导， 在密封装置上安装，以保证气缸套密封。外侧设有防尘圈，防止活塞杆从杂质、灰尘和水的背面带进密封装置，密封装置损坏。 6 结论 计了一套液压控制系统和电气控制系统。在现有设备上增加了自动控制部分，降低了人的劳动强度，适应了现代生产的要求，提高了生产效率。它采用液压控制系统可输出推力或力矩，以方便实现大推力和大扭矩输出，从而控制固定夹持工件，带动可移动夹紧。利用液压系统实现的运动部件的运动是均匀稳定的， 且可编程控制器控制系统的可靠性好，操作方便等特点，最后设计了张力矫直机。 本次毕业设计的主要内容是张力矫直机钳液压系统和电气控制系统设计部分。但在设计中，要了解固定式握柄机的工作原理和结构。因此，固定的抓地力的机制进行了讨论。 韶 关 学 院 毕 业 设 计 题 目： 学生姓名： 陈越中 学 号： 12101023002 系（院）： 物理与机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2012机制 3 班 指导教师姓名及职称： 黄长征教授 起止时间： 2015 年 10 月 2016 年 04 月 1 力矫直机固定夹头液压控制系统设计 摘 要： 张力矫直机是一种重要的金属加工设备。它用于 对金属型材、棒材、管材、线材等进行矫直 。本文主要设计了 力矫直机固定夹头液压系统以及控制系统。张力矫直机机械部分的夹头是夹紧型式。实现了 上下夹头的灵活可靠的夹紧、 固定挂钩部分的 锁定、以及在床身上调整相应位置。液压系统有一个回路，实现张力矫直机固定夹头启动、停止、紧急停止、前进、后退等动作。控制系统中，通过 制电控阀实现油路控制。从而控制执行机构相应动作。达到最后设计的要求。 关键词 ： 张力矫直机 ； 固定夹头 ； 液压系统 ； 控制系统 2 of is a of It is is of of of of on is a of LC to To of 3 目 录 1 绪论 . 1 . 1 . 1 . 2 2 总体方案设计 . 4 体方案设计 . 4 . 4 . 6 . 10 3 固定夹头液压系统总体方案设计 . 11 . 11 . 11 . 11 . 11 . 12 . 12 . 13 定夹头电控系统概述 . 15 磁阀的动作顺序 . 15 电路控制图 . 15 . 16 、密封和防尘 . 24 6 结论 . 25 参考文献 . 26 致谢 . 27 毕业设计 1 力矫直机固定夹头液压控制系统设计 12机制 3班：陈越中 指导老师：黄长征教授 1 绪论 题研究任务来源 任务来源于工程项目改造。 矫直机作为一种精加工设备。是一种工业发展所必需的专用设备。随着我国经济和社会的快速发展。人们对产品的质量和精度。提出了更高的要 求。随着工业的发展趋势 。 奔着高速、精准、犀利的方向发展。对各种材料的要求提高了 。矫直技术的发展正变得越来越重要。引起了众多研究者的重视。 矫直机的应用越来越广泛。随着冶金工业的不断发展。矫直机已从过去的冶金工业。发展到其他一些高科技领域。如汽车和飞机制造业、船舶制造业、精密加工制造业、石化工业、建材工业、机械制造等领域。矫直技术水平不仅影响了某一产品的 品质 和 造价 。 并证明这某个国家的发展能力 。 还与产品在国际上的竞争息息相关 。在强调质量和效率的今天。 各种 矫直技术 被广泛应用在工业领域并发挥着重要的作用 。金属加工和 运输过程发生。扭转和弯曲变形。为了使金属加工保持高的线性度，拉伸矫平。金属杆材料拉伸矫直机械。从而使工件，以满足相应的加工要求。