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1、华北电力大学本科毕业设计（论文）毕业设计论文变速箱箱体卧式双面铣削组合机床控制系统设计 摘要本课题是根据已给出的参数，设计出某组合机床的液压系统，具体包括液压传动系统设计和电气控制系统设计。对于液压传动系统设计，要使系统完成“夹紧缸夹紧工作台快速接近工件工作台进给工作台后退夹紧缸松开原位停止”的工作循环。根据此要求，设计出液压回路，再根据参数，选择符合要求的液压元件，例如液压泵、液压阀、滤油器、行程开关等；对于非标准件液压缸，则要确定所有尺寸，选择合理结构形式，用AUTOCAD软件绘制出装配图；系统设计完成后，要对系统进行性能验算，例如回路压力损失验算、油液温升验算等，以确定系统是否符合实际要
2、求。对于电气控制系统设计，现在，由于PLC可靠性高、编程简单、使用方便、体积小、重量轻等优点，普遍采用PLC控制来代替继电器接触器控制，本系统也采用PLC控制。根据系统的输入输出性质、对相应功能、I/O点数、系统容量的要求，选择合适型号的PLC，PLC选定后，分配I/O点并绘制PLC外部接线图，确定输入输出信号与I/O点的对应关系，最后设计出程序，并修改，直至符合要求。关键词：液压传动；液压控制；PLCGEAR-BOX HORIZONTAL DOUBLE-SIDED MILLING COMBINATION MACHINE TOOLS CONTRONL SYSTEM DESIGNAbstract
3、This topic is already given parameters according to, the design gives a combination machine tools system, specific including hydraulic transmission system design and electrical control system design.For the hydraulic transmission system design，to make the system to accomplish the job cycle of combin
4、ation machine tools system -clamping cylinder for clamping workbench fast approaching workpieceworkbench feedingworkbench back clamping cylinder loosen In-situ stop. According to this requirement, design a hydraulic circuit, then, according to parameters, select to meet the requirements of hydraulic
5、 components, such as hydraulic pumps, hydraulic valves, filters, Travel switch, etc. For non-standard hydraulic cylinders, will have to determine all sizes, choose the right structure, then, mapping the assembly drawing by AUTOCAD. After accomplished design, there are some checking of system perform
6、ance, such as the checking of the circuit pressure loss and the oil temperature rise, to determine whether the system meet the actual requirements.To electrical control system, nowadays, to PLC, because of its high reliability, convenient use, simple programming, small size, light weight, etc., it i
7、s widely used to instead of relay and contactor. So, this electrical control system uses PLC, too. According to the nature of the system input and output, the demand of corresponding functions, I/O points and system capacity, choose the suitable type of PLC, after that, distribute I/O points and ext
