泵套零件夾具及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

富強(qiáng)+鄭文娟

摘 要：介紹了泵套零件夾具及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，夾具設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了夾緊方案的選擇、夾緊力方向的確定及計(jì)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(jù)液壓及PLC原理對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證了控制系統(tǒng)的快速、可靠及安全性能，從而減少生產(chǎn)成本，提高加工效率。

關(guān)鍵詞：泵套零件夾具；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

機(jī)電一體化是一種復(fù)合技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物，是機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”的發(fā)展階段。本文根據(jù)夾具設(shè)計(jì)原理、液壓系統(tǒng)原理及PLC控制系統(tǒng)原理，對(duì)泵套零件夾具及控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

1 布置工裝夾具設(shè)計(jì)

1.1 夾緊方案的確定

（1）計(jì)算切削進(jìn)給力Fx

采用高速鋼鉆頭加工鑄鐵（HB=170）時(shí)軸向切削進(jìn)給力Fx為：

Fx= 26D f0.8 HB0.6（N）

查得f=0.2mm/r，HB=170，因?yàn)榧庸さ墓ば驗(yàn)殂@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(jì)算夾緊力

因?yàn)閵A緊力與切削進(jìn)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?yàn)殂@頭的引導(dǎo)作用是通過鉆套來實(shí)現(xiàn)的，有了鉆套加工前工件就不必進(jìn)行畫線和找正，因而可以提高生產(chǎn)率，并容易保證工件的加工表面的精度。鉆套按其結(jié)構(gòu)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?zhǔn)姐@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(duì)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(jié)構(gòu)。

由于此次零件需要中、大批量生產(chǎn)，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(shè)計(jì)

本夾具采用龍門式框架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有剛性好，操作簡單，工作可靠，壽命長，便于維護(hù)保養(yǎng)的特點(diǎn)。如圖1所示。

3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本工序的夾緊，主軸箱所在的滑臺(tái)，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(yīng)保證動(dòng)力部件的運(yùn)行平穩(wěn)，以保障整個(gè)機(jī)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(chǎn)生更大的動(dòng)力、功率密度大、結(jié)構(gòu)緊湊，并且能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線調(diào)速。液壓原理圖如圖2所示。

3.1 液壓系統(tǒng)的計(jì)算

（1）油缸尺寸

因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)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(gè)，選取油缸行程為30mm。

（2）負(fù)載阻力FX

Fx切=26Df0.8HB0.6 N=26×7×0.20.8×1740.6=869.39N

Ff導(dǎo)軌摩擦力，由于加工需要的是立式加工機(jī)床，導(dǎo)軌受到的正壓力為0，所以Ff=0 N。

FB工作臺(tái)工作油缸回油腔的背壓所產(chǎn)生的阻力，暫略去不計(jì)。

（3）油缸有效工作面積

根據(jù)負(fù)載阻力Fx=869.39N查得滑臺(tái)油缸主要技術(shù)性能并選擇HY25A型液壓工作滑臺(tái)，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(shè)計(jì)

可編程控制器是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)邏輯控制。本次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖3、圖4所示。

5 結(jié)語

本文結(jié)合國內(nèi)外夾具研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，對(duì)泵套零件進(jìn)行了初步的夾具設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過液壓原理計(jì)算油缸尺寸、負(fù)載力及油缸有效面積，從而選擇油缸型號(hào)，根據(jù)動(dòng)作循環(huán)圖及PLC原理設(shè)計(jì)出控制電路圖。本文所設(shè)計(jì)的夾具及控制系統(tǒng)精度高，操作簡便，經(jīng)濟(jì)性能好。

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