现有的矫直机加工效率不高。工人的劳动强度更高。随着计算机技术的发展。新型张力调平技术的发展。仍有很大的发展空间。 直机的类型 对于不同品种、不同结构和不同规格的矫直机的轧制材料规格。矫直机结构多样，矫直模式是不一样的的目的和原理分为：（ 1）压力矫直机；（ 2）矫直辊矫直机；（ 3）管棒材矫直机；（ 4）拉矫机；（ 5）弯曲拉伸矫直机 ； （ 6）扭转矫直机。 不同 类型的矫直机的 构造 也 有着 不用 的方式 。例如， 矫直型号 一样 的产品 ，因为不一样 的 参数 会有不 一样 的结构。 尽管 同一 种 规格的产品 也会存在 不 一样 的结构设计 。其中的 原因是 因为它们有着不一样 的性能要求 。其它因素 是 因为 设计人员 对产品的 不断 改良 。不同类型的矫直机对应的型式如表 毕业设计 2 表 直机类型与型式 矫直机类型 矫直机型式 压力矫直机 辊式矫直机 管棒材矫直机 张力矫直机 拉伸弯曲矫直机 扭转矫直机 力矫直机的简介及发展现状 张力矫直机是用来纠正。钢棒材料的弯曲和扭转变形 的。其原理是利用弹性和塑性变形。来清理毛坯。拉伸矫直机在挤出制品长度方向的应用。一种在外力作用下的挤压产品的方法。挤压产品内部应力的大小。超过了直接材料的屈服极限。应取决于横截面面积。材料的屈服极限和材料热处理状态的矫直。一般情况下，在张力矫直的过程中。挤出机可进行挤出。部分产品需要在矫直后。进行退火或淬火。 张力矫直机由 2 部分组成。固定夹和固定夹持器。在主拉伸缸内的活动。夹紧油缸的作用下。可移动夹紧，固定夹爪和夹紧装置。可移动的夹紧和矫直。固定式张力矫直机对矫直长度的配置文件不同。需要不断调整固定 位置。并固定锁紧器，并由液压系统完成动作。液压站的矫直机液压系统固定由液压站提供液压油。通过高压软管和钳位液压管路连接。实现固定的夹爪、松动和钩上下、用固定的吸盘的运动。 设备移动 的时候，电缆以及高压管也要随之移动 。因为高压软管是重又硬，导致链组织经毕业设计 3 常损坏。影响生产正常运行。矫直机的液压系统 通常都跟其它涉及液压的系统公用同一个 泵站。通过高压软管和钳位液压管路连接，或多或少，也存在问题。因此充分满足系统原有功能。提高系统的可靠性和技术开发空间。方便维护和管理的基础上。它的液压系统的扩展。拆除原有的链结构。建立了 小液压油站在固定的吸盘。 选 用 可靠的 滑动接触线 使 电气 能安全 连接。 计任务 针对现有张力调平机的工作特点。根据国内外张力调平机的发展情况。满足实际工作的要求。设计了张力矫直机固定架的设计。首先，针对现有张力矫直机的优缺点。通过改进液压系统和电气系统。提高张力矫直机工作效率。降低工人的劳动强度。 根据张力矫直机固定夹头有关参数。设计其机械、液压、电气控制系统。实现启动、停止、紧急停止、前进、后退等动作。 主要设计参数及设计要求如下： 1) 钳口滑块总重量： 2000) 油缸尺寸 D/d： 80/40) 最大活塞行程 300) 行程时间 t： 3秒 5) 钳口滑块倾角 ： 20度 6) 钢 ： 过本次设计，使张力矫直机更合理、更先进。系统性能可靠，结构简单，维修、维护方便。 毕业设计 4 2 总体方案设计 体方案设计 案一 张力矫直机固定的查台往往需要动，固定的查车做了一辆车，可以自由地在导轨上移动。该车包括车体、双螺栓机构。夹紧机构和导向轮驱动机构等。通过液压缸驱动双螺栓工作插入螺栓孔。固定的车， 1力下螺栓。液压缸 4 推夹套夹持工件。四车导 向轮为车内提供了指导作用。