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1、LC型自动加工车床液压传动系统的设计系 部 专 业 名 称 班 级 姓 名 准 考 证 号 指 导 教 师 2012 年 9月 24 日LC型自动加工车床液压传动系统的设计摘 要关键词：液压系统，电气控制，设计，自动车床目 录1 绪论12 LC型自动加工车床液压传动系统的分析63 LC型自动加工车床液压传动系统的设计104 缸的计算和液压元件的选择175 电气控制原理图的设计236 液压传动系统的仿真与运行277 结论29参考文献30致谢31附录321 绪论1.1 液压传动的发展液压传动是一门新的学科，虽然从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动
2、技术已有二三百年的历史，但直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，液压技术迅速转向名用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备，后来又用于拖拉机和工程机械上。从国外引进一些液压元件、生产技术的同时，也进行自行研制和设计，液压元件现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。液压系统是一门较新的技术，它是以液体为工作介质，利用油液压力来实现各种机械的传动和控制的一种传动方式。它通过液压泵，将电动机的机械能转换
3、为液体的压力能，又通过管路、控制阀等元件，经过液压缸或液压马达将液体的压力能转换成机械能，驱动负载运动。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪音、经久耐用、高度集成、智能化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有了许多的成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及计算机控制等开发性研究，更日益显示出显著的成绩，为以后的液压系统设计打下了夯实的基础。1.2 液压传动的特点常用的传动类型有:机械传动；电传动。其中机械传动又包括摩擦传动、啮合传动、液压传动、气动传动。选择传动类型时所依据的主要指标有:效率、外廓尺寸、质量
4、、运动性能及生产条件的符合程度(生产可能性、预期的生产效率及生产成本)。液压传动是利用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，优点很多：在同等的体积下液压装置能比电气产生更大的动力；液压装置工作比较平稳；液压装置能在大范围内实现无级调速，它还可以在运转中进行调速；液压传动易于对液体压力、流量或流动方向进行调节或控制；液压装置易于实现过载保护；液压元件实现了标准化、系列化和通用化（有利于降低成本,缩短生产，设计周期）；单位质量输出功率大(即同等输出功率下具有体积小、质量轻、运动惯量小、动态性能好)；用液压传动实现直线运动比用机械传动简单。考虑经济成本,采用液压传动自然就成了本系统的首选。
5、但是液压传动液有不足的，如：易于出现泄漏；油的黏度随温度变化，引起动作机构运动不稳定；空气渗入液压油后会引起爬行、振动、噪声；用矿物油做液压介质时，有燃烧危险，应注意防火；矿物油与空气接触会发生氧化，使油变质，必须定期换油；液压件的零件加工质量要求较高。1.3 液压传动的原理及应用液压传动式是以液体作为工作介质来传递动力的；在密封容腔（泵的出口到液压缸）内所形成的压力来传递动力和运动的；液压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的。液压传动系统中的能量转换和传递情况如图1-1，这种能量的转换能够马满足生产中的需要。图1-1 能量传递图机械工业各部门在使用液压传动方面的出发点是不尽相
