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5.0MN张力矫直机固定夹头液压控制系统设计【原创含5张CAD图带开题报告+文献综述+答辩ppt】

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充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸150MN张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50MN张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PLC控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；控制系统充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸2DESIGNOF50MNCONTROLSYSTEMOFTENSIONSTRAIGHTENINGMACHINEFIXEDHYDRAULICCHUCKABSTRACTTENSIONSTRAIGHTENINGMACHINEISAKINDOFIMPORTANTMETALPROCESSINGEQUIPMENTITISUSEDFORMETALPROFILES,BARS,PIPES,WIRESTRAIGHTENINGTHISPAPERMAINLYDESIGNSTHEHYDRAULICSYSTEMOF50MNTENSIONSTRAIGHTENINGMACHINECLAMPANDCONTROLSYSTEMTENSIONSTRAIGHTENINGMACHINEISTHEMECHANICALPARTOFTHECHUCKCLAMPINGTYPETHEREALIZATIONOFTHEUPPERANDLOWERCHUCKCLAMPING,FLEXIBLEANDRELIABLEFIXATIONOFTHEHOOKPARTOFTHELOCK,ANDADJUSTTHECORRESPONDINGPOSITIONONTHEBEDHYDRAULICSYSTEMISALOOP,THEREALIZATIONOFTENSIONSTRAIGHTENINGMACHINECLAMPSTART,STOP,EMERGENCYSTOP,FORWARD,BACKWARDACTIONCONTROLSYSTEM,THROUGHTHEPLCCONTROLVALVETOACHIEVETHEOILCIRCUITCONTROLTOCONTROLTHECORRESPONDINGACTIONOFTHEACTUATORMEETTHEFINALDESIGNREQUIREMENTSKEYWORDSSTRETCHFLATTENERFIXEDCLAMPERHYDRAULICSYSTEMELECTRICALSYSTEM充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸3目录1绪论111课题研究任务来源112矫直机的类型113张力矫直机的简介及发展现状22总体方案设计421总体方案设计4211方案一4212方案二622方案比较与选择103固定夹头液压系统总体方案设计1131概述1132液压系统技术要求1133液压系统图的拟定11331确定回路方式11332确定液压泵的类型12333确定液压回路12334液压系统图的绘制1341固定夹头电控系统概述1542电磁阀的动作顺序1543主电路控制图1544PLC的选型1645PLC的I/O端子分配1646PLC外部接线图1747PLC程序编写1951确定液压缸油口尺寸2152计算缸筒和缸盖的结构参数21521缸筒壁厚及外径的计算21522缸底厚度H的计算23523活塞与缸筒的密封结构23524活塞杆的强度校核23525液压缸的绘制24526活塞杆的导向、密封和防尘246结论25参考文献26致谢27充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸150MN张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11课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。12矫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11所示。充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸2表11矫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13张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，导致链组织经充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸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。14设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2000KG2油缸尺寸D/D80/40MM3最大活塞行程SC300MM4行程时间T3秒5钳口滑块倾角20度6钢钢摩擦系数01通过本次设计，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。充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸42总体方案设计21总体方案设计211方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，1MN拉力下螺栓。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21所示示意图。1导轨2插销孔3车轮4液压缸5夹紧套6夹紧套圈7插销图21张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22。液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。充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸5T1201夹紧套2夹紧套圈图22帐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23所示。图23夹紧套受力图图23中固定总拉力；0T工作拉伸力；对夹紧套的正压力；2N配料对夹紧套的作用力；1表面受到的摩擦力；UF内侧受到的摩擦力；2夹紧套角度；坯料受到摩擦力；1F坯料受到的压力；N当坯料被夹紧时。拉伸过程满足的条件关系式为（21）12COSINUNF（22）1F（23）2U充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸6拉伸过程中的帐套。受力分析如图24所示。图24夹紧套圈受力图图24中液压缸提供的推力；1T夹紧套圈受到的摩擦力；UF夹紧套圈受到的正压力；2N夹紧过程中。