機(jī)械壓力機(jī)液壓保護(hù)裝置的電氣控制原理

1、由車將岑職拓技術(shù)學(xué)布SHANDONG LABOUR VOCATIONAL AND TECHNOLOGY COLLEGE“金藍(lán)領(lǐng)”維修電工高級(jí)技師論文論文題目：作者姓名：工作單位：指導(dǎo)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(dǎo)教師的指導(dǎo)下， 獨(dú)立對(duì)設(shè)備（系統(tǒng)）進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝、調(diào)試維修、運(yùn)行維護(hù)、升級(jí)改造 過(guò)程中所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含 任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的科研成果。對(duì)本文的研究作 出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意 識(shí)到本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。技師論文作者簽名：簽字日期： 年 月 日技師

2、論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本人完全了解山東勞動(dòng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣及自動(dòng)化系有關(guān)保 留、使用技師論文的規(guī)定，即：電氣及自動(dòng)化系有權(quán)保留并向山東省 職業(yè)技能鑒定中心送交技師論文的復(fù)印件和電子文檔允許技師論文 被查閱和借閱。本人授權(quán)電氣及自動(dòng)化系可以將技師論文的全部或部 分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索使用，可以采用影印、縮印或掃描等 復(fù)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(jī)械壓力機(jī)液壓保護(hù)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(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn) 生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。機(jī)械壓力機(jī)（英文名稱：mechanical press）是

3、用來(lái)對(duì)模具實(shí)現(xiàn)壓力加工提 供勞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，是一種結(jié)構(gòu)精巧的通用性機(jī)械設(shè)備。具有工作平穩(wěn)、 工作精度高、操作條件好、生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，適于 在自動(dòng)線上工作，可廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、農(nóng)業(yè)機(jī)械、電器儀表、國(guó)防工業(yè) 及日用品等工業(yè)制造部門(mén)。引言：世界鍛壓機(jī)床及成型機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)21世紀(jì)的制造業(yè)，正從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)代，向著以信息為特征 的技術(shù)時(shí)代邁進(jìn)，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟(jì)全球化和世界市場(chǎng) 一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)，提出了快速反應(yīng)市場(chǎng)的要求， 與之相適應(yīng)，制造業(yè)對(duì)柔性自動(dòng)化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強(qiáng)烈。同時(shí)， 微電子技術(shù)和信息通信技

4、術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動(dòng)化提供了重要的技術(shù)支撐， 工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動(dòng)化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。世界鍛壓工業(yè)的柔性自動(dòng)化發(fā)展不斷加快。沖壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于汽車、航空、 電子、家電等工業(yè)領(lǐng)域，其中，作為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的標(biāo)志之一的汽車 工業(yè)，被當(dāng)今世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和新興工業(yè)國(guó)家列為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)， 其發(fā)展主導(dǎo)了鍛壓技術(shù)及裝備的發(fā)展，鍛壓技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步基本圍繞汽車工 業(yè)的發(fā)展而進(jìn)行。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促使汽車更新?lián)Q代的速度明顯加快，產(chǎn)品的 市場(chǎng)壽命周期進(jìn)一步縮短；與此同時(shí)，汽車變型品種日益增多，現(xiàn)代汽車工業(yè) 生產(chǎn)日益呈現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)?；④囆蛡€(gè)性化，車型批量小、車型變化快、多車型共 線生產(chǎn)、

5、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(chǎn)線 顯然已不適應(yīng)這種特征和市場(chǎng)形勢(shì)發(fā)展的要求，其升級(jí)換代產(chǎn)品具有高柔性和高效率的自動(dòng)化鍛壓設(shè)備，成為世界沖壓技術(shù)及裝備發(fā)展的主要潮流。一.機(jī)械壓機(jī)的工作原理1.1簡(jiǎn)介機(jī)械壓機(jī)是通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù) 運(yùn)動(dòng)，對(duì)坯料進(jìn)行成形加工的鍛壓機(jī)械。機(jī)械壓力機(jī)動(dòng)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(jī)械壓力機(jī)在數(shù)量上約占各類鍛壓 機(jī)械總數(shù)的一半以上。機(jī)械壓力機(jī)的規(guī)格用公稱工作力（千牛）表示，它是以 滑塊運(yùn)動(dòng)到距行程的下止點(diǎn)約1015毫米處（或從下止點(diǎn)算起曲柄轉(zhuǎn)角a約為 1530。時(shí)）為計(jì)算基點(diǎn)設(shè)

