機械壓力機液壓保護裝置電氣控制原理

1、“金藍領”維修電工高級技師論文論文題目： 作者姓名： 工作單位： 指導教師： 日期： 年 月 日原 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的技師論文，是本人在指導教師的指導下，獨立對設備（系統(tǒng)）進行設計安裝、調試維修、運行維護、升級改造過程中所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律責任由本人承擔。 技師論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日 技師論文版權使用授權書本人完全了解山東勞動職業(yè)技術學院電氣及自動化系有關保留、使用技師論文的規(guī)定，即：電氣及自

2、動化系有權保留并向山東省職業(yè)技能鑒定中心送交技師論文的復印件和電子文檔，允許技師論文被查閱和借閱。本人授權電氣及自動化系可以將技師論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索使用，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編技師論文。 技師論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日機械壓力機液壓保護裝置的電氣控制原理摘要：沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。機械壓力機（英文名稱：mechanical press）是用來對模具實現壓力加工提供勞動力和運動的設備，是一種結構精巧的通用性機械設備。具有工作平穩(wěn)、工作精度高、操作條件

3、好、生產率高，易于實現機械化、自動化等特點，適于在自動線上工作，可廣泛應用于汽車、船舶、農業(yè)機械、電器儀表、國防工業(yè)及日用品等工業(yè)制造部門。引言：世界鍛壓機床及成型機床的發(fā)展趨勢21世紀的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術時代，向著以信息為特征的技術時代邁進，即用信息技術改造和提升傳統(tǒng)產業(yè)。經濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應市場的要求，與之相適應，制造業(yè)對柔性自動化技術及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術和信息通信技術的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術支撐，工業(yè)裝備的數控化、自動化、柔性化呈現蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。世界鍛壓工業(yè)的柔性自動化發(fā)展

4、不斷加快。沖壓設備廣泛應用于汽車、航空、電子、家電等工業(yè)領域，其中，作為衡量一個國家工業(yè)水平的標志之一的汽車工業(yè)，被當今世界主要工業(yè)發(fā)達國家和新興工業(yè)國家列為國民經濟支柱產業(yè)，其發(fā)展主導了鍛壓技術及裝備的發(fā)展，鍛壓技術的發(fā)展和進步基本圍繞汽車工業(yè)的發(fā)展而進行。激烈的市場競爭促使汽車更新換代的速度明顯加快，產品的市場壽命周期進一步縮短；與此同時，汽車變型品種日益增多，現代汽車工業(yè)生產日益呈現生產規(guī)?；?、車型個性化，車型批量小、車型變化快、多車型共線生產、車身覆蓋件大型化一體化的特征。傳統(tǒng)的加工單一品種的剛性生產線顯然已不適應這種特征和市場形勢發(fā)展的要求，其升級換代產品具有高柔性和高效率的自動化鍛

5、壓設備，成為世界沖壓技術及裝備發(fā)展的主要潮流。  1 機械壓機的工作原理1.1簡介機械壓機是通過曲柄滑塊機構將電動機的旋轉運動轉換為滑塊的直線往復運動，對坯料進行成形加工的鍛壓機械。機械壓力機動作平穩(wěn),工作可靠,廣泛用于沖壓、擠壓、模鍛和粉末冶金等工藝。機械壓力機在數量上約占各類鍛壓機械總數的一半以上。機械壓力機的規(guī)格用公稱工作力（千牛）表示，它是以滑塊運動到距行程的下止點約1015毫米處（或從下止點算起曲柄轉角約為15°30°時）為計算基點設計的最大工作力(圖1)。1.2工作原理機械壓力機工作時由電動機通過皮帶驅動大皮帶輪(通常稱作飛輪)，通過制動器及離合器的動

6、作，將飛輪瞬間慣性力經高速軸帶動齒輪傳導至曲柄滑塊機構，使滑塊和上模具直線下行，對金屬板料施加強大的壓力使金屬發(fā)生塑性變形和斷裂來加工成零件。機械壓力機在鍛壓工作完成后滑塊上行，離合器自動脫開，制動器制動，使滑塊停止在上死點附近（圖2）。每個曲柄滑塊機構稱為一個“點”。最簡單的機械壓力機采用單點式，即只有一個曲柄滑塊機構。有的大工作臺面機械壓力機，為使滑塊底面受力均勻和運動平穩(wěn)而采用雙點或四點結構。機械壓力機的載荷是沖擊性的，即在一個工作周期內鍛壓工作的時間很短。短時的最大功率比平均功率大十幾倍以上，因此在傳動系統(tǒng)中都設置有飛輪。按平均功率選用的電動機啟動后，飛輪運轉至額定轉速，積蓄動能。凸模

7、接觸坯料開始鍛壓工作后，電動機的驅動功率小于載荷，轉速降低，飛輪釋放出積蓄的動能進行補償。鍛壓工作完成后，飛輪再次加速積蓄動能，以備下次使用。機械壓力機上的離合器與制動器之間設有機械及電氣連鎖裝置,以保證離合器接合前制動器一定松開,制動器制動前離合器一定脫開。機械壓力機的操作分為連續(xù)、單次行程和寸動或微調，大多數是通過控制離合器和制動器來實現的?；瑝K的行程長度不變，但其底面與工作臺面之間的距離（稱為裝模高度或封閉高度），可以通過調節(jié)絲桿調整其高度。在生產過程中，有可能會發(fā)生超過壓力機公稱工作壓力。為保證設備及模具的安全，在壓力機上設計有液壓過載保護裝置。為了保證操作者人身安全，壓力機上面裝有光