要使工件夹紧。则需要满足的静力平衡条件为（24）12SINCOSUTF当工作平衡时，0O6FN联立式21，22，23解得720510UFN代入24式中得5148T212方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25所示。充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸71导轨2钳口滑块3夹紧缸4轮子5挂钩缸6挂钩图25张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26所示。1拉伸头支撑体2燕尾槽3钳口斜滑块4钳口5坯料图26拉伸滑块的工作示意简图2坯料受力分析充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸8图27坯料端部受力图图27中坯料受到的压力；2N工作拉力；T坯料上表面受到的摩擦力；F上坯料下表面受到的摩擦力；下当坯料被夹住时。拉伸过程满足的条件关系式为（25）2FNU下上（26）T下上上两式中坯料与钳口滑块的总摩擦系数；2U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（27）2ADF式中一材料表面分子被粘附的摩擦力，N；UAF一材料表面物理变形部分的摩擦力，N；D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。即充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸9（28）22DADNNF式中是摩擦系数的粘附分量；AU为其总摩擦系数；2为其法向载荷，N；F为其摩擦系数的变形分量。DU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（29）0/AS式中为法向压力为零时。抗剪强度，铝是294MPA0为较弱金属的屈服极限。取6063合金，约80MPA；S为压力系数，铝是00434。代入29式，得041A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D20D。20413斜滑块受力分析图图28斜滑块受力图图28中斜面受到的压力；1N受到的工件压力；2斜面受到的摩擦力；UF受到的工件摩擦力；上液压缸对滑块的推力；UT钳口滑块倾角；充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸10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（210）211COSINNU（211）TCOSUUF上（212）121SICON式中滑块斜面与夹头摩擦系数；1U已知数据，0O1U20450NF上联立25，26，210，211，212式解得4U871T22方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。充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸113固定夹头液压系统总体方案设计31概述液压机械设备中，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。32液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31所示。表31主要技术要求钳口滑块总重量最大活塞行程SC行程时间T钳口滑块倾角摩擦系数2000KG300MM3S20度01固定夹头液压系统。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；33液压系统图的拟定331确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，系统运行相对平充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸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。332确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。333确定液压回路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制定压力控制方案充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸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。334液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31液压原理图充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸141液压计2空气滤清器3油箱4电动机5油泵6单向阀7耐震压力表8电磁换向阀9回油滤油器10电磁溢流阀11液控单向阀12同步分流集流阀13双单向节流阀图31液压系统原理图充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸154PLC电气控制系统设计41固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PLC控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。42电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41所示表41电磁阀动作顺序表电磁阀工作状态动作功能1YA2YA3YA4YA5YA挂钩下降挂钩上升（钳口）夹头夹紧（钳口）夹头放松保压系统卸荷43主电路控制图主电路控制图如图41所示充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸16图41主电路控制图44PLC的选型根据此系统所需的I/O端口数。决定使用三菱的基本单元。它2NFX64MR01执行基本指令需要008微秒。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42所示。设计这个系统的时候扩展单元是不需要的。图42PLC外形图45PLC的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个输出点。充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸171个手/自切换开关。2个手动按钮。其I/O分配如表42所示。表42I/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X01YA挂钩下降Y1SB1系统启动X12YA挂钩上升Y2SB2系统停止X23YA（钳口）夹头夹紧Y3SB3挂钩下降X34YA（钳口）夹头放松Y4SB4挂钩上升X45YA系统卸荷Y5SB5（钳口）夹头夹紧X56YA手动指示灯Y6SB6（钳口）夹头放松X67YA自动指示灯Y78YA夹紧灯Y89YA放松灯Y910YA卸荷灯Y1011YA过压报警灯Y1146PLC外部接线图PLC的I/O口接线图如图43所示。