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        PLC程序控制研配液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2014-03-18 07:20:32劉澤民付麗敖茜李慧
        機(jī)床與液壓 2014年22期
        關(guān)鍵詞:液壓機(jī)翻板工作臺(tái)

        劉澤民,付麗,敖茜,李慧

        (1.天津理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,天津300384;2.天津市電工銅質(zhì)線材企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津300384)

        隨著現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率和安全作業(yè)的要求越來(lái)越高,將自動(dòng)化應(yīng)用于制造大、中型模具的精加工和裝配的趨勢(shì)越來(lái)越明顯[1]。這種模具平面尺寸很大,價(jià)格十分昂貴,一般是先在仿形銑床上粗加工,然后將粗加工后的模具坯料在研配液壓機(jī)上進(jìn)行研配[2-4]。該液壓研配機(jī)采用PLC 程序控制,操作簡(jiǎn)單,安全可靠[5]。

        1 研配過(guò)程簡(jiǎn)介

        首先,將標(biāo)準(zhǔn)凸模安裝在研配液壓機(jī)上橫梁的下平面上的翻板上,將紅丹粉涂在標(biāo)準(zhǔn)凸模的型面上;再將粗加工后的凹模坯料裝在移動(dòng)工作臺(tái)上,按下可編程控制器(PLC)上的啟動(dòng)按鈕,移動(dòng)工作臺(tái)沿著滑軌移動(dòng)到下橫梁上,在下橫梁上移動(dòng)工作臺(tái)下沉一小段距離使移動(dòng)工作臺(tái)的底面與下橫梁接觸,而移動(dòng)工作臺(tái)的車(chē)輪轂不與下橫梁接觸[6-7]。然后,液壓缸驅(qū)動(dòng)上橫梁和翻板慢慢平行下降,標(biāo)準(zhǔn)凸模的型面與粗加工后的凹模輕輕接觸,使凹模的粗加工面著上紅色,之后液壓缸驅(qū)動(dòng)上橫梁回升到上限位置,上橫梁的翻板打開(kāi)并沿著翻板導(dǎo)軌下移到一定位置,檢查凸、凹模型腔面貼合是否均勻,根據(jù)凹模粗加工面上著色紅點(diǎn)的分布,將著紅色處打磨或刮研掉。如此反復(fù),直至標(biāo)準(zhǔn)凸模型面與凹模型面貼合率達(dá)到要求時(shí)為止[1]。

        2 主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        研配液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示,該模具研配機(jī)具有全鋼焊接框架結(jié)構(gòu),由左右立柱、上梁、底座組成封閉框架,還有移動(dòng)工作臺(tái)和導(dǎo)軌等。

        圖1 研配液壓機(jī)結(jié)構(gòu)圖

        主油缸的內(nèi)徑為280 mm,行程為2 070 mm;翻板油缸的內(nèi)徑為100 mm,行程為1 100 mm;升軌油缸的內(nèi)徑為80 mm,行程80 mm。翻板可以沿著翻板導(dǎo)軌下滑,翻板可以翻轉(zhuǎn)180°,使上模具和凹模便于觀察,翻板上有一個(gè)掛鉤可以掛在上橫梁上。上橫梁和移動(dòng)工作臺(tái)上都有定位孔,可以固定和鎖緊模具。上橫梁在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)有較高的平行度,上橫梁的停止位置精度要高,并能在操作臺(tái)屏幕上顯示。上橫梁有可靠的液壓鎖緊裝置,以防動(dòng)梁的突然下落。

        在翻板翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中,翻板與上橫梁是鉸鏈聯(lián)結(jié),需要翻轉(zhuǎn)時(shí),移動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)到外部左側(cè)起始位置,然后翻板由翻板油缸活塞桿頭部的擺動(dòng)缸掛鉤推動(dòng)翻板向外側(cè)90°的豎直位置翻轉(zhuǎn),上橫梁下降使翻板前部的滾輪落到翻板導(dǎo)軌面上,然后上橫梁繼續(xù)下降,滾輪沿曲線導(dǎo)軌向前滾動(dòng),掛鉤與翻板銷(xiāo)軸脫開(kāi),墊板翻到180°水平位置,此時(shí)上橫梁停止運(yùn)動(dòng)。翻板翻回時(shí),首先上橫梁上升帶動(dòng)翻板上升,翻板沿曲線導(dǎo)軌移動(dòng),翻板由180°位置向垂直狀態(tài)翻轉(zhuǎn),當(dāng)翻板轉(zhuǎn)到90°的豎直位置后,銷(xiāo)軸進(jìn)入掛鉤,此時(shí)上橫梁停止上升,翻板油缸活塞桿收回,掛鉤將翻板拉回水平位置并鎖緊[1]。

