plc控制的組合機(jī)床液壓進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 plc控制的組合機(jī)床液壓進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：學(xué) 院、系：專 業(yè)：設(shè) 計(jì) 題 目：plc控制的組合機(jī)床液壓進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師:xxxx年 xx月 xx日xx 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述一、plc控制組合機(jī)床的液壓進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的背景與意義制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主要支柱,而先進(jìn)制造技術(shù)則是增強(qiáng)新產(chǎn)品開發(fā)和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要手段。先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵已遠(yuǎn)非人們傳統(tǒng)中的概念,它已經(jīng)是計(jì)算機(jī)、信息、電子、自動(dòng)化、材料、各種加工成形等集成化技術(shù)的總和。組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高

2、的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制,它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(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(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等1。對(duì)于一種機(jī)械,不論其構(gòu)造如何復(fù)雜,動(dòng)作是怎樣千變?nèi)f化,究其實(shí)質(zhì),它不過是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置。間題是靠什么手段或方式實(shí)現(xiàn)這個(gè)能量的轉(zhuǎn)換。隨著實(shí)際需求的不同和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,能量的傳遞和轉(zhuǎn)換,從古老的但也是最基本

3、的機(jī)械傳動(dòng)開始,逐步出現(xiàn)了電力傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、以及它們的復(fù)合2。液壓傳動(dòng),從二十世紀(jì)四十年代起,得到了迅速發(fā)展,顯示了它的強(qiáng)大生命力。在工農(nóng)業(yè)機(jī)械中,已把液壓化程度的高低,作為衡量一個(gè)國家或一個(gè)行業(yè)技術(shù)水平高低的標(biāo)志之一3。液壓技術(shù)之所以得到國內(nèi)外如此重視,這是由于液壓傳動(dòng)有如下的主要優(yōu)點(diǎn)4:效率高,即在單位重量條件下,可輸出較大的能量；自動(dòng)化程度高。易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的工作循環(huán)和進(jìn)行較高水平的自動(dòng)控制；調(diào)速比大,相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速；成本低,元件容易實(shí)現(xiàn)“三化”,利于專業(yè)化生產(chǎn)；易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù),可進(jìn)行自動(dòng)潤滑提高元件壽命等。正因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)有其明顯的優(yōu)點(diǎn),所以得到了愈加廣泛的應(yīng)用。在組合機(jī)床

4、及其自動(dòng)線中,在半自動(dòng)機(jī)床中,液壓驅(qū)動(dòng)的部件,占有很大的比重。可以說,凡需要有動(dòng)作的機(jī)械,都可能用到液壓傳動(dòng)。隨著生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高，可編程序控制器以其功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程及適應(yīng)工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛5。把plc技術(shù)應(yīng)用于組合機(jī)床，可以充分發(fā)揮其可靠性高、調(diào)試方便和使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高成功率和產(chǎn)品的可靠性及生產(chǎn)效率。利用plc實(shí)現(xiàn)對(duì)組合機(jī)床的自動(dòng)控制，無疑是今后的發(fā)展方向6。二、plc控制組合機(jī)床的液壓進(jìn)給系統(tǒng)國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r與發(fā)展趨勢(shì)（1）國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀六十年代后期,國外組合機(jī)床自動(dòng)線在產(chǎn)量上發(fā)展

5、得比較快。在美國,每年生產(chǎn)的組合機(jī)床中大約有80-90%多為多工位機(jī)床及自動(dòng)線,在西德有30-60%為自動(dòng)線,在日本約40-50%為自動(dòng)線。而西德、日本等國的廠家,在六十年代初,自動(dòng)線產(chǎn)量不過占20%左右。隨著產(chǎn)量的增長(zhǎng),在技術(shù)水平上也有了較大的發(fā)展,但主要還是六十年代初期及中期出現(xiàn)的一些新技術(shù)的普及和應(yīng)用。這方面主要是:縮短節(jié)拍時(shí)間,擴(kuò)大工藝范圍,提高加工精度,提高自動(dòng)化程度,簡(jiǎn)化機(jī)械系統(tǒng)機(jī)構(gòu)以及電子技術(shù)及部分氣壓技術(shù)的應(yīng)用。自動(dòng)線的組成,實(shí)質(zhì)上是機(jī)械、電氣、液壓、氣壓四種技術(shù)的結(jié)合,是一種電氣和氣壓拄制的自動(dòng)化機(jī)械7。組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展,同電氣控制技術(shù)本身的發(fā)展是密切相聯(lián)的,也就是