6、同的，如工程机械、压力机械和航空工业采用液压传动的主要原因是取其结构简单、体积小、质量小、输出功率大。液压系统在各类机械行业中的应用如下：工程机械挖掘机，装载机、推土机、压路机、铲运机等；农业机械联合收割机、推垃机、农具悬挂系统等；起重机械汽车吊、叉车、龙门吊、带式运输机、装卸机等；机床机械刨床、铣床、磨床、自动车床、镗床、组合机床等；智能机械折臂式小汽车装卸器、模拟驾驶舱，机器人等。1.4 LC型自动加工车床简介LC型自动加工车床是应用液压技术较广泛的领域之一。如图1-1，是一种高性能，高精度，低噪音的走刀式自动车床。其基本核心是可以经过一定设置与改进后可以长时间自动加工同一种产品。特别适合
7、铜、铝、铁、塑料等精密零件加工制造，如图1-2，适用于仪表、钟表、汽车、摩托、自行车、眼镜、文具、五金卫浴、电子零件、接插件、电脑、手机、机电、军工等行业成批加工小零件。 图1-2 LC型自动加工车床结构图 图1-3 LC型自动加工车床加工零件产品图1.5 LC型自动加工车床优势LC型自动车床，是机、电、液一体化的高新技术产品，此产品涉及行业极广，实现自动化运作，一次性成品，大大提高了工作效率。有五大特点：高效：每分钟可达4050个工作循环，配合振动盘送料，一人可同时操控多台机械。节能：机台总输入功率为1.5KW，实际能耗仅需1.15KW/小时。 环保：整机采用液压驱动，无噪音，污染，能源循环
8、利用。稳定：液压控制驱动的最大特点就是动作运行稳定，所有液压执行元件均采用进口、台湾知名厂家生产的产品保证机台运转稳定、高效。科技：电器控制采用集成电路板、芯片编程控制，整个系统稳定、简单，大大降低后期的维护成本。LC型自动加工车床液压传动系统区别于普通车床和数控车床的系统，它是通过液压系统控制传动系统的运动而实现自动控制，其特点是受人为因素小，一次性加工多道工序，因此具有精度稳定，效率高的优势。适应大批量单品种的零件加工。优点是：（1）提高加工精度，结构上引入滚珠丝杆、采用软件精度补偿技术、加工全程由程序控制加工，减少人为因素对加工精度的影响，尤其提高了同批零件加工的一致性，使产品质量稳定；
9、（2）提高生产效率，一般约提高效率3-5倍，使用数控加工中心机床则可提高生产率5-10倍，节约时间与资金；（3）可加工形状复杂的零件，如螺旋浆；（4）减轻了劳动强度，改善了劳动条件；（5）有利于生产管理和机械加工综合自动化的发展。但是也存在着以下缺点：（1）由于费用高昂，加工大批量零件不利；（2）操作人员要求素质高，工资成本高；（3）系统复杂，修理复杂，维护费用高，需要好的工作环境。1.6 LC型加工车床传动系统原理作为自动车床来说，送料、装夹、加工部分采用液压传动与控制仍然是它自动化的重要途径，本论文针对LC型自动车床的液压传动系统进行设计，具有五个工作阶段，各个阶段运动情况分析如下。（1）
10、送料 液压油出来经过油管进入送料缸推动活塞杆，从而实现送料。（2）装夹 当送料过程中遇到行程开关时，阻碍工件继续前行，使工件定位。（3）夹紧 在定位的同时，行程开关给电气液压联合控制系统一个信号，使夹紧缸进入工作状态实现夹紧。（4）进刀、加工 在夹紧液压缸夹紧工件碰到行程开关后，行程开关直接给电气、液压控制系统一个信号，控制进刀液压缸实行进刀、加工，送料液压缸进行复位。（5）退刀 当进刀缸的活塞杆运行到规定的行程时，由于行程开关挡块的作用，不能再向前运行，行程开关给电-液控制系统一个信号，通过电-液控制系统的作用，使进刀液压缸进行退刀。采用液压传动技术与控制的机床，可在较宽范围内进行无级调速，
11、具有良好的换向及速度换接性能，易于实现自动工作循环，对提高生产效率，改进产品质量和改善劳动条件，都起着十分重要的作用。2 LC型自动加工车床液压传动系统的分析2.1 液压传动系统设计要求根据参考文献2和LC型自动加工车床的一些参数，设计液压传动系统需要满足以下要求:（1）动作要求：完成送料、定位、装夹、进刀(同时送料机构复位)、退刀（同时松夹）、送料；（2）性能要求:在保证发动机不过载的前提下，尽量充分地利用发动机的功率，提高车床的生产效率；（3）节能性要求:一般车床工作时间长，能量消耗大，要求液压系统的效率高，就要降低各个执行元件和管路的能耗，因此在LC型自动加工车床液压传动系统中要充分考虑
