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1、 PLC控制的组合机床液压进给系统设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：专 业：设 计 题 目：PLC控制的组合机床液压进给系统设计指导教师:xxxx年 xx月 xx日xx 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一、PLC控制组合机床的液压进给系统的设计的背景与意义制造业是国民经济的主要支柱,而先进制造技术则是增强新产品开发和企业竞争能力的重要手段。先进制造技术的内涵已远非人们传统中的概念,它已经是计算机、信息、电子、自动化、材料、各种加工成形等集成化技术的总和。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
2、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生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额),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1。对于一种机械,不论其构造如何复杂,动作是怎样千变万化,究其实质,它不过是一个能量转换装置。间题是靠什么手段或方式实现这个能量的转换。随着实际需求的不同和科学技术的发展,能量的传递和转换,从古老的但也是最基本
3、的机械传动开始,逐步出现了电力传动、气压传动、液压传动、以及它们的复合2。液压传动,从二十世纪四十年代起,得到了迅速发展,显示了它的强大生命力。在工农业机械中,已把液压化程度的高低,作为衡量一个国家或一个行业技术水平高低的标志之一3。液压技术之所以得到国内外如此重视,这是由于液压传动有如下的主要优点4:效率高,即在单位重量条件下,可输出较大的能量；自动化程度高。易实现复杂的工作循环和进行较高水平的自动控制；调速比大,相当容易实现无级变速；成本低,元件容易实现“三化”,利于专业化生产；易实现过载保护,可进行自动润滑提高元件寿命等。正因为液压传动有其明显的优点,所以得到了愈加广泛的应用。在组合机床
4、及其自动线中,在半自动机床中,液压驱动的部件,占有很大的比重。可以说,凡需要有动作的机械,都可能用到液压传动。随着生产自动化水平的提高，可编程序控制器以其功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程及适应工业环境下应用等一系列优点在工业控制中的应用越来越广泛5。把PLC技术应用于组合机床，可以充分发挥其可靠性高、调试方便和使用灵活等优点。进而大大缩短产品的开发周期，降低设计成本，提高成功率和产品的可靠性及生产效率。利用PLC实现对组合机床的自动控制，无疑是今后的发展方向6。二、PLC控制组合机床的液压进给系统国内外的发展状况与发展趋势（1）国内外发展现状六十年代后期,国外组合机床自动线在产量上发展
5、得比较快。在美国,每年生产的组合机床中大约有80-90%多为多工位机床及自动线,在西德有30-60%为自动线,在日本约40-50%为自动线。而西德、日本等国的厂家,在六十年代初,自动线产量不过占20%左右。随着产量的增长,在技术水平上也有了较大的发展,但主要还是六十年代初期及中期出现的一些新技术的普及和应用。这方面主要是:缩短节拍时间,扩大工艺范围,提高加工精度,提高自动化程度,简化机械系统机构以及电子技术及部分气压技术的应用。自动线的组成,实质上是机械、电气、液压、气压四种技术的结合,是一种电气和气压拄制的自动化机械7。组合机床电气控制系统的发展,同电气控制技术本身的发展是密切相联的,也就是
6、根据组合机床及自动线控制的需要,不断地将电气控制的新技术加以应用,使组合机床及自动线的电气控制达到新的水平8。近年来,由于中批量多品种轮番生产组合机床或可换主轴箱式组合机床要求能进行快速调整,所以,数控技术已引入组合机床,主要有电一液伺服驱动系统,直流伺服驱动系统,采用电气数控系统,甚至计算机控制9。在美国1978年拥有的6095条组合机床自动线中,数控的为55条,占总数的0.9%。数控组合机床自动线的发展也是较快的,1973年美国拥有28条数控组合机床自动线,1978年增加到55条,五年间增长了几乎一倍。目前,组合机床部件的驱动方式、主要有两种形式:电气机械驱动及液压驱动。液压驱动具有传动力
7、大、传动平稳、惯性小、反应快、控制灵活、易于实现无级调速等优点,所以在组合机床的进给运动及其它辅助运动机构中大量采用液压驱动和液压、电气联合控制10 11。液压技术作为流体传动及控制的分支之一,是与机械传动和电气传动构成当今传动控制领域的不可或缺的技术手段之一12。经过近一个世纪的发展,液压技术在机械结构及流体原理方面已鲜有创新。但液压技术却从与之相关的技术中得益良多。正如1998年德国国际流体技术年会(IFK)上引用的数据表明:近20年来,液压技术的发展来源于自身的科研成果仅约20%,来源于其他领域的发明占50%,移植其他技术成果占30%12。液压传动和控制广泛应用了电子技术、计算及技术、信
8、息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的新成果。已成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。而其向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化方向发展,是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键13 14。（2）国内外发展趋势组合机床目前向着二个方向发展:一方面是继续作为大批量生产自动化手段,向着综合加工自动化方向发展发展组合机床综合加工自动线;另一方面是向着适应中批生产自动化方向发展发展适应多品种,中批加工的新型组合机床。在综合加工线上、不仅包括切削和非切削(例如对工件的编号分类和打字等)的加工,而且还包括装配,检测等工序。所以对于综合加工线的电气控制系统来说,它