8、ernal wiring diagram of PLC to determine the input and output signals and I/O points of correspondence, finally, design the program, and modify, until it meets the requirements.Keywords:Hydraulic transmission;Hydraulic control; PLC 1绪论1.1课题背景液压传动是流体传动的一种，它起源于17世纪的液体静压力传动原理，在现代被明确定义为一种通过液体作为介质来传递能量和进
9、行控制的传动形式，液压传动技术在工农业生产部门都有着极大的应用空间，其水平的高低已经成为国家工业发展程度的标志之一。液体传动的先驱者是英国的约瑟夫布拉曼，他于1795年在伦敦制造了世界上第一台水压机，这是液压传动技术以水为介质的第一次工业应用，后来到1905年时，约瑟夫布拉曼将工作介质从水改为了油，使得液压机械又向前迈进了一步。液压传动技术的广泛研究是开始于第一次世界大战之后，从1920年开始液压传动技术得到了迅速的发展，液压传动技术领域涌现了一批杰出的人才，液压元件也逐步走入了正规的工业生产阶段。液压传动技术和液压元件工业在1925年迎来了维克斯（F.Vikers），他发明的压力平衡式叶片泵
10、为后来者奠定了基础。到20世纪初叶，康斯坦丁尼斯克提出了能量波动传递理论，而后在1910年又在液力传动方面提出了自己的理论见解，为这一领域的发展做出了贡献。液压传动技术被工业企业所应用则是开始于第二次世界大战期间，在这个时期美国已经有30%的机床应用了液压传动。液压传动技术现居世界领先位置的日本，其科研活动实际上比欧美等国晚了将近20年，但是靠着后期的努力，日本在现代液压传动领域得到了巨大发展。液压技术与现代社会中人们的日常生活、工农业生产、科学研究活动产生着日益密切的关系，已成为现代机械设备和装置中的基本技术构成、现代控制工程的基本技术要素和工业及国防自动化的重要手段，自上世纪60年代后，原
11、子能技术、空间技术、计算机技术（微电子技术）等的发展又一次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，使它在国民经济的各方面都得到了应用。其在某些领域内甚至已占有压倒性的优势，例如，国外今日生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动4。因此液压技术的发展程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。1.2液压传动技术的发展趋势液压传动作为一种传动方式，由于具备功率密度高，结构小巧 ，配置灵活，组装方便，可靠耐用等独到的特点，已成功地用于一切需要中等以上功率输出，且需对运动过程进行灵活控制和调节的地方，是现代化传动与控
12、制 的关键技术之一。2 l 世纪是一个高度自动化的社会 ，随着科技的发展和人类的新需要，大型智能型行走机器人将应运而生。资料表明，液压技术作为能量传递或做功环节是其中必不可少的一部分。故无论现在还是将来 ，液压技术在国民经济中都占有重要的一席之地 ，发挥着无法替代的作用。 现代液压技术与微电子技术 、计算机控制技术、传感技术等为代表的新技术紧密结合，形成一个完善高效的控制中枢，成为包括传动、控制检测、显示乃至校正、预报在内的综合自动化技术。它是中大功率机械设备实现自动化不可缺少的基础技术，应用面极其广泛。下面从考查其主要服务领域需求入手，来展望液压技术的发展趋势。1 可靠性和性能稳定性逐渐提高
13、 可靠性和性能稳定性是涉及面最广的综合指可靠性设计 、制造以及可靠性维护三大方 面。随着诸如工程塑料、复合材料、高强度轻合金等新材料的应用，新工艺新结构的出现，元、器件性能的可靠性得以大大增加 。系统可靠性设计理论的成熟与普及，使合理地进行元器件的选配有了理论依据。此外，过滤技术的完善和精度的提高(过滤器精度可达13 pm，而典型现代液压元件的动态间隙为0.55um) ，除了能彻底清除固体杂质外，还能分离油中的气体和水分。在线实时油污检测器和电子报警逻辑系统的应用，使得液压系统的维护从过去的简单拆修发展到主动维护，对可预见的诸因素进行全面分析，最大限度地提前消除诱发故障的潜在因素。2 增强对环