12、各种节能措施；（4）环境要求:加工车床的工作条件要求其液压系统要求有良好的过载保护措施，防止油泵过载和因外负载冲击对各个液压作用元件的损伤。2.2 送料缸外负载分析液压执行元件的外负载包括工作负载、摩擦负载和惯性负载三类。其中工作负载有阻力负载（与运动方向相反而阻止运动的负载，又称正负载）和超越负载（与运动方向相同而助长运动的负载，又称负负载）两种类型；摩擦负载是指液压执行元件驱动工作机构时所要克服的机械摩擦阻力负载，它又有静摩擦负载和动摩擦负载两种类型；惯性负载是由于速度变化产生的负载。液压缸驱动执行机构进行直线往复运动时，所受的负载为： （2-1）其中，-摩擦阻力负载； -工作负载；-惯性
13、负载。2.2.1 工作负载工作负载是液压缸负载的主要组成部分，它与设备的运动情况有关，不同机械的工作负载其形式各不相同。工作负载可以是恒定的，也可以是变化的，可能是正值，也可能是负值，负载的方向与液压缸（或活塞）的运动方向相反者为正，相同者为负。对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力，在本设计中为20000。2.2.2 摩擦阻力负载 摩擦阻力是指主机执行机构在运动时与导轨或支撑面间的摩擦力，其摩擦力值恒为正值。静摩擦负载： （2-2）其中，-运动部件重力；-垂直于导轨的工作负载，本设计中为零； -导轨摩擦系数，在本设计中取静摩擦系数为0.2。代入公式（2-2），得：动摩擦负载： （2
14、-3） 其中，-运动部件重力；-垂直于导轨的工作负载，本设计中为零； -导轨摩擦系数，在本设计中取动摩擦系数为0.1。代入公式（2-3），得：2.2.3 惯性负载 惯性负载是指运动部件在启动或制动过程中，因速度变换由其惯性而产生的负载决定。 （2-4）其中，-运动部件的重力，； -重力加速度，；-速度的变化量，；-速度变化所需要的时间。在本设计中根据给定条件，先计算液压缸启动加速中惯性力，取加速（减速）时间为0.2，代入公式（2-4）得：175.8（）根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载，见表2-1，并画出如图2-1所示的负载循环图。图2-1 负载循环图2.3 各阶段缸运动时间的计算为
15、了准确的掌握各阶段的运动状况，可以通过对时间的计算来确定它的工作效率，能够方便我们通过时间继电器来控制动力头的运动，故由下列公式可以算出动力头的运动时间。 （2-5）其中，-运动时间，； -运动的路程，； -运动的速度，。各阶段的运动时间如表2-1所示，时间工况图如2-2。表2-1 各阶段的运动时间表工况公式数值时间（）送料6.4夹紧3.2加工3.3图2-2 时间工况图3 LC型自动加工车床液压传动系统的设计3.1 基本方案的拟定液压系统方案设计是根据车床的工作情况、车床对液压系统的技术要求、液压系统的工作条件和环境条件以及成本、经济性、供货情况等诸多因素，进行全面的设计，从而拟订出一个可实现
16、的液压系统的方案。其内容包括：（1）油路循环方式的分析与选择；（2）调速方案的分析与选择；（3）液压系统原理图的拟定与设计。3.1.1 油路循环方式的分析和选择液压系统油路循环方式分为开式和闭式两种，为了能满足本次液压系统设计性能的要求，所以要从中选择适合本次设计的油路循环方式。它们各自的特点及相互比较见表3-1。表3-1 开式系统和闭式系统的比较循环方式开式闭式散热条件较方便，但是油箱较大较复杂，需要用辅泵来换油冷却抗污染性较差，但可采用压力油箱或者油箱呼吸器来改善较好，但是油液过滤要求较高系统效率管路压力损失较大，用节流调速时效率低管路压力损失较小，容积调速时效率较高其他对泵的自吸性能要求
17、高对主泵的自吸性能要求低油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。一般来说，凡是有较大空间可以存放油箱而且不需要另设散热装置的系统，要求结构尽可能简单的系统，采用节流调速或者容积节流调速的系统，均宜采用开式系统。在本设计中，油泵向两个液压执行元件供油而且功率较小，整个系统的结构也比较简单，所以本设计采用开式系统。3.1.2 调速方案的分析和选择调速方案对液压系统的性能起到决定性的作用。调速方案包括节流调速、容积调速和容积节流调速三种。选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性、液压缸活塞杆的运动情况和调速范围以及经济性能因素，最后选出合适的调速方案。（1）节流调速回路：用定量
