机械毕业设计(论文)弹簧钢板淬火机械手及其液压系统的设计机械手(含全套图纸).doc

《机械毕业设计(论文)弹簧钢板淬火机械手及其液压系统的设计机械手(含全套图纸).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械毕业设计(论文)弹簧钢板淬火机械手及其液压系统的设计机械手(含全套图纸).doc（23页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、弹簧钢板淬火机械手及其液压系统的设计 学 生：指导老师：(-)摘 要：首先明确弹簧钢板淬火机械手及其液压系统的要求，然后通过给定的技术参数表里的设计参数，确定液压执行元件的载荷力、系统工作压力和液压缸的主要结构尺寸以及机械手的结构设计，制定系统方案，拟定液压系统图，然后进行液压元件的选择，最后对系统性能进行验算。在具体的结构设计中，主要是针对系统中涉及到机械手，液压系统的设计等。关键词：机械手的设计；液压元件；弹簧钢板淬火Design of Spring Steel Quenching Manipulator and Its Hydraulic Pressure System Student:

2、 Zeng Tao Tutor: Chen Wen- kai（Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128）Abstract: Firstly, is to make clear about the request of Spring Steel Quenching Manipulator and its hydraulic pressure system, to define the fluid good parts Dutch strength, the depar

3、tment working strength as well as the fluid cylinders main construction size, the formulation is a plan, decides the fluid department through the technique outside and inside fluid department which decides then, to choose the Hydraulic element , finally is to calculate the performance line. In the c

4、oncrete construction, is mainly aim to research the design about Manipulator , Hydraulic Pressure System and so onKey words: design of Manipulator; hydraulic element ; steel board springs quenching1 前言机器人技术集中了机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制理论及人工智能等多学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。在传统的制造领域，工业机器人经过诞生、成

5、长、成熟期后，已成为不可缺少的核心自动化设备，目前世界上约有近百万台工业机器人正在各种生产现场工作。在非制造领域，上至太空舱、宇宙飞船、月球探险，下至极限环境作业、医疗手术、日常生活服务，机器人技术的应用已拓展到社会经济发展的诸多领域。科学技术的不断进步，推动着机器人技术不断发展和完善；机器人技术的发展和广泛应用，又促进了人民生活的改善，推动着生产力的提高和整个社会的进步。机器人技术作为当今科学技术发展的前沿学科，将成为未来社会生产和生活不可缺少的一门技术。然本课程设计主要考虑在淬火上的应用。在钢板弹簧热处理过程中，当钢板在淬火机中完成弯曲和淬火后，钢板弹簧被推入到油槽中，然后油机械手抓取并放

6、入贯通式回火炉中进行回火处理。由于工作环境恶劣，劳动强度大，无法由人工进行此项操作，必须由机械手完成此项工作，并保持所需的速度。原机械手控制系统由步进选线器构成，硬件故障多，又不易根据工艺参数的变化改变控制逻辑，从而造成对生产的影响。应用PLC技术对原系统进行改造，使新的控制系统的外围电路简单，易于维修，可靠性和逻辑变更柔性获得很大的提高。机械手主要安装在带燕尾导轨的拖尾上，机械手由以下部分组成：1）前后移动机构。机械手主体安装在带燕尾导轨的拖尾上，通过油缸作前后移动。2）水平回转机构。用双活塞齿条油缸带动回转轴作水平180度回转，在缸头有缓冲装置。3）转腕机构。通过两个安装在机械手座架两侧的

7、直线油缸推动齿条，带动转腕轴上的齿条使手腕仰俯转动，两个油缸靠回转轴达到机械同步。4）夹紧机构。夹紧油缸推动滑块在钳柄斜槽内滑动，使钳手夹紧。为防止温度很高的工件被夹伤，夹紧机构装有减压阀以降低压力。5）伸缩机构。伸缩油缸活塞左右运动，带动夹紧油缸和钳手水平移动，机械手即伸出或收回。6）行走机构。用一台轴向柱塞油马达经齿轮减速后带动主动轮在轨道上移动，同时轴上齿轮还与安装在地面的齿条相吻合，以防工作时轮子打滑而影响定位。在不需要工作时可利用轮子行走至非工作区。油马达通过快慢速度变换和自动阀制动来控制其定位。 2 技术特点与介绍1）钢板淬火机械手采用液压传动和PLC控制，使得高温恶劣环境下人工无

