【正文】 造總工作量的40%～60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。 hydraulic station are designed primarily to determine the structure of the form of hydraulic, fuel tank structural design and in Pro / e environment oil block design. Key words: hydraulic。摘 要 本文依據(jù)液壓傳動原理和PLC控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套基于PLC控制的單面多軸組合鉆床的液壓系統(tǒng)。 PLC control?？梢赃@樣說，如果沒有機(jī)床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床，現(xiàn)代社會目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。至19世紀(jì)末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類型的機(jī)床已先后形成。至解放前夕，全國只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機(jī)械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等；1949年全國機(jī)床產(chǎn)量僅1000多臺，品種不到10個。 國內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀 我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000余臺，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運(yùn)營狀況良好。我國的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能通道監(jiān)控。德國大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。在集成塊的設(shè)計(jì)中和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比較我們采用了更為先進(jìn)的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)思路，利用Pro/e對油路塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、分析和繪圖三者合一的全過程，邊設(shè)計(jì)邊檢查，確保內(nèi)部各油路的通斷，將復(fù)雜的油路塊設(shè)計(jì)簡單化，提高設(shè)計(jì)效率。 4 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主要是確定組合鉆床自動循環(huán)的動作流程以及PLC的選型和程序的編程。 液壓系統(tǒng)的應(yīng)用本設(shè)計(jì)是在所學(xué)液壓知識的基礎(chǔ)上，討論液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算的程序、內(nèi)容和方法。另外，它能像改變速度一樣容易來改變驅(qū)動的方向，像許多其它類型的機(jī)床一樣，許多復(fù)雜的機(jī)械裝置能夠被簡單化或者由于液壓驅(qū)動的使用完全被取消，而且，液壓驅(qū)動具有柔性和緩沖性，除了運(yùn)動平穩(wěn)外，通常可見工件的表面光潔度也得到大大的改善，刀具進(jìn)刀量可以加大而不致?lián)p傷，并且可以持續(xù)更長時間。 (1)工況分析 主機(jī)在工作過程中其執(zhí)行結(jié)構(gòu)所需要克服的負(fù)載包括工作負(fù)載（如切削力、注射力、壓力等）、慣性負(fù)載和阻力負(fù)載（如摩擦力、密封阻力等，被壓阻力等）。Ft177。 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件的工作壓力負(fù)載F/KN＜55～1010～2020～3030～50＞50工作壓力p/MPa＜～～～～～＞＞ 各類主機(jī)常用工作壓力主機(jī)類型精加工機(jī)床半精加工機(jī)床粗加工或重型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械液壓機(jī)、重型機(jī)械、大中型挖掘機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械工作壓力p/MPa～～～～～最大流量則由執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度循環(huán)中的最大速度計(jì)算出來，它與執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。工況圖反映了一個工作循環(huán)中，執(zhí)行元件的實(shí)際工作壓力，流量和功率隨時間的變化情況。 選擇回路時，往往有很多方案，需要進(jìn)行反復(fù)比較，同時還應(yīng)采取類比法，多參考同類型液壓系統(tǒng)的成熟結(jié)構(gòu)方案。 ②系統(tǒng)所需要的最高壓力和最大流量。