18、泵供油，由流量控制阀改变输入执行元件的流量来调节速度，如图3-1。图3-1 节流调速回路图（2）容积调速：通过改变变量泵或变量马达的排量来调节速度，如图3-2。图3-2 容积调速回路图（3）容积节流调速：用能够自动改变流量的变量泵与流量控制阀联合起来调速，如图3-3。图3-3 容积节流调速回路图调速回路的选用主要考虑以下问题：执行机构的负载性质、运动速度、速度稳定性等要求负载小，且工作中负载变化也小的系统可采用节流调速；在工作中负载变化较大且要求低俗稳定性好的系统，宜采用调速的节流调速或容积节流调速；负载大、运动速度高、油的升温要求小的系统，宜采用容积节流调速回路。根据型自动加工车床的液压泵功
19、率为，所以本设计选择节流调速回路。3.2 液压原理图的拟定根据以上对液压系统油路的分析和选择，各液压缸液压系统的工作油路的设计如下。3.2.1 送料缸液压回路 送料液压缸液压回路采用了两个可调单向节流阀，其中液压缸左腔油液的开度设置60%，因为送料要求平稳，速度不宜过快，故限定油液的流量。为了保证送料缸活塞快速返回，所以液压缸右腔开度设置为100%。选取了三位四通换向阀，满足换向要求。具体送料缸液压回路见图3-4所示。图3-4 送料缸液压回路图3.2.2 夹紧缸液压回路夹紧缸液压回路采用了一个可调单向节流阀，液压缸左腔油液开度设置为100%，为的是在工件被运送到位后活塞杆快速向右运动进行工件的
20、夹紧。采用了一个保压阀，使夹紧缸才工作过程中始终保持恒定的可调夹紧力，保证了工件的夹紧。夹紧缸液压回路见图3-5所示。图3-5 夹紧缸液压回路图3.2.3 加工缸液压回路加工缸液压回路左边采用了两个可调单向节流阀和一个二位三通的电磁换向阀来控制加工缸的快进和工进。其中液压缸左腔油液工进开度设置60%，因为加工的时候刀具运动较慢，故限定油液流量，保证加工的质量；快进时左右油量同时开度。为了保证加工缸活塞快速返回，所以液压缸右腔开度设置为100%。加工缸液压回路见图3-6所示。 图3-6 加工缸液压回路图3.3 液压系统图的设计3.3.1 绘图要求（1）整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组
21、合而成。（2）各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。（3）注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。（4）要尽量减少能量损失环节,提高系统的工作效率。（5）在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。（6）在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。（7）系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程开关。3.3.2 液压系统原理图的设计根据LC型自动加工车床的工作要求和结合上面对液压系统的分析，最后拟定出的液压系统的原理图如图3-7所示。图3-7 液压传动原理图1-液压源 2-过滤器 3-双向
22、定量马达 4-溢流阀 5、11、17、25、28-油箱 6、12、18-三位四通电磁换向阀 7、10、13、19、20、24-可调单向节流阀 9、15、23-行程开关 8-送料液压缸 14-夹紧液压缸 22-加工液压缸 16-可调压力开关 21、27-二位二通电磁换向阀 26-压力表 电磁铁1Y1得电后，油液通过三位四通电磁换向阀的左位后进入液压缸的左腔，从而推动活塞向右运动，实现送料。当送料缸送料到位碰到行程开关1S2时，电磁铁2Y1得电，油液流经夹紧缸的左腔，推动活塞动，从而实现工件的夹紧。夹紧缸把工件夹紧碰到行程开关2S2时，电磁铁3Y1和1Y2同时得电，油液流经送料缸的右腔，将活塞杆退