8、法操作的工件抓取和放置作业由机械手自动完成。2）机械手的液压系统采用定量泵供油的调速阀回油节流调速方式；需二次调速的执行器采用两个调速阀并联并由电磁换向阀进行速度换接；行走液压马达、转台行走缸和水平回转缸除采用调速阀外，其进出油口均设置有行程节流阀，以减小换向冲击，提高定位精度。3）机械手采用可编程序控制器组成电控系统，外围电路简单，易于维修，可靠性和逻辑变更柔性高；可以克服由电子逻辑器件和继电器组成的电控系统易受环境干扰、故障率高和维修困难等缺陷，可以提高产品质量和生产效率。通过修改软件，容易满足工艺要求的变更。4）该系统可推广至工况相近的机械手中14。2.1 钢板弹簧淬火机械手主要技术参数

9、 表1 钢板弹簧淬火机械手主要技术参数14 Table 1 The main technical parameters of leaf spring quenching manipulator项目参数单位结构形式圆柱坐标行走式自由度5个钳口形式双钳口 前后移动最大距离600mm 手臂最大伸缩距离 200mm 水平回转角度 180（）手腕仰俯角度90（）工作行走距离5000mm最大行走速度1000mm/min最大夹持重量1000N3 夹钳式手部设计的基本要求1）应具有适当的夹紧力和驱动力手指握力(夹紧力)大小要适宜，力量过大则动力消耗多，结构庞大，不经济，甚至会损坏工仍：力量过小则夹持不住或产生

10、松动、脱落。在确定握力时，除考虑工件重量外，还应考虑传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件夹持安全可靠。而对手部的驱动装置来说，应有足够的驱动力。由于机构传力比不同，在一定炉火持力条件下，不同的传动机构所需驱动力的大小是不同的。2）手指应具有一定的开闭范围手指应具有足够的开闭角度(手指从张开到闭合绕支占冈；转过的角度)或开闭距离(对平移型手指从张开到闭合的直线移动距离)，以便于竹单成退出工件。 3）应保证工件在手指内的夹持精度应保证每个被夹持的工件，在手指内部有准确的相对位置。这对一些有方位要求的场合更为重要，如曲拐、凸轮轴一类复杂的工件，在机床上安装的位置要求严格，因此机械手的手部

11、在夹持工件后应保持；目对的位置精度。4）要求结构紧凑，重量轻、效率高在保证本身刚度、强度的前提下，尽可能使结构紧凑、重量轻，以利于减轻手臂的负载。5）应考虑通用性和特殊要求一般情况下，手部多是专用的，为了扩大它的使用范围，提高它的通用化程度，以适应夹持；同尺寸和形状的工件需要，通常采取手指可调整的办法。如更换手指甚至更换整个手部。此外，还要考虑能适应工作环境提出的特殊要求，如耐高温，耐腐蚀。能承受锻锤冲击力等。3.1 机械手的选择及其分析计算各种夹紧装置驱动力计算手爪的结构很多，在设计和确定手爪的结构方案时，一方面应根据实际要求选取具体的结构，另一方面必须进行力的分析，以便在设计选取时进行比较

12、，才能正确选择手爪结构方案，确定各构件的尺寸，以满足夹持工件钓具体要求。设计者可根据1表2-1所列的机构进行选取。3.1.1 手指夹紧缸已知该机械手要求的最大夹持力,根据该机械手的实际工况，要求该机械手能够夹取扁型钢板，所以采用平行连杆式钳爪进行夹取。平行连杆式钳爪的主要结构示意图如图1所示14。图1 平行连杆式钳爪示意图Figure 1 Sketch of structure about parallel linkage gripper arm根据该传力机构理论驱动力计算公式1，已知如图（1）加持手手部在工作过程中，其实际驱动力的大小，除按照理论驱动力计算外，还应考虑传力机构的效率及工作运送

