机械毕业设计（论文）四工位组合机床控制系统设计

1、四工位组合机床控制系统的设计【摘要】 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高配置灵活方便调速范围大工作平稳且快速性好易于控制并过载保护易于实现自动化和机电液一体化整合系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。 四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个

2、加工动力头，组成四个加工工位。除 了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面进行加工。一次加工完成一个零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式,总体的控制流程,当按下启动按扭后，上料机械手向前，将零件送到夹具上， 夹具加紧零件，同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，进料装置放料，然后四个工作滑台向前，四个加工动力头同时加工（洗端面），加工完成后。由四工位加所实现的是加工按次序加工。本次加工按次序分为在一工位装卸、二工位打中心孔、三工位钻孔、四工位加工螺纹。 本文运用大学所学的知识，提出了四工位

3、组合机床的结构组成、工作原理以及液压回转工作台液压系统、动力头液压系统的组成，构建了四工位组合机床机械、液压控制系统总的指导思想，从而得出了该四工位组合机床的优点是高效，经济，并且运行平稳的结论。关键词：液压技术 四工位组合机床 液压系统 结论The design of the control system of the four working position combination machine tool 【ABSTRACT】As one of the modern machinery equipment ransmission and control important techni

4、cal means, hydraulic technology in the field of national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology has high energy density, flexible and convenient configuration, large speed range, rapid and smooth work ability, easy to be controlled and

5、 overload protection, easily rintegration ,system integration design ,easy maintenance in manufacturing operation and other significant advantages n technology which make it become the basic technology of modern mechanical engineering.it can be engaged in the adjustment, the mounting indentation, th

6、e grinding wheel formation, the swaging metal parts formation, the plastic products and the powder products suppressed formation.including the choice of motor, a crank connecting rod transmission design, shaft design, bearing design, selection of the key and the design of the frame, trying to throug

7、h the design, so that the transport mechanism of walnut is simple, and can improve the efficiency, and also can reduce the energy consumption.Vibrating conveyer is the eccentric wheel drives a connecting rod to generate centrifugal force, the materials can be separated. This paper is divided into se

8、veral parts to illustrate the design process, so I did about graduation design walnut vibration conveying equipment. Graduation project this time is a tube axial compressive loading machine. This paper introduces the theoretical calculation to design sleeve pressing machine structure, working princi

9、ple and main parts of the strength check and the advantages of the sleeve, pressing machine is efficient.Keywords: enery operation intergrtin design modern advantages 全套设计，请加12401814目 录1 绪论.1 1.1 课题的意义、背景及现状.1 1.2 组合机床概述.2 1.3 液压系统的基本组成.32 组合机床液压系统的工况分析.7 2.1 负载分析.8 2.2 运动分析.93 液压系统主要参数的确定.104 确定液压系

10、统方案和拟定液压系统原理图.13 4.1 确定液压系统方案.14 4.2 确定基本回路.15 4.3将液压回路综合成液压系统.165 选择液压元件.17 5.1 液压泵.18 5.2 阀类元件及辅助元件.19 5.3 油管.19 5.4 油箱.20 5.5 密封件的选择.216 液压缸在实际中的应用情况分析.22结 束 语.23谢 辞.24参 考 文 献.251 绪论由于液压工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知

11、识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。液压工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的液压产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代液压工程液压和液压设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬

12、件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。1.1 课题的意义、背景及现状液压工业是一个国家的重要产业，液压工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开液压工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实

13、。在新的市场需求的推动下，对DG型液压缸进行改良和优化是当务之急。有大型压管设备企业对设备的安全指标的有着一定生产的严格要求。在生产设备的企业，充分考虑到在设备运行中可能出现的问题，从而减少噪声污染引起的振动或不当操作设备的现象等。广泛的液压工程和多方位的服务领域都需要液压系统的支持，在各行各业，特别是工程机械领域，液压缸的使用非常广泛，几乎无处不在。传统的液压传动形式已经不能够满足当今越来越快的工业脚步的进展，迫切需要液压系统进行更新换代处理，从而来满足当今社会液压工业发展的需要。总之，现代液压工程有五个业务领域：能源液压的开发和交付，用于生产各种产品的液压开发和交付，在各种液压服务的开发和

14、交付，以及家庭和个人生活中的应用提供了各种液压的发展，液压臂的开发和交付。水利工程的理论基础的建立和发展。例如，在工程力学、流体动力学流体和压力的研究；金属和非金属材料性能的研究，材料科学与工程中的应用；热生成热力学，传导和开关；各种液压部件的研究有不同的功能，工作原理，结构，和液压原理和液压零件的科学设计计算；研究金属和非金属成型和金属切削加工技术和非技术等。研究，并开发新的液压产品，不断改进现有产品和生产新一代液压产品来满足当前和未来的需求设计。液压产品包括：规划和实施生产设施；生产调度生产计划的发展和实施的准备；制造工艺；设计和制造工具，模具和材料定额；确定工作定额；组织加工，装配，测试