14、境的适应性，拓宽应用领域液压传动虽然具有很多优点，但由于存在着热、噪声、工作介质污染等不尽人意的地方，其应用受到某种程度上的制约。面对环保意识来越强的未来，应采取相应措施逐步解决和改以上问题。比如，对于泵电动机全封闭式动力组合，通采用降噪、隔声结构，并用专门材料做外壳，可将噪声降至6 0dB以下。又如，选择环保介质、水基介质和新型的“ 电流变”液体作为介质，将优化系统性能，控制污染 ，扩大其应用场合。此外，能耗控制技术也越来越受到重视，因为这不仅意味着节约能源，降低损耗，而且能消除发升温这个诱发液压系统故障的根本潜因，提高统的工作可靠性和性能稳定性，更重要的是它使冷却系统的必要性不断缩小。通过
15、采用集成回路和铸造流道以减少管道损失，减少非安全要的溢流量，减少系统的节流损失等，以达到控制系统的能耗。3 机电液一体高度集成化 微电子技术的飞速发展，为液压技术的进步注入了新的活力。液压器件是机电一体化的重要接口器件，充分考虑到液压技术的特点，而开发研制出的集液压、电子、传感技术于一体的新产品及其组成系统，兼备了电气和液压技术的双重优势。如低耗高速 (10mA以下响应时间在2ms以内)电磁铁及数字式电液器件，可作为直接接口的电液转换器。内藏位移传感器的液压缸用于高精度闭环控制时，可实现工况监视和传感功能。液电技术的融合使得液压技术的发展超出自身传统的科学领域，向着包括传动、控制、检测在内的综
16、合自动化技术方向发展。为提高液压技术的应用水平和加速拓展其应用领域并最大限度地方便用户，发展集成式多功能元器件已成为必然的趋势。集成化发展分为三个层次：首先是单功能元件的组合向多功能元件的发展，如用于工程机械闭式泵一马达系统的一 种多功能阀，能完成单向补油、高压溢流、旁路和压力释放。其次是集成器件子系统化。最后，是开发智能型一体化器件，它可以实现功率的合理分配，修正人为控制信号，使元器件或系统自动保持最佳工作状态。如此一来，组成系统时技术含量高的部分工作就逐渐向生产厂家转移，这样就可最大限度地方便用户，普及其应用。 4 液压 CAD技术 CAD技术使人工设计方式变为自动化和半自动化的方式，尤其
17、是CADCAMCAPP的推广和应用使液压技术得到迅速发展。在液压CAD的开发和研究方面应注意以下几点 ：( 1 )充分利用现有的液压CAD设计软件，进行二次开发，建立知识库信息系统，它将构成设计制造销售使用设计的闭式循环系统。(2)将计算机的仿真及适时控制结合起来，将模型放入“硬”件和系统中，借此在建造实际样机之前，便可在软件里修改其特性参数，以达到最佳设计结果。下一个比较长远的目标是，利用技术全面支持液压产 品从概念设计、外观设计、性能设计、可靠性设计到零部件详细设计的全过程，并把计算机辅助设计、计算机辅助分析、计算机辅助工艺规划、计算机辅助检验、计算机辅助测试和现代管理系统集成在一起，建立
18、计算机制造系统，使液压设计与制造技术有一个突破性的进展。 5 新材料新工艺的应用 新型材料的使用，如陶瓷、聚合物或涂料，可使液压技术的发展有一个新的飞跃。为了保护环境，减少漏油对环境的危害，可采用生物降解迅速的压力流体，如菜油基和合成脂基的传动用介质将得到广泛应用。据专家预测，今后10年大部分行走机械中使用的液压油(矿物油)将会为生物降解迅速的流体所替代。铸造工艺的发展，将促进液压元件性能的提高，如铸造流道在阀体和集成块中的广泛使用，可优化元件内部流动，可减少压力损失和降低噪声，实现元件小型化。如果上述提高液压技术的方向得到充分实现，可以肯定，液压技术和其他传动方式相比将继续持其有力的竞争地位
19、。 总之，液压技术具有十分广泛的应用面，它作为一种重要的工业自动化基础件，已与微电子技术、传感技术紧密结合，形成并发展成为包括传动、控制、检测、校正在内的综合自动化技术，其内涵较之传统的液压技术更加丰富而完整 。 1.3液压传动技术的应用液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。利用有压的液体经由一些机件控制之后来传递运动和动力。相对于电力拖动和机械传动而言，液压传动具有输出力大，重量轻，惯性小，调速方便以及易于控制等优点，因而广泛应用于工程机械，建筑机械和机床等设备上。由于要使用原油炼制品来作为传动介质，近代液压传动技术是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最
20、早实践成功的液压传动装置是舰船上的炮塔转位器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用车床到20世纪30年代末才用上了液压传动。第二次世界大战期间，在一些兵器上用上了功率大，反应快，动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善，各类元件的标准化，规格化，系列化而在机械制造，工程机械，材料科学，控制技术，农业机械，汽车制造等行业中推广开来。由于军事及建设需要的刺激，液压技术日益成熟。20世纪60年代后，原子能技术，空间技术，计算机技术等的发展再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动，控制，检测在内的一门