對于采用差動液壓缸的系統(tǒng)，液壓缸的供油為 ()對于采用蓄能器共同供油的系統(tǒng)，在液壓泵的最大供油量可由系統(tǒng)一個工作循環(huán)中的平均流量確定，即 ()式中 K——考慮系統(tǒng)泄漏的修正系數(shù)，～； ——差動液壓缸無桿腔、有桿腔的有效面積； ——差動連接時活塞或液壓缸的運(yùn)動速度； ——系統(tǒng)在一個工作循環(huán)中等i個階段內(nèi)所需的供油量；T——一個工作循環(huán)的時間。（2）控制閥的選擇各種控制閥的規(guī)格型號按該閥所在油路的最大工作壓力和經(jīng)此油路的最大流量選定。較簡單、試制性、未定型的液壓系統(tǒng)可采用管式連接閥。板式安裝連接目前經(jīng)常采用的液壓閥連接方式。對于行走機(jī)械的液壓系統(tǒng)，其油箱容量可適當(dāng)減小，但須配冷卻裝置。（2）系統(tǒng)效率的計(jì)算 液壓系統(tǒng)工作時，液壓泵和執(zhí)行元件都有泄漏和機(jī)械摩擦損失，必然消耗一定的功率，即反應(yīng)了一定的效率。對于油箱3個邊的尺寸1:1:1到1:2:3之間，油平面高度是油箱高度的80%，且油箱通風(fēng)良好時，油液溫升的計(jì)算可用下式來估算 ()式中 V——油箱的有效容積。技術(shù)文件一般包括液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書、標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表、液壓系統(tǒng)操作使用說明書等內(nèi)容。為節(jié)省能源宜選用較小流量的油源，利用單桿活塞缸差動連接滿足快進(jìn)速度要求，且往復(fù)速度相等，這樣就給液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d規(guī)定了的關(guān)系。 液壓缸工況圖（a）pt圖 （b）qt圖 （c）Pt（4）計(jì)算夾緊液壓缸的壓力和流量進(jìn)油腔壓力為 輸入流量為 設(shè)計(jì)方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖(1) 選擇基本回路1）確定供油方式從工況圖上可以清楚的看到：在整個工作循環(huán)中，液壓缸要求交替提供快行程的低壓大流量和慢行程的高壓小流量油液。 （3）速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時都向系統(tǒng)供油。由于在慢進(jìn)時泵的輸出流量減少，泵的效率急劇降低，～1L/min范圍內(nèi)時，～。由此可見，系統(tǒng)的效率很低，但在小功率系統(tǒng)是允許的。手動換向閥的位置必須靠近操作部位。（1）軸間的連接方式其在確定液壓泵與原動機(jī)的軸間連接和安裝方式時，首先要考慮液壓泵軸的徑向和軸向負(fù)載的消除或防止問題。 1）立式安裝 立式安裝為鐘罩形立式安裝，通過液壓泵上的軸端法蘭實(shí)現(xiàn)泵與鐘形罩的連接，鐘形罩再與帶法蘭的立式電動機(jī)連接，依靠鐘形罩的止口保證液壓泵與電動機(jī)的同軸度。 (3) 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓油箱簡稱油箱，它往往是一個功能組件，在液壓系統(tǒng)中的主要功能是存儲液壓油液、散發(fā)油液熱量、溢出空氣及消除泡沫和安裝元件等。箱頂和箱壁常用可拆連接。輕度銹蝕可用鋼絲刷或砂輪機(jī)清理，嚴(yán)重銹蝕和氧化的表面應(yīng)噴丸處理。濾油器與箱底間的距離應(yīng)不小于20mm。如在液壓油箱的上蓋可直接焊上。液位計(jì)的下刻線至少應(yīng)比吸油過濾器或吸油管口上緣高出75mm，以防吸入空氣。2）管道紫銅管承受的壓力較低（P～10MP）,經(jīng)過加熱冷卻處理后，紫銅管軟化，裝配時可按需要進(jìn)行彎曲，但價貴且抗振能力較弱。塊式集成是目前液壓系統(tǒng)應(yīng)用最為普遍的一種集成方式。 塊式集成塊連接結(jié)構(gòu) Pro/E環(huán)境下各塊的設(shè)計(jì)（1）油路塊Pro/E的意義油路塊的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是一項(xiàng)三維立體空間的孔道布置工作。從而形成夾緊回路，其設(shè)計(jì)過程如下：。夾緊塊的三個面分別裝有二位四通電磁換向閥、減壓閥及單向閥。 利用旋轉(zhuǎn)、打孔命令獲得單向閥的進(jìn)油孔與減壓閥的出油口相連，編輯孔徑為φ12。 設(shè)計(jì)后底塊的實(shí)體圖 3)方向調(diào)速塊與壓力塊的設(shè)計(jì)采用相同方法，在Pro/E環(huán)境下進(jìn)行方向調(diào)速塊與的設(shè)計(jì)，這兩塊的主要設(shè)計(jì)是用來形成機(jī)床的快進(jìn)及工進(jìn)回路，我們采用二位三通電磁換向閥實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的差動快進(jìn)及工進(jìn)。電磁閥應(yīng)布置在集成塊的前、后面上，要避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其他部分相碰。盡管數(shù)控機(jī)床和可編程控制器控制的機(jī)床越來越多，但是，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)床擁有量現(xiàn)在任占絕大多數(shù)，另一方面機(jī)床數(shù)控化有較長的發(fā)展過程，而且一些簡單系統(tǒng)根本不需要微機(jī)控制。