13、过程中所产生的惯性力等因素的影响。 实际驱动力计算公式为10：（2）式中 -理论驱动力； -安全系数，取1.5-2； -工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，可按下式估算：（3）其中 为手部抓取工件后手臂运动的最大加速度（）， 为重力加速度（）-传力机构的机械效率，一般。因为机械手在夹持过程中，属于缓慢移动，可以是为零，所以实际驱动力（4）初选系统的工作压力：根据参考文献10表23.4-2，按载荷选择工作压力，初步选择工作压力为。计算液压缸的主要结构尺寸a)图2 液压缸主要设计参数 Figure 2 The main design parameters of hydraulic cylinder

14、液压缸有关设计参数见图2。上图为液压缸活塞杆工作在受压状态，下图为活塞杆工作在受拉状态。活塞杆受压时（5）活塞杆受拉时（6） 式中 -无杆腔活塞有效作用面积（）；-有杆腔活塞有效作用面积（）;-液压缸工作腔压力（）-液压缸回油腔压力（），即背压力。-活塞直径（）；-活塞杆直径（）。根据参考文献10表23.4-5选取，表23.4-4选取回油路带调速阀的系统被压力，由参考文献10式23.4-18得出：（7）由参考文献10表23.4-7常用液压缸内径，圆整为由杆径比，求出活塞杆直径，由参考文献10表23.4-8可查的活塞杆直径。 夹紧缸有杆腔和无杆腔实际作用面积：无杆腔 有杆腔 根据液压行业技术标准

15、，查参考文献10选取HSG型液压缸。3.1.2 伸缩液压缸伸缩液压缸的负载只要考虑所夹持工件的重量和夹紧液压缸的重量所产生的摩擦负载，所以 （8） （9）根据液压行业技术标准，圆整10mm,同样查参考文献10选取HSG型液压缸。3.1.3 转腕液压缸，回转液压缸，转台行走液压缸，行走车液压马达因为转腕液压缸要带动机械手的转动，实现手腕的的仰俯，所以在设计过程中，需要采用直线液压缸两个，推动齿条，带动转腕轴上的齿条使机械手的手腕俯仰转动。该液压缸的活塞杆未带活塞部分带有齿条，以带动转腕轴上的齿条使机械手的手腕仰俯转动，两个液压缸考回转轴实现刚性同步。而对于转台行走液压缸以及行走车液压马达需根据系

16、统的油压进行计算。手臂回转液压缸，当手指夹着工件，手臂旋转时，液压缸需克服的摩擦力矩最大。 （10）所选液压马达的型号及参数如表2所示。表2 液压马达型号及参数Table 2 The model and parameters of hydraulic motor型号额定转速（r/min)额定转矩（NM)额定压力(Mpa)排量（Ml/r)流量(L/min)减速机马达CM-C10C180017.21010.919.63.2 液压缸的其他技术要求1)缸筒与端盖的连接形式 由于机械手要求外形尺寸小，重量轻，故采用螺纹式连接；2)缸筒、端盖和导向套的基本要求缸筒内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或磨等精密加工

17、工艺制造，要求表面粗糙度在，使活塞及其密封件、支撑件能顺利滑动，从而保证密封效果，减少磨损；缸筒要承受很大的液压力，因此，应具有足够的强度和刚度；导向套对活塞杆起导向和支撑作用，一般采用摩擦系数小，耐磨性好的聚四氟乙烯制作；3)活塞和活塞杆的连接形式由于机械手工作时振动较大，要求连接强度高且具有减震能力，故选择半环式连接；4)活塞组件的密封在活塞的外圆表面一般开几道宽的环形沟槽，称平衡槽，其作用如下：使活塞具有自位性能，由于活塞的几何形状和同轴度误差，工作压力油在密封间隙中的不对称分布形成一个径向不平衡力，称为液压卡紧力，它使摩擦力增大，开平衡槽后，使得径向油压力趋于平衡，使活塞的对中减小油液

