2000KN模具研配液压机电控系统的开发和设计
2000 kN四柱式液压机机架设计①
2000 kN四柱式液压机机架设计①作者：卜匀苗春晓高艳红来源：《科技资讯》2013年第08期摘要：介绍2000 kN四柱液压机机架设计方法，通过校核计算，确保安全性。
借助Pro/ENGINEER软件对相关设计零件进行三维建模并进行模拟装配，确保装配合理。
结果表明设计结构合理，满足使用要求。
关键词：四柱立柱横梁 Pro/ENGINEER中图分类号：TG3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0092-02液压机在现代化生产中占有十分重要的地位。
为适应液压机高速化、高效化、低能耗的发展方向，进行液压机机架设计研究具有现实意义。
液压机机架设计主要包括立柱和三横梁设计两大部分。
中心载荷下，立柱简化为受拉杆；偏心载荷下，将上、下横梁和立柱构成的机架简化为平面刚架，立柱简化为具有固定端约束的等截面梁。
横梁计算中将上、下横梁简化为等截面或变截面简支梁。
设计计算主要技术参数如下：公称压力2000 kN；液体最大工作压力25 MPa；活动横梁距工作台最大距离1090 mm；立柱中心距左右1050 mm；前后675 mm。
1 立柱设计计算立柱材料考虑经济、加工工艺等因素，选用45钢。
1.1 立柱的强度计算（1）中心载荷下应力计算。
MPa式中：P为公称压力；D0为立柱最小直径；N为立柱数量；[]为许用拉伸应力， 80 MPa。
（2）偏心载荷静载合成应力计算：MPa式中：为立柱危险截面所受最大轴向拉力；A为每根立柱的截面积；为立柱危险截面所受最大转矩；W为立柱截面系数；e为偏心距。
静载合成应力稍大，需对过渡圆角做适当增大。
1.2 立柱的螺母及预紧中型液压机且立柱直径小于150 mm，选用整体式圆柱型螺母，材料35钢，该螺母使用螺钉锁紧装置以防止螺母自行脱落。
1.3 立柱的导向装置活动横梁运动及工作时以立柱为导向。
活动横梁往返运动频繁，且在偏心时有很大的侧推力，为避免活动横梁与立柱直接接触，相互磨损，影响液压机的精度和寿命，选耐磨、易更换的圆柱面导套。
2000KN包边液压机技术说明
2000KN框架式包边液压机技术说明徐州达一锻压设备有限公司2000KN框架式包边液压机主要技术性能一、机器主要用途和工作条件1.1机器的主要用途：本液压机为框架式高性能、高精度单动薄板冲压液压机，公称力为2000KN，主要用于车门、引敬盖、引进（或行李箱盖）的包边成型等工艺。
本机配有超负荷保险装置，确保生产的安全和平稳。
要求机床结构设计合理，有足够的静态、动态刚度，并采用先进技术，保证系统具有良好的动态品质。
1.2 机器工作条件：1.2.1、设备工作区域温度：0~40℃1.2.2、供电电压为：380V三相四线制，电压波动范围：380V±10%，50HZ。
1.2.3、液压系统使用介质：YB—N46#抗磨液压油。
二、机身主要构成机身主要由上梁、滑块、移动工作台、立柱、下梁、拉杆等组成2.1 机身2.1.1、机身采用分体式框架结构。
机床的机身采用优质Q235碳素钢板焊接结构，主要结构件采用CO2气体保护焊，箱型焊接结构、筋板及焊接坡口对称布置，焊接工艺性好，焊缝经打磨无焊渣和流疤现象；再经抛丸处理；焊后经过去应力振动时效处理，使其不产生变形,上横梁、立柱、滑块、工作台（T型槽/顶杆孔位置及大小需由甲方书面确认）以及下横梁采用液压预紧螺母组成密闭式框架结构，整个机身外观平整,无明显凸凹现象；机架经Inventor有限元分析，对机架的应力、位移变形及安全率做全面的分析，使整个机架刚性更强固、耐用。
2.1.2、滑块采用四角八面导轨导向并衬有低摩擦系数的耐磨材料，调整精度高，刚性好，调整后不易发生精度跑偏现象，此外导轨经淬火硬化处理，硬度在HRC45以上，耐磨性能良好，使用寿命长。
2.1.3、上横梁、立柱、工作台、滑块、下横梁等焊接大件采用CO2气体保护焊。
箱型焊接结构、筋板及焊接坡口对称布置，焊接工艺性好，各大构件焊接完成后消除内应力。
2.1.4、立柱内侧装有四角八面导轨，导轨下端装有接油盒以消除油污染。
2000KN包边液压机技术说明
2000KN框架式包边液压机技术说明徐州达一锻压设备有限公司2000KN框架式包边液压机主要技术性能一、机器主要用途和工作条件1.1机器的主要用途：本液压机为框架式高性能、高精度单动薄板冲压液压机，公称力为2000KN，主要用于车门、引敬盖、引进（或行李箱盖）的包边成型等工艺。
本机配有超负荷保险装置，确保生产的安全和平稳。
要求机床结构设计合理，有足够的静态、动态刚度，并采用先进技术，保证系统具有良好的动态品质。
1.2 机器工作条件：1.2.1、设备工作区域温度：0~40℃1.2.2、供电电压为：380V三相四线制，电压波动范围：380V±10%，50HZ。
1.2.3、液压系统使用介质：YB—N46#抗磨液压油。
二、机身主要构成机身主要由上梁、滑块、移动工作台、立柱、下梁、拉杆等组成2.1 机身2.1.1、机身采用分体式框架结构。
机床的机身采用优质Q235碳素钢板焊接结构，主要结构件采用CO2气体保护焊，箱型焊接结构、筋板及焊接坡口对称布置，焊接工艺性好，焊缝经打磨无焊渣和流疤现象；再经抛丸处理；焊后经过去应力振动时效处理，使其不产生变形,上横梁、立柱、滑块、工作台（T型槽/顶杆孔位置及大小需由甲方书面确认）以及下横梁采用液压预紧螺母组成密闭式框架结构，整个机身外观平整,无明显凸凹现象；机架经Inventor有限元分析，对机架的应力、位移变形及安全率做全面的分析，使整个机架刚性更强固、耐用。
2.1.2、滑块采用四角八面导轨导向并衬有低摩擦系数的耐磨材料，调整精度高，刚性好，调整后不易发生精度跑偏现象，此外导轨经淬火硬化处理，硬度在HRC45以上，耐磨性能良好，使用寿命长。
2.1.3、上横梁、立柱、工作台、滑块、下横梁等焊接大件采用CO2气体保护焊。
箱型焊接结构、筋板及焊接坡口对称布置，焊接工艺性好，各大构件焊接完成后消除内应力。
2.1.4、立柱内侧装有四角八面导轨，导轨下端装有接油盒以消除油污染。
模具研配液压机同步系统的研制
的 倾 覆 力 矩 ，活 动 横 梁 的倾 斜 将 直 接 影 响 模 具 的 质 量 【 ．而 单 执 行 机 构 ， ｌ １ 即单 液 压 缸 是 无 法 消 除 该