9、不仅要控制加工循环,而且还要进行非加工的调度管理的控制。这就要求综合加工线的电气控制系统不仅应具有逻辑判断,数字运算功能,而且还必须具有数据处理及信息处理的能力7。多品种、中批生产用组合机床,由于面对加工对象及加工工艺的变化,所以对电气控制系统的驱动、控制也提出了新的要求。一方面要求对机床的主运动及进给运动的速度,进给的距离等能灵活调整及根据需要变化,同时要求控制系统应能适应机床要求而灵活地改变加工程序及控制逻辑15。如何提高组合机床工作的稳定性与可靠性,这是组合机床的技术发展关键之一。特别是电气控制系统的稳定性可靠性,是当前影响组合机床工作稳定可靠,影响组合机床技术效能发挥的重要因素16。电
10、气控制系统发展的主要趋势是扩大控制功能,增强对自动化发展的适应能力,发展通用化,积木化的自控系统和结构,提高电气控制系统的可靠性,采用故障显示及故障诊断技术提高组合机床及自动线的开动率;大量采用程控器;发展计算机控制。对于液压技术其发展趋势主要集中以下几个方面17：节能环保。新材料、新工艺的应用。控制方面：液压传动与控制技术融合。机电一体化。液压 CAD技术。在机床方面要向高精度、高效率、数控化、柔性化方向发展。机床在夹紧固定、平衡装置、零件传送等辅助动作使用液压控制还是不可缺少的。为适应机床的发展,对液压系统和元件提出要求如下18：为减少温升,减少油箱尺寸,节能和保证夹紧力和平衡力的稳定,广
11、泛采用低噪声变量泵。为减少换向冲击,影响精度,广泛采用比例电磁阀和无冲击电磁阀。采用复合阀,简化液压回路。小型化,轻量化。发展低成本、维修方便的液压油箱。降低泵噪声和振动。发展不需要维护的液压油箱,要求使用寿命在5年以上。由于液压技术广泛应用了高技术成果,如自动控制技术,计算机技术,微电子技术,摩擦磨损技术、可靠性技术以及新工艺,新材料的应用,使传统的液压技术有了新的进展,也使液压系统和元件、水平有很大提高。尽管如此,走向21世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破,应当主要靠现有技术的改进和扩展,不断扩大其应用领域以满足未来的要求。参考文献：1李秀敏.组合机床行业现状与发展思考.航空制造技术,2
12、003,(04):412沈兴全,吴秀玲.液压传动与控制.北京.国防工业出版社,20053徐福玲.液压与气压传动.武汉.华中科技大学出版社,19974魏克.液压技术的发展及其在组合机床中的应用.组合机床通讯,1997,(04):135王永军,丛玉珍.数字逻辑与数字系统.北京.电子工业出版社,19976范永胜,王岷.电气控制与PLC应用.北京.中国电力出版社,2007 7赵仲涛.组合机床电气控制技术发展概况及发展趋势.组合机床通讯,1979,(10):22248何国金.机械电气自动控制.重庆.重庆大学出版社,2002 9刘能宏,田树军.液压系统动态特性数字仿真.大连.大连理工大学出版社,19931
13、0许焰,汪大鹏.动力滑台两工进速度换接新回路及其控制系统设计.制造技术与机床,2005,(06):11111311何国金.液压进给系统液压进给系统方案的探讨.液压进给系统与自动化加工技术,1979,712陈忠强.国外液压技术现状及发展趋势.现代零部件.2004,(05):5413黄兴.液压传动技术发展动态.装备制造技术,2006,(01):3614芮延年.传感器与检测技术.苏州.苏州大学出版社,2005 15John M.Smith.Mathematical Modeling and Digital Simulation for Engineering and Scientists.John
14、Wiley&Sons.Inc.New York.1997:12212516Law A M.Keltion WD.Simulation and Analysis.McGraw Hill.1982:808117肖淼鑫，陈波.液压技术的发展现状及趋势.湖南农机,2012,39(07):3518杨尔庄.二十一世纪液压技术现状及发展趋势(续).液压与气动,2001,(04):13 xx 设 计 开 题 报 告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、本课题研究的内容与问题（1）以组合机床滑台为驱动部件，设计一种适合PLC数字控制的液压进给系统。（2）设计液压进给系统时，差动快进进油节流进
15、给回路与差动快进回油节流进给回路进行分析比较。（3）设计适合与PLC数字控制的位移检测装置。（4）位移检测装置的选择。（5）绘制并设计分析液压系统原理图。液压进给系统要实现柔性控制即数字化控制，包括三个方面:一是进给速度的数字化控制，二是位移的数字化控制，三是速度换接时的缓冲的数字化控制。三、本课题的研究步骤与方法（1）设计滑台液压进给系统。通过对差动快进进油节流进给回路与差动快进回油节流进给回路进行分析比较选择并优化设计出所用液压元件最少，结构最紧凑，油路最简单的进给系统。确定适合数字控制的液压滑台数字控制系统方案，包括机械部件、位移检测部件、液压传动部件和PLC的液压进给系统原理图。（2）
16、设计滑台的位移检测装置。比较组合机床传统的位移控制方案和几种常见的位移检测装置，选择出适合于本控制系统的位移检测装置。（3）设计滑台液压进给系统的PLC数字控制系统。由PLC来控制整个进给系统各种工况的行程，控制系统为数字控制。预先选用三菱FX系列PLC，型号预先选定为FX2N-32MT，通过对其计数器的原理和使用方法作分析和比较，以选择适合于液压进给系统行程控制的方案。（4）经设计与PLC控制确认滑台工作状况为：快进减速慢进一次工进二次工进快退减速慢退停止、卸荷。注：此开题仅供参考，有意者需要设计正文可联系QQ：2945787385。原始数据:本文中液压进给系统动力滑台的速度为50-6000 mm/min，快进和快退速度均为最小进给速度的120倍，以下液压进给系统工作循环图工作循环作为研究对象。液压进给系统动力滑台的动作顺序为：快进减速慢进（流量10q）一次工进（流量3q）二次工进（流量1q）快退减速慢退（流量=）停止、卸荷。