15、和包装运输；产品质量的有效控制。液压机制造企业的经营管理。液压系统的液压部件通常是由许多独特的形状组合，精密零件的加工工艺复杂的产品。一个单件、小批量的生产量，而且在批量，大批量生产，直到。销售目标在所有行业和个人，家庭。还卖的社会经济条件影响下，可能会出现大的波动。因此，液压元件制造企业的管理和经营特别复杂，和生产管理的研究，规划和管理等企业都开始在液压行业。液压产品的应用。这包括选择，排序，检查，安装，调整，操作，维护，修理和用于各种工业和成套液压设备的液压改造，液压产品保证长期使用的可靠性和经济。液压产品的应用。这包括选择，排序，检查，安装，调整，操作，维护，修理和改造各种工业用液压及成

16、套液压设备，液压产品，保证长期使用的可靠性和经济性。因此为提高机床的生产率，改善工人的劳动条件，提高一般机床切削加工的自动化程度，提高控制系统的可靠性，对现有机床进行PC改造，仍然具有非常现实的意义，正是利用了PC控制技术具有功能强，速度快，可靠性高，经济实用等特点，针对双面组合钻床的控制部分进行了改造，并分析了系统的性能。1.2 组合机床概述组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是

17、生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。1.3 液压系统的基本组成液压系统分别由一下几个部分组成： 1，动力元件（油泵），它的作用是将原动机的液压能转换成液压能的流体动力部分液压传动。 2，执行机构（油缸，液压马达）是液压能转换成液压能的能

18、量。其中，气缸的直线运动，将电机的旋转运动。 3，压力阀的作用是必需的流体动力速度无级调节，压力的工作流体的液压系统，流量和流量调节控制。 4，除了辅助组件以外的其他组件，三部分包括压力表，过滤器，存储设备，冷却器，管件和坦克，等，他们都是同等重要的。2 组合机床液压系统的工况分析2.1 负载分析 系统的负载包括切削负载、惯性负载及摩擦阻力负载。 1)切削负载由机械切削加工方面的知识可知，用高速钢钻头（单个）钻铸铁孔时轴向切削力Ft(单位为N)为： Ft=25.5式中：D钻头直径，单位为mm ； s每转进给量，单位为mm/r ；HBS铸件硬度。根据组合机床加工特点，钻孔时主轴转速n和每转进给量

19、s按“组合机床设计手册”取：对13.9mm的孔：=360 r/min ，=0.147 mm/r ； 对8.5mm的孔： =550 r/min ，=0.096 mm/r ；所以，系统总的切削负载为：27667.069 N惯性负载 阻力负载 机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为： 静摩擦阻力： 动摩擦阻力： 由此得出液压缸在各工作阶段的负载，如表1所列：表1 液压缸在各工作阶段的负载工 况负载组成负载值 F（N）启 动235.2加 速184.267快 进117.6工 进23485.121快 退117.6 按表1数值绘制的动力滑台负载图1(a)所示: 图1(a) 组合机床液压缸负载图2.2运动分析

20、根据工作循环（总行程，工进速度），绘制动力滑台速度图,如图1(b)所示：图1(b) 组合机床液压缸速度图3 液压系统主要参数的确定 此处删减NNNNNNNN字需全套设计请联系12401814 油源中设有溢流阀（见图5）,由溢流阀调定系统工作压力（由定量泵与溢流阀构成恒压油源）。由于系统采用进油节流调速，故溢流阀常开，即使滑台被卡住，系统压力也不会超过溢流阀的调定值，所以又起安全作用。 在双泵供油油源中设有液控顺序阀作卸荷阀，当滑台工进或停止时，低压大流量液压泵可经此阀卸荷。由于高压小流量泵的功率较小，在系统中不再为其单独设置卸荷回路。4.3将液压回路综合成液压系统 把上述液压回路组合在一起，就

21、可以得到如图8所示的经过整合的液压回转工作台液压系统原理图：图8液压回转工作台液压系统图1双联叶片泵；1A小流量液压泵；1B大流量液压泵；2三位五通电液换向阀；3行程阀；4调速阀；5单向阀；6液压缸；7卸荷阀；8背压阀；9溢流阀；10单向阀；11过滤器；12压力表接点；a单向阀；b顺序阀；c单向阀；d压力继电器。 经过检查，可以发现，该图所示系统在工作中好存在一些问题。为了防止干扰、简化系统并使其功能更加完善，所以对该系统进行如下整合：1)为了解决滑台工进（阀2在左位）时进、回油路相互接通，系统无法建立起工作压力的问题，必须在换向回路中串接一个单向阀a，将进、回油路隔断。 2)为了解决滑台快进