6、計(jì)的最大工作力（圖1）。E1 曲柄銜妹機(jī)抑媒動(dòng)倪困1.2工作原理機(jī)械壓力機(jī)工作時(shí)由電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng)大皮帶輪（通常稱作飛輪），通過(guò)制 動(dòng)器及離合器的動(dòng)作，將飛輪瞬間慣性力經(jīng)高速軸帶動(dòng)齒輪傳導(dǎo)至曲柄滑塊機(jī) 構(gòu)，使滑塊和上模具直線下行，對(duì)金屬板料施加強(qiáng)大的壓力使金屬發(fā)生塑性變 形和斷裂來(lái)加工成零件。機(jī)械壓力機(jī)在鍛壓工作完成后滑塊上行，離合器自動(dòng) 脫開(kāi)，制動(dòng)器制動(dòng)，使滑塊停止在上死點(diǎn)附近（圖2）。每個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)稱為一個(gè)“點(diǎn)”。最簡(jiǎn)單的機(jī)械壓力機(jī)采用單點(diǎn)式，即只 有一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。有的大工作臺(tái)面機(jī)械壓力機(jī)，為使滑塊底面受力均勻和 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)而采用雙點(diǎn)或四點(diǎn)結(jié)構(gòu)。機(jī)械壓力機(jī)的載荷是沖擊性的，即在一個(gè)工

7、作周期內(nèi)鍛壓工作的時(shí)間很短。 短時(shí)的最大功率比平均功率大十幾倍以上，因此在傳動(dòng)系統(tǒng)中都設(shè)置有飛輪。 按平均功率選用的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速，積蓄動(dòng)能。凸模接觸 坯料開(kāi)始鍛壓工作后，電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率小于載荷，轉(zhuǎn)速降低，飛輪釋放出積 蓄的動(dòng)能進(jìn)行補(bǔ)償。鍛壓工作完成后，飛輪再次加速積蓄動(dòng)能，以備下次使用。 機(jī)械壓力機(jī)上的離合器與制動(dòng)器之間設(shè)有機(jī)械及電氣連鎖裝置，以保證離合器 接合前制動(dòng)器一定松開(kāi)，制動(dòng)器制動(dòng)前離合器一定脫開(kāi)。機(jī)械壓力機(jī)的操作分為 連續(xù)、單次行程和寸動(dòng)或微調(diào)，大多數(shù)是通過(guò)控制離合器和制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 滑塊的行程長(zhǎng)度不變，但其底面與工作臺(tái)面之間的距離（稱為裝模高度或封閉 高度）

8、，可以通過(guò)調(diào)節(jié)絲桿調(diào)整其高度。在生產(chǎn)過(guò)程中，有可能會(huì)發(fā)生超過(guò)壓力機(jī)公稱工作壓力。為保證設(shè)備及模具的安全，在壓力機(jī)上設(shè)計(jì)有液壓過(guò)載保護(hù)裝置。為了保證操作者人身安全，壓力 機(jī)上面裝有光電保護(hù)及雙手操作按鈕人身保護(hù)裝置。1.3壓力機(jī)的分類機(jī)械壓力機(jī)一般按機(jī)身結(jié)構(gòu)型式和應(yīng)用特點(diǎn)來(lái)區(qū)分。1.3.1按機(jī)身結(jié)構(gòu)型式分：有開(kāi)式和閉式兩類?！?】 開(kāi)式壓力機(jī)：也稱沖床，應(yīng)用最為廣泛。開(kāi)式壓力機(jī)多為立式（圖3）機(jī)身呈C形，前、左、右三面敞開(kāi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、機(jī)身可傾斜某一角度 以便沖好的工件滑下落入料斗，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。但開(kāi)式機(jī)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(jī)?！?】

