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1、一 设计任务及组合机床介绍1、加工内容及要求2、本台机床为卧式单面组合钻床，工作循环为：二 夹具设计方案三 液压系统的工况分析和总体方案该机床液压系统的工作循环为：工件夹紧一滑台快进一工进一停留一快退一原位停止一工件松开。技术要求如下：可在2O1OOmrnmin范围内无级调速；夹紧力55OON；夹紧缸行程4Omm，夹紧时间1s；运动部件总重量为18OOON。1 机床液压系统的工作循环(1)工件夹紧液压泵电动机起动后，电气控制系统发出工件夹紧信号，电磁阀YV4得电，二位四通阀右位工作，压力油经减压阀、单向阀6进入夹紧缸的大腔，小腔回油至油箱，工件夹紧。当夹紧到位后压力继电器动作，表示工件夹紧。(
2、2)滑台快进压力继电器动作后，电气控制系统发出快速移动信号，电磁阀YV1得电，三位五通阀左位工作，使液控阀左位工作，接通工作油路，压力油经行程阀进入工作液压缸大腔，小腔内回油经过单向阀4、行程阀再进入工作液压缸大腔，使滑台向前快速移动。(3)工作进给滑台快速移动到接近加工位置时，台上挡铁压下行程阀，切断压力油通路，压力油只能通过调速阀1进入进给工作液压缸大腔，进油量的减少使得滑台移动速度降低，滑台转为工作进给。此时由于负载增加，工作油路油压升高，顺序阀8打开，液压缸小腔回油不再经过单向阀4流入液压缸大腔，而是经顺序阀、溢流阀流回油箱。 (4)快速退回滑台工进到终点时，终点行程开关被压下，使电磁
3、阀YV1断电，而电磁阀YV2得电，三位五通阀右位工作，使液控阀右位工作，接通工作油路，压力油直接进入液压缸18小腔，使滑台快速退回。同时大腔内的回油经单向阀1、液控阀流回油箱。当滑台快速退回原位，原点行程开关被压下，电磁阀YV2失电，液控阀回中间位置，切断工作油路，滑台停止于原位。(5)工件松开当滑台回原位停止后，电气控制系统发出工件松开信号，使电磁阀YV3得电，二位四通阀左位工作，改变油路的方向，压力油进入夹紧缸小腔，大腔内的回油经二位四通阀流回油箱，使工件松开，同时压力继电器BP复位。取下工件，一个工作循环结束。电磁铁动作顺序表 工作指电磁阀工件夹紧滑块快进工作进给快速退回工件松开YV1Y
4、V2YV3待添加的隐藏文字内容1YV42 液压元件及辅助元件的选择单出杆活塞缸的两个腔有效作用面积不相等，当泵供油使活塞内缩时，活塞腔的排油流量比泵的供油流量大得多，通过阀的最大流量往往是在这种情况下出现，复合增速缸和其他等效组合方案也有相同情况，选择流量控制阀时，其最小稳定流量应能满足执行元件最低工作速度的要求，即：Q minminA (1)或：Q nminq式中：Qmin 流量控制阀的最小稳定流量，；，min 液压缸最低工作速度，ms；A一液压缸有效工作面积；nmin 液压马达最低工作速，rs；q一液压马达排量，。21 根据流量和系统工作压力选择液压泵液压泵工作压力的计算依照：Pp P1
5、+P其中P 是液压执行元件的最高：T二作压力，本系统中最高压力是进给缸工进时的进口压力P= 3.85MPa；P是系列执行元件间总的管路损失，由原理图可知，从泵到进给缸之间串Qmax接有液控阀、行程阀，取,P = 0.5MPa,则液压泵工作压力即Pp = 3.85 +0.5 =4.35MPa。液压泵流量的计算依照：Qp K(Qmax) (4)最大流量发生在快速夹紧工况，Qmax =78510ms；泄漏系数K取1.2，则液压泵总流量Qp =1.2 X 7.85 X 10-5m s = 9.42 X 10-560 X 103 Lmin= 5.7Lmin。依据以上计算，选用YBA9B变量叶片泵。22
6、液压元件的选择以泵的额定压力4.35 MPa、流量5.7 Lrain为基准，选择元件如下223 管道元件液压系统用油管输送工作介质用管接头将油管与油管或油管与液压元件连接起来，因此，管道和管接头应有足够的强度，良好的密封，压力损失要小，装拆要方便。本系统选用紫铜管，其用途是在中、低压系统中用，机床中应用较多，可承受压力为651OMPa。其优缺点为装配时弯曲方便，抗振能力弱，易使油液氧化。24 过滤器过滤器的功用是防止油液的污染和不断净化油液，将其污染程度控制在允许范围内。油液的污染会引起相对运动零件的表面划伤、磨损加剧、甚至卡死，还会堵塞节流小孔，影响液压系统的工作性能。过滤器的过滤精度按其能