倾 覆 力 矩 并 保 证 动 梁 的 动 态 稳 定 性 的 ， 因 而 采 用 双 缸 同 步 控 制 系 统 ，对 于 模 具 研 配 液 压 机 来 说 是
问 中 的 同 步
收 稿 日 期 ：２ ０ ０ ２—０ ３—１ ３
度 要 求 了 ．在 此 基 础 之 上 ，设 计 了 一 个 伺 服 阀 控
制 双 缸 同 步 来 进 行 动 梁 与 下 梁 合 模 定 位 的 控 制 系 统 ， 达 到 上 下 模 具 即 将 合 模 的 指定 位 置 后 ， 当 由伺
摘
要 ：针 对 流 体 传 动 及 控 制 系 统 中 较 难 解 决 的 高 精 度 同 步 控 制 问 题 ，提 出 一 种 比 例 阀 与 伺 服 阀 复
合 控 制 的 新 型 同 步 系 统 ， 分 析 了设 计 方 案 、 制 方 法 等 问 题 ，该 系 统 不 易 形 成 累 计 的 同 步 误 差 ， 并 控 具 有 高 同步控 制精 度 、 能量 利用 率等 优 点 ． 高 关 键 词 ：同 步 ；模 具 研 配 液 压 机 ；比 例 阀 ；伺 服 阀
中 图 分 类 号 ： Ｔ ３ Ｈ１ ７
文献 标识 码 ： Ａ
模 具 研 配 液 压 机 是 汽 车 、 料 、 铸 等 工 业 中 塑 压 制 造 、 修 大 中型 模 具 的关 键 设 备 之 一 ， 目前 很 精 在 少 有 国 内 研 制 的 成 型 产 品 ，绝 大 多 数 大 中 型 企 业 修 理 模 具 的机 械 都 依 赖 国外 进 口 ， 这 样 不 仅 大 大 地 提 高 了 成 本 ， 而 且 对 于 资 金 相 对 薄 弱 的 中 小 企 业 而 言 ， 具 修 理 就 显 得 比 较 困 难 了 ， 频 频 更 换 模 而
液压机电一体化控制系统设计与研究
液压机电一体化控制系统设计与研究随着工业领域的发展，液压技术在各行各业中广泛应用。
如今的液压设备已不再是简单的压力机、机械手等简单设备，而是正在向智能化、自动化发展。
液压机电一体化控制系统随之应运而生，成为液压设备的核心之一。
本文将对液压机电一体化控制系统进行探讨，介绍其设计与研究的现状。
一、液压机电一体化控制系统的基本原理液压机电一体化控制系统是指将液压控制系统、电气控制系统、机械控制系统等集成在一起的综合性控制系统。
其基本原理是利用液压系统的优势，控制液压执行器的功率输出，并通过电气控制系统来控制液压系统的启停和压力调节。
同时，机械控制系统通过传感器等设备监测液压执行器的运动状态，反馈给液压和电气控制系统，实现对整个系统的精确控制。
二、液压机电一体化控制系统设计的关键技术液压机电一体化控制系统的设计需要具备较高的技术含量，其中以下几个方面是设计中的关键技术：1. 液压系统的设计：液压系统是液压机电一体化控制系统的核心组成部分。
其设计需要根据液压执行器的运动要求，选择合适的液压元件、执行器及其他液压系统元件，并进行岛组设计、管路设计以及系统调试等。
因此，液压系统设计需要具备较为熟练的液压系统基础知识和实践经验。
2. 电气控制系统的设计：电气控制系统是液压机电一体化控制系统的重要组成部分。
它实现对电动机启停、正反转、速度调节等功能。
其控制策略取决于液压系统的工作要求。
因此，电气控制系统设计需要熟练掌握PLC、人机界面等相关知识和技能。
3. 机械控制系统的设计：机械控制系统是液压机电一体化控制系统实现自动化的重要组成部分。
其设计需要根据液压执行器运动的规律进行设计。
机械控制系统的传感器和反馈回路需要精度高、可靠性强，并能与电气和液压控制系统完美衔接。
三、液压机电一体化控制系统的研究现状近年来，液压机电一体化控制系统在国内外逐渐得到了广泛的研究和应用。
国内外的液压技术企业也纷纷投入到液压机电一体化控制系统的研发中来。
(完整word版)液压系统设计方法
液压系统设计方法液压系统是液压机械的一个组成部分，液压系统的设计要同主机的总体设计同时进行。
着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
液压系统的设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。
一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。
⑴确定液压执行元件的形式；⑵进行工况分析，确定系统的主要参数；⑶制定基本方案，拟定液压系统原理图；⑷选择液压元件；⑸液压系统的性能验算：⑹绘制工作图，编制技术文件。
1.明确设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。
在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。
⑴主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；⑵液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；⑶液压驱动机构的运动形式，运动速度；⑷各动作机构的载荷大小及其性质；⑸对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；⑹自动化程度、操作控制方式的要求；⑺对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；⑻对效率、成本等方面的要求。
2.进行工况分析、确定液压系统的主要参数通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据。
液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。
压力决定于外载荷。
流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。
2.1载荷的组成和计算2.1.1液压缸的载荷组成与计算图1表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。