9、惜命慕統(tǒng)高，工作臺(tái)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(dòng)拉深等重型壓力機(jī)都使用閉式機(jī)身。1.3.2按應(yīng)用特點(diǎn)囹4 閉式莊力機(jī)圖5雙動(dòng)內(nèi)外滑塊壓力機(jī)有雙動(dòng)拉深壓力機(jī)、多工位自動(dòng)壓力機(jī)、回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)、熱模鍛壓力機(jī)和冷擠 壓機(jī)?！?】雙動(dòng)拉深壓力機(jī)（圖5）：它有內(nèi)、外兩個(gè)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(nèi)滑塊帶動(dòng)凸模拉深杯體，以防 板坯外緣起皺。拉深完成后內(nèi)滑塊先回程，外滑塊后松開(kāi)。內(nèi)外滑塊公稱工作 力之比為（1.71） :1。【2】多工位自動(dòng)壓力機(jī)（圖6）：在一臺(tái)壓力機(jī)上設(shè)有多個(gè)工位，裝置 多道成形模具，坯料依次自

10、動(dòng)向下一工位移動(dòng)。在壓力機(jī)的一次行程中，各工 位同時(shí)進(jìn)行各道成形工序，制成一個(gè)工件。【3】回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)：在滑塊與工作臺(tái)之間設(shè)有可裝置數(shù)十組模具的回轉(zhuǎn)頭可按需要選用模具。坯料放在模具上而不再移動(dòng)。每次行程完畢，回轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng) 一個(gè)位置，完成一道工序。這種壓力機(jī)定位精度高，便于調(diào)整產(chǎn)品，一機(jī)多用， 多用于沖制儀器底板和面板等?；剞D(zhuǎn)頭壓力機(jī)可配上數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)編好的指 令選用模具和板材成形部位，自動(dòng)完成復(fù)雜的沖壓工作?！?】熱模鍛壓力機(jī)：用于模鍛件生產(chǎn)。機(jī)身剛度大，導(dǎo)向面長(zhǎng)，承受偏載能 力強(qiáng)。過(guò)去多用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，為提高剛性多已改用雙滑塊式和楔式。雙滑塊式 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，重量輕；楔式結(jié)構(gòu)支承面積大，但傳動(dòng)

11、效率低。模鍛時(shí)滑塊在下 止點(diǎn)附近容易卡死（俗稱悶車），所以設(shè)有脫出裝置。機(jī)械中有上下頂出裝置， 能實(shí)現(xiàn)多模膛鍛造，鍛件精度較高，適于大批量生產(chǎn)。最大規(guī)格為160兆牛。【5】冷擠壓機(jī)：用于冷、溫態(tài)擠壓金屬零件，如槍彈殼、牙膏管等。冷擠壓 機(jī)一般是立式的，特點(diǎn)是剛度好，導(dǎo)向精度高，工作壓力大，工作臺(tái)面小，工 作行程長(zhǎng)。由于壓力機(jī)整機(jī)PLC控制程序比較復(fù)雜，現(xiàn)以壓力機(jī)的液壓保護(hù)過(guò)載裝置為 典型，介紹一下該裝置電器動(dòng)作的PLC電氣控制。二壓力機(jī)的液壓保護(hù)過(guò)載裝置PLC的電氣控制2.1液壓保護(hù)過(guò)載裝置的工作原理液壓保護(hù)過(guò)載裝置一般由氣動(dòng)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1.氣源