18、的泄漏量，提高了密封性能；自润滑作用，油液储存在平衡槽内，使活塞能自动润滑。同时还采用Y型密封。Y型密封的截面为Y形，属唇型密圈，主要用于往复运动的密封。Y形圈的密封作用取决于它的唇边对耦合面的紧密接触程度。在压力油作用下，唇边对耦合面产生较大的接触压力，从而达到密封的目的。当液压力升高时，唇边与耦合面贴得更紧，接触压力更高，密封性能更好；5)缓冲装置当液压缸拖动负载的质量较大、速度较高时，一般应在液压缸中设缓冲装置，必要时还需要在液压缸传动系统中设缓冲回路，以免在行程终端发生过大的机械碰撞，导致液压缸损坏，缓冲的原理是当活塞或缸筒接近行程终端时，在排油腔内增大回油阻力，从而降低液压缸的运动速

19、度，避免活塞与缸盖相撞。3.3 液压缸压力验算在机械手的机身回转运动中所采用的回转缸是单叶片式摆动缸，它的原理如图3所示10： 图3 回转气缸简图Figure 3 Diagram of Rotating air cylinder定片1与缸体2固连，动片3与回转轴5固连。动片封圈4把腔分隔成两个.当液体从孔a进入时，推动输出轴作逆时4回转，则低压腔的液体从b孔排出。反之，输出轴作顺时针方向回转。叶片J缸的压力p和驱动力矩M的关系为: (11)式中M- 回转缸的驱动力矩(Ncm);P- 回转缸的工作压力(Ncm);R- 缸体内壁半径(cm);r- 输出轴半径(cm);b 动片宽度 (cm).代人数

20、据得： （12） =2.8Mpa3Mpa满足设计要求 3.4 手爪的夹持误差分析与计算机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手定位精度(由臂部和腕部等运动部件确定)，而且也与手指的夹持误差大小有关。特别是在多品种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，-避免产生手指夹持的定位误差，必须注意选用合理的手部结构参数，(参见图2-9) 1从而使夹持误差控制在较小的范围内。在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差不超过lmm就可以了。这就可以在满足定位精度的条件下，采用简单的回转型手爪。而避免单纯追求自动定心，而使设计出的结构过分复杂。4 驱动系统设计要求及选择本次设计

21、的工业机械手属坐标式机械手。具有手臂伸缩，回转，升降，手腕回转四个自由度。因此，相应地有手腕回转机构、手臂伸缩机构，手臂回转机构，手臂升降机构等构成。设计要求1）满足工业机械手动作顺序要求。动作顺序的各个动作均由电控系统发讯号控制相应的电磁铁，按程序依次步进动作而实现；2）机械手伸缩臂安装在升降大臂上，前端安装夹持器，按控制系统的指令，完成工件的自动换位工作。伸缩要平稳灵活，动作快捷，定位准确，工作协调；3）控制系统设计要满足伸缩臂动作逻辑要求，液压缸及其控制元件的选择要满足伸缩臂动力要求和运动时间要求。本次设计采用液压传动的控制方式,相比其他传动控制方式,液压传动有以下优点:1）在同等的体积

22、下,液压装置能比电气装置产生更大的动力。在同等的功率下，液压装置的体积和质量小，即其功率密度大，结构紧凑。液压马达的体积和质量只有同等功率电动机的12%左右；2）液压装置工作比较平稳。由于质量和惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁换向；3）液压装置能在大范围内实现无级变速，它还能在运行过程中调速；4）液压传动易于对液体压力、流量或流动方向进行调节和控制。当将液压控制和电气控制、电子控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，也能实现远程控制和自动化；5）液压装置易于实现过载保护；6）由于液压元件已实现标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便；（7

23、）用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。4.1 动力元件定量泵的选择液压泵是标准元件，其选择的依据是额定压力和流量。整个系统由一个定量泵供油，只要确定最大的工作压力和最大的流量就可以确定液压泵的参数。由分析可知：实际流量： （13）实际压力： （14）查参考文献10机械设计手册P23-68,表23.5-6，选择CB32型齿轮泵,技术参数见表3。 表3 齿轮泵型号及参数Table 3 The model and parameters of Gear pump型号排量/压力/转速/容积效率（%）驱动功率重量/额定最高额定最高CB32321012.515008.726.4根据所选的CB32齿轮