22、时其回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接的问题，必须在回路上串接一个液控顺序阀b。这样，当滑台快进时，因负载较小而系统压力较低，阀b关闭，从而阻止了油液返回油箱。 3)为了解决机床停止后，因回路中的油液流回油箱，导致空气进入系统，从而影响滑台运动平稳性的问题，在电液换向阀的回油口增设单向阀c。 4)为了在滑台工进后完成后，系统能自动发出快退信号，在调速阀输出端增设一个压力继电器d。5) 将顺序阀b和背压阀8的位置对调一下，可以将顺序阀b与油源处的液控顺序阀7合并。动力头液压系统头如下图9所示：图9 动力头液压系统图5 选择液压元件5.1 液压泵在整个工作循环中液压缸的最大工作压力为3.687

23、MPa。假设进油路上的压力损失为0.8 MPa，为使压力继电器能可靠地工作，取其调整压力高出系统最大工作压力0.5MPa，则小流量液压泵的最大工作压力应为：大流量液压泵在快进、快速运动时才向液压缸输油，由工况图可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，假设油路上的压力损失为0.5MPa（因此时进油不经调速阀，故压力损失减少），则大流量液压泵的最高工作压力为： 由图4(a)工况图可知，两液压泵应向液压缸提供的最大流量为25.14L/min，因该系统较简单，取泄漏系数，则两个液压泵的实际流量应为： 若溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min，而工进时输入液压缸的流量为0.392L/min，则由小流量泵单

24、独供油时，其流量规格最少应为3.392L/min。 根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-6/26型双联叶片液压泵，其小泵和大泵的排量分别为6mL/r和26mL/r。当液压泵的转速时该液压泵的理论流量为30.08 L/min，若取液压泵的容积效率，则液压泵的实际输出流量为： 即所选液压泵的实际流量满足设计要求。且由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为0.934MPa、流量为27.1L/min。取液压泵的总效率，则液压泵驱动电动机所需的功率为：根据此数值查阅电动机产品样本选取Y100L6型电动机，其额定功率，额定转速。5.2 阀类元件及辅助元件 根据阀类及

25、辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格，如表10所列：表10 液压元件和液压辅助元件的型号及规格序号元件名称估计通过流量/(L/min)额定流量/(L/min)额定压力/MPa额定压降/MPa型号、规格1双联叶片泵(5.1+22)17.5PV2R12-6/26Vp=(6+26)mL/r2三位五通电磁阀6080160.535DYF3Y-E10B3行程阀5063160.3AXQF-E10B(单向行程调速阀)4调速阀0.50.0750165单向阀6063160.26单向阀2563160.2AF3-Ea10B7液控顺序阀2563160.3XF3-E10

26、B8背压阀0.56316YF3-E10B9溢流阀56316YF3-E10B10单向阀2563160.2AF3-Ea10B11滤油器3063160.02XU-J63X8012压力表开关16KF3-E3B3测点13单向阀6063160.2AF3-Ea10B14压力继电器14PF-B8L8通径此为电动机额定转速时液压泵输出的实际流量5.3 油管 各元件间连接管道的规格按液压元件接口处的尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵选定之后液压缸在各个工作阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算，如表11所列：表11液压缸的进、出流量及运动速度快 进工 进快 退输入流量/(

27、L/min)排出流量/(L/min)运动速度/(m/min)由表11可以看出，液压缸在各个工作阶段的实际运动速度符合设计要求。 根据表11中的数值，取推荐流速，计算得与液压缸无杆腔及有杆腔相连的油管内径分别为：液压缸进、出两根油管都选用内径15mm、外径18.2mm的15号冷拔无缝钢管。5.4 油箱取经验数据，则油箱估算容积为：按GB 28761981规定，取最靠近的标准值。5.5 密封件的选择液压系统中密封件的作用是防止工作介质的内外泄漏，以及防止灰尘，金属屑等异物侵入液压系统。能实现上述作用的装置称为密封装置，其中起密封作用的关键元件密封元件，简称密封件。系统的内外泄漏均会使液压系统容积效

28、率下降，或达不到要求的工作压力，甚至使液压系统不能正常工作。外泄漏还会造成工作介质的浪费，污染环境。异物的侵入会加剧液压元件的磨损，或使液压元件堵塞，卡死甚至损坏，造成系统失灵。一般的液压系统对密封件的主要要求是：在一定的压力，温度范围内具有良好的密封性能；有相对运动时，因密封件引起的摩擦应尽量小，摩擦系数应尽量稳定；耐腐蚀、耐摩性能好，不易老化，工作寿命长，磨损后能在一定程度上自动补偿；1)结构简单，装拆方便，成本低廉。6 液压缸在实际中的应用情况分析 调速阀2FRM10-20/50L 1 4 二位二通电磁换向阀型号：3WE6B6/AW220-50N，单向阀型号：S6P2 2 2 三位四通电