Q按钮为自动手动切换按钮。SB1按钮为系统启动按钮。SB2为停止按钮。SB3、SB4、SB5和SB6为手动按钮。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。1YA、2YA、3YA、4YA和5YA为控制执行件工作的电磁铁。它的动作由PLC的输出端连接控制。PLC机身的所需供电电源为220V的正常家用交流电源。充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸18图43外部接线图充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸1947PLC程序编写图44梯形图充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸20图45指令表充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸215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80MM。杆径40MM。行程300MM。51确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0MAX013DD式中D液压缸内经，M；液压缸的最大输出流速。这里取6M/MIN；AX油口的流动速度，M/MIN，一般不大于5M/S。0位于缸底处的油口MD014568013052计算缸筒和缸盖的结构参数521缸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01时。称为薄壁缸体。当缸体壁厚与内径D之比大于01时。称为厚壁缸体。可得其算术公式分别如下薄壁缸体的公式2P厚壁缸体的公式充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸2213402PD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。P前面计算，液压缸工作时最大力为10MPA；活塞的直径，即为缸筒的内径，前面计算为80MM；D缸筒材料的许用拉应力。据设计手册知其计算公式为NB。缸筒材料的抗拉强度极限。单位PA。B液压缸工作的安全系数，根据相关文献取5N。N根据文献5可知，液压缸缸筒内的压力小于16MPA时，缸筒的材料通常选用无缝钢管，因为本液压系统为低压系统，选用普通20号的无缝钢管。查资料20号无缝钢管的抗拉强度极限。在下列公式中，取MPAB610。因此根据下面公MPAB610式可求得缸筒材料的许用应力PANB25610缸筒材料的许用应力求出后，可按上式求得壁厚按薄壁缸体，其壁厚为M31280PD104803M按厚壁缸体，其壁厚为31012480312PD04803M显然选用厚壁缸体不合适，因此根据上述计算，缸筒选用薄壁缸筒。即可由以上式子得出考虑工作缸的壁厚时需按薄壁缸体来计算，所以壁厚的取值范围是。其缸筒外径DD为。）（103充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸23MMDD10870132802综合考虑，根据文献6表298，退缸筒的外径取整数，选用常用的标准值为100MM。因此可得出缸筒壁厚为10MM。522缸底厚度H的计算由于液压缸的缸底为平缸底，油口位于缸筒上，因此可按下列公式计算430YPDH式中缸底厚度HM试验压力YPMPA液压缸内径D缸底材料的许用应力，取安全系数N5，则MPAB1405因为缸的额定压力，所以取PAPN160NY2MH610428043M01考虑到与缸筒焊接连接，厚度会适当加大。523活塞与缸筒的密封结构活塞在缸筒内部运动，为了隔绝有杆腔和无杆腔，使其不能互相通用，所以需要密封。这个液压缸属于低压液压缸，工况使用不是非常差，而且外部环境是室温，根据相关文献，采用常用的YX型孔用密封圈就可以了。密封圈的型号，可根据活塞的外径选择，沟槽公差可按产品样本给出的最佳公差组合，也可按H9或H9524活塞杆的强度校核活塞杆受到的作用只有轴向力能给予，所以强度校核就用拉压力，此时根据液压缸的使用工况，对活塞的受力分析可以知道，主要是受到轴向的力。因此根据下列公式对活塞杆拉压强度校核MPAAF14628充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸24MPA140523故，符合需求。525液压缸的绘制1耳环2活塞杆3压盖4导套5油嘴6缸筒7活塞8锁母9缸底耳环图51液压缸装配图526活塞杆的导向、密封和防尘活塞杆靠缸盖及所压合的导套支撑导向。在导套上安装密封圈，保证液压缸的密封性。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。充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸256结论50MN张力矫直机固定夹头的毕业设计，设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。充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸26参考文献1张侃仓2800中厚板矫直机D武汉华中科技大学，2006262魏军有色金属挤压车间机械设备M北京冶金工业出版社，1988893黄长征，谭建平36MN张力矫直机固定夹头液压系统研究J中国有色冶金，2006，2053073084王忠书8MN张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，2006，18513145成大先机械设计手册M北京化学工业出版社，19931271396张质文起重设计手册M北京中国铁道出版社，1998100610577杨培元，朱福元液压系统设计简明手册M北京机械工业出版社，1994，23278张黎军，吕黎PLC和电气比例阀在压力试验台控制系统中的应用J信息化研究2010，36（9）58609王积伟，章宏甲，黄谊主编液压传动M北京机械工业出版社，200617317410于彩芹，董英，任晖6000T拉伸矫直机电控系统J一重技术，2002,911141411陶文化，李平钢厂矫直机的PLC控制系统J仪器仪表学报，2001，22444544612杜学斌，张君，卫凌云新型20MN铝型材液压拉伸矫直机J重型机械科技，2006，352101213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，2012，20361862014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，2011,32223023515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）293216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，2000，202333517肖义，刘安中，肖涵拉伸弯曲矫直机组动态仿真分析J武汉科技大学学报，2012，354312313充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸27致谢毕业设计刚开始的时候有很多疑点难点，在经过黄长征教授一次又一次的辅导和指正后，顺利完成这一任务。