24、泵的参数，从机械设计课程设计手册第三版P167表12-1选择Y160M-4,同步转速为1500，额定功率为11kw的电动机。4.2 控制元件电磁换向阀、压力阀、流量阀、平衡阀的选择控制元件是标准件，其选择依据是系统的最高工作压力和通过该阀的最大流量1 方向控制阀电磁换向阀：按选DSG-01-3C型电磁换向阀8个（四个三位四通O型机能电磁阀；两个二位四通电磁阀；两个二位二通电磁换向阀）；单向阀：按 选S型单向阀1个；2 压力控制阀减压阀：按 选DR6DP直动式减压阀1个；卸荷溢流阀：按 选DA型先导式卸荷溢流阀1个；3 流量控制阀调速阀：按 选取FCG-3-16-H-10型流量控制阀9个；单向行

25、程节流阀：按 选取ZC-G-06-22型单行行程节流阀6个.按照元件计算结果见表4。表4 液压阀型号及参数 Table 4 The model and parameters of Hydraulic valve名称工作压力（MPA)流量（L/MIN）型号数量方向控制阀电磁换向阀1136.08DGC-01-3C8单向阀1136.08SV101压力控制阀减压阀1136.08DR6DP1卸荷溢流阀1136.08DA101流量控制阀调速阀1136.08FCG-3-16-H-109单向行程节流阀1136.08ZC-G-06-2265 对液压系统的要求1)液压缸设计：在确保其密封性的同时，尽量选用橡胶与氟

26、化塑料组合的密封件，以减小摩擦阻力，提高液压缸的寿命；2)定位点的缓冲与制动：因机械于手臂的运动惯量较大，在定位点前要加缓冲与制动机构或锁紧装置；3)对惯性较大的运动轴和接近机械手末湍的腕部运动轴的液压缸两侧，最好加设安全保护装置，防止因碰撞过载损坏机械结构。4)为保证安全生产，系统应有安全连锁装置。5.1 液压系统传动方案的确定(一)各液压缸的换向回路为便于机械手的自动控制，如采用可编程序控制器或微机进行控制，从工况图中可知系统跃压力和流量都不高，因此一般都选用电磁换向阀回路，以获得较好的自动化程度和经济汪益。液压机械手一般采用单泵或双泵供油，手臂伸缩，手臂俯仰和手臂旋转等机构采用并联供油，

27、这样可有效降低系统的供油压力，此时为了保证多缸运动的系统互不干扰，实现同步或非同步运动，换向阀需采用中位O型换向阀。(二)调速方案整个液压系统只用单泵或双泵工作，各液压缸所需的流量相差较大，各液压缸都用液压泵的全流量工作是无法满足设计要求的。尽管有的液压缸是单一速度工作，但也需要进行节流调速，用以保证液压缸运行的平稳运行。各缸可选择进油路或回油路节流调速，因为系统为中低系统，一般适宜选用节流阀调速。 图 图4 液压系统传动方案示意图Figure 4 The force diagram of hydraulic pressure systems transmission scheme 机械手的手

28、臂伸缩和手臂俯仰或升降缸采用两个单向节流阀来实现。在一般情况下，机械手的各个部位是分别动作的，手腕回转缸和手臂回转缸(或升降)所需的流量较为接近，手腕回转缸和手臂回转缸及夹紧缸所需流量较为接近，且它们两组缸所需的流量相差较大，这样可以选择如图所示单泵供油系统。此单泵供油系统要以所有液压缸中需流量最大的来选择泵的流量。优点是系统较为简单，所需的元件较少，经济性好。缺点是当所需流量较少的液压缸(如手腕回转缸、夹紧缸等)动作时，能源利用率较低。对于系统功率较小的场合是可取的。(三)减速缓冲回路通用工业机械手要求可变行程，它是由微机控制，可在行程中任意点定位，故应在液压系统中采用缓冲装置，形成缓冲回路

29、9。 5.1.1 各部分液压回路设计1）手部采用一个单作用直线液压缸，通过机构运动实现手抓的张合。在液压回路中采用二位四通阀，通过5YA来控制。同时在加以调速阀和减压阀起背压作用，保证机械手工作时的可靠性。其液压原理图5所示10:图5 手部液压图 图6 臂部液压图Figure 5 Hydraulic diagram of Mechanical hand Figure 6 Hydraulic diagram of arm department2）臂部采用直线缸来实现平动，通过一个三位四通电磁阀来实现手臂的左右运动，同时在回油路上用一个调速阀来实现调速。其原理如图6所示：3）机身采用转腕回转缸来实