29、磁换向阀。 首先，故障诊断与处理故障或失败的行动的原因及处理方法如下： （1）阀芯卡住或堵塞。时的流动方向阀阀芯或阀卡住或堵塞，液压缸容易出现运行故障或失效。你应该检查油的污染；检查是否有污物或胶状沉淀物阀门或堵塞阀孔； （2）在这一点上，在任何情况下操作，或动作液压缸运行不均匀的微。然后检查活塞和活塞杆密封严密，是否进入灰尘和胶质沉淀物：活塞杆的轴线与气缸，易损件和密封件的失效负荷太大的话。 （3）在控制线的节流阻力可能太大，不适当的流量调节阀，控制压力不合适，压力源的干扰。你应该检查控制压力源，确保压力调整到规定值的系统。 （4）在液压系统中进入空气。主要是因为系统存在泄漏。你应该检查液压

30、油箱油位，密封件和配件，泵的吸入侧吸入过滤器是脏的。如果是这样的话，你应该添加液压油，密封件和配件处理，清洗或更换粗滤器。 （5）液压缸初始慢。在低的温度下，更换液压油的粘温性能好的改进方法，可以使用与机器本身加热或加热油增加启动，系统工作油的温度应保持在40左右。 工作时不能驱动负载 主要用于活塞止点不准确，推力不足，速度下降，原因是工作不安全感，等等： （1）液压缸内泄漏。液压缸内泄漏包括液压缸密封，活塞杆密封和活塞密封和关闭是由于磨损如过度泄漏。原因活塞密封泄漏和关闭密封皱纹，挤压，撕裂，磨损，老化，变质，失真，等等，你要用新的密封件更换。其次是外来物质进入装配和密封材料质量不好。结果是

31、慢，弱，也会造成活塞与气缸严重损坏，“拉缸”现象。（2） 液压回路泄漏。包括液压阀和管道泄漏。修复的方法是检查和消除泄漏的液压阀，通过操纵连接管。 （3）如果减压阀上的污垢，使安全阀常开，液压油通过溢流阀直接流回油箱，造成无油进入气缸。如果负荷过大，安全阀调整压力已超过最大额定值，但仍然没有推力液压缸的连续动作不需要行动。如果你调整下压力，由于不足的压力仍达不到要求的负载的椎体强度，表现出足够的推力。你应该检查并调整减压阀。 活塞滑动或爬行 造成液压缸不稳定的主要原因是： （1）内部的停滞和液压缸。气缸内部零件装配不当，零件变形，磨损或几何公差超限，运动阻力过大，液压缸的活塞速度和行程位置变化

32、变化，滑移，或爬。主要是由于质量差的零件装配，表面有划痕或烧结铁生产，使阻力增大，下降的速度。例如：活塞杆弯曲和不同的心或杆，液压缸的安装位置偏移或轨道杆，密封环装配过紧或过松等。修复过程：1，有氧-乙炔火焰烤划伤部位（主温度，避免表面退火），常年渗油烤，烤到没有火花。2，将表面的划痕处理区与角磨机，1毫米或更多的磨削深度，磨出凹槽沿轨，最好是燕尾。钻井深度划痕两端，改变的力量。3，用棉球蘸丙酮或乙醇清洁表面。4，将调和甚至美国华福世蓝2211f修补材料涂覆的金属表面划伤；第一层要薄，甚至把全部覆盖表面，以保证最佳的粘接材料与金属表面，然后在材料应用于反复推进整个修复网站，确保材料夯实达到要求

33、的厚度，使其略高于轨面。5，在24的材料完全满足性能需要24小时，为了节省时间，你可以通过卤素灯的温度提高，每提升11温度，固化时间将会缩短一半，最佳固化温度70。6，在材料的固化，或用细砂轮打磨，将高于材料的表面修平轨，施工完成。结 束 语 在最近的一段时间的毕业设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是四工位组合机床控制系统的设计，通过初期的定稿，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一

34、门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。 时间过得真快啊，一转眼就思念大学时光就过去了，着这四年里，我学会了很多知识，也让我懂的了很多做人的道理。谢 辞至此在论文完成之际，向我的导师表示由衷的感谢！真心的感谢我的导师这几年来对我的谆谆教导，感谢我敬爱的老师，您不仅在学习学业上给我以精心的指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀支持和理解，给予我人生的启迪，使我在顺利地完成大学阶段的学业同时，也学到了很多有用的做人的道理，明确了人生目标。知道自己想要什么了，不再是从前那个爱贪玩的我了。导师严谨求实的治学态度，锐意创新的学术作风，认真加负