课程设计说明书
题 目 机床液压系统电气操纵系统设计 姓 名 班 级 学 号
指导教师
日 期 2021年1 月3日
目录
一、 课程设计的任务要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1
二、泵、电机、操纵阀的初选。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
三、动力滑台液压系统工作原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
四、电磁铁调度表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9
五、采纳PLC设计方案。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10
六、采纳一般电器元件设计方案。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15
七、总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19
参考文献
一：课程设计的任务要求 1.1·某液压动力滑台简介
① 液压动力滑台工作顺序为:①夹紧工件 ②进给缸快速前进 ③一次进给
④二次进给 ⑤死挡铁停留 ⑥滑台快退 ⑦ 进给缸停止, 夹紧缸松开.(见下面图)
② 已知进给缸最大负载40000KN,工进速度为5mm/min 最大速度，对应负载为2000KN.
1.2·要求液压动力滑台能自动工作,又能各个动作进行单独调整;各工作循环有照明显示;有必要的电器连锁与爱惜. 1.3·设计任务
①初选泵和电机，和初选操纵主缸(25)的操纵阀。
②简述液压动力滑台液压系统工作原理,绘制电磁铁调度表。
③设计并绘制电器操纵原理图(采纳一般电气元件操纵和采纳PLC操纵两种方案)，选择电气元件,编写PLC程序、调试，并制定元件目录表. ④编制设计说明、利用说明书。 ⑤列出设计参考书目录
快进 一工进 二工进 停留 ST3
松开夹紧原位停止 ST1 快退
ST2 25 20 21 13 19 3DT 12 9 14 11 10 8 9 17 1DT 16 15 18 2DT 23 24
4DT 6 7 4 5 2 3 1 5DT
二、 初选
执行元件的选择 1） 选取执行元件的工作压力P=5Mpa； 2）
执行元件的要紧结构参数的确信
由已知条件知，最大负载F=40000N,快进时差动连接； 则D= √𝟐d ,A1=2A2
工进时，依照手册，查得关于回油路上有背压阀或调速阀的，背压阀取5Mpa,选取 F=(A1P1-A2P2)ηm=[A1P1-(A2/2)P2] ηm通常取；那个地址取ηm 得:A1=(F/ηm)/(P1-P22 又D=√
𝟒𝐀𝟏𝐩
d=D/√𝟐
依照手册GB/T2348-2001 ，将直径调整成绩近标准值； 取D=110mm d=80mm ；
那么液压缸两腔的实际有效作用面积为： A1=𝛑𝐃2×10-4m2 A22=2-𝐝)×10-4m2
选择液压泵
0.5~1. 1） 计算最大工作压力 P1=(F/ηm +P2A2)/A1
带入数据得 取PP1 Mpa 2)确信液压泵最大供油量 qP≥k∑qmax
k系统的泄漏修正系数，一样取
∑qmax —同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值 快进时q=𝛑𝐝2V/4=𝛑/4×2××103 L/min 快退时q=2-𝐝2/4=/4×22)××103L/min=L/min 工进时q=2V1/4=/4×2××103L/min=L/min 取k=1.2 带入的 qp× 功率P=PP×qP
依照以上的最大工作压力和液压泵最大供油量；又为了使液压泵工作平安靠得住，液压泵应有必然的压力储蓄量，通常泵的额定压力可比工作压力高25%—60%。泵的额定流量那么宜与相当，不要超过太多，以避免造成过大的功率损失。查阅手册最后选取初选为：
定量叶片泵 YB1：；；960-1450r/min
Vm= qp
选择电机
Y112-M4 型电动机 ；电动机功率为 4 KW；额定转速为 1440 r/min ；
2.4 换向阀、调速阀、先导式溢流阀的选择 1）换向阀：24DF3 24EF3 34DF3 34EF3 20MPa 通径4-16mm 6-80L/min
2)调速阀：F(C)G-3型：；通径10mm；18L/min 3）先导式溢流阀：
高压：DB/DBWT 型：；通径10/25/32mm；3L/min
三、工作原理
夹紧
按下启动按钮，夹紧液压缸24活塞下行将工件夹紧，同时压力继电器14开始动作，使得电磁铁1YA得电。 快进