各有关参数已标注在图上，其中F W是作用在活塞杆上的外部载荷。
F m是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。
作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷F g，导轨的摩擦力F f和由于速度变化而产生的惯性力F a。
机床液压系统电气控制系统课程设计
1）进油：变量泵1 单向阀5 换向阀9（左位） 调速阀12 调速阀19 液压缸25左腔
2）回油：液压缸25右腔换向阀9（左位）液控顺序阀4背压阀3
油箱
3.5死挡铁停留
当动力滑台以二工进的速度运行碰上死挡铁后，滑台停止运动。负荷的增加使系统压力升高，压力继电器（YJ）21发信号给时间继电器，经过一定的时间延迟后，时间继电器发出信号是动力滑台返回。
7）S26（油泵的卸荷）：输出Y4（5YA）、Y14卸荷指示灯亮，电磁铁5YA得电，当T1计时时间到，S20变为活动步。
5.4.2手动部分：
手动部分各步输出与自动部分相同，在步S20中加入了6个开关分别控制快进、工进、快退、夹紧缸松开、油泵卸荷、手动急停。
5.6梯形图指令表程序
LD M8002
SET S0
-
+
-
-
+
+
快退
-
+
-
-
-
+
-
夹紧缸24
夹紧
-
-
-
-
-
+
-
松开
-
-
-
+
-
-
-
油泵卸荷
-
-
-
-
+
-
-
五、采用PLC设计方案
5.1I/O端子分配表
表5-1I/O端子分配表
输入
X0
启动按钮
X10
自动
X7
急停电机
X11
手动
X1
ST1
X12
手动快进SB2
X2
ST2
X13
手动二工进SB3
液压机自动控制系统的设计
中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化毕业设计（论文）题目：液压机自动控制系统的设计中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化毕业设计（论文）题目：液压机自动控制系统的设计本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文《液压机自动控制系统的设计》，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。
论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。
对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。
本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。
论文作者（签字）：日期：2014年09月10日摘要液压技术渗透到很多领域，不断在机床、工程机械、冶金机械等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。
现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。
而液压机是该技术发展的衡量标准，所以液压机控制技术逐步改善。
在过去液压机的控制主要由人工完成，随着液压成型技术提高改善液压控制系统，减少人为因素的影响。
本设计以液压机的电气控制为基础，配以可编程控制器，根据液压机的工作过程，按照生产工艺要求进行自动控制。
利用PLC最具优势控制。
文中详述了PLC的特性及发展趋势，具体介绍了所选PLC的特点，及其控制单元和所选控制模块的使用，设计液压一次控制二次控制原理，液压机实现上下料，开关门保压压头上下行自动化控制，设计出了出了液压机的工作流程图、程序运行流程图。
该控制系统使用西门子S7-200系列的可编程控制器CPU226作为控制器，使设备安全可靠，还应该让控制变得更高，操作更方便，智能化程度更高。
关键词：液压机；自动控制；PLC；流程图目录一、绪论 (1)（一）我国液压技术发展现状及趋势 (1)（二）课题研究的目的及意义 (3)（三）PLC简介 (4)(四)课题主要研究的内容 (7)二、液压机自动控制系统硬件设计 (8)（一）液压机手动控制 (8)(二) 西门子S7-200PLC简介 (8)（三）液压机自动控制 (12)(四)S7-200PLC各模块的选择 (12)(五)变送器选择 (15)(六) S7-200PLC各模块接线 (17)（七）自动控制台设计 (19)（八）设备统计明细表 (21)三、液压自动控制系统软件设计 (22)（一）各模块地址分配表 (22)（二）自动控制流程图 (24)（三）S7-200 PLC安装与调试 (26)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (29)附录一 (31)附录二 (32)附录三 (33)附录四 (34)附录五 (36)一、绪论自动化一词的含义十分广泛，它是指采用能自动开停、调节、检测、加工和控制的机器人、设备进行各种作业，以代替人力来直接操作的措施。
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重庆大学硕士学位论文
（专业学位）
学生姓名：刘
栋 副教授 高 工
指导教师：杨继东 兼职导师：冉 洋
学位类别：工程硕士（机械电子工程领域）
重庆大学机械工程学院 二 O 一四年五月
Design and Development of Control System of 2000KN Die Spotting Hydraulic Press
A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Professional Degree
By Liu Dong Supervised by Assistant Prof. Yang Jidong Pluralistic Supervised by Senior Eng. Ran Yang Major: ME (Mechatronics Engineering Field)
