液壓與氣動控制系統(tǒng) 課件 第五章 雙缸順序動作氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)

液壓與氣動控制系統(tǒng)21世紀(jì)技能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)系列教材·機(jī)械設(shè)計(jì)制造系列PART01學(xué)習(xí)情景1廢舊汽車回收裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)打印PART02學(xué)習(xí)情景2硫化罐罐門啟閉液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)PART03學(xué)習(xí)情景3手機(jī)TP壓合裝置氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)目錄CONTENTSPART04學(xué)習(xí)情景4自動門氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)PART05學(xué)習(xí)情景5雙缸順序動作氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)PART05學(xué)習(xí)情景5雙缸順序動作氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)·工作環(huán)節(jié)1明確任務(wù)·工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備·工作環(huán)節(jié)3計(jì)劃與決策·工作環(huán)節(jié)4任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)情景4自動門氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)（1）能夠根據(jù)雙缸氣壓系統(tǒng)安裝和調(diào)試的任務(wù)要求，制訂切實(shí)可行的工作計(jì)劃及實(shí)施方案。（2）掌握復(fù)雜氣動回路的讀圖能力。（3）能設(shè)計(jì)符合本任務(wù)需求的復(fù)雜氣壓系統(tǒng)工作原理圖。（4）能進(jìn)行復(fù)雜氣壓系統(tǒng)的安裝及調(diào)試，能獨(dú)立排除故障，實(shí)現(xiàn)雙缸系統(tǒng)的控制要求和功能要求。（5）團(tuán)隊(duì)協(xié)作良好，溝通暢通。（6）培養(yǎng)創(chuàng)新能力，能夠不斷對方案進(jìn)行優(yōu)化?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】學(xué)習(xí)情景3手機(jī)TP壓合裝置氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)某生產(chǎn)企業(yè)承接了一套自動化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與裝調(diào)項(xiàng)目，計(jì)劃通過氣動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)速度、位置及順序控制。請同學(xué)們分小組領(lǐng)取該任務(wù)，以企業(yè)專業(yè)人員的身份與客戶進(jìn)行溝通，分析設(shè)備特點(diǎn)及客戶要求，利用所學(xué)的機(jī)械制圖、氣動系統(tǒng)控制、安裝和調(diào)試、常用工具操作、檢測操作等知識設(shè)計(jì)并繪制相應(yīng)的控制原理圖，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行功能驗(yàn)證、元器件選擇、回路的安裝和調(diào)試以及控制功能校驗(yàn)，對出現(xiàn)的問題及時(shí)修改或完善。按時(shí)、保質(zhì)完成任務(wù)，經(jīng)質(zhì)檢人員檢驗(yàn)后交客戶評價(jià)及驗(yàn)收?！竟ぷ髑榫懊枋觥抗ぷ鳝h(huán)節(jié)1明確任務(wù)工作環(huán)節(jié)1明確任務(wù)（1）了解市場大環(huán)境，明確任務(wù)要求。（2）準(zhǔn)確記錄客戶需求，分析該生產(chǎn)線工作站的控制要求。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】工作環(huán)節(jié)1明確任務(wù)示例：生產(chǎn)線的物料供料裝置示意圖如下，其驅(qū)動系統(tǒng)為氣壓系統(tǒng)。（1）1.0缸先伸出，到位后2.0缸再伸出，2.0缸先縮回，到位后1.0缸再縮回。（2）1.0缸先伸出，到位后2.0缸再伸出，1.0缸先縮回，到位后2.0缸再縮回。