30、现回转。机身的转腕采用三位四通电磁换向阀来实现，采用一个二位二通电磁换向阀和两个调速阀实现调速。在回转回路上设置液压锁，提高可靠性和安全性。其液压原理图分别如图7所示： 图 图7 机身液压图Figure 7 Hydraulic diagram of Fuselage5.1.2 供油系统本系统采用单泵供油，同时在油路上设置单向阀起到防止回油的作用，通过并联一溢流阀和两位二通电磁阀分别来实现齿轮泵的过载保护与卸荷作用。其液压原理如图8所示：图8 供油液压图Figure 8 Hydraulic diagram of fuel system5.2 钢板弹簧淬火机械手液压系统原理图图9 钢板弹簧淬火机械

31、手的液压系统原理图Figure 9 Hydraulic system schematic diagram of Steel Board Springs Quenching Robot5.2.1 钢板弹簧淬火机械手液压系统工作原理机械手的液压系统原理图如图2所示。系统的油源为定量液压泵10，其供油压力由溢流阀12设定并可通过压力表38显示，单向阀11用于防止液压油倒灌电磁换向阀13与调速阀22配合用于旁路调节进入系统的总流量。液压系统的执行器有五种（六个）液压缸和一个液压马达。整个机械手沿燕尾导轨的前后移动由液压缸6驱动，缸6的运动方向由电磁换向阀16控制，单向行程节流阀32/33和调速阀23用

32、于控制缸6的移动速度；机械手的水平回转由双活塞齿条液压缸5（端部有缓冲装置）带动回转轴作水平180回转，缸5的运动方向由电磁换向阀18控制，单向行程节流阀36、37和调速阀26用于控制缸5的速度；安装在机手座架4两侧的直线液压缸9（两个）推动齿条，缸9的运动方向由电磁换向阀19控制，缸9的运动速度控制与快慢速切换由调速阀27、28和电磁换向阀15控制；液压缸2推动滑块在钳柄斜槽内滑动，使钳手1夹紧，为防止温度很高的工件被夹伤，夹紧缸2的油路上设有减压阀31以降低压力，夹紧缸2的运动方向和速度由电磁换向阀20和调速阀29控制；液压缸3带动夹紧液压缸2和钳手1水平移动，实现机械手的伸出或收回，缸3

33、的运动方向和速度由电磁换向阀21和调速阀30控制；行走机构由轴向柱塞定量液压马达8及齿轮减速后带动主动轮在轨道上移动，同时轴上齿轮还与安装在地面的齿条相啮合，以防工作时轮子打滑而影响定位。在不需要工作时可利用轮子行走至非工作区，液压马达通过快慢速度变换和制动阀制动来控制其定位，液压马达的旋转方向由电磁换向阀17控制，液压马达的旋转速度及转换通过调速阀24、25和电磁换向阀14进行调节和控制。5.2.2 钢板弹簧淬火机械手液压系统电磁铁动作顺序表表5 钢板弹簧机械手电磁铁动作顺序表Table 5 The solenoid action sequence table of leaf spring

34、quenching manipulator步进程序程序转换条件程序动作液压马达泵卸荷夹紧缸松伸缩缸转腕缸回转缸前前后缸泵卸载换向快伸缩转换慢前后正反上下电磁铁YA1234567891011121341延时手伸，后退+2延时夹紧+续表53延时手缩+4延时前进，前回转，慢进+5延时液压马达快进+6行程液压马达慢进+7行程前回转+8行程转腕下（快）+9行程手伸+10延时转腕下（慢）+11延时手松+12延时手缩+13延时转腕上（快）+14延时后回转，慢退+15延时液压马达快退+16行程液压马达慢退+17行程后回转+18行程原位+6 电控系统该机械手的电控系统以PLC作为控制核心。PLC有手动、单循环、