6、根據(jù)組合機(jī)床及自動(dòng)線控制的需要,不斷地將電氣控制的新技術(shù)加以應(yīng)用,使組合機(jī)床及自動(dòng)線的電氣控制達(dá)到新的水平8。近年來,由于中批量多品種輪番生產(chǎn)組合機(jī)床或可換主軸箱式組合機(jī)床要求能進(jìn)行快速調(diào)整,所以,數(shù)控技術(shù)已引入組合機(jī)床,主要有電一液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),采用電氣數(shù)控系統(tǒng),甚至計(jì)算機(jī)控制9。在美國1978年擁有的6095條組合機(jī)床自動(dòng)線中,數(shù)控的為55條,占總數(shù)的0.9%。數(shù)控組合機(jī)床自動(dòng)線的發(fā)展也是較快的,1973年美國擁有28條數(shù)控組合機(jī)床自動(dòng)線,1978年增加到55條,五年間增長(zhǎng)了幾乎一倍。目前,組合機(jī)床部件的驅(qū)動(dòng)方式、主要有兩種形式:電氣機(jī)械驅(qū)動(dòng)及液壓驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)具有傳動(dòng)力

7、大、傳動(dòng)平穩(wěn)、慣性小、反應(yīng)快、控制靈活、易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn),所以在組合機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及其它輔助運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中大量采用液壓驅(qū)動(dòng)和液壓、電氣聯(lián)合控制10 11。液壓技術(shù)作為流體傳動(dòng)及控制的分支之一,是與機(jī)械傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)構(gòu)成當(dāng)今傳動(dòng)控制領(lǐng)域的不可或缺的技術(shù)手段之一12。經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,液壓技術(shù)在機(jī)械結(jié)構(gòu)及流體原理方面已鮮有創(chuàng)新。但液壓技術(shù)卻從與之相關(guān)的技術(shù)中得益良多。正如1998年德國國際流體技術(shù)年會(huì)(ifk)上引用的數(shù)據(jù)表明:近20年來,液壓技術(shù)的發(fā)展來源于自身的科研成果僅約20%,來源于其他領(lǐng)域的發(fā)明占50%,移植其他技術(shù)成果占30%12。液壓傳動(dòng)和控制廣泛應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算及技術(shù)、信

8、息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料的新成果。已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、輕量化方向發(fā)展,是不斷提高它與電傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵13 14。（2）國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)組合機(jī)床目前向著二個(gè)方向發(fā)展:一方面是繼續(xù)作為大批量生產(chǎn)自動(dòng)化手段,向著綜合加工自動(dòng)化方向發(fā)展發(fā)展組合機(jī)床綜合加工自動(dòng)線;另一方面是向著適應(yīng)中批生產(chǎn)自動(dòng)化方向發(fā)展發(fā)展適應(yīng)多品種,中批加工的新型組合機(jī)床。在綜合加工線上、不僅包括切削和非切削(例如對(duì)工件的編號(hào)分類和打字等)的加工,而且還包括裝配,檢測(cè)等工序。所以對(duì)于綜合加工線的電氣控制系統(tǒng)來說,它

9、不僅要控制加工循環(huán),而且還要進(jìn)行非加工的調(diào)度管理的控制。這就要求綜合加工線的電氣控制系統(tǒng)不僅應(yīng)具有邏輯判斷,數(shù)字運(yùn)算功能,而且還必須具有數(shù)據(jù)處理及信息處理的能力7。多品種、中批生產(chǎn)用組合機(jī)床,由于面對(duì)加工對(duì)象及加工工藝的變化,所以對(duì)電氣控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)、控制也提出了新的要求。一方面要求對(duì)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度,進(jìn)給的距離等能靈活調(diào)整及根據(jù)需要變化,同時(shí)要求控制系統(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)機(jī)床要求而靈活地改變加工程序及控制邏輯15。如何提高組合機(jī)床工作的穩(wěn)定性與可靠性,這是組合機(jī)床的技術(shù)發(fā)展關(guān)鍵之一。特別是電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性可靠性,是當(dāng)前影響組合機(jī)床工作穩(wěn)定可靠,影響組合機(jī)床技術(shù)效能發(fā)揮的重要因素16。電