12、2.油霧油箱9.濾油器保護(hù)5, 14動(dòng)泵7.消音器8. -：11, 12.進(jìn)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(dāng)裝模高度調(diào)整不當(dāng)或出現(xiàn)雙料時(shí)，壓力機(jī)會(huì)過(guò)載。這時(shí)液壓缸內(nèi)壓力急劇 升高，卸荷閥高壓腔壓力大于背壓腔背壓，推動(dòng)活塞下移開(kāi)啟回油口，液壓油 快速泄回油箱。滑塊在平衡器的作用下，上移20mm，保護(hù)壓力機(jī)和模具不受損 傷；同時(shí)壓力繼電器和行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切斷離合器控制線路，壓力機(jī)停止；電 磁閥3、4關(guān)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(jī)不能開(kāi)動(dòng)。壓力機(jī)故障排除以后，將操縱站液壓保護(hù)開(kāi)關(guān)旋到“重調(diào)”位

13、置，開(kāi)動(dòng)“寸 動(dòng)”行程，將滑塊升到上死點(diǎn)。此時(shí)電磁閥3、4接通氣源，壓縮空氣進(jìn)入卸荷 閥下腔，使活塞上升復(fù)位，關(guān)閉液壓缸回油通道；同時(shí)壓縮空氣進(jìn)入氣動(dòng)泵， 推動(dòng)氣動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)液壓柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。于是，低壓油被吸入油 箱，經(jīng)單向閥輸出到液壓缸中，逐漸升壓至規(guī)定壓力。此時(shí)液壓墊復(fù)位，壓力 繼電器和卸荷閥的行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作，液壓保護(hù)“卸荷”指示燈滅，“正?！敝甘?燈亮，液壓過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)恢復(fù)正常。將液壓保護(hù)工作選擇開(kāi)關(guān)旋到“正?！蔽?置，壓力機(jī)就可以正常工作了。2.2電器控制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

14、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、相同的編程軟件、相同的通信協(xié)議會(huì)給設(shè)計(jì) 者、使用者帶來(lái)很大方便。PLC的選型要注意輸入輸出點(diǎn)數(shù)要留有一定的裕量，特別高速壓力機(jī)控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因?yàn)閴毫C(jī)特別是高速壓力機(jī)是和板料校平機(jī)、送料機(jī)等周邊設(shè) 備一起同步工作的，因此，壓力機(jī)的PLC要給這些設(shè)備留有控制輸出接口，并 且留有檢測(cè)周邊設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的輸入接口。另外，新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)時(shí)考 濾欠周到，或者說(shuō)出于新增一些功能都需要額外的輸入輸出點(diǎn)。很多型號(hào)的PLC可以對(duì)輸入點(diǎn)進(jìn)行濾波設(shè)定，這可以減少干擾輸入信號(hào)造成 的誤動(dòng)作。如果PLC的輸入不能進(jìn)行濾波設(shè)定，可以在編程時(shí)進(jìn)行軟件濾波

15、。這 樣做在壓力機(jī)的PLC控制系統(tǒng)中很有必要，因?yàn)閴毫C(jī)工作震動(dòng)較大，裝于機(jī) 身上的氣壓壓力繼電器、油壓壓力繼電器、運(yùn)行檢測(cè)開(kāi)關(guān)等電器元件由于振動(dòng) 易產(chǎn)生短時(shí)的誤動(dòng)作。另外，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)也容易產(chǎn)生誤檢測(cè)。壓力機(jī)外部故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)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(jiàn)外圍元器件的選型對(duì)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(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射，使PLC 無(wú)法正常工作。非接觸式的接近開(kāi)關(guān)優(yōu)于接觸式的限位開(kāi)關(guān)，按鈕、接觸器等 電器元件應(yīng)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(shè)備故障引起