图 1 234567图 力矫直机夹套式固定夹头示意图 (1) 夹头的工作原理 夹 套式夹头由夹紧套和夹紧套圈组成。如图 2压缸推动夹紧套圈来回运动。当夹紧套圈往右运动时。夹紧套夹紧工件。当液压缸拉着夹紧套圈往左运动式。夹紧套松开工件。 毕业设计 5 2图 套式夹头工作原理图 (2) 夹头受力分析 拉伸过程中的夹紧套受力分析如图 示。 图 紧套受力图 图 2 0T 固定总拉力； T 工作拉伸力； 2N 对夹紧套的正压力； 1N 配料对夹紧套的作用力； 表面受到的摩擦力； 2f 内侧受到的摩擦力； 夹紧套角度； 1f 坯料受到摩擦力； 11N 坯料受到的压力； 当坯料被夹紧时。拉伸过程满足的条件关系式为： 12c o s s i f（ 21f 2u（ 毕业设计 6 拉伸过程中的帐套。受力分析如图 示。 图 紧套圈受力图 图 T 液压缸提供的推力； 夹紧套圈受到的摩擦力； 2N 夹紧套圈受到的正压力； 夹紧过程中。要使工件夹紧。则需要满足的静力平衡条件为： 12s i n c o f（ 当工作平衡时， 20o 62 10立式 得 72 1 051 0代入 51 4 1 0 案二 方案二中张力矫直机固定夹头部分。用爪斜块拉矫机固定夹头夹持固定卡盘方案在轨道上滑动的车，调整位置。该车由一个夹爪液压缸、一个滑块。一个驱动齿轮、一个导向轮、钩液压缸等组成。驱动轮由液压马达驱动。驱动小车在导轨上运动。钩液压缸驱动一个钩钩勾杆。起到固定小车的作用。液压夹紧油缸推动滑块移动滑块。毛坯夹紧。示意图如图 毕业设计 7 1 2 3 4 5 图 力矫直机固定夹头示意图 (1) 夹头工作原理 在 拉伸运作当 中， 其中最 重要的 部分就是钳口滑块 。在液压缸下的斜块下的左移，将毛坯夹紧，完全夹紧过程。和空白挤压压痕；在拉深缸驱动的坯料的头部画的左边，随着张力的增加，夹紧力更大，因此，有没有在 4 和 5 之间的滑移。当达到拉伸速度，停止拉伸和拉伸的过程中，棒的液压牵拉颚斜滑块向右移动，下颌松动。滑块固定的抓地力图如图 12345图 伸滑块 的 工作 示意简图 (2) 坯料受力分析 毕业设计 8 图 料端部受力图 图 N 坯料受到的压力； T 工作拉力； 坯料上表面受到的摩擦力； 坯料下表面受到的摩擦力； 当坯料被夹住时。拉伸过程满足的条件关系式为： 22=f f N （ +f f T下上（ 上两式中： 2u 坯料与钳口滑块的总摩擦系数； 由于钳口夹持铝材有着特殊的情况。钳口的力度要大，必须嵌入到铝材的表面，且扎入一定的深度。因此这里不是静摩擦力。而这时候的摩擦力要由铝材的材料决定，与此物理特性有关系。因此根据此种特 殊情况，不能按常规摩擦阻力的公式计算。因此 摩擦力 的计算公式可按下面来计算 : 2 F （ 式中 : 料表面 分子 被粘附的 摩擦力， N； 料表面物理 变形部分 的 摩擦力， N； 没有经过润滑的表面，是产生摩擦力的重要地方。张力矫直机在工作过程中，就是这种工况。而经过润滑的。变形分量是 主要的地方。而对铝材来说不存在这种情况，可以忽略。 摩擦力与法向载荷之比 ， 定义为摩擦系数。即： 222 d （ 毕业设计 9 式中 :擦系数的粘附分量； 2u 为其 总摩擦系数； 向载荷， N； 擦系数的变形分量 。 对 于塑性流动的金属 而且处于 接触区。其摩擦系数的粘附分量为： 0 / （ 式中 : 0为 法向压力为零时。抗剪强度，铝 是 s为 较弱金属的屈服极限。取 6063合金，约 80 为 压力系数 ，铝 是 0 0434。 