千斤顶专用车床设计说明书

1、SHANDONG课程设计说明书 千斤顶油缸加工专用机床电气控制系统设计 学 院： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师 2014 年 7 月 目录1 设计任务2 设计要求 2.1 专用机况概论 2.2 控制要求 2.3 液压缸结构 2.4 机床结构及工作原理 2.5 机床液压系统及工作原理3 设计分析 3.1继电器设计分析 3.1.1 主电路工作原理 3.1.2 控制电路工作原理 3.1.3 指示照明工作原理3.2 PLC设计分析3.2.1 I/O点分配表3.2.2 PLC的 I/O分配及外部接线图3.2.3 PLC的梯形图4 千斤顶液压缸加工专用机床元器件的选择 4.1 电机的选择 4.

2、2 电源开关QS的选择 4.3 熔断器的选择 4.4 中间继电器的选择 4.5 热继电器的选择4.6 接触器的选择 4.7 时间继电器的选择4.8 行程开关的选择4.9 压力继电器的选择 4.10 按钮的选择4.11变压器的选择 4.12导线的选择 5 元器件目录表 6 设计小结1 设计任务1）设计并绘制电气原理图(继电器设计)，选择电器元件，编制元件目录表。2）PLC设计， PC选择及IO的分配，根据控制要求设计必要的硬件系统，绘制梯形图、编写程序。3)编制设计说明、使用说明书与设计小结4)列出设计参考资料目录。 2 设计要求 2.1 专用机况概论 1专用机床概况介绍 本机为专用于斤顶油缸两

3、端面的加土，采用装在动力沿台上的左、右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进及快退由液压油缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁方法实现位置控制。 机床的动作程序是： 1)零件定位。人工将零件装入夹具后，定位油缸动作定位以保证零件的加工尺寸。 2)工件夹紧。零件定位后，延时l 5s，夹紧油缸动作使零件固定在夹具内。同时定位油缸退出以保证滑台人位。 3)滑台人位。滑台带动夹具一起快速进入加工位置。 4)加工零件。左右动力头进行两瑞面切削加工，动力头到达加工终点，延时30s后动力头停转，快速退回原位， 5)滑台复位，左右动力头退回原位后，滑台复位。 6)夹具松压。当滑台复位后夹

4、具松开，取出零件。油缸各动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求如表所示。 2.2 控制要求 1）专用机床能半自动循环工作，又能对各个动作单独进行调整。2）只有在油泵工作,油压达到一定的压力后(由压力继电器控制)，才能进行其他的控制3）各程序应有显示并有照明要求4）必要的电气联锁与保护2.3 液压缸结构1) 工件台即可装卸工件的部分，当工件处于可被加工位置时，先用定位油压缸对其进行定位夹紧，工件处于固定不动的状态，这样可以进行高精度的加工。 2) 动力头动力头用动力头电机带动，它能够同时完成刀具切削运动和进给运动，在液压系统中动力头主要完成刀具的切削运动，进给运动主要靠液压滑台来实现。 3) 液压滑台

5、液压滑台主要是由油泵电机控制来完成两个动力头的进给运动，既快进、工进和快退。它的换向主要靠电磁阀改变压力油路来实现的，因为液压系统可以方便地进行无级调速，正反向平稳，冲击力小，便于频繁的换向，它可以电气控制系统相配合。因此，液压动力滑台在组合机床及专用机床都得到了广泛的应用。2.4 机床结构及工作原理 千斤顶液压刚两端的加工，采用装在动力滑台上的左右两动力头同时进行切削，机床属于双面单工为组合机床。千斤顶液压缸两端面加工机床有两个液压滑台、动力箱、固定式夹具、底座、床身和液压站等部件组成。 千斤顶液压缸两端加工机床工作循环如图2-1所示，加工时，将工件放在工作台上并夹紧，当工件夹紧后，发出加工

6、指令，左右滑台开始快进，当接近加工位置时，左右滑台变为共进进给，直至终点后在快退返回。至原来左右台分别停止，并将工件放松取下，工作循环结束。2.5 机床液压系统工作原理 千斤液压缸两端面加工机床采用了两位四通电磁阀控制，工件的定位是由液压缸4驱动，工件的夹紧、放松是由液压缸7驱动，动力投的快进、工进以及快退是由液压缸12驱动的。人工将零件装入夹具后，打开运行按钮，只有电磁换向阀YV1得电，电磁换向阀右位接通，液压泵流出的液压油驱动液压缸左行，插入定位销，将工件定位；工件定位后，延长一段时间，电磁换向阀YV2得电，液压油经过压力油经阀，驱动液压缸7动作，将零件固定在夹具内，压力继电器检测到油路到