10、氣控制系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)是擴(kuò)大控制功能,增強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化發(fā)展的適應(yīng)能力,發(fā)展通用化,積木化的自控系統(tǒng)和結(jié)構(gòu),提高電氣控制系統(tǒng)的可靠性,采用故障顯示及故障診斷技術(shù)提高組合機(jī)床及自動(dòng)線的開動(dòng)率;大量采用程控器;發(fā)展計(jì)算機(jī)控制。對(duì)于液壓技術(shù)其發(fā)展趨勢(shì)主要集中以下幾個(gè)方面17：節(jié)能環(huán)保。新材料、新工藝的應(yīng)用?？刂品矫妫阂簤簜鲃?dòng)與控制技術(shù)融合。機(jī)電一體化。液壓 cad技術(shù)。在機(jī)床方面要向高精度、高效率、數(shù)控化、柔性化方向發(fā)展。機(jī)床在夾緊固定、平衡裝置、零件傳送等輔助動(dòng)作使用液壓控制還是不可缺少的。為適應(yīng)機(jī)床的發(fā)展,對(duì)液壓系統(tǒng)和元件提出要求如下18：為減少溫升,減少油箱尺寸,節(jié)能和保證夾緊力和平衡力的穩(wěn)定,廣

11、泛采用低噪聲變量泵。為減少換向沖擊,影響精度,廣泛采用比例電磁閥和無沖擊電磁閥。采用復(fù)合閥,簡(jiǎn)化液壓回路。小型化,輕量化。發(fā)展低成本、維修方便的液壓油箱。降低泵噪聲和振動(dòng)。發(fā)展不需要維護(hù)的液壓油箱,要求使用壽命在5年以上。由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果,如自動(dòng)控制技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù),微電子技術(shù),摩擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)以及新工藝,新材料的應(yīng)用,使傳統(tǒng)的液壓技術(shù)有了新的進(jìn)展,也使液壓系統(tǒng)和元件、水平有很大提高。盡管如此,走向21世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破,應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展,不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。參考文獻(xiàn)：1李秀敏.組合機(jī)床行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展思考.航空制造技術(shù),2

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13、0許焰,汪大鵬.動(dòng)力滑臺(tái)兩工進(jìn)速度換接新回路及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).制造技術(shù)與機(jī)床,2005,(06):11111311何國金.液壓進(jìn)給系統(tǒng)液壓進(jìn)給系統(tǒng)方案的探討.液壓進(jìn)給系統(tǒng)與自動(dòng)化加工技術(shù),1979,712陳忠強(qiáng).國外液壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).現(xiàn)代零部件.2004,(05):5413黃興.液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài).裝備制造技術(shù),2006,(01):3614芮延年.傳感器與檢測(cè)技術(shù).蘇州.蘇州大學(xué)出版社,2005 15john m.smith.mathematical modeling and digital simulation for engineering and scientists.john

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15、給回路與差動(dòng)快進(jìn)回油節(jié)流進(jìn)給回路進(jìn)行分析比較。（3）設(shè)計(jì)適合與plc數(shù)字控制的位移檢測(cè)裝置。（4）位移檢測(cè)裝置的選擇。（5）繪制并設(shè)計(jì)分析液壓系統(tǒng)原理圖。液壓進(jìn)給系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)柔性控制即數(shù)字化控制，包括三個(gè)方面:一是進(jìn)給速度的數(shù)字化控制，二是位移的數(shù)字化控制，三是速度換接時(shí)的緩沖的數(shù)字化控制。三、本課題的研究步驟與方法（1）設(shè)計(jì)滑臺(tái)液壓進(jìn)給系統(tǒng)。通過對(duì)差動(dòng)快進(jìn)進(jìn)油節(jié)流進(jìn)給回路與差動(dòng)快進(jìn)回油節(jié)流進(jìn)給回路進(jìn)行分析比較選擇并優(yōu)化設(shè)計(jì)出所用液壓元件最少，結(jié)構(gòu)最緊湊，油路最簡(jiǎn)單的進(jìn)給系統(tǒng)。確定適合數(shù)字控制的液壓滑臺(tái)數(shù)字控制系統(tǒng)方案，包括機(jī)械部件、位移檢測(cè)部件、液壓傳動(dòng)部件和plc的液壓進(jìn)給系統(tǒng)原理圖。（2）設(shè)計(jì)滑臺(tái)的位移檢測(cè)裝置。比較組合機(jī)床傳統(tǒng)的位移控制方案和幾種常見的位移檢測(cè)裝置，選擇出適合于本控制系統(tǒng)的位移檢測(cè)裝置。（3）設(shè)計(jì)滑臺(tái)液壓進(jìn)給系統(tǒng)的plc數(shù)字控制系統(tǒng)。由plc來控制整個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)各種工況的行程，控制系統(tǒng)為數(shù)字控制。預(yù)先選用三菱fx系列plc，型號(hào)預(yù)先選定為fx2n-32mt，通過對(duì)其計(jì)數(shù)器的原理和使用方法作分析和比較，以選擇適合于液