代入 ： a=0 41 摩擦系数的变形。分量d对于总摩擦力。2增大的影响非常小。且 0d 。所以2 。 (3) 斜滑块受力分析图 图 滑块受力图 图 N 斜面受到的压力 ； 2N 受到的工件压力； 斜面受到的摩擦力； 受到的工件摩擦力； ()液压缸对滑块的推力； 钳口滑块倾角； 钳口滑块夹紧坯料拉伸时。为保证不打滑。应满足的静力平衡式为： 2 1 1( c o s s i n )N N u（ 毕业设计 10 11= T + 2 = N ( s i n c o s )f T u上（ 121( 2 ) ( c o s s i n )c o s s i uN u （ 式中：1 已知数据： 20o ，1 ，2 ， 5= 5 1 0 上联立 4u 8 1 0 案比较与选择 上述两种方案中。夹紧力过大，稳定性不好。滑动容易发生。所以不采用第一种方案。第二种方案采用颚式夹持器，需要一个较小的夹紧力和夹紧力时，爪基变形小，保证试样可靠夹紧。考虑使用第二种方案。毕业设计 11 3 固定夹头液压系统总体方案设计 述 液压机械设备中，液压传动是最为重要的一部分。往往总体方案的设计过程中，液压驱动部分的设计，是不可缺少的。在设计中需要与实际紧密结合。充分利用各种传动形式。让液压传动的特点充分体现出来。保证设计出的结构更加精简稳定。 液压系统的设计是张力矫直机的重要组成部分。它与张力矫直机之间的紧密关系是其性能好坏的关键。我们必须从实际出发。满足主机在性能和运动中所设定的要求。做到设计重量轻、体积小、效率高、工作可靠、操作简单等基本的设计原则。 压系统技术要求 本 次设计的液压系统。必须满足设计任务书上的主要技术要求。具体如下表 表 要技术要求 钳口滑块总重量 最大活塞行程 程时间 t 钳口滑块倾角 摩擦系数 200000s 20度 定夹头液压系统。是固定夹头重要组成部分。其液压系统还需要满足的设计要求如下： （ 1）要使夹紧可靠。则钳口需能实现同步夹紧，开工件； （ 2）为了能使固定夹头安全稳定的工作。需要挂钩能实现自锁功能。防止固定夹头脱钩； （ 3）固定夹头可以在床身上稳定移动。调整位置，实现不同长度工件的矫直 ； （ 4）能实现系统安全无负载启动。安全卸荷，且有过压保护； 压系统图的拟定 定回路方式 液压系统回路方式分为两种。一种是开式液压回路，该系统通过沉淀、过滤和冷却后直接进入液压回路，直接将机油排放元件直接回油箱。该回路系统压力损失大，噪音大，但由于润滑油返回油箱，所以系统的油液清洁和润滑温度低，延长了液压元件的使用寿命。二是闭式液压回路。即在系统中的执行元件是不是将油回油槽。并直接进入泵入口。 闭式回路最大的特点就是压力损失小，油箱体积小，系统运行相对平毕业设计 12 稳安静 。但油污染特别严重并且油温度高 。 闭式回路一般在工程机械、起重机械等功率大的设备中。像矫直机属于小型加工设备。用开式回路更加适合，并且维护保养都很方便，操作简单。 定液压泵的类型 由于固定夹头夹紧液压缸动作单一。故结构相对简单。动作要求不高。综合考虑单泵。双泵和多泵优缺点。本次设计的固定夹头液压系统采用单泵系统。 定液压回路 (1) 选择调速方式 液压油缸的形式明确后，液压运动的控制方向与速度的回路是重点要选择的。在流量不大的情况当中，液压系统大部分选用的是通过常规阀与阀之间有效的配合实现各种工况要求的动作。而在流量较大的 高压场合中，为了满足大流量的工作需求，液压系统则需要利用插装阀和先导控制阀的逻辑组合去实现。 液压系统回路中，速度控制的原理是去改变进入执行器的流量或在密闭的空间内改变体积来实现。