23、回原位，为下一次送料做准备；同时，油液流经加工缸的左腔，推动刀具进行加工。当加工缸碰到行程开关3S2时，1Y2、2Y1得电，完成快进。4Y1得电，完成工进。3Y2和2Y2得电，夹紧缸和加工缸的活塞杆同时退回，完成一次加工。送料缸又开始送料，进行下一次工作循环。 表3-3电磁铁动作顺序表1Y11Y22Y12Y23Y13Y2送料阶段夹紧阶段+-加工快进-加工工进-+-+-停止卸荷注：“+”表示得电，“”表示失电。4 缸的计算和液压元件的选择4.1 液压缸的选择为了满足工作台快速进退速度相等的要求并且减小液压泵的流量，将缸的无杆腔作为主工作腔，液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积与应满足，即活塞杆直径和液
24、压缸内径间应满足。为了提高工作时的平稳性，防止油液产生冲击现象，因此给液压缸设置一定回油背压。参考表4-1暂取背压，已取液压缸机械效率，则可算液压缸无杆腔的有效面积： =6.124（）从而得液压缸内径：0.08888()表4-1液压执行元件背压力系统类型背压/中、低压系统（08）简单系统和一般轻载的节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的节流调速系统0.50.8回油路带背压阀0.51.5采用带补油泵的闭式回路0.81.5根据GB/T2348-2001，将液压缸内径圆整为D=100mm10cm,因故活塞杆直径为：0.7110071（）根据GB/T2348-2001，将活塞杆直径圆整为707,则液
25、压缸实际有效面积为：=78.5（）=()=（）=40.04（）=38.46（）根据活塞直径和缸内径查2,可选液压缸类型4.2 加工缸所需流量通过计算各个阶段所需要的流量，可以比较得出该液压系统的最高流量出现的阶段，并以此压力来选择液压元件的型号和规格。根据这些参数可以选择液压泵及驱动电动机，同时是系统中所有液压元件的选择的依据。（1）快进时液压缸的输入流量： = (4-1) 其中，-为快进时的速度。代入公式（4-1），得： =38.465=19.23（） （2）工进时液压缸的最大输入流量： = （4-2）其中，-为工进时的速度。代入公式（4-2），得：=78.5800=6.28（）（3）快退时
26、液压缸的输入流量：= （4-3）其中，-为快进时的速度。代入公式（4-3），得： =40.045=20.02（）4.3 加工缸所需压力通过计算各个阶段所需要的压力，可以比较得出该液压系统的最高压力出现的阶段，并以此压力来选择不同型号的液压元件。根据这些参数可为选择液压泵及驱动电动机提供更精确的数据，对系统元件的选择有重要的影响。通过压力的计算还可以对整个系统中压力的调定提供重要的参数，对液压系统的改进和优化提供了依据。（1）工作台快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1，其差值估取为P=P2-P1=0.5，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时=0；另外，取快退时的回油压力损失为0.3
27、。从而算得液压缸在工进阶段的实际工作压力为： =0.804（）（2）快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1，此时，其差值估算为，P=P2- P1=0.5，为快进时各阶段负载，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时=0。 = （4-4）其中，-快进阶段的压力；-快进阶段的负载； -液压缸机械效率。（3）快退时的回油压力损失取0.3，即=0.3。 = （4-5）其中，-工进阶段的压力；-快退时各阶段的负载。（4）各个阶段负载功率为： （4-6）其中，-各个阶段的压力； -各个阶段的流量。 根据上述公式计算得各个阶段的压力和流量，得表4-2。根据表4-2各阶段的负载及其所经历的移动行程，可