8、電保護及雙手操作按鈕人身保護裝置。 1.3壓力機的分類機械壓力機一般按機身結構型式和應用特點來區(qū)分。1.3.1按機身結構型式分：有開式和閉式兩類?！?】 開式壓力機：也稱沖床，應用最為廣泛。開式壓力機多為立式（圖3）機身呈C形，前、左、右三面敞開,結構簡單、操作方便、機身可傾斜某一角度,以便沖好的工件滑下落入料斗,易于實現自動化。但開式機身剛性較差，影響制件精度和模具壽命，僅適用于404000千牛的中小型壓力機?！?】 閉式壓力機：機身呈框架形（圖4），機身前后敞開，剛性好，精度高，工作臺面的尺寸較大，適用于壓制大型零件，公稱工作力多為160060000千牛。冷擠壓、熱模鍛和雙動拉深

9、等重型壓力機都使用閉式機身。1.3.2按應用特點分有雙動拉深壓力機、多工位自動壓力機、回轉頭壓力機、熱模鍛壓力機和冷擠壓機?！?】 雙動拉深壓力機（圖5）:它有內、外兩個滑塊,用于杯形件的拉深成形。拉深前外滑塊首先壓緊板料外緣，然后內滑塊帶動凸模拉深杯體，以防板坯外緣起皺。拉深完成后內滑塊先回程，外滑塊后松開。內外滑塊公稱工作力之比為（1.71）:1。圖5 雙動內外滑塊壓力機【2】 多工位自動壓力機（圖6）：在一臺壓力機上設有多個工位，裝置多道成形模具，坯料依次自動向下一工位移動。在壓力機的一次行程中，各工位同時進行各道成形工序，制成一個工件。圖6 多工位自動壓力機【3】 回轉頭壓力機：在滑塊

10、與工作臺之間設有可裝置數十組模具的回轉頭，可按需要選用模具。坯料放在模具上而不再移動。每次行程完畢，回轉頭轉動一個位置，完成一道工序。這種壓力機定位精度高，便于調整產品，一機多用，多用于沖制儀器底板和面板等?；剞D頭壓力機可配上數控系統(tǒng)，根據編好的指令選用模具和板材成形部位，自動完成復雜的沖壓工作?！?】熱模鍛壓力機：用于模鍛件生產。機身剛度大，導向面長,承受偏載能力強。過去多用曲柄連桿機構,為提高剛性多已改用雙滑塊式和楔式。雙滑塊式結構較簡單，重量輕；楔式結構支承面積大，但傳動效率低。模鍛時滑塊在下止點附近容易卡死（俗稱悶車），所以設有脫出裝置。機械中有上下頂出裝置，能實現多模膛鍛造,鍛件精度

11、較高，適于大批量生產。最大規(guī)格為160兆牛?！?】冷擠壓機：用于冷、溫態(tài)擠壓金屬零件，如槍彈殼、牙膏管等。冷擠壓機一般是立式的，特點是剛度好，導向精度高，工作壓力大，工作臺面小，工作行程長。由于壓力機整機PLC控制程序比較復雜，現以壓力機的液壓保護過載裝置為典型，介紹一下該裝置電器動作的PLC電氣控制。2 壓力機的液壓保護過載裝置PLC的電氣控制2.1 液壓保護過載裝置的工作原理液壓保護過載裝置一般由氣動泵、卸荷閥、壓力繼電器、電磁閥、壓力表等元件組成。如圖7所示圖7 液壓保護過載裝置原理圖1.氣源2.油霧器3，4.電磁閥5，14.減壓閥6.氣動泵7.消音 器8.油箱9.濾油器10.截止閥11

12、，12.進出油單向閥13.止回單向閥 15.卸荷閥16.壓力繼電器17.壓力表及緩沖閥18.液壓缸當裝模高度調整不當或出現雙料時，壓力機會過載。這時液壓缸內壓力急劇升高，卸荷閥高壓腔壓力大于背壓腔背壓，推動活塞下移開啟回油口，液壓油快速泄回油箱?；瑝K在平衡器的作用下，上移20mm，保護壓力機和模具不受損傷；同時壓力繼電器和行程開關動作，切斷離合器控制線路，壓力機停止；電磁閥3、4關閉氣源并且快速排掉卸荷閥背壓腔空氣， “正?！敝甘緹魷?，“卸荷”指示燈亮，壓力機不能開動。壓力機故障排除以后，將操縱站液壓保護開關旋到“重調”位置，開動“寸動”行程，將滑塊升到上死點。此時電磁閥3、4接通氣源，壓縮空

