富強+鄭文娟
摘 要:介紹了泵套零件夾具及控制系統(tǒng)設計,夾具設計主要進行了夾緊方案的選擇、夾緊力方向的確定及計算,控制系統(tǒng)部分采用了液壓系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)。根據液壓及PLC原理對控制系統(tǒng)進行設計,保證了控制系統(tǒng)的快速、可靠及安全性能,從而減少生產成本,提高加工效率。
關鍵詞:泵套零件夾具;控制系統(tǒng);設計
機電一體化是一種復合技術,是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物,是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”的發(fā)展階段。本文根據夾具設計原理、液壓系統(tǒng)原理及PLC控制系統(tǒng)原理,對泵套零件夾具及控制系統(tǒng)進行了設計。
1 布置工裝夾具設計
1.1 夾緊方案的確定
(1)計算切削進給力Fx
采用高速鋼鉆頭加工鑄鐵(HB=170)時軸向切削進給力Fx為:
Fx= 26D f0.8 HB0.6(N)
查得f=0.2mm/r,HB=170,因為加工的工序為鉆孔,加工直徑為7mm,所以鉆頭直徑D=7mm,則FX=26×7×0.150.8×1700.6 N=869.39N。
(2)計算夾緊力
因為夾緊力與切削進給力方向相反,所以夾緊力FZ≥2FZ=2×869.39N=1738.78N,取FZ=2000N。
1.2 鉆套及鉆模板的選擇
鉆套是鉆模的一種主要元件,因為鉆頭的引導作用是通過鉆套來實現(xiàn)的,有了鉆套加工前工件就不必進行畫線和找正,因而可以提高生產率,并容易保證工件的加工表面的精度。鉆套按其結構可以分為固定鉆套、快換鉆套、特殊鉆套、可換鉆套四類。
用于安裝鉆套的鉆模板,按照其和夾具體連接的方式可以分為4類,包括固定式鉆模板、分離式鉆模板、懸掛式鉆模板、鉸鏈式鉆模板。其中固定式鉆模板直接固定在夾具體上,因此鉆模板的鉆套相對于夾具體也是固定的,精度較高。固定式鉆模板與夾具體可以采用銷釘定位及螺釘緊固結構。
由于此次零件需要中、大批量生產,并且要求精度比較高,所以采用固定式鉆模板。而可換鉆套磨損后,松開螺釘就能換上新的鉆套繼續(xù)使用,方便快捷。所以采用可換鉆套。鉆套的高度H=2d,d為鉆頭直徑。
2 夾具原理圖的設計
本夾具采用龍門式框架結構,這種結構具有剛性好,操作簡單,工作可靠,壽命長,便于維護保養(yǎng)的特點。如圖1所示。
3 液壓系統(tǒng)的設計
本工序的夾緊,主軸箱所在的滑臺,都需要用到液壓系統(tǒng)的控制。這就要求液壓系統(tǒng)具有順序控制功能,還應保證動力部件的運行平穩(wěn),以保障整個機床順利依次序地工作。用液壓式夾緊控制方式,在同等體積的情況下,液壓裝置能比電氣裝置產生更大的動力、功率密度大、結構緊湊,并且能在大范圍內實現(xiàn)無線調速。液壓原理圖如圖2所示。
3.1 液壓系統(tǒng)的計算
(1)油缸尺寸
因為此次設計夾緊力方向與切削力方向相反,因此,選擇D=45mm,d=25mm地腳式夾緊油缸,數(shù)量為一個,選取油缸行程為30mm。
(2)負載阻力FX
Fx切=26Df0.8HB0.6 N=26×7×0.20.8×1740.6=869.39N
Ff導軌摩擦力,由于加工需要的是立式加工機床,導軌受到的正壓力為0,所以Ff=0 N。
FB工作臺工作油缸回油腔的背壓所產生的阻力,暫略去不計。
(3)油缸有效工作面積
根據負載阻力Fx=869.39N查得滑臺油缸主要技術性能并選擇HY25A型液壓工作滑臺,其中油缸直徑D和活塞桿直徑d分別為63/45,油缸有效工作面積:
4 PLC控制系統(tǒng)設計
可編程控制器是計算機家族中的一員,是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯(Programmable Logic Controller),簡稱PLC,它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。本次控制系統(tǒng)設計如圖3、圖4所示。
5 結語
本文結合國內外夾具研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向,對泵套零件進行了初步的夾具設計和控制系統(tǒng)設計,通過液壓原理計算油缸尺寸、負載力及油缸有效面積,從而選擇油缸型號,根據動作循環(huán)圖及PLC原理設計出控制電路圖。本文所設計的夾具及控制系統(tǒng)精度高,操作簡便,經濟性能好。
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