28、绘制出液压缸的负载示意图，如图4-2所示。图4-2 液压缸负载示意图表4-2单个液压缸工作循环中各阶段的压力、流量工作阶段计算公式负载回油腔压力/工作腔压力/单缸输入流量/快进启动13380.386加速6731.2150.715恒速5811.1880.68819.23工进49600.20.8046.28快退启动13380.371加速6730.30.775恒速5810.30.74920.024.4 液压泵的选择液压泵的选择，由液压缸工作循环中各阶段压力可以得，液压缸的最高工作压力出现在工进阶段，即=0.804时液压缸的输入流量较小，泵至缸间的进油路的压力损失估取为=0.6 。则泵的最高工作压力为
29、： =+=0.804+0.6=1.404（）则在工作台快退时的流量最大，需要的总流量：=20.02（）取泄露系数为=1.1，则液压泵的流量为： =1.120.02=22.022（）根据系统所需流量，拟初定限压式变量液压泵的转速为=1500 ，泵的容积效率=0.85，根据排量公式可算得泵的排量参考值为： =17.27（）根据以上计算结果查3，选用规格相近的型限压式变量叶片泵，其额定压力为6.3，排量=20,泵的额定转速为=1500，取容积效率为0.85，倒推算得泵的额定流量为： =2015000.85=25.5（）经比较得，选用的该液压泵的额定流量25.5，大于且接近系统所需的最大流量为22.0
30、22，与系统所需流量基本符合，所以该系统液压泵可选取型限压式变量叶片泵。4.5 驱动电机的选择选择电动机的主要依据是电动机功率，在确定电动机功率时，应考虑实际工况的差异。由表4-2可知，系统在工进阶段以最高进给速度工作时，负载功率最大，其值为84.2，故按此阶段的液压泵所需驱动功率选择电动机。此时，泵的工作压力为1.404，流量为6.28。表4-3液压泵的总效率液压泵类型齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵总效率0.60.7 0.60.75 0.80.850.650.8由表4-3可知泵的总效率=0.60，则液压泵在工进阶段时所需的电机驱动功率为：=0.245（）查4，选用Y系列中规格相近的Y801-4型立
31、式三相异步电动机，其额定功率为0.55kw,转速为1390r/min。用此转速电机驱动液压泵时，变量泵的实际输出流量为23.6L/min，经比较，仍能满足系统各工况对流量的要求，符合系统中所需要的功率。4.6 控制阀的选择选择泵时，主要考虑其最大流量；选择调速阀时，主要考虑去最小额定流量；选择换向控制阀时主要考虑其动作方式；查5选取各元件的规格，得表4-4液压系统主要元件型号。图4-4 专用车床液压系统主要元件的型号序号名称通过流量额定流量额定压力工作压力型号1吸油过滤器23.6306.31.404XU-30-80J2单作用变量泵23.625.56.31.404TY203压力表2025400.
32、804Y-404直动式溢流阀23.625400.2P-B10B5二位二通换向阀20256.31.404I-25B6三位四通换向阀20256.31.40435D-25B7调速阀10106.30.804I-63B8行程开关6.30.80422C-25BH5 电气控制原理图的设计5.1 电气动控制功能介绍随着电气技术的发展，以气动设备提供机械能量、用电子/电气设备作为控制装置的综合系统得到越来越多的应用。这种电控行程程序控制气动系统的执行元件和主液压部分与全气控制行程程序控制气动系统没有差别，但其逻辑控制回路、放大转换回路、行程发信器全部由电气元件组成。电气控制回路在安装、调试、检修都比较方便，可以
33、通过更换电气元件的接线较方便地改变控制程序。电控行程程序控制气动系统中使用的主要电气元件为继电器。继电器实质上是一种传递信号的电器，它可以根据输入的电信号达到不同的控制目的。由于电磁式继电器具有工作可靠、结构简单、制造方便、寿命长等一系列优点，故在电、气传动系统中应用得最为广泛。电-气传动系统中常用电器元件的文字符号和图形符号,见下表5-1电气元件的符号表。表5-1 电气元件符号电气名称文字符号符号触头符号常开常闭继电器K电磁铁KA线圈YV按钮开关SB行程开关ST在气动行程程序控制系统中，利用上述电气元件构成的控制电路是多种多样的。但是不管系统多么复杂，其电路都是由一些基本的控制电路组成。5.