13、氣進入卸荷閥下腔，使活塞上升復位，關閉液壓缸回油通道；同時壓縮空氣進入氣動泵，推動氣動活塞往復運動，從而帶動液壓柱塞往復運動。于是，低壓油被吸入油箱，經單向閥輸出到液壓缸中，逐漸升壓至規(guī)定壓力。此時液壓墊復位，壓力繼電器和卸荷閥的行程開關動作，液壓保護“卸荷”指示燈滅，“正?！敝甘緹袅?，液壓過載保護系統(tǒng)恢復正常。將液壓保護工作選擇開關旋到“正?！蔽恢?，壓力機就可以正常工作了。2.2 電器控制2.2.1 PLC的選擇PLC 的選型要盡量系統(tǒng)化、通用化。不同廠家的PLC 固然不能夠通用, 就是同一廠家的不同系列的PLC 之間的通用性也有差別。相同的接線方式、相同的手持編程器、相同的通信接口、相同的

14、編程軟件、相同的通信協議會給設計者、使用者帶來很大方便。PLC 的選型要注意輸入輸出點數要留有一定的裕量, 特別高速壓力機控制系統(tǒng)的設計。因為壓力機特別是高速壓力機是和板料校平機、送料機等周邊設備一起同步工作的, 因此, 壓力機的PLC 要給這些設備留有控制輸出接口, 并且留有檢測周邊設備運行狀態(tài)的輸入接口。另外, 新設計的系統(tǒng)由于設計時考濾欠周到, 或者說出于新增一些功能都需要額外的輸入輸出點。很多型號的PLC 可以對輸入點進行濾波設定,這可以減少干擾輸入信號造成的誤動作。如果PLC的輸入不能進行濾波設定, 可以在編程時進行軟件濾波。這樣做在壓力機的PLC 控制系統(tǒng)中很有必要, 因為壓力機工

15、作震動較大, 裝于機身上的氣壓壓力繼電器、油壓壓力繼電器、運行檢測開關等電器元件由于振動易產生短時的誤動作。另外, 系統(tǒng)啟動時也容易產生誤檢測。壓力機外部故障統(tǒng)計數據表明, PLC 控制系統(tǒng)的故障有80%以上是外圍元器件所造成的, 可見外圍元器件的選型對PLC 控制系統(tǒng)的可靠性是非常重要的。變頻器的選型尤為重要, 有些變頻器對周圍環(huán)境產生較強的電磁輻射, 使PLC 無法正常工作。非接觸式的接近開關優(yōu)于接觸式的限位開關, 按鈕、接觸器等電器元件應選擇新型高可靠性的, 這樣雖然制造成本有所上升, 但PLC 控制系統(tǒng)的可靠性得到了大大的提高, 設備故障引起的損失得到了最大限度的降低。同時也提高了產品

16、質量, 降低了產品售后服務費用。2.2.2 PLC的控制程序現以OMRON CJ1M 系列PLC為例，編寫液壓保護程序。（1） 液壓保護系統(tǒng)程序如下圖所示。液壓保護系統(tǒng)程序(2)液壓保護系統(tǒng)還需要和行程操作有一定的連鎖動作。當液壓保護在卸荷狀態(tài)時，行程操作是不能開動的，見下圖。液壓保護系統(tǒng)與行程的連鎖當滑塊沒有在上死點范圍內卸荷，我們需要讓滑塊返回到上死點范圍再將系統(tǒng)壓力恢復。這時滑塊有兩種停車狀態(tài)，每一種狀態(tài)我們都不能讓滑塊繼續(xù)往下運行，以免將液壓保護裝置、模具、人員等造成損傷及傷害。一種是在180度以前，這時需要反向開動滑塊返回上死點恢復系統(tǒng)；另一種是在180度以后，這時需要正向開動滑塊返

17、回上死點恢復系統(tǒng)。見下圖所示。液壓保護與行程操作（3）液壓保護系統(tǒng)還要與滑塊調整動作有一定的連鎖，見下圖。當液壓保護系統(tǒng)卸荷后，開動滑塊調整會將滑塊調整機械機構造成損傷；另外液壓保護在打壓過程中，滑塊是往下運動的，距離大約有20cm，這樣也會造成裝模高度的不準確。液壓保護與滑塊調整的連鎖2.3常見電器故障及排除方法由于壓力機滑塊往復動作頻繁，且工作時伴有劇烈振動，因此，有可能液壓保護裝置電器元件的松動可能會出現一些故障，造成壓力機停車?，F就幾點可能出現的現象進行分析。（1） 液壓保護卸荷限位的松動，會造成液壓保護氣源閥及氣動泵閥無輸出，系統(tǒng)不工作，壓力無法建立。（2） 液壓保護壓力繼電器松動，壓力建立后，卸荷燈亮，正常燈不亮，液壓保護電機在系統(tǒng)高壓力情況下超負荷工作，電流過大將空開沖開，如果長時間運行有可能會將電機燒壞。所以壓力繼電器是控制電機在低壓力狀態(tài)下，使液壓保護系統(tǒng)快速建立低壓，而系統(tǒng)高壓是由氣動泵來建立的。三 總結感謝我的老師在此次培訓中付出的努力，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。在整個論文的編寫過程中，