21、完整的自动化技术，在国民经济的各个方面都得到了应用。如工程机械，数控加工中心，冶金自动线等。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性优势。液压传动系统的主要优点：(1)在相同功率下，液压执行元件体积小，重量轻，结构紧凑。液压传动一般使用的压力在7Mpa左右，也可高达50Mpa。而液压装置的体积比同样输出压力的电机及机械传动装置的体积小得多。(2)液压传动的各个元件，可根据需要方便，灵活地来布置。(3)液压。(4)易于自动化。液压设备配上电磁阀，电气元件，可编程控制器和计算机等，可装配成各式自动化机械。(5)速度调整容易。液压装置速度调整非常简单，只要调整流量控制阀即可轻易且可实行无级调速。(6)不
22、会有过载的危险。液压系统中装有溢流阀，当压力超过设定压力时，阀门开启，液压经由溢流阀流回油箱，此时液压油不处在密闭状态，故系统压力永远无法超过设定压力。 今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断发展，不断提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求。这是液压技术的创新特征，液压技术的不断发展体现在如下一些比较重要的特征上：一， 提高元件性能，创制新元件，体积不断缩小。为了能在尽可能小的空间里传递尽可能大功率，液压元件的结构不断地在向小型化发展。市场上出现了一种新型的被称为“肌腱”的执行元件。它的形状像一根两端有接头的软管，把它接入系统使用时，它的径向和轴向都会发生伸缩，轴向
23、的伸缩量可达其总长的15%-30%。在相同条件下，它的作用力是普通汽缸的10倍。这种元件抗污染，运动时不会生抖动，在有些场合还可用它的径向膨胀去夹持工件等，是一种极有应用前景的元件，而微型元件也得到发展，如活塞直径小到2.5mm的汽缸，10mm宽的气阀以及相关的辅助元件已成为系列化产品。由于这些元件能在0.2-0.7Mpa压力下工作，所以可被方便地集成到标准的系统中。新小型阀，在流量相同时，它的体积仅是过去的7%。这些小，微型的元件已被应用于精密机械加工，电子工业，制药工业，食品加工和包装技术等场合。二， 高度的组合化，集成化和模块化。液压系统由管式培配置经板式配置，箱式配置，集成块式配置发展
24、到叠加式配置，插装式配置，使连接的通道越来越短。也出现了一些组合集成件，如把液压泵和压力阀作成一体，把压力阀插装在液压泵的壳体内，把液压缸和换向阀作成一体，只需接一条高压管与液压泵相连，一条回油管与油箱相连，就可以构成一个液压系统。这种组合件不但结构紧凑，工作可靠，而且简便，也容易维护保养。三， 与微电子结合，走向智能化。液压技术从本世纪70年代中期起就开始和微电子工业接触，并相互结合。在迄今30多年时间内，结合层次不断提高，由简单拼装，分散混合到总体组合，出现了多种形式的独立产品如数字液压泵，数字阀，数字液压缸等，其中的高级形式已发展到把编了程的芯片和液压控制元件，液压执行元件或能源装置，检
25、测反馈装置，数模转换装置，集成电路等汇成一体，这种汇在一起的联结体只要一收到微处理机或微型计算机处送来的信息，就能实现预先规定的任务。液压技术的智能化阶段虽然开始不久，但是从它的星星点点实践成功的事例来看，成果已非常诱人。例如，折臂式小汽车装卸器能把小汽车吊起来，拖入集装箱内，按最紧凑的排列位置堆放好，最多时能装入8辆。装卸器内装有微型计算机，它能按预定程序操纵8个液压缸，在传感器的配合下协调连杆机构的动作，完成堆装任务。卸车时的操作按相反的顺序协调动作，以使受训练的波音民航喷气客机驾驶员不用上天就可以经历6个自由度的颠簸摇摆，座椅振动，着陆弹跳等项的运动感觉，并能对驾驶员的操作作出拟真的响应
26、。总之，液压技术在与微电子技术紧密结合后，在微型计算机或微处理机的控制下，可以进一步拓宽它的应用领域，形形式式机器人和智能元件的使用不过是它最常见的例子而已。1.4本文主要研究内容某卧式双面铣削组合机床用于加工铸铁变速箱箱体的两个端面，试设计该机床的液压控制系统。机床的动作循环为夹紧缸夹紧工作台快速接近工件工作台进给工作台后退夹紧缸松开原位停止。要求夹紧力可调并保压，工作台运动平稳且进给速度可调。 已知参数如下：夹紧缸：夹紧力800N， 快进行程30mm、快退行程30mm，快退的速度4000。工作台：重量4000N，轴向最大工作负载为12000N，快进行程100mm，速度3500，工进200m