34、2 控制回路的画图介绍气动程序控制回路主要体现的是行程幸好与主控阀控制端之间的两节，在工业控制系统中经常把系统中全部执行元件水平或者垂直排列，在执行元件的下面或者左侧画出相对应的主控阀，把行程阀直观的画在各气缸活塞杆伸缩状态对应的水平位置上。这种表达方法虽然连接线规律较差，交叉点亦多，但较直观，便于设计。但是最终的回路图必须按照国际标准IS01219-2:1995的要求绘制。下面就简单的介绍几种回路。5.2.1 串联电路串联电路也是逻辑中的“与”电路。这种电路对于设备可以防止操作失误，保证安全生产，安装了两个启动按钮开关，只有操作者将两个启动按钮按下时，设备才开始运行。具有这种过能的电路称为串
35、联电路，它一般用几个常开触头串联后形成。5.2.2 并联电路并联电路又称逻辑“或”电路。对于自动化生产线上有多个操作者同时作业。为了保证安全，要求只要其中任何一个操作者按下停止按钮，生产线即停止运行。这种控制功能可由并联电路几个常开触头并联后实现。5.2.3 自锁电路由于常用的按钮通常是即开按钮，即其生产的是一个短时间信号，欲使电路保持通电信号，需要有保持电路来维持。下图5-1自锁回路图，当继电器KM1的动合触点KM1和按钮开关SB1并联后，即使松开按钮开关SB1，基地拿起KM1也将通过动合触点KM1继续保持得电状态，使继电器KM1获得记忆。图5-1 自锁电路5.3 电气原理图注意事项电气控制
36、设计中应重视设计、使用和维护人员在长期实践中总结出来的许多经验，使设计线路简单、正确、安全、可靠、结构合理、使用维护方便。通常应注意以下问题：（1）选择电器元件 在电器元件选用中，尽可能选用性能优良、价格便宜的新型器件，同一用途尽可能选用相同型号。（2）减少通电电器的数量 正常工作过程中，尽可能减少通电电器的数量，以利节能，延长电器元件寿命以及减少故障。（3） 合理使用电器触点 在复杂的继电接触控制线路中，各类接触器、继电器数量较多，使用的触点也多，但主副触点的使用量不能超过限定对数，设计时应注意尽可能减少触点使用数量.以采用逻辑设计化简方法，改变触点的组合方式，以减少触点使用数量，或增加中间
37、继电器来解决。（4）正确连线 合理安排电器元件及触点位置，对一个串联回路，各电器元件或触点位置互换，并不影响其工作原理，但从实际连线上却影响到安全、节省导线等各方面的问题。5.4 电气控制原理图的拟定本文设计对象自动加工车床采用电气控制。采用电气控制的优点是操作方便、简捷，能自动完成设计的工作过程。本电气控制设计中采用了行程开关，利用行程开关能实现各缸之间运动的转换，从而实现自动控制；三位四通Y型双向电磁换向阀是用来控制液压缸的运动方向，停机时三位四通换向阀处于中位，使液压泵卸荷。根据自动加工车床的工作原理和结合各电气元件的功能，拟定的电气控制原理图如图5-2所示。未启动的时候三个缸都在初始位
38、置，当按下按钮SB1时，继电器KM1得电，KM1常开触点闭合，电磁铁1Y1得电，送料液压缸开始送料，当活塞杆碰到行程开关1S2时，KM2得电，电磁铁2Y1接收到信号，因此夹紧缸开始工作，当夹紧缸活塞杆运动碰到2S2时，继电器KM3得电，KM3常开触点闭合，分别让电磁铁1Y2、3Y1得电，1Y2得电使送料液压缸返回为下一次送料做准备，3Y1得电使加工缸开始工作，推动活塞开始加工工件；当加工缸活塞杆快进碰到3S2后，继电器KM6得电，KM6常开触点闭合，4Y1得电，加工缸工进到3S3，然后3S3分别给3Y2、2Y2信号得电，加工缸和夹紧缸的活塞杆一起返回，结束一次加工。加工完成后安下SB2，停止工