在这里衷心感谢黄教授对我热情悉心的指导，谢谢您。在整个毕业设计过程中也使同组的学生们不停地互动，讨论彼此之间的疑惑，我要感谢每一位在我设计过程中给过我建议或意见的同学，你们的帮助使我在遇到疑惑和困难的时候阔然开朗，进一步地提高我的效率。在面临着棘手问题的时候，我通过查阅相关文献获得各种关于我这个毕业设计的基础和精要的知识，这对我顺利完成设计有着不可言喻的影响，我感谢每一组数据，每一位作者，每一本书籍给我们创建这样一个精心的设计基础。最后，我很感激人们阅读这个毕业设计，无论是教师还是学生，还是参考文献的作者，亲自或间接地，感谢您在百忙之中抽空阅读我的毕业设计。还有，感谢韶关学院，感谢物理与机电工程学院，我致上最诚挚的感谢充值购买下载设计文档后，加Q1459919609免费领取图纸28050MN张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50MN张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PLC控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1DESIGNOF50MNCONTROLSYSTEMOFTENSIONSTRAIGHTENINGMACHINEFIXEDHYDRAULICCHUCKABSTRACTTENSIONSTRAIGHTENINGMACHINEISAKINDOFIMPORTANTMETALPROCESSINGEQUIPMENTITISUSEDFORMETALPROFILES,BARS,PIPES,WIRESTRAIGHTENINGTHISPAPERMAINLYDESIGNSTHEHYDRAULICSYSTEMOF50MNTENSIONSTRAIGHTENINGMACHINECLAMPANDCONTROLSYSTEMTENSIONSTRAIGHTENINGMACHINEISTHEMECHANICALPARTOFTHECHUCKCLAMPINGTYPETHEREALIZATIONOFTHEUPPERANDLOWERCHUCKCLAMPING,FLEXIBLEANDRELIABLEFIXATIONOFTHEHOOKPARTOFTHELOCK,ANDADJUSTTHECORRESPONDINGPOSITIONONTHEBEDHYDRAULICSYSTEMISALOOP,THEREALIZATIONOFTENSIONSTRAIGHTENINGMACHINECLAMPSTART,STOP,EMERGENCYSTOP,FORWARD,BACKWARDACTIONCONTROLSYSTEM,THROUGHTHEPLCCONTROLVALVETOACHIEVETHEOILCIRCUITCONTROLTOCONTROLTHECORRESPONDINGACTIONOFTHEACTUATORMEETTHEFINALDESIGNREQUIREMENTSKEYWORDSSTRETCHFLATTENERFIXEDCLAMPERHYDRAULICSYSTEMELECTRICALSYSTEM2目录1绪论111课题研究任务来源112矫直机的类型113张力矫直机的简介及发展现状22总体方案设计421总体方案设计4211方案一4212方案二622方案比较与选择103固定夹头液压系统总体方案设计1131概述1132液压系统技术要求1133液压系统图的拟定11331确定回路方式11332确定液压泵的类型12333确定液压回路12334液压系统图的绘制1341固定夹头电控系统概述1542电磁阀的动作顺序1543主电路控制图1544PLC的选型1645PLC的I/O端子分配1646PLC外部接线图1747PLC程序编写1951确定液压缸油口尺寸2152计算缸筒和缸盖的结构参数21521缸筒壁厚及外径的计算21522缸底厚度H的计算23523活塞与缸筒的密封结构23524活塞杆的强度校核23525液压缸的绘制24526活塞杆的导向、密封和防尘246结论25参考文献26致谢27050MN张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11课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。12矫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11所示。1表11矫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13张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2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。14设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2000KG2油缸尺寸D/D80/40MM3最大活塞行程SC300MM4行程时间T3秒5钳口滑块倾角20度6钢钢摩擦系数01通过本次设计，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。32总体方案设计21总体方案设计211方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，1MN拉力下螺栓。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21所示示意图。1导轨2插销孔3车轮4液压缸5夹紧套6夹紧套圈7插销图21张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22。液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。4T1201夹紧套2夹紧套圈图22帐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23所示。图23夹紧套受力图图23中固定总拉力；0T工作拉伸力；对夹紧套的正压力；2N配料对夹紧套的作用力；1表面受到的摩擦力；UF内侧受到的摩擦力；2夹紧套角度；坯料受到摩擦力；1F坯料受到的压力；N当坯料被夹紧时。拉伸过程满足的条件关系式为（21）12COSINUNF（22）1F（23）2U5拉伸过程中的帐套。受力分析如图24所示。图24夹紧套圈受力图图24中液压缸提供的推力；1T夹紧套圈受到的摩擦力；UF夹紧套圈受到的正压力；2N夹紧过程中。要使工件夹紧。则需要满足的静力平衡条件为（24）12SINCOSUTF当工作平衡时，0O6FN联立式21，22，23解得720510UFN代入24式中得5148T212方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25所示。