27、m，速度80300，快退300mm，速度6000，加减速时间0.2s，工作台为平导轨，静、动摩擦系数分别为0.2，0.1. 2液压系统设计2.1液压系统原理及组成以液体作为工作介质来进行能量传递和控制的传动形式称为液压传动，与利用液体动能的液力传动不同的是它以液体的压力能来传递动力，是根据17世纪帕斯卡提出液体静压力传动原理来实现的。液压系统一般是由以下5个部分组成：动力源用来将原动机的机械能转变为液体的压力能，输出有一定压力的油液，最常见的形式就是液压泵。执行器用来将液体的压力能转变为机械能，来驱动工作机构带动负载工作，可实现往复直线运动、连续回转运动、摆动等。有液压缸、液压马达等。控制调节
28、装置控制液压系统油液压力、流量和方向，以保证执行器驱动的工作机构完成预期动作。有各种液压阀。辅助装置用来存放、提供、回收油液，滤除油液杂质，给油液降温；存储、释放液压能或吸收液压脉动、冲击；显示系统压力、油温等。有邮箱、管件、过滤器、热交换器、蓄能器、各种指示仪表等。液压工作介质传递能量的介质，同时起着润滑、冷却等作用。有各种液压油。2.2 双组合铣面床液压系统主功能结构如图2.1所示为双面组合铣床主机结构布局示意图图2.11，3-底座；2-中间底座；4，16-纵向底座；5-纵向滑台；6-立柱；7-立置滑座；8-立置滑台；9，13-洗削头；10-加紧液压缸；11-夹紧机构支架；12-压板；14
29、-纵向滑台；15-横向滑座（兼做纵向滑台）该铣床的主机结构如图2.1所示，它采用了立，卧复合式双面双主轴洗削头跨两个工位的大主轴箱配置方案。穿越本机床及自动线中其他各机床中间底座的运输带完成工件的自动拔销，向前和定位；门式夹紧机构安装在中间底座2上方，由两个同规格液压缸10分别驱动两个压板12完成工件1和工件2的夹紧，松开。铣床左面的双面洗削头9由立置动力滑台8驱动，完成洗削加工时的垂直进给和复位动作，立柱6安装在卧式纵向动力滑台上，故滑台5用以驱动立柱与滑台8完成洗削前后的空程快速进退动作。机床右面的两个滑台均卧式配置，横向动力滑台14驱动双轴洗削头13完成洗削加工时的横向进给和复位动作，纵
30、向动力滑台15兼作滑台14的滑座，来驱动滑台14完成洗削前后的空程快速进退动作。空腔立柱6装有铸铁块平衡锤，用以平衡立置滑台8及洗削头9的自重。滑台5及滑台15快速前进采用可调限位挡块限位，以防止冲程。除洗削头的旋转切削动力是由电动机提供外，夹具及各动力滑台的动力均由液压系统提供。2.3负载分析负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力，导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为Ffs，动摩擦力为Ffd则 工作负载Fft =12000N G=4000N
31、 g=10 =0.2s=3500-300=3200=0.0533惯性负载Fm=106.7N=0.2 =0.1 阻力负载 静摩擦 Ffs =0.24000=800N 动摩擦 Ffd=0.14000=400N如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表2.1表2.1 液压缸各运动阶段负载表工况负载组成负载值F/N推力起动800888.9N加速506.7563N快进400444.4N工进1240013777.8N快退400444.4N根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制出负载图（F-l）和速度图（F-2） 图2.22.4
32、液压缸主要参数的确定 表2.2按负载选择执行元件工作压力负载F /N50000压力p/MPa57组合机床液压系统的最大负载约为14000N，初选液压缸的设计压力P1=3MPa，为了满足工作台快速进退速度相等，并减小液压泵的流量，这里的液压缸课选用单杆式的，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2（即液压缸内径D和活塞杆直径d应满足：d=0.707D。为防止铣削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的回油背压，暂取背压为0.5并取液压缸机械效率=0.9。则液压缸的平衡方程：故液压缸无杆腔的有效面积：液压缸内径： 按GB/T2348-1980，取标准值D=80mm
33、；因A1=2A，故活塞杆直径d=0.707D=56mm（标准直径）则液压缸有效面积为：差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1，其差值估取P2P1=0.5MPa，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时P=0；另外取快退时的回油压力损失为0.5MPa。根据假定条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力.流量和功率，并可绘出其工况图表2.3液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工作阶段计算公式推力F（N）回油腔压力P2（MPa）工作腔压力P1（MPa）输入流量q（L/min）快进启动 888.90 0.35 快进加速 563 1.23 0.73 快进恒速 444.4 1.18 0