【學(xué)習(xí)過程】工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備（1）掌握識讀復(fù)雜氣動回路的能力。（2）掌握典型氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法。（3）掌握氣控行程閥的工作原理及使用方法。（4）掌握工作流程圖、信號-狀態(tài)圖的繪制方法以及標(biāo)識的含義。（5）具備較強(qiáng)的溝通能力，能夠在任務(wù)準(zhǔn)備的過程中發(fā)表見解。（6）具備信息整合、輸出的能力?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】工作環(huán)節(jié)3計(jì)劃與決策工作環(huán)節(jié)3計(jì)劃與決策（1）能夠根據(jù)客戶需求劃分工作階段，分配工作任務(wù)，制訂可行的工作計(jì)劃。（2）能夠操作FluidSIM-P仿真軟件，獨(dú)立設(shè)計(jì)出符合任務(wù)功能要求的氣動回路。（3）能夠制定出設(shè)備清單。（4）分析各小組設(shè)計(jì)的回路，總結(jié)出本組最優(yōu)方案。（5）能按照相關(guān)規(guī)范查閱產(chǎn)品手冊，并進(jìn)行氣壓元件的選型?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】工作環(huán)節(jié)4任務(wù)與實(shí)施工作環(huán)節(jié)4任務(wù)與實(shí)施（1）能夠根據(jù)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行氣壓系統(tǒng)設(shè)備的安裝和調(diào)試。（2）能夠通過組間討論、跨組討論、復(fù)查資料、網(wǎng)絡(luò)求助等手段解決在安裝和調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。（3）能夠在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)獨(dú)立思考，分析故障原因，排除故障。（4）能夠根據(jù)實(shí)操的反饋提出優(yōu)化建議。（5）會正確穿戴勞保設(shè)備，施工后能按照管理規(guī)定清理施工現(xiàn)場?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】學(xué)習(xí)參考資料學(xué)習(xí)參考資料一、氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟1.明確工作任務(wù)與環(huán)境要求（1）工作環(huán)境要求包括溫度、粉塵、易燃、易爆、沖擊及震動等情況。（2）動力要求即輸出力和轉(zhuǎn)矩的情況。（3）運(yùn)動狀態(tài)要求即執(zhí)行元件的運(yùn)動速度、行程和回轉(zhuǎn)角速度等。（4）工作要求即完成工藝或生產(chǎn)過程的具體程序。（5）控制方式即手動、自動等控制方式。學(xué)習(xí)參考資料2.回路設(shè)計(jì)（1）根據(jù)任務(wù)要求列出工作程序，包括執(zhí)行元件的動作順序、執(zhí)行元件的數(shù)量和形式。（2）根據(jù)程序畫出信號-狀態(tài)圖等。（3）找出故障并將其解決。（4）畫出邏輯原理圖和氣動回路圖。3.選擇和計(jì)算執(zhí)行元件（1）確定執(zhí)行元件的類型及數(shù)目。（2）計(jì)算并選定各運(yùn)動參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，即運(yùn)動速度、行程、角速度、輸出力、轉(zhuǎn)矩及汽缸直徑等。（3）計(jì)算耗氣量。學(xué)習(xí)參考資料4.選擇控制元件（1）確定控制元件的類型及數(shù)目。（2）確定控制方式及安全保護(hù)回路。5.選擇氣動輔助元件（1）選擇過濾器、油霧器、儲氣罐、干燥器等的形式及容量。（2）確定管徑、管長、管接頭的形式。（3）驗(yàn)算各種阻力損失，包括沿程阻力損失和局部阻力損失。學(xué)習(xí)參考資料二、多缸控制回路設(shè)計(jì)各種自動化機(jī)械或自動化生產(chǎn)線大多依靠程序控制進(jìn)行工作。程序控制是指根據(jù)生產(chǎn)過程的要求使被控制的執(zhí)行元件按預(yù)先規(guī)定的順序協(xié)調(diào)動作的一種自動控制方式。一般分為時(shí)間控制和行程控制。通常，行程控制是閉環(huán)控制系統(tǒng)，是一種前一個執(zhí)行元件動作完成并發(fā)出信號后，才允許進(jìn)行下一個動作的自動控制方式。包括行程發(fā)信裝置、控制回路、執(zhí)行元件和動力源等部分。行程發(fā)信裝置：應(yīng)用最多的是行程閥。此外，各種氣動位置傳感器以及液位、溫度、壓力等傳感器也可用作行程發(fā)信裝置。控制回路：可由各種氣動控制閥構(gòu)成，也可由氣動邏輯元件構(gòu)成。執(zhí)行元件：包括汽缸、氣馬達(dá)、氣液缸、氣電轉(zhuǎn)換器及氣動吸盤等。學(xué)習(xí)參考資料1.