35、自动循环等操作方式。手动和单循环控制方式主要供系统调试及设备维修时使用，通过PLC控制台面上的手动控制按钮分别操作各设备单独运动。另外为了掌握各工序运行现状，控制台上设有各工序运动状态指示灯及故障报警指示灯等。整个系统的各个输入信号均为数字量，分为位置检测信号和控制命令信号两部分。输入器件是无源的触点（行程开关、按钮、压力继电器）。18个输出负载信号也均为数字量，分负载（液压电磁阀）驱动信号和指示信号两部分。PLC为三菱公司的FX2-48MR可编程序控制器，其输入点数和输出点数分别为24点，输出类型为继电器输出，可满足交流或直流负载的通断；其电阻负载为2A/点，感性负载在80VA以下，触点寿命

36、为100万次。这样对一般电磁阀、指示灯和报警器等类型负载，可由PLC直接驱动；对较大的负载如控制电机，则加一级接触器作为功率驱动。PLC的输入/输出接口分配见表6所示。表6 PLC的输入/输出接口分配表Table 6 The interface allocation table of PLC input / output地址说明地址说明地址说明X0启动ANX21淬火机定位SQY6转腕下YAX1急停ANX22转腕下定位SQY7转腕上YAX2手动/自动转换ANX23手伸定位SQY10转腕慢YAX3单循环ANX24炉口定位SQY11前回转YAX4自动循环ANX25回转定位SQY12前进YAX5液压马

37、达前ANX26后退SQY13后退YAX6液压马达后ANX27前进SQY14泵卸载YAX7手缩ANY0液压马达前YAY15自动循环指示YAX10手伸ANY1液压马达后YAY16单循环指示X11转腕下ANY2液压马达快YAY17手动指示X12转腕下ANY3手松YAY30停机报警指示X13前进ANY4手伸YAY31原位指示X20后退ANY5手缩YA7 液压系统性能验算7.1 验算回路中的压力损失本系统较为复杂，有多个液压缸执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较大的要算快速运动回路，故主要验算由泵到液压缸这段管路的损失8。7.1.1 沿程压力损失的计算沿程压力损失，主要是液压缸快速运动时进油管路的

38、损失。此管路长为5m，管内径0.034速运动时通过的流量为2.7L/s，正常运转后的粘度为= 27 ，油的密度为=918Kg/油在管路的实际流速 =2.93m/s （15） Re=37022300 （16）根据公式=求得沿程压力损失为: =0.023MPa (17)7.1.2 局部压力损失局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失，以及通过控制阀的局部压力损失。其中管路局部压力损失相对来说小得多，故主要考虑通过控制阀的局部压力损失。从系统图中可以看出,从大泵的出口到油缸的进油口,要经过单向阀、电磁换向阀、单向调速阀、溢流阀。单向阀的额定流量为50L/min,额定压力损失0.3

39、MPa, 电磁换向阀的额定流量为150L/min,额定压力损失为0.2MPa, 单向调速阀的额定流量为160L/min,额定压力损失为0.3MPa。溢流阀的额定流量为120L/min,额定压力损失为0.2MPa。通过各阀的局部压力损失之和：=0.65 MPa （18）从小泵出油口到油缸进油口也要经过单向阀、电磁换向阀、单向调速阀、溢流阀。向阀的额定流量为50L/min,额定压力损失0.3MPa, 电磁换向阀的额定流量150L/min,额定压力损失为0.2MPa, 单向调速阀的额定流量为160L/min,额定压力损0.3MPa。溢流阀的额定流量为120L/min,额定压力损失为0.2MPa通过各

40、阀的损失之和为：P3=0.76Mpa （19）以上计算结果是大小是同时工作的,所经过的管道都是一样的。则大小泵是同时工作的,所以大小泵到油缸之间总的压力损失为 （20）7.2 液压系统的发热温升的计算7.2.1 计算液压系统的发热功率液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高。液压系统的功率损失主要有以下几种形式：(1) 液压泵的功率损失 （21）式中 -工作循环周期（s）； z投入工作液压泵的台数；-液压泵的输入功率（W）；-各台液压泵的总效率；-第I台泵工作时间（s）；(2) 液压执行元件的功率损失 （22）式中 M液压执行元件的数量；-液压执行元件的输入功率（W）；-液压执行元件的输入效率；-第j个执行元件工作时间（s）；(3) 溢流阀的功率损失 （2