34、.68 8.8795工进13777,80.53.000.41.5快退启动 888.9 0 0.34 快退加速 563 0.5 1.20 快退恒速 444.4 0.5 0.95 7.17注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失.2.5液压系统图的拟定2.5.1选择液压回路1调速回路的选择该机床液压系统的功率小（1kw）,速度较低；钻镗加工时连续切削，切削力变化小，故采用节流调速的开式回路是合适的，为了增加运动的平稳性，防止钻孔时工件突然前冲，系统采用调速阀的进油节流调速回路，并在回油路中加背压阀。2油源及其压力控制回路的选择该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，因此为了节能
35、，考虑采用双联叶片泵油源供油。3快速运动与换向回路由于系统要求快进与快退的速度相同，因此在双泵供油的基础上，快进时采用液压缸差动连接快速运动回路，快退时采用液压缸有杆腔进油，无杆腔回油的快速运动回路。4速度换接回路由工况图可以看出，当动力头部件从快进转为工进时滑台速度变化较大，可选用行程阀来控制快进转工进的速度换接，以减少液压冲击。5压力控制回路在泵出口并联一先导式溢流阀，实现系统的定压溢流，同时在该溢流阀的远程控制口连接一个二位二通电磁换向阀，以便一个工作循环结束后，等待装卸工件时，液压泵卸载，并便于液压泵空载下迅速启动。6行程终点的控制方式这台机床用于钻、镗孔（通孔与不通孔）加工，因此要求
36、行程终点的定位精度高因此在行程终点采用死挡铁停留的控制方式。2.5.2组成液压系统原理图将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如下图2.3所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处、背压阀和液压缸无腔进口处设置测压点，并设置多点压力表开关。这样只需一个压力表即能观测各点压力。图2.3液压系统原理图1，夹紧缸；2，行程开关；3，调速阀；4，工作缸；5，卸荷阀；6，二位三通换向阀；7，单向加压阀；8，调速阀；9，调速阀；10，三位四通换向阀；11，三位四通换向阀；12，液压泵；14，油箱；15，单向阀液压系统中各电磁铁的动作顺序如表2.4所示。表2.4电磁铁
37、动作顺序动作名称1YA2YA3YA4YA5YA夹紧缸夹紧+-工作台快进+-+-工作台工进+- +-+工作台快退+-+夹紧缸放松-+-1）工作台夹紧：启动电机，点击按钮使电磁阀1YA得电，使三位四通换向阀10开到左路，推动夹紧缸1活塞杆前进进油路：液压泵12的压力油换向阀10的左路通过单向节流阀夹紧缸1左腔使夹紧缸1的活塞杆伸出（夹紧）。回油路：油由夹紧缸1的右腔流出，通过单向节流阀和换向阀10的左路，返回油箱。2）工作台快进 夹紧缸1得活塞杆完全伸出，压下行程开关SQ2，使电磁铁3YA得电，使三位四通换向阀11开到左路，推动工作缸活塞杆前进。进油路：液压泵12的压力油换向阀11左路单向节流阀工
38、作缸4的左腔，使活塞向右运动。回油路：油由工作缸4的右腔流出换向阀5左路换向阀11左路液压泵123）工作缸工进：工作缸4的活塞运动到100mm，压下行程开关SQ4，使电磁铁5YA得电，此时的油液流动路线如下。进油路：液压泵12的压力油换向阀11左路单向节流阀工作缸4的左腔，推动工作缸活塞杆前移。回油路：油液由工作右腔流出换向阀6右路调速阀换向阀11左路油箱。4）工作缸快退 工作缸4活塞至最右边，触动行程开关SQ5，使电磁铁3YA断电，4YA得电，此时的油液流动路线如下。进油路：液压泵12的压力油换向阀11右路单向节流阀换向阀6右路，使活塞向左运动。回油路：油由工作缸4的左腔流出单向节流阀换向阀
39、7左路油箱。5）插销缸拔销 定位缸5活塞至最顶上，触动行程开关SQ6，使电磁铁YA5断电（换向阀7回到中位），同时使YA4得电，此时的油液流动路线如下。进油路：泵13的压力油换向阀8右路单向节流阀插销缸3的上腔，使活塞向下运动。回油路：油由插销缸3的下腔流出调速阀换向阀11右路油箱。6）夹紧缸放松：当工作缸活塞回到缸底，压下行程开关SQ3，使电磁铁4YA断电（换向阀11回到中位），同时使2YA得电，此时的油液流动路线如下。进油路：液压的压力油换向阀10右路夹紧缸1的右腔，推动夹紧缸活塞杆返回。回油路：油液由夹紧缸左腔流出溢流节流阀调速阀换向阀10右路油箱。2.5.3液压元件的选择首先确定液压泵