电磁铁1YA通电，使电液换向阀9的先到电磁换向阀左位接通。在操纵油的压力作用下，使液动换向阀9左位接入系统主油路。现在，动力滑台处于空行时期，液压缸负载较小，系统压力较小，液压泵1的输出流量较大；同时液控顺序阀4处于关闭状态，液压缸为差动连接方式，从而实现动力滑台的快进。 主油路油液流动线路为：
1）进油：变量泵1 单向阀5 换向阀9（左位） 行程阀23（右位） 液压缸25左腔
2）回油：液压缸25右腔 换向阀9（左位） 单向阀10 行程阀23（右位） 液压缸25左腔 一工进
当动力滑台快到预定位置时，滑台上的行程挡块压下行程阀23使原先通过该阀进入液压缸左腔的通路被切断，电磁铁3YA断电，由于油液流经调速阀和外载荷的作用，系统压力升高，液控顺序阀4被打开，变量泵1自动减小其输出流量，以便与调速阀12的开口相适应。 主油路油液流动情形为：
1）进油：变量泵1 单向阀5 换向阀9（左位） 调速阀 12 电磁阀13（右位） 液压缸25左腔
2）回油：液压缸25右腔 换向阀9（左位） 液控顺序阀4 背压阀3 油箱 3．4二工进
在一次进给终止后，挡块压下行程开关ST2，使电磁铁3YA通电，二位二通电磁换向阀13左位工作，顺序阀4仍打开。 主油路油液流动情形为：
1）进油：变量泵1 单向阀5 换向阀9（左位） 调速阀12 调速阀19 液压缸25左腔
2）回油：液压缸25右腔 换向阀9（左位） 液控顺序阀4 背压阀3 油箱 死挡铁停留
当动力滑台以二工进的速度运行碰上死挡铁后，滑台停止运动。负荷的增加使系统压力升高，压力继电器（YJ）21发信号给时刻继电器，通过必然的时刻延迟后，时刻继电器发出信号是动力滑台返回。
快退：在时刻继电器发出信号后，死挡铁停留时刻到后，时刻继电器发出快退信号，使电磁铁1YA断电、电磁铁3YA断电、电磁铁2YA通电，液动换向阀9右位接通。这时系统压力下降，泵1输出的流量又自动增大，能够取得比较大的快退速度。
主油路油液流动情形为：
1）进油：变量泵1 单向阀5 换向阀9（右位） 液压缸25右腔 2）回油：液压缸25左腔 单向阀20 换向阀9（右位） 单向阀 8 油箱
夹紧缸松开
当动力滑台退回到原位时，活动挡块压下行程开关ST1，使电磁铁2YA断电，电液换向阀回到中位，液压缸两腔封锁，滑台停止运动。4YA得电，夹紧液压缸活塞上行，工件松开时压力继电器14接点复位。当碰着行程开关ST3时，5YA得。 3.8 卸荷
5YA得电后使，电液压泵通过二位二通电磁换向阀2开始卸荷。
四：电磁铁调度表
表4-1 液压动力滑台液压系统电磁铁及压力继电器调度表 动作 1YA 电磁铁及压力继电器通断状态状态 2YA - - - - + - - - 3YA - - + + - - - - 4YA - - - - - - + - 5YA - - - - - - - + SP14 + + + + + + - - SP21 - - - + - - - - 快进 一工进 二工进 + + + + - - - - 进给缸25 死挡铁停留 快退 夹紧缸24 夹紧 松开 油泵卸荷
五、采纳PLC 设计方案
5.1 I/O端子分派表
表5-1 I/O端子分派表
输入 X0 X7 X1 X2 X3 X4 X5 X6 启动按钮 急停电机 ST1 ST2 ST3 SP14 SP21 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 自动 手动 手动快进SB2 手动二工进SB3 手动快退SB4 手动停留SB5 手动松开SB6 手动卸荷SB7 手动返回按钮 X17 输出 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y11 Y16 Y17 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 快进指示灯 电动机KM 故障指示灯 Y11 Y11 Y12 Y10 Y13 Y14 Y15 Y20 一工进指示灯 二工进指示灯 快退指示灯 夹紧指示灯 松开指示灯 卸荷指示灯 照明灯 蜂鸣报警器
功能图设计说明：
整个电路由特殊辅助继电器M8002触发，分为自动和手动两部份操纵程序，自动
部份要紧用于机床自动加工，手动部份要紧用于对机床的各个动作进行单独调整和故障排除. 自动部份：
各步除完成指定的工作之外，还别离加入了时刻继电器T1-T5，假设在规按时刻内没有完成工作，那么继电器得电，故障指示灯Y17亮、蜂鸣器Y20报警，并使程序跳转到初始步S0，以下不重复说明。
1)S20（启动电机/夹紧缸夹紧）：X0、X10同时闭合，Y0（电动机）、电动机启动同时，Y15表示电动机开启的指示灯亮,,程序开始工作，夹紧指示灯Y10亮.假设规按时刻10S内未完成工作那么报警并自动跳转到初始步S0。