对应的控制方法有节流调速和容积调速，或者有时也使用双容积调节流调速的形式。 容积调速的回路，是去改变动力源泵或者马达的排量达到调速的要求。采用这种调速回路有很多优点，其中最大特点就是无溢流和节流的压力损失。还有效率相比节流调速要高。但是为了散热和补充回路中的泄漏，不得不添加辅助泵。此种调速的回路，一般经常用于功率比较大，速度比较高 的情况，因此设计成本也较高。 节流调速通常是在定量回路中 。 调节节流阀阀口的大小，控制开口度，控制进入液压缸的流量，通过这样的方法调节速度。此种 调速方式具有结构 简易 、成本 较 低的优点。节流控制，分别有三种形式的进气节流阀、机油回流阀和旁路节流阀。进气节流阀的影响越来越小，而回流油节流阀通常用于负载 的 轴承，而旁通节流阀则用于高速。 确定了速度调节方式，同时也就明确了回路形式。节流调速控制，一般应用于开式回路中。泵吸油从油箱中，压力油经过执行器又回到油箱。此回路相对简单，不容易发热，但有个缺点，就是需要一个体积较大 的油箱。这样的后果就是空气容易进去，从而影响元件的使用寿命。 (2) 制定压力控制方案 毕业设计 13 液压缸在工作的过程中，要求其工作压力在正常压力的范围内。 但有 时候需要多级调节，这就要靠溢流阀来调低。而 在容积调速系统中， 通常是 变量泵油 溢流 阀 当安全阀使用，起到保护系统安全的作用。 一般在 定量泵供油的 系统中，溢流阀 的作用是调节工作所需的压力。 (3) 保压控制方案 本液压控制系统为了紧急停止，保压夹紧。 使液压油缸在伸缩任意位置，可以自由的停止，通过双向液控单向阀来固定活塞杆伸出的方向和位置。 (4) 换向回路的选择 在现阶段的加工设备中，为了提高 工作效率，减小人工的使用率，提高电气自动化的实现。多采用电控，即使用电磁换向阀实现换向的方式。 (5) 同步夹紧的实现 要使夹紧可靠。则钳口需能实现同步夹紧，松开工件。为到达这一要求。 此 系统 选用 的是 同步分流集流阀。可以平均分配进入两缸的流量，实现同步。 在本次设计中，采用液压系统和电气控制系统的关键部件，采用国际和国内知名品牌的各类先进的液压和电气元件、配件及技术。全面的标准和标准，以满足设计要求。并参照国际标准，优化设计的综合产品。 压系统图的绘制 经过前面对系统的分析与选择回路。综合考虑分析， 去除多余的无用元件，保证执行件能准确地运行，使系统尽量简化，尽可能降低回路的压力损失，发挥液压系统的优点，保证工作效率，拟定如下 压原理图： 毕业设计 14 12345678910111213图 压系统原理图 毕业设计 15 4 气控制系统设计 定夹头电控系统概述 在拉伸过程中，为了保证矫直效果矫直机全过程需要一套完 整的控制系统。来控制液压缸、断裂伸长率、夹紧力等。传统的继电器控制。不仅控制了移动可靠性低的水平，而且还具有较高的故障率和短的使用寿命。所以在这台矫直机控制系统中。采用先进的可编程控制器控制，实现了良好的控制效果。 固定夹头的 制系统需要控制如下部分 : 液压泵的电机、电液换向阀的方向转换、挂钩的上升下降。并且需要检测系统压力。 固定夹头电气控制系统需要满足的控制要求如下： (1)固定夹头移动时，挂钩必须处于上升行程极限位置，且夹头无法实现夹紧动作。 (2)只有当夹头停止时，挂钩液压缸才能进行操作。 (3)只有挂钩液压缸到达下降极限位置时，才能对夹紧液压缸进行操作。 