40、的最高压力：前已经算出步移缸的工作压力p1=4.52Mpa,考虑到本系统油路较为简单，故取泵至缸间的压力损失为=0.4Mpa，根据式pp（pa）所以Pp=4.52+0.4=4.92Mpa然后确定液压泵的流量：液压泵的最大供油量Qp由表2.6可知，按液压缸的最大输入流量2.21*10-3m3/s进行估算。由式Qp（m3/s）得式中k系统的泄漏系数，一般取1.1-1.3.这里取k为1.2。同时动作的液压执行器的最大流量；对于工作过程中始终用流量阀节流调速系统，尚需加上溢流阀的最小溢流两，一般取2-3L/min.这里取2L/min所以Qp=1.2*（2.21*10-3+0.03*10-3）=2.69
41、*10-3m3/s=161.28L/min最后确定液压泵及驱动电机的规格：根据以上计算结果查阅机械设计手册，选用规格相近的YB-C171B型叶片泵，其额定压力为7Mpa，排量为171.9mL/r，额定转速为1000r/min，额定工况下能保证的输出流量为157.6L/min。又由表5-13可得，取泵的总效率为0.80，则所需电机功率为：Pp=pp*Qp/=4.92*106*161.28*10-3/（0.80*60*1000）=16.53kW选用电动机型号：查表5-14，选用规格相近的Y200L1-6型封闭式三相异步电动机，其额定功率为18.5kW，转速为970r/min。阀类元件及辅助元件由表
42、2.6、图2.4可以得到各类阀类元件及辅助元件的工作过程中的工作流量。可选出各类阀类元件及辅助元件的型号在下表2.8。 表2.8 铸型输送机液压控制系统元件类型规格序号 元件名称额定压力/Mpa额定流量/L*min-1 型号、规格说明3单向节流阀31.550MG10G通径为10mm6单向节流阀31.550MG10G通径为10mm7、8三位四通电磁换向阀最大压力3580WE6通径为6mm9、12过滤器0.06160XU-B160*100通径为40mm11溢流阀13液压泵7157.6YB-C171B额定转速为970r/min，驱动电机功率为18.5kW14压力表及开关6.3(压力指示范围)AF6P
43、30/Y63通径为6mm，此压力表带压力开关15三位四通电磁换向阀最大压力25160DSV(D)通径1016调速阀0.1-1.0（压差）0-160（调节流量）2FRM-16-20通径16（三）油管各元件间的连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则根据ISO6020/2，可知油口尺寸处连接螺纹为M221.5,根据表2-8（JB827-66）选外径为22mm，壁厚为1.6mm的无缝钢管。表2-9 钢管公称通径、外径、壁厚、连接螺纹及推荐流量表（四）油箱查阅液压工程手册， V=qp， 取=3，qp=132.6，带入数据，得V=397.8L，根据JB/T7938-1999规定，取标准值V
44、=400L。6.液压缸的设计和计算液压缸的设计是在对整个液压系统进行了工况分析，编制了负载图，选定了工作压力之后进行的：先根据使用要求选择结构类型，然后按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设计。（一）液压缸设计中应注意的问题液压缸的设计和使用正确与否，直接影响到它的性能和易否发生故障，在这方面，经常碰到的是液压缸安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳等问题，所以，在设计液压缸时，必须注意如下几点：1. 尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良好的纵向稳定性。2. 考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压
45、缸的排气问题。缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中须有相应的措施。但是并非所有的液压缸都要考虑这些问题。3. 正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接，要用止口连接。液压缸不能在两端用键或者销定位，只能在一端定位，为的是不致阻碍它在受热时的膨胀。如冲击载荷使活塞杆压缩，定位件须设置在活塞杆端，如为拉伸则设置在缸盖端。4. 液压缸各部分结构须根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、加工、装配和维修方便。（二）液压缸主要尺寸及相关零件的确定设计出的液压图，如图2.5所示图2.51活塞杆；2缸盖；3防尘圈；4挡油环；5、6、11、12密封圈；7、13密封环；8缸体；9、14排气阀；10活塞；15垫圈；16螺母；17防松螺母；18螺母；19螺杆。设计过程如下：根据负载大小和选定的工作压力，参照GB/T