61导轨2钳口滑块3夹紧缸4轮子5挂钩缸6挂钩图25张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26所示。1拉伸头支撑体2燕尾槽3钳口斜滑块4钳口5坯料图26拉伸滑块的工作示意简图2坯料受力分析7图27坯料端部受力图图27中坯料受到的压力；2N工作拉力；T坯料上表面受到的摩擦力；F上坯料下表面受到的摩擦力；下当坯料被夹住时。拉伸过程满足的条件关系式为（25）2FNU下上（26）T下上上两式中坯料与钳口滑块的总摩擦系数；2U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（27）2ADF式中一材料表面分子被粘附的摩擦力，N；UAF一材料表面物理变形部分的摩擦力，N；D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8（28）22DADNNF式中是摩擦系数的粘附分量；AU为其总摩擦系数；2为其法向载荷，N；F为其摩擦系数的变形分量。DU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（29）0/AS式中为法向压力为零时。抗剪强度，铝是294MPA0为较弱金属的屈服极限。取6063合金，约80MPA；S为压力系数，铝是00434。代入29式，得041A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D20D。20413斜滑块受力分析图图28斜滑块受力图图28中斜面受到的压力；1N受到的工件压力；2斜面受到的摩擦力；UF受到的工件摩擦力；上液压缸对滑块的推力；UT钳口滑块倾角；9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（210）211COSINNU（211）TCOSUUF上（212）121SICON式中滑块斜面与夹头摩擦系数；1U已知数据，0O1U20450NF上联立25，26，210，211，212式解得4U871T22方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。103固定夹头液压系统总体方案设计31概述液压机械设备中，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。32液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31所示。表31主要技术要求钳口滑块总重量最大活塞行程SC行程时间T钳口滑块倾角摩擦系数2000KG300MM3S20度01固定夹头液压系统。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；33液压系统图的拟定331确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11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。332确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。333确定液压回路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12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。334液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31液压原理图131液压计2空气滤清器3油箱4电动机5油泵6单向阀7耐震压力表8电磁换向阀9回油滤油器10电磁溢流阀11液控单向阀12同步分流集流阀13双单向节流阀图31液压系统原理图144PLC电气控制系统设计41固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PLC控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。42电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41所示表41电磁阀动作顺序表电磁阀工作状态动作功能1YA2YA3YA4YA5YA挂钩下降挂钩上升（钳口）夹头夹紧（钳口）夹头放松保压系统卸荷43主电路控制图主电路控制图如图41所示15图41主电路控制图44PLC的选型根据此系统所需的I/O端口数。决定使用三菱的基本单元。它2NFX64MR01执行基本指令需要008微秒。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42所示。设计这个系统的时候扩展单元是不需要的。图42PLC外形图45PLC的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个输出点。161个手/自切换开关。2个手动按钮。其I/O分配如表42所示。表42I/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X01YA挂钩下降Y1SB1系统启动X12YA挂钩上升Y2SB2系统停止X23YA（钳口）夹头夹紧Y3SB3挂钩下降X34YA（钳口）夹头放松Y4SB4挂钩上升X45YA系统卸荷Y5SB5（钳口）夹头夹紧X56YA手动指示灯Y6SB6（钳口）夹头放松X67YA自动指示灯Y78YA夹紧灯Y89YA放松灯Y910YA卸荷灯Y1011YA过压报警灯Y1146PLC外部接线图PLC的I/O口接线图如图43所示。Q按钮为自动手动切换按钮。SB1按钮为系统启动按钮。SB2为停止按钮。SB3、SB4、SB5和SB6为手动按钮。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。1YA、2YA、3YA、4YA和5YA为控制执行件工作的电磁铁。它的动作由PLC的输出端连接控制。PLC机身的所需供电电源为220V的正常家用交流电源。17图43外部接线图1847PLC程序编写图44梯形图19图45指令表205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80MM。杆径40MM。行程300MM。51确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0MAX013DD式中D液压缸内经，M；液压缸的最大输出流速。这里取6M/MIN；AX油口的流动速度，M/MIN，一般不大于5M/S。0位于缸底处的油口MD014568013052计算缸筒和缸盖的结构参数521缸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01时。称为薄壁缸体。当缸体壁厚与内径D之比大于01时。称为厚壁缸体。可得其算术公式分别如下薄壁缸体的公式2P厚壁缸体的公式2113402PD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。P前面计算，液压缸工作时最大力为10MPA；活塞的直径，即为缸筒的内径，前面计算为80MM；D缸筒材料