7、一定压力，零件夹紧后，电磁换向阀YV3、YV4、YV5同时得电，同时，为了保证滑台入位，YV1失电，是定位油缸退出，YV4得电，使液压缸左行快进，快速进入加工位置，回油经单向阀14流入油缸；当液压缸12驱动动力头到达加工位置时，YV5失电，回油经调速阀17，单向阀15流入油缸，机床进入工进状态，左右动力台进行两端面切削加工；当动力头到达加工终点时，停止工进，延长一段时间后，YV4失电，液压油经过单向阀13，快速退回原位；左右动力头退到原位后，YV3失电，使滑台复位；滑台复位后，YV2失电，夹具放松，可以取出工件。3 设计分析 3.1.1 主电路工作原理1）油泵电动机M1只是带动油泵的输出压力油

8、，所以只需要单相运行。当按下SB2时，油泵电机启动，对应的其他控制接在压力继电器的后面，所以当油泵电机启动后，才能进行其他控制。2）电动机M2的控制，电动机M2是分别带动左、右动力头的刀具切削运动，它的进给换向主要靠液压滑台来实行，所以也只需要单相运行。并分别用接触器KM1、KM2控制。只有当油压达到一定数值后，压力继电器闭合才能接通控制M2的电路进行工件加工。 3.1.2控制电路工作原理1） 合上电源开关QS后按下按钮SB2，KM1得电并自锁，油泵电动机启动，当油压达到一定数值时，压力继电器闭合。2） 零件定位当启动油泵电机，压力继电器闭合后，按下SB2，工人将零件装入夹具后，碰到行程开关S

9、Q1，SQ1常开触点闭合使中间继电器KA1得电并自锁，同时KA1常开触点闭合接通时间继电器KT1并使电磁阀YV1得电。即可对零件进行定位3）零件夹紧零件定位后时间继电器KT1延时15S，KT2常开触点闭合，接通中间继电器KA2并自锁。同时KA2常开触点闭合使电磁阀YV2得电。YV2改变油路对零件进行夹紧。4）滑台入位当夹紧动作完成时，触碰行程开关SQ2，SQ2常开触点闭合接通时间继电器KT4并自锁。确保定位油缸退出。延时15S后KT4常开触点闭合接通中间继电器KA3并自锁，同时使KM1、KM2得电，电动机M1、M2启动为加工做准备。KA3常开触点闭合使电磁阀YV3得电且KA3常闭触点断开，KA

10、1断电使YV1失电。滑台带动动力头一起快速进入加工位置。5）加工零件滑台入位后触碰行程开关SQ3，SQ3常开触点闭合接通KA4、KA5并自锁，同时KA4、KA5常开触点闭合使YV4、YV5得电，滑台带动动力头对零件进行加工，工进开始。6）加工停止当动力头加工到达终点位置时，滑台碰到行程开关SQ4，SQ4常开闭合使时间继电器KT3得电并自锁。同时SQ4常闭触点断开，KA2、KA3、KA4、KA5失电使电磁阀YV2、YV3、YV4、YV5同时断电，停止工进。7）滑台退位时间继电器KT3延时30S后，KT3常闭触点断开，使KM1、KM2线圈失电，电动机M2停转。同时KT3常开触点闭合，再次接通KA2

11、、KA3使电磁阀YV2、YV3得电，滑台快速退位。8）滑台复位当滑台退到原位时，压下行程开关SQ5，SQ5常开触点闭合，使中间继电器KA6得电并自锁。同时KA6常闭触点断开，KA3失电使YV3断电，实现滑台复位。KA6常开触点闭合接通时间继电器KT5，延时15S后KT5常闭触点断开切断中间继电器通路。9）夹具松压滑台复位后，压下行程开关SQ6，SQ6常闭触点断开，使YV2断电，达到夹具松压。SQ6常开触点闭合接通时间继电器KT6并自锁，延时15S后KT6常闭触点断开切断时间继电器KT2、KT3、KT4、KT6通路。即工作循环如下：工件定位 工件夹紧 滑台入位 加工零件 滑台复位 夹具松开。 3

12、.1.3 指示照明电路工作原理EL起机床照明作用，L1L5分别指示机床的各个工作情况，由KA1、KA2、KA3、KA4、KA5常开触点的闭合控制。3.2 PLC设计分析I/O分配表输入点输出点停止按钮SB1X1KM1Y1启动按钮SB2X0KM2Y2手动开关SB3X2KM3Y3手动开关SB4X3YV1Y4手动开关SB5X4YV2Y5手动开关SB6X5YV3 Y6手动开关SB7X6YV4Y7手动开关SB8X7YV5T8手动开关SB9X8 3.2.1 I/O点分配表3.2.2 PLC的I/O分配及外部接线图3.2.3 PLC的梯形图 根据I/O分配图和外部接线图，设计要求千斤顶液压缸两端加工机床工作