2）S21（快进、一工进）：压力继电器14（X4）得电，输出Y0(1YA)，进给缸完成快进、一工进，同时前进指示灯Y11亮。当碰着行程开关2ST,即X2变成ON，S22变成活动步 。 假设规按时刻10S内未完成工作那么报警并自动跳转到初始步S0。
3)S22（二工进）：输出 Y2（3YA）、Y0(1YA),前进指示灯Y11亮，当二工进工作完成时，压力继电器21（X5）闭合， S23变成活动步。假设规按时刻10S内未完成工作那么报警并自动跳转到初始步S0。
4)S23（死挡块停留）：输出Y2（3YA）、Y0(1YA)，同时继电器T0开始计时，当达到计不时刻，S24变成活动步。
5)S24（快退）：输出Y1（2YA）、Y12（快退指示灯），电磁铁2YA得电，液压缸25开始快退工作，同时快退指示灯亮。当快退工作完成时，行程开关1ST闭合，即X1为ON，S25变成活动步。假设规按时刻10S内未完成工作那么报警并自动跳转到初始步S0。
6)S25（夹紧缸松开）：输出Y3（4YA）、Y13松开指示灯亮，电磁铁4YA得电，液压缸24开始松开。当工作完成时，行程开关3ST闭合，即X3为ON，S26变成活动步。假设规按时刻10S内未完成工作那么报警并自动跳转到初始步S0。 7）S26（油泵的卸荷）：输出Y4（5YA）、Y14卸荷指示灯亮，电磁铁5YA得电，当T1计不时刻到，S20变成活动步。 手动部份：
手动部份各步输出与自动部份相同，在步S20中加入了6个开关别离操纵快进、工进、快退、夹紧缸松开、油泵卸荷、手动急停。
5.6 梯形图指令表程序
LD M8002 SET S0 STL S0 LD X0 AND X10 SET S20 LD X0 AND X11 SET S30 STL S20 OUT Y16 OUT Y15 OUT Y10 OUT T1 SP K200 LD T1 CJMP S0 LD X4 SET S21 STL S21 OUT Y0 OUT Y11 OUT T2 SP K200 LD T2 CJMP S0 LD X2 SET S22 STL S22 OUT Y0 OUT Y2 OUT Y11 OUT T3 SP K300 LD T3 CJMP S0 LD X5 SET S23 STL S30 OUT Y16 0UT Y15 OUT Y10 LD X12 SET S31 LD X13 SET S32 LD X14 SET S33 LD X15 SET S34 LD X16 SET S35 LD X17 SET S36 STL S31 OUT Y0 OUT Y11 LD X2 SET S30 LD X7 SET S37 STL S32 OUT Y0 OUT Y2 OUT Y11 LD X5 SET S30 LD X7 SET S37 STL S33 OUT Y0 OUT Y2 OUT T0 LD T0 SET S30 LD X7 SET S37 STL S23 OUT Y0 OUT Y2 OUT T0 SP K300 LD T0 SET S24 STL S24 OUT Y1 OUT Y12 OUT T4 SP K200 LD T4 CJMP S0 LD X1 SET S25 STL S25 OUT Y3 OUT Y13 0UT T5 SP K200 LD T5 CJMP S0 LD X3 SET S26 STL S26 OUT Y4 OUT Y14 SET S20 STL S34 OUT Y1 OUT Y12 LD X1 SET S30 LD X7 SET S37 STL S35 OUT Y3 OUT Y13 LD X3 SET S30 LD X7 SET S37 STL S36 OUT Y4 OUT Y14 LD X6 SET S30 LD X7 SET S37 STL S37 RST Y16 LD T1 OR T2 OR T3 OR T4 OR T5 SET M0 LD M0 OUT Y17 OUT Y20 END 六、采纳一般电气元件操纵设计方案
选择电气元件
关于电气元件的选择，咱们应注意以下几点：
(1)依照对操纵元件功能的要求，确信电气元件功能的要求，确信电气元件类型。如继电器与接触器，当元件用于通，断功率较大的主电路时，应选择交流接触器；假设元件用于切换功率较小的电路（如操纵电路）时，那么应选择中间继电器；假设伴有延时要求时，那么应选历时刻继电器。
(2)依照电气操纵的电压，电流及功率的大小来确信元件的规格，知足元器件的负载能力及利用寿命。
(3)把握元器件预期的工作环境及供给情形，如防油，防尘，货源等。 (4)为了保证必然的靠得住性，采纳相应的降额系数，并进行一些必要的技术和校核。
依照以上步骤及参考资料的查找制定了本课程设计中继电器元件表（见表3-2）。
表6-1 电动机和电器元件明细表