2 模具研配液压机简介 ......................................................................................................... 5
2.1 模具研配液压机基础知识 ................................................................................................... 5 2.1.1 模具研配液压机的特点和用途 .............................................................................. 5 2.1.2 模具研配液压机的运行简介 .................................................................................. 5 2.2 模具研配液压机技术参数 ................................................................................................... 8 2.2.1 研配工艺控制的技术参数 ...................................................................................... 8 2.3 模具研配液压机组成 ........................................................................................................... 9 2.3.1 机械结构 .................................................................................................................. 9 2.3.2 液压系统 ................................................................................................................ 11 2.3.3 气动系统 ................................................................................................................ 12 2.3.4 其他辅助系统 ........................................................................................................ 13 2.4 本章小结 ............................................................................................................................. 13
1.1 课题国内外应用现状和意义 .............................................................................................. 1 1.1.1 国内外现状 .............................................................................................................. 1 1.1.2 课题学术和使用意义 .............................................................................................. 2 1.2 课题研究目的、内容及技术路线 ...................................................................................... 2 1.2.1 课题研究目的 .......................................................................................................... 2 1.2.2 课题的主要内容 ...................................................................................................... 3 1.2.3 课题的技术路线 ...................................................................................................... 3 1.3 课题创新点和关键点 .......................................................................................................... 3 1.3.1 课题创新点 .............................................................................................................. 3 1.3.2 课题关键点 .............................................................................................................. 3 1.4 本章小结 ............................................................................................................................... 4