        其技術(shù)要求是:安裝立柱時(shí),保證框架機(jī)身與下橫梁的垂直度不大于0.05 mm,;導(dǎo)軌總成裝在主滑塊上,應(yīng)保證滑塊導(dǎo)軌與滑塊下平面的垂直度不大于0.03 mm,最終調(diào)整后把滑塊導(dǎo)軌與滑塊焊接固定;導(dǎo)軌手工磨平刮研八面導(dǎo)軌進(jìn)行精確調(diào)整,使滑塊與工作臺(tái)的平行度不大于0.03 mm,垂直運(yùn)動(dòng)直線度不大于0.03 mm;調(diào)整液壓銷(xiāo),使翻板與主滑塊能緊密貼合;調(diào)整完成后,把各定位銷(xiāo)座焊接固定。移動(dòng)工作臺(tái)由可調(diào)速三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng),可以正反轉(zhuǎn),受PLC 的控制。

        3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示。研配過(guò)程中,凹模和凸模貼合時(shí),需要控制得較為精確。此機(jī)采用了遠(yuǎn)程調(diào)壓回路的設(shè)置,可以在便于操作的位置手動(dòng)調(diào)控壓力;手動(dòng)調(diào)控好壓力之后,主油缸所需的壓力、翻板油缸所需的壓力和移動(dòng)工作臺(tái)所需的壓力都可以在PLC 的工作下自動(dòng)切換。主油缸需要防止在空載時(shí)下滑,設(shè)置了液控單向閥12,并設(shè)置了單向調(diào)速閥13來(lái)調(diào)節(jié)上橫梁的下降速度,回程時(shí)速度不受影響。翻板油缸上也設(shè)置了液控單向順序閥,和翻板的掛鉤一起保證了翻板在研配過(guò)程中不會(huì)下滑。

        圖2 液壓系統(tǒng)原理圖

        4 PLC 程序控制

        該研配液壓機(jī)的電氣系統(tǒng)采用可編程控制器(PLC)進(jìn)行控制,并配有光柵位移傳感器等裝置,監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的研配動(dòng)作,包括控制移動(dòng)工作臺(tái)沿導(dǎo)軌進(jìn)入和退出下橫梁、在下橫梁上的上升和下降,上橫梁的下降和上升,翻板沿導(dǎo)軌下滑和返回等。在床身兩側(cè)的機(jī)架上分別裝有9 個(gè)光柵位移傳感器,用以檢測(cè)和監(jiān)控移動(dòng)工作臺(tái)和上下橫梁以及翻板的位移和反饋信號(hào)[8]。

        當(dāng)凹凸模具手工安裝在移動(dòng)工作臺(tái)和上橫梁以后,PLC 的主要控制過(guò)程是:按下“啟動(dòng)按鈕1”,移動(dòng)工作臺(tái)從起始位置開(kāi)始前行,到達(dá)下橫梁,移動(dòng)工作臺(tái)下降使底面貼緊下橫梁,上橫梁緩慢下降使凹凸模具貼合在一起,然后上橫梁返回最高點(diǎn),移動(dòng)工作臺(tái)上升回到初始水平高度,然后左移返回起始位置;翻板油缸驅(qū)動(dòng)翻板翻轉(zhuǎn)到90°的豎直位置,上橫梁下降,翻板沿翻板導(dǎo)軌移動(dòng)到180°位置,然后上橫梁和翻板的運(yùn)動(dòng)停止。此時(shí)機(jī)器處于暫停狀態(tài),可以對(duì)模具進(jìn)行檢查,待檢查完之后,按下“啟動(dòng)按鈕2”按鈕,上橫梁上升,翻板沿導(dǎo)軌上升到豎直位置,銷(xiāo)軸鎖緊,翻板回到水平位置,翻板和上橫梁鎖緊并上移到起始位置,工作停止。

        此機(jī)采用三菱FX2N-64MR-001 型PLC 進(jìn)行程序自動(dòng)控制,其接線設(shè)計(jì)如圖3所示。

        圖3 可編程控制器外部接線圖

        5 結(jié)論

        在該液壓研配機(jī)上,可實(shí)現(xiàn)研配、修模和小批量生產(chǎn)制造。該液壓研配機(jī)采用框架結(jié)構(gòu)機(jī)身,具有抗偏載能力強(qiáng)、精度保持性好、耐磨性良好、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。將PLC 應(yīng)用于研配液壓機(jī)系統(tǒng)的控制,極大地提高了系統(tǒng)的可靠性,簡(jiǎn)化了操作,同時(shí)也增強(qiáng)了位控精度,很好地提升了研配質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了機(jī)電液的有機(jī)結(jié)合。

        [1]張宏.PLC 控制模具研配液壓機(jī)系統(tǒng)的研究[D].沈陽(yáng):沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué),2003.

        [2]彭熙偉,陳建萍.液壓技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向[J].液壓與氣動(dòng),2007(3):1-3.

        [3]付麗.寬大臺(tái)面可偏置負(fù)載連桿式液壓機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].液壓與氣動(dòng),2006(6):21-22.

        [4]裴連翥.模具研配液壓機(jī)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2009(1):216-218.

        [5]張琪.電氣自動(dòng)化中PLC 技術(shù)的應(yīng)用研究[J].河南科技,2013(11):125-126.

        [6]李彥文.機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介[J].輕工機(jī)械,2003(4):5-7.

        [7]胡曉波.機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].輕工機(jī)械,2005(3):4-7.

        [8]劉善增.PLC 控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2004,17(7):38-39.

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