7、滤去杂质颗粒直径d的公称尺寸大小分为四个等级：粗(dlOOum)、普通(d10lOOum)、精(d510pum)、特精(d15um)。选用线隙式滤油器，其额定参数为：压力6.3MPa、压力损失0.060.6 MPa、过滤精度50um，安装在系统的进油路上。25 密封装置密封装置用来防止液压元件和液压系统的内漏和外漏，以保证建立起必要的工作压力和避免污染环境。密封装置应有良好的密封性能，并随着压力的增大能自动提高密封性能，密封材料的磨擦因数要小，耐磨，且磨损后能自动补偿，结构简单，维护方便，价格低廉。本系统选用O形密封胶圈。26 油箱依据经验公式：V=aQ (5)式中：Q 一液压泵每分钟排出压力
8、油的容积；a一经验系数，本设计取a =6 则：V=6 X 12.0 X 10-5 (s)=612.0 X 10 X 60(min)=0.04m 3，考虑实际的空间要求和散热要求，确定油箱尺寸为：V =0.5m 0.3m 0.3m3 电气控制回路设计该钻孑L组合机床的进给运动、工件定位和夹紧装置均由液压系统驱动，机床滑台用于进给运动。M1为液压泵电动机，为整个液压系统提供能量源，为保证安全，只有系统正常供油后，其它控制电路才能通电工作。M2为主轴电动机，拖动主轴箱的刀具主轴，提供切削主运动，主轴电动机在滑台进给循环开始时启动，滑台退回原位后停机。M3为冷却泵电动机，在工件加工的过程中冷却泵始终工
9、作。3.1 IO 分配和PLC外部接线图选用三菱FXIN一24MR可编程控制器实现顺序控制和机床自动加工循环，该PLC有l4点数字量输入和l0点继电器输出，。系统的IO分配及外部接线如图4所示，电气控制线路有如下特点：(1)简化手动操作步骤，按下按钮SB2即可完成单次循环；(2)设计了手动快退按钮SB5，解决因特殊原因机床未停止在原点，循环无法再启动的问题；(3)为节省IO点数、简化PLC程序，将热继电器触头FRI和FR2直接串接在接触器线圈控制线路中，用于液压泵电机和主轴电机的过载保护；(4)为防止电气干扰，液压系统中的电磁阀均采用24V直流供电，电机控制用接触器线圈均采用220V交流供电。
10、(5)液压泵电动机的启动设计了延时环节，待电机工作正常后电磁阀才开始动作；(6)对工件的夹紧与松开设计了延时保护。防止对工件和夹具造成的破坏。 I0分配及PLC外部接线图32 控制程序设计控制程序基于三菱SWOPC FXGPWIN C 软件，采用梯形图方式编程，如图5所示。程序描述如下：按下循环启动按钮SB2，对应XOO1置1，输出YOO4置1，液压泵电机MI启动；时间继电器TO延时1.8s，待液压泵电机工作正常，液压回路油压到达设计值后，TO使YO03置1，工件夹紧电磁阀YV4开始工作，工件夹紧；夹紧时间约1 s，压力继电器BP动作，其触头闭合，XOO5置1，YOIO置1，夹紧指示灯亮；MO
11、置1，使得YO00、YOO5、YOO6均置1，滑台开始进给，刀具主轴电机M2启动，冷却泵电机M3启动；进给过程中的快进转工进由液压回路实现，滑台工进到终点位置时，终点行程开关SQ2被压下，XOO7置1，YO00置0，YOOI置1，进给电磁阀YVI失电，快退电磁阀YV2得电，滑台后退；后退到原点位置时，原位行程开关SQ1被压下，XOO6置1，YOO7置1，原点指示灯亮；MI置1，使得YOOI、YO05、YOO6均置0，快退电磁阀失电，主轴电机M2停止，冷却泵电机M3停止；工件松开电磁阀YV3得电，松开时间08秒后断开液压泵电机MI，整个工作循环结束。如需立即快退到原位，可按下按钮SB5使X004置1，此时Y000、Y005、Y006均置0，进给电磁阀失电，主轴电机停止，冷却泵电机停止，Y001置1，滑台立即后退到原位。工作过程中如因特殊原因需紧急停车，可按下按钮SB1使X000置1，此时PLC所有输出点均置0，各电动机和电磁阀均失电，机床停止工作。重新启动时先手动快退到原位，装夹工件后按下SB2即可开始自动循环。