磁阀的动作顺序 矫直机固定夹头液压系统中电磁阀动作顺序表如图 表 磁阀动作顺序表 动作功能 电磁阀工作状态 1钩下降 + - - - - 挂钩上升 - + - - - （钳口）夹头夹紧 - - + - - （钳口）夹头放松 - - - + - 保压 - - - - - 系统卸荷 + - - - + 电路控制图 主电路控制图如图 4 毕业设计 16 图 4电路控制图 选型 根据 此 系统 所 需的 I/O 端口数。 决定使用 三菱的2 6 4 M R 0 0 1基本单元。 它执行基本指令需要 秒。 里面 的 数据 存储器 是 8K 步。 I/O 点 为 64 个， 32 个输入点和 32 个输出点。最大 扩展点数为 256 个 I/O 点 ,其 样式 如图 4示。设计 这个系统的时候扩展单元是不需要的 。 图 4形图 I/O 端子分配 一共 有 5 个电磁铁 在这个 控制系统 当 中。指示灯 6 个 。 所以总共需要 13 个输出毕业设计 17 点。 1个手 /自切换开关。 2个手动 按钮。其 I/ 表 I/O 分配表 输 入 输 出 代号 功能 输入口 代号 功能 输出口 Q 手 /自切换 钩下降 统启动 钩上升 统停止 钳口）夹头夹 紧 钩下降 钳口）夹头放 松 钩上升 统卸荷 钳口）夹头夹紧 动指示灯 钳口）夹头放松 动指示灯 紧灯 松灯 0荷灯 1压报警灯 部接线图 。 Q 按钮为自动手动切换按钮。 钮为系统启动按钮。 停止按钮。 手动按钮。分为挂钩上升、挂钩下降按钮、夹头夹紧按钮和夹头放松按钮。 1234 5 控制执行件工作的电磁铁 。 它的动作由 输出端连接控制。 身的所需 供电电源为 220流电源。 毕业设计 18 图 4部接线图 毕业设计 19 序编写 图 4形图 毕业设计 20 图 4令表 毕业设计 21 5 液压缸的设计 现代的 液压缸 有非常多的种类 。分 别有 活塞式、柱塞式和组合式三大类 液压缸，这是根据其结构来区分的 。 此外，还有单双两种作用方式的缸，主要是根据运行的时候的作用方式区分的。例如液压缸是双作用方式的话，所选用的 压力油可 顺畅地流入液压缸的 两个腔当中 。使 所用缸体能够进行两个方向的运动 。 在这次液压缸的设计之中，我是决定选用 式单活塞式 的 双作用液压缸 。 液压缸缸径 80径 40程 300 定液压缸油口尺寸 油口的尺寸，可以根据液体经过其的速度及活塞杆在缸筒内运行的最大速度确定。有两个地方可以作为油口的位置，缸筒或者缸盖上。参考相关文献按如下公式计算油口尺寸： 0m a 式中 D 液压缸内经， m； 液压缸 的 最大输出流速。这里取 6m/ 0 油口 的 流动速度， m/般不大于 5m/s。 位于缸底处的 油口： 1 1 算缸筒和缸盖的结构参数 筒壁厚及外径的计算 据机械手册可知。承受内压力的圆筒。其内应力分布规律。因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为。薄壁圆筒和厚壁圆筒。当缸体壁厚与内径之比小于 。称为薄壁缸体。当缸体壁厚与内径 D 之比大于 。称为厚壁缸体。 可得其算术 公式分别如下： 薄壁缸体 的公式 ： 2 壁缸体 的 公式： 毕业设计 22 ) (2 P 为液压缸缸筒内部在系统工作时，产生的最大压力，及为液压缸的工作压力。前面计算，液压缸工作时最大力为 10 D 活塞的直径，即为缸筒的内径，前面计算为 80 缸筒材料的许用拉应力。据设计手册知其计算公式为： 。 b 缸
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