PLC控制模塊輸入電路輸出電路電源電路顯示模塊驅(qū)動電路 PLC控制結(jié)構(gòu)框圖 液壓系統(tǒng)PLC控制模塊的設(shè)計(jì) 可編程序控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用 可編程序控制器專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，以用戶需要為主，又采用了先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，所以具有以下幾個顯著特點(diǎn)：（1）可靠性高 PLC由于選用了大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少，并且在硬件和軟件制造過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，所以具有很高的可靠性?？椎老嗤ǖ囊簤涸M可能布置在同一水平面，若與公共油孔相通，則盡可能地布置在同一垂直位置。方向調(diào)速塊上安有單向節(jié)流閥、二位三通電磁換向閥以及壓力繼電器。 圖 Pro/E實(shí)體設(shè)計(jì)新的設(shè)計(jì)環(huán)境。 在各種液壓控制裝置的集成方式中，要用到安裝閥的油路板、集成塊、疊加閥組的基塊。塊式集成具有重多優(yōu)點(diǎn)，它可簡化設(shè)計(jì)，選取適當(dāng)?shù)幕芈穳K疊積于一體，即可構(gòu)成所需液壓控制裝置；設(shè)計(jì)靈活、更改方便，易于加工、專業(yè)化程度高，結(jié)構(gòu)緊湊，裝配維護(hù)方便，由于液壓系統(tǒng)的多數(shù)油路等效成了集成塊的通油孔道，因此大大減少了整個液壓裝置的管路和管接頭數(shù)量使得整個液壓控制裝置結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、外形整齊美觀、便于裝配維護(hù)；由于實(shí)現(xiàn)各控制閥之間油路聯(lián)系的孔道直徑較大且長度短，所以系統(tǒng)運(yùn)行時壓力損失小，發(fā)熱少，效率較高?？ㄌ资焦芙宇^ 利用卡套變形卡住管子進(jìn)行密封，裝拆方便，但對管子尺寸精度要求較高，工作壓力40MP，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能良好，工作壓力高、重量輕、體積小和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此在本次設(shè)計(jì)中我們選用的管接頭為M27X2 e= s=34。液位計(jì)與油箱的連接處有密封措施。空氣濾清器通常設(shè)計(jì)成既能過濾空氣又能加油的結(jié)構(gòu)。 3) 吸油管與回油管的方向 為了使油液流動具有方向性，要綜合考慮隔板、吸油管和回油管的配置，盡量把吸油管和回油管用隔板隔開。 2）安裝型式 把隔板設(shè)置成低于液壓油面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板的上方流過。焊接時，板間應(yīng)留有適量的縫隙。在一般設(shè)計(jì)中，液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱，很少采用機(jī)床床身底座作為液壓油箱。安裝和拆卸均較方便。由于液壓泵的傳動軸在結(jié)構(gòu)上一般不能承受額外的徑向和軸向載荷，因此液壓泵最好由原動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動，并且使泵軸與驅(qū)動軸之間嚴(yán)格對中。液壓泵與機(jī)床相聯(lián)的管道一般都先集中接到機(jī)床的中間接頭上，然后再分別通向不同部件的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)中去，這樣做有利于搬運(yùn)、裝拆和維修。 本章小結(jié)本章主要闡述了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與要求,通過計(jì)算選擇了相關(guān)的液壓元件并對其進(jìn)行了相關(guān)的驗(yàn)算,擬定出了液壓系統(tǒng)原理圖。 （2）液壓閥的選擇 ： 序號元件名稱通過閥的最大流量規(guī) 格規(guī)格型號額定流量額定壓力MPa額定壓降MPa1限壓式變量葉片泵—YBL4040—2三位四通電磁換向閥34D63B633兩位四通電磁換向閥24D25B254兩位三通電磁換向閥23D63B635壓力繼電器—63B——6單向閥I10B107單向閥I63B638單向節(jié)流閥LDFB32C32—9過濾器XU4080J80—10減壓閥JI25B25—注：此為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速時液壓泵輸出的實(shí)際流量 （3）油管的計(jì)算和選擇油管的內(nèi)徑可按照所連接元件的接口尺寸確定，也可按照管路中允許的流速來計(jì)算，=4m/s，按式算得液壓缸無桿腔及有桿腔相連的油管的內(nèi)徑為 取d=20mm 取d=16mm最后，依照計(jì)算由選定的液壓元件連接油口尺寸確定油管內(nèi)徑。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。 （4）夾緊回路的選擇 用二位四通電磁閥來控制夾緊、松開換向動作時，為了避免工作時突然失電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式，考慮到夾緊時間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時下降時仍能保持夾緊力，可以接入單向閥保壓。而快進(jìn)、快退所需時間為 工進(jìn)時間 即 考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時的負(fù)載較大，速度較低，而在快進(jìn)、快退時負(fù)載較小，速度較高。由此求得液壓缸無桿腔面積為 液壓缸在各工作階段的負(fù)載/N工況負(fù)載組成F系統(tǒng)負(fù)載/N