College of Mechanical Engineering of Chongqing University, Chongqing, China. May, 2014
中文摘要
摘
要
模具研配液压机是汽车、塑料、压铸等工业中制造、精修大中型模具的关键设 备之一。本课题开发的模具研配液压机能对模具直接进行分合、移动、翻转、加 压和试模等；同时能提前发现模具设计及制造中的问题，以便及时对模具加以改 进修正，提升了工作效率。本文以可编程控制器（PLC）为核心，以液压同步控制 器(HNC)为从控制器开发了模具研配液压机的电气控制系统。 本文首先对模具研配液压机的基本结构及功能进行了分析说明， 结合其技术特 点和工艺要求分析了其机械、液压和气动系统，以便进行接下来的电控系统设计， 文章还着重强调了设备的安全设计策略。 在了解了模具研配液压机的控制要求之后，结合机械结构和控制精度稳定性 的需要，本文设计了分布式的电气控制方案，即将电控系统分布于液压机的上下 两部分并实行实时通信，详细设计了控制系统的软硬件部分。硬件部分包括电气 元器件的选型分析和电路图的设计；软件部分包括工艺控制流程设计、程序设计、 网络组态设计以及人机交互界面的设计。 最后本文针对模具研配液压机主缸同步控制的滑块定位精度进行数学分析，在对 液压同步控制器 HNC 的理论分析的基础上，构建数学模型，进行系统仿真，提出 优化策略，并与最终使用 HNC 控制的实际结果进行比较分析。 经安装调试之后，现设备已经交付客户使用，运行可靠稳定。 关键词：模具研配液压机，PLC，Profibus-DP，HNC，工业以太网，同步控制
I
重庆大学硕士学位论文
II
英文摘要
ABSTRACT
Mold die spotting press machine is one of most important equipments which maintain molds in automobile,plastic and die-casting industry manufacturing.This article developed a mold die spotting press machine,which is able to mobile, flip, press and test the mold.At the same time it have the function of self-checking, in order to improve mold correction in time, lift the working efficiency.This design choose the PLC controller and hydraulic synchronous controller HNC to build the electric control system of this press machine. First, this article introduces the basic structure and function of the mold die spotting press,analyzes the mechanical,hydraulic and pneumatic system based on the technological characteristics and requirements in order to design the electronic control system, the article also emphasized the equipment’s safety design strategy. After the understanding of the mold die spotting press’s requirements in control system, this paper designed a distributed electrical control scheme to meet the needs of the stability of the mechanical structure and control precision, divided the electric control system into two parts and implement real-time communication.the design also consist of hardware and software parts.The hardware part includes electrical components selection analysis and the design of circuit diagram;Software part includes process control process design, program design, network configuration and man-machine interface design. At last this article does some mathematical analysis of the two main cylinder synchronization control, based on the analysis of the theory of hydraulic synchronization controller HNC,constructs the mathematical model, simulate the mathematical system and comparing with the actual operation results. Key words: PLC, Profibus-DP, HNC, Die Spotting press, Industrial Ethernet, Synchronous Control System