方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)時(shí)，注意按照以下步驟操作：布局草圖→工作流程圖→運(yùn)動圖（位移-步驟圖）→控制圖（信號-狀態(tài)圖）→回路圖→配管圖（元件的位置及管道布置圖）（1）工作流程圖（見圖5-1）。學(xué)習(xí)參考資料簡化：A1B1B0A0或A+B+B-A-這里用大寫字母A、B、C等表示氣缸，數(shù)字1、0表示氣缸伸出和縮回的狀態(tài)。例如：A1表示氣缸A活塞桿處于伸出狀態(tài)，A0表示氣缸A活塞桿處于縮回狀態(tài)。用帶數(shù)字1、0的小寫字母a、b、c等表示相應(yīng)的氣缸活塞桿伸出或縮回時(shí)碰到的行程閥。例如：a1表示氣缸A伸出時(shí)碰到的行程閥，a0表示氣缸A縮回至終端位置時(shí)碰到的行程閥，也表示a0、a1行程閥發(fā)出的信號。行程閥發(fā)出的信號稱為原始信號。德國常用1S1、1S2等表示相應(yīng)氣缸的活塞桿伸出或縮回時(shí)碰到的行程閥。例如：1S2表示氣缸1A伸出時(shí)碰到的行程閥，1S1表示氣缸1A縮回至終端位置時(shí)碰到的行程閥。學(xué)習(xí)參考資料（2）運(yùn)動圖（位移-步驟圖）。運(yùn)動圖用于表示執(zhí)行元件的動作順序及狀態(tài)，按其坐標(biāo)的含義可分為位移-步驟圖和位移-時(shí)間圖。1）位移-步驟圖。位移-步驟圖描述了控制系統(tǒng)中執(zhí)行元件的狀態(tài)隨控制步驟的變化規(guī)律，如圖5-2所示。橫坐標(biāo)表示步驟，縱坐標(biāo)表示位移（氣缸的動作）。如A、B兩個氣缸的動作順序?yàn)锳+B+B-A-（A+表示A氣缸伸出，B-表示B氣缸縮回）。學(xué)習(xí)參考資料2）位移-時(shí)間圖。位移-步驟圖僅表示執(zhí)行元件的動作順序，無法表示執(zhí)行元件動作的快慢，這就需要通過位移-時(shí)間圖來表示，如圖5-3所示。學(xué)習(xí)參考資料3）控制圖?？刂茍D用于表示信號元件及控制元件在各步驟中的接轉(zhuǎn)狀態(tài)，接轉(zhuǎn)時(shí)間不計(jì)。如圖5-4所示為行程開關(guān)在步驟2開啟，在步驟4關(guān)閉。學(xué)習(xí)參考資料4）全功能圖。全功能圖如圖5-5所示。學(xué)習(xí)參考資料（3）控制圖（信號-狀態(tài)圖）。信號-狀態(tài)圖的標(biāo)識見表5-1。學(xué)習(xí)參考資料全功能圖可表示控制信號的路徑，如圖5-6所示。例如：控制元件將方向控制閥1V1由b轉(zhuǎn)換至a、使缸1A1伸出；缸啟動信號單元1S1，信號單元1S1控制計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)（2秒）；2秒后，計(jì)時(shí)器控制方向控制閥由a轉(zhuǎn)換至b，缸1A1縮回至初始位置。完整的信號-狀態(tài)圖如圖5-7所示。學(xué)習(xí)參考資料2.障礙信號（1）障礙信號的觀察。根據(jù)工藝要求畫出全功能圖后，注意觀察是否有重疊的部分，如圖5-8中的虛線框所示，如有，則表明存在障礙信號。學(xué)習(xí)參考資料（2）障礙信號的排除方法。1）采用單向滾輪杠桿閥。使氣缸在一次往復(fù)動作中只發(fā)出一個脈沖信號，把存在障礙的長信號縮短為脈沖信號。2）采用延時(shí)閥。利用常開型延時(shí)閥消除障礙信號。3）采用中間記憶元件，如圖5-9所示。借助具有記憶功能的換向閥消除障礙信號，即利用換向閥切斷信號元件的供氣，僅在需要信號時(shí)才向信號元件供氣。學(xué)習(xí)參考資料（3）串級法。串級法借助控制回路的隔離閥來實(shí)現(xiàn)，主要通過記憶元件實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)接。如圖5-10所示。即利用二位四通或二位五通雙氣控閥以階梯方式順序連接，從而保證在任一時(shí)間只有一個組輸出信號，其余組為排氣狀態(tài)，使主控閥兩側(cè)的控制信號不同時(shí)出現(xiàn)。學(xué)習(xí)參考資料分組原則：同一組內(nèi)每個英文字母只能出現(xiàn)一次，分組的組數(shù)是輸出管路數(shù)。分組的組數(shù)越少越好。例如，將如圖5-10所示的兩個氣缸的動作順序變?yōu)锳+B+B-A-，用串級法設(shè)計(jì)的回路。1）繪制位移-步驟圖，如圖5-11所示。學(xué)習(xí)參考資料2）分組。A+B+/B-A-Ⅰ組/Ⅱ組3）繪制兩個氣缸及各自的主控閥。4）繪制輸出管路數(shù)及記憶元件，如圖5-12所示。學(xué)習(xí)參考資料5）控制信號。①A缸伸出，壓下行程開關(guān)1S2，使B缸前進(jìn)，故1S2接在2V1的左側(cè)；屬于Ⅰ組，進(jìn)氣口應(yīng)接在第Ⅰ條輸出管線上。②B缸伸出，壓下行程開關(guān)2S2，輸出信號產(chǎn)生換組動作，即由第Ⅱ條輸出管線供氣，2S2應(yīng)接在0V1的右側(cè)，2S2進(jìn)氣口應(yīng)接在第Ⅰ條輸出管線上。③此時(shí)，第Ⅰ條輸出管線排氣，第Ⅱ條輸出