代号 QF FU FU1 FU2 FU3 FU4 名称 总电源开关 熔断器 熔断器 熔断器 熔断器 熔断器 型号 HZ1-60/3 RL1-60/40 RL1-15/4 RL1-15/4 RL1-15/4 RL1-15/4
FR KM K-6K 1YA-5YA TL1 TL2 SB SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB8 1ST-3ST YJ HL SA1 HL1-HL7
热继电器 启动接触器 接触器 电磁铁 直流变压器 变压器 总停止按钮 电机启动按钮 快进、一工进按钮 二工进按钮 挡块停留按钮 快退按钮 松开按钮 卸荷 行程开关 压力继电器 照明灯 照明灯开关 指示灯 JR10-10 10 A CJO-40 JZ7-44 127 V 36 V BK-150 380/127/36 V BK-150 380/127/36 V LA2 LA2 LA2 LA2 LA2 LA2 LA2 LA2 LX3-11H PFT—L4 JC6-1 TCL_A6
6.2 电气操纵图
电气操纵电路图设计说明
1）照明电路：由
变压器TL2输出交流电36V，并由开关SA1操纵照明灯HL。
指示灯2）启动电机：开关SB1闭合，使继电器K得电并维持得电状态，K闭合使KM
闭合，电机启动。
3）快进、一工进：开关SB2闭合，继电器1K得电并维持得电状态，从而使电
磁铁1YA、，液压缸25进行快进工作、而且完成一工进。当到指定位置时，碰着行程开关2ST时，使快进快进、一工进电路断开。
4）二工进：闭合开关SB3,电磁铁1YA维持得电，继电器2K得电并维持得电状
态，从而使电磁铁3YA得电，液压缸25开始二工进。当工进到指定位置时，继电器21得电，使二工进电路断开。
5）死挡块停留：闭合开关SB4，继电器3K得电，使电磁铁3YA得电，同不时
刻继电器开始计时，死挡块停留。
6)快退：当计不时刻到，闭合开关SB5，继电器4K得电，从而使电磁铁2YA得
电，液压缸25开始快退，当碰着行程开关1ST时，快退电路断开。
7）夹紧缸松开：闭合开关SB6，继电器5K得电，从而使电磁铁4YA得电，夹
紧缸24开始松开，当碰着行程开关3ST时，松开电路断开。
8）油泵卸荷：闭合开关SB7，继电器6K得电，从而使电磁铁5YA得电，油泵
开始卸荷。
9）原位停止：当按下开关SB时，电磁铁均失电复位
在知足机床液压系统大体工作的前提下，添加了各电路的互锁与过载爱惜。而且设计了指示灯电路，使机床处于各工作状态时都有指示灯显示，方便操作。
七、总结
这次课程设计是在充分分析了液压动力滑台的液压传动系统及工作原理的基础上设计的，而且加倍充分的明白了液压系统“快进→一工进→二工进→停留→快退→原位停止”六种工况各自的液压回路和组合缸的工作。同时依照操纵要
求，一方面设计了液压动力滑台PLC操纵系统的顺序功能图并设计出了PLC的外部接线图，另一方面也依照《机电传动操纵》学到的知识用一般电器元件实现了系统要求。
固然一般电器元件操纵，操纵装置体积大、动作速度较慢、耗点较多、功能少，专门是由于它靠硬接线组成系统，接线复杂，通用性和灵活性较差。而采纳PLC对原有的继电器—接触器操纵系统改造后，使得操纵系统简单化，故障率大大降低，提高了系统的稳固性和靠得住性，此操纵系统具有良好的柔性，系统保护和升级也变得容易。其灵活方便的优势显得加倍突出，投资少，经济效益高。
这次课程设计是在教师的悉心指导下完成的，我在设计进程中碰到的一些问题，会及时问教师，在教师的指导下我少走了许多的弯路，使我能够顺利的完成了课程设计设计
通过这次设计，我看到了自己的不足，CAD画图不是很熟练，很多图不是软件画出的，而是手画的，以后要加倍熟练的去把握CAD,同时我也明白了学习知识与应用知识的不同，学过的知识并非代表就会应用。由于我所把握的知识面还不够全面，设计中不免有不足的地方，我会不断积存知识来完善自己。
参考文献
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[2]廖常初,《FX系列PLC编程及应用》，机械工业出版社，2020 [3]韩晓新,《三菱FX系列PLC基础及应用》，机械工业出版社，2020 [4]刘建华,《三菱FX2N系列PLC应用技术》，机械工业出版社，2020 [5]何波,《电气操纵与PLC应用》，中国电力出版社，2020 [6]周亚军,《电气操纵与PLC院里及应用》，西安电子科技大学出版社，2020
[7]程子华,《PLC原理与编程实例分析》，国防工业出版社，2007 [8]王阿根，《PLC操纵程序精编108例》，电子工业出版社，2020 [9]邓星钟，《机电传动操纵》，华中科技大学出版社，2000
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