13、循环，加工时，将工件放在工作台上并夹紧，当工件夹紧后，发出加工指令，左右滑台开始快进，当接近加工位置时，左右滑台变为共进进给，直至终点后在快退返回。至原来左右台分别停止，并将工件放松取下，工作循环结束。 其中通过延时来使工件充分夹紧和放松，从而使工作可靠安全，运行符合要求。 4千斤顶液压缸加工专用机床元器件的选择4.1电机的选择油泵电动机M1选用Y801-4，性能指标为0.55KW 1.6A 380V;左右动力头电动机M2选用Y132S-4，性能指标为5KW 15.4A 380V。4.2电源开关QS的选择QF主要用于电源与电气元件的连接，因此QF的选择主要考虑电动机M1、M2的额定电流和启动电

14、流。由3.1知额定电流数值，计算得额定电流之和为17A，所以QF选择HK10-30/3型刀开关，额定电流30A。4.3熔断器的选择1）熔体电流计算公式为INF=(1.52.5)IMN 式中：INF是熔体额定电流 IMN是电动机的额定电流取系数为2.0计算2） FU1起控制回路的短路保护作用，熔体额定电压、额定电流只要大于等于控制回路的实际负载电压电流即可。控制回路负载电流为各线圈吸合时的工作电流，由于各个继电器及接触器的线圈额定电压为380V，吸收功率为156W，单个线圈电流为： IN=P/U=156/380=0.5A合计有20个线圈：IN=2*20IN=49A所以FU1选择RC1A-60型熔

15、断器，熔体电流为50A。3） FU2作为照明电路的短路保护。因选电压为36V功率为40W的照明灯，其消耗电流为2.78A，故选用RL1-15型熔断器，熔体电流为4A。4.4中间继电器的选择共用了7个中间继电器，主要起中间转换作用，对它们选择的主要技术参数为线圈额定电压、常开常闭触点数量，以及中间继电器的额定电压。因控制回路电压为交流380V，所以中间继电器选用JZ7-44型。4.5热继电器的选择热继电器的作用是电动机的过载保护的自动电器，热继电器主要根据电动机的额定电流来确定其型号、热元件的电流等级和整定电流。其计算公式如下： IJN=(0.951.05)IN所以FR1、FR2选择的型号分别为

16、:JR16-20/3、JR10-10/3。4.6接触器的选择根据负载回路的电压电流，接触器所控制回路的电压及所需触点的数值来进行接触器的选择。接触器线圈额定电压为127V，接触器主要用于接通和分断电路，所以它的实际电流远远大于所控制支路的电流，通常取额定电流的6倍左右。 所以，KM1选CJ20-40 (主触头额定电流为25A) KM2选CJ20-160 （主触头额定电流为100A） 4.7时间继电器的选择选用JS23-1型通用延时继电器，这种继电器是在线圈得电后延迟一定时间（0.230S），触头才动作。4.8行程开关的选择本设计中选用双轮自动复位式行程开关，查相关手册可选用JLXK1-222。

17、4.9压力继电器的选择查电气手册可选压力继电器为YJ-1。4.10按钮的选择本设计共用了18个按钮，大部分按钮额定电流为5A能满足控制回路的电流要求。根据控制回路电压为交流380V，选定各按钮型号为LA18（即一常开一常闭触点）额定电压为交流380V。SB1为停止按钮，颜色为红色，启动按钮为绿色。4.11变压器的选择根据控制要求，需AC380V、AC36V电源，查手册选用BK-100型变压器。4.12导线的选择1）主电路中电动机M2电流为15.4A，所以导线选L121型4芯铜线(4mm2)；电动机M1电流为1.6A，导线选BVR型4芯铜线（1mm2）。2)控制电路导线选择BVR型4芯铜线（1m

18、m2）5元件目录表 元器件明细表 符号名称型号规格件数作用M1液压泵电动机Y801-40.55KW1带动滑台运动工作M2左、右动力头电动机Y132S-45KW1带动动力头加工零件QF刀开关HK-30/3380V,30A1引入电源KM1交流接触器CJ20-160380V,25A1控制油泵电动机工作KM2交流接触器CJ20-40380V,100A1控制左、右动力头电动机工作KA1中间继电器JZ7-44380V1控制零件定位KA2中间继电器JZ7-44380V1控制工件夹紧KA3中间继电器JZ7-44380V1控制滑台人位KA4中间继电器JZ7-44380V1控制加工零件KA5中间继电器JZ7-44380V1控制退位KA6中间继电器JZ7-44380V1控制滑台复位KA7中间继电器JZ7-44380V1控制夹具松压KT1时间继电器JS23-1380V1控制接通KA2KT2时间继电器JS23-1380V1控制接通KA3