16、的損失得到了最大限度的降低。 同時(shí)也提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了產(chǎn)品售后服務(wù)費(fèi)用。PLC的控制程序現(xiàn)以O(shè)MRON CJ1M系列PLC為例，編寫(xiě)液壓保護(hù)程序。（1）液壓保護(hù)系統(tǒng)程序如下圖所示。427431434液.壓保護(hù)過(guò)載德壓保護(hù)重調(diào)液保氣源閥液壓保護(hù)電機(jī)液保氣動(dòng)泵閥100噸定時(shí)器定時(shí)BCD類型朝延時(shí)-設(shè)置值滑塊內(nèi)站一比*地 滑塊內(nèi)站_ie._YV7滑塊技保壓力股保氣源閥32. 03平衡器壓力正常操縱站_8_SK4_1操縱站_8_SK4_2避壓保護(hù)試驗(yàn)$K4股壓保并重調(diào)EK4操縱站_8_13O36.01-o-滑塊液壓保護(hù)正常酒保與行程聯(lián)鎖宿毓鏟妤礦；操縱空皿滑塊翌i眼位操縱站&舔_1避壓保it驗(yàn)SK

17、4 TOC o 1-5 h z 32.03操貌.站_8_SK4_2CLSC1836_00平衡器正常液壓保是調(diào)泌_niifco操縱神牛HL12 普況滑塊內(nèi)賓IBJfVT疝扃 Miiwfeteis32.03滑塊內(nèi)站_16_YW 滑塊內(nèi)站_16_SQ23QF48TOO 13滑塊內(nèi)站_16_SP9_平衡器正常限位|液壓?；瑝K內(nèi)站_16_TVETIM0013#300液壓保護(hù)系統(tǒng)程序液壓保護(hù)系統(tǒng)還需要和行程操作有一定的連鎖動(dòng)作。當(dāng)液壓保護(hù)在卸荷狀態(tài) 時(shí)，行程操作是不能開(kāi)動(dòng)的，見(jiàn)下圖。4 06 SKA9_H052.0451. 1237.02110.03600.0362.04Y1 I? IM111 I1 I1

18、11 I1/1O1 開(kāi)動(dòng)條件f液保與行程聯(lián)鎖奏模融與行iS合暑前風(fēng)包壓力安全檢工作臺(tái)落下夾緊柵欄意下到位故威宜位光電保#正常換值工具不到位* . 液壓保護(hù)系統(tǒng)與行程的連鎖當(dāng)滑塊沒(méi)有在上死點(diǎn)范圍內(nèi)卸荷，我們需要讓滑塊返回到上死點(diǎn)范圍再將系 統(tǒng)壓力恢復(fù)。這時(shí)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(yùn)行，以免將液壓保護(hù)裝置、模具、人員等造成損傷及傷害。一種是在180 度以前，這時(shí)需要反向開(kāi)動(dòng)滑塊返回上死點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng)；另一種是在180度以后， 這時(shí)需要正向開(kāi)動(dòng)滑塊返回上死點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng)。見(jiàn)下圖所示。63. 01徵調(diào)正反轉(zhuǎn)與莪壓保護(hù)聯(lián)禎而匕操縱%_號(hào)_心2 操縱站牛SK4_2操縱嘩齊K8匚皓吁91皓吁83與.031137 I液壓南虹訊保拜叫_麗巡）-1能上死3岳平衡器壓ki正常|操縱 _8_SEBCLSC19調(diào)100-180匕操縱%_卜心3 操縱站牛SK4_1操縱站與溷_2|如塊品扁正常液壓保盛驗(yàn)$砌液壓保gig調(diào)SK4液壓保護(hù)與行程操作（3）液壓保護(hù)系統(tǒng)還要與滑塊調(diào)整動(dòng)作有一定的連鎖，見(jiàn)下圖。當(dāng)液壓保護(hù)系 統(tǒng)卸荷后，開(kāi)動(dòng)滑塊調(diào)整會(huì)將滑塊調(diào)整機(jī)械機(jī)構(gòu)造成損傷；另外液壓保護(hù)在打 壓過(guò)程中，滑塊是往下運(yùn)動(dòng)的，距離大約有20cm，這樣也會(huì)造成裝模高度的不 準(zhǔn)確。液壓保護(hù)