39、作。进入下一次工作循环的时候只需要按下按钮SB2就可以启动。 图5-2 电气控制原理图 6 液压传动系统的仿真与运行6.1 液压仿真软件的介绍液压系统仿真是近几十年发展形成的一门综合性学科，它为系统的设计、研究和决策提供了一个先进而有效的手段，并可以缩短设计周期、降低费用，已广泛应用于工程及非工程领域。仿真技术作为液压系统或元件设计阶段的必要手段，已被业界广泛认识。随着流体力学、现代控制理论、算法理论、可靠性理论等相关学科的发展，特别是计算机技术的突飞猛进，液压仿真技术也日益成熟，已成为液压系统设计人员的有力工具。运用液压系统仿真软件进行液压系统设计、分析、优化，缩短了产品的研发过程，降低了研
40、发成本。本次设计采用的仿真软件是FluidSIM液压仿真软件。FluidSIM液压仿真软件操作界面简单，FluidSIM软件的主要特征就是其可与CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。FluidSIM软件符合DIN电气液压回路图绘制标准，且可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真，这样就使回路图绘制和相应液压系统仿真相一致，能对所设计的液压原理图进行判断是否达到了设计要求和工作过程的实现。FluidSIM液压仿真软件操作界面如图6-1所示图6-1 液压仿真软件操作界面图6.2 液压系统的仿真6.2.1 送料时液压系统仿真在液压仿真软件操作界面点击仿真“启动”按钮后，仿真准备工作就绪，点击相应的电磁
41、铁即可进行系统仿真，仿真结束后点击“结束”按钮，仿真停止。根据仿真显示，送料缸送料时的油液流向图和电气控制图见附录一。按下电磁铁1Y1后，油液通过三位四通电磁换向阀的左位后进入液压缸的左腔，从而推动活塞向右运动，实现送料。6.2.2 夹紧时液压系统仿真夹紧缸夹紧时油液流向图和电气控制图见附录二。当送料缸送料到位碰到行程开关1S2时，电磁铁2Y1得电，油液流经夹紧缸的左腔，推动活塞运动，从而实现工件的夹紧。6.2.3 加工时液压系统仿真加工缸加工时油液流向图和电气控制图见附录三。当加工缸碰到行程开关3S2时，1Y2、2Y1得电，完成快进。4Y1得电，完成工进。3Y2和2Y2得电，夹紧缸和加工缸的
42、活塞杆同时退回，完成一次加工。6.2.4 退刀时液压系统仿真退刀时各油缸油液流向图和电气控制图见附录四。当加工完成后碰到行程开关3S2时，电磁铁1Y1、2Y2和3Y2同时得电。夹紧缸和加工缸的活塞杆同时退回，完成一次加工。送料缸又开始送料，进行下一次工作循环。7 结论参考文献1 张春阳.液压与液力传动 北京：人民出版社，20022 王文斌 液压传动与控制 北京：机械工业出版社，20093 路甬祥 液压气动技术手册 北京：机械工业出版社，20024 刘建华 机械设计课程设计指导 北京：化学工业出版社，20085 张龙 机械设计课程设计手册 北京：国防工业出版社，20066 成大先 机械设计手册 北京：化学工业出版社，20027 俞启荣 机械液压传动 北京：北京机械工业出版社，19978 雷天觉主编 新编液压工程手册北京：北京理工大学出版社 ，19989 王守成，段俊勇主编 液压元件及选用北京：化学工业出版社，2007 10 章宏甲主编 液压与气压传动北京：机械工业出版社，200411 刘家伦 液压与气动.北京:北京科学技术出版社，2010.致谢在本次论文设计过程中，老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。设计完成之际，感谢周老师的治学严谨，工作仔细认真，知识广博，使我在设计的过程中学习等各方面能力得到了较大的锻炼和提高。在
