富強+鄭文娟

摘 要：介紹了泵套零件夾具及控制系統(tǒng)設計，夾具設計主要進行了夾緊方案的選擇、夾緊力方向的確定及計算，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原理對控制系統(tǒng)進行設計，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。

關鍵詞：泵套零件夾具；控制系統(tǒng)；設計

機電一體化是一種復合技術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產(chǎn)物，是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”的發(fā)展階段。本文根據(jù)夾具設計原理、液壓系統(tǒng)原理及PLC控制系統(tǒng)原理，對泵套零件夾具及控制系統(tǒng)進行了設計。

1 布置工裝夾具設計

1.1 夾緊方案的確定

（1）計算切削進給力Fx

采用高速鋼鉆頭加工鑄鐵（HB=170）時軸向切削進給力Fx為：

Fx= 26D f0.8 HB0.6（N）

查得f=0.2mm/r，HB=170，因為加工的工序為鉆孔，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）計算夾緊力

因為夾緊力與切削進給力方向相反，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，因為鉆頭的引導作用是通過鉆套來實現(xiàn)的，有了鉆套加工前工件就不必進行畫線和找正，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、鉸鏈式鉆模板。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。

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 夾具原理圖的設計

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

3 液壓系統(tǒng)的設計

本工序的夾緊，主軸箱所在的滑臺，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，還應保證動力部件的運行平穩(wěn)，以保障整個機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)生更大的動力、功率密度大、結(jié)構緊湊，并且能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無線調(diào)速。液壓原理圖如圖2所示。

3.1 液壓系統(tǒng)的計算

（1）油缸尺寸

因為此次設計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，選取油缸行程為30mm。

（2）負載阻力FX

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

Ff導軌摩擦力，由于加工需要的是立式加工機床，導軌受到的正壓力為0，所以Ff=0 N。

FB工作臺工作油缸回油腔的背壓所產(chǎn)生的阻力，暫略去不計。

（3）油缸有效工作面積

根據(jù)負載阻力Fx=869.39N查得滑臺油缸主要技術性能并選擇HY25A型液壓工作滑臺，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)設計

可編程控制器是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。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現(xiàn)邏輯控制。本次控制系統(tǒng)設計如圖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，對泵套零件進行了初步的夾具設計和控制系統(tǒng)設計，通過液壓原理計算油缸尺寸、負載力及油缸有效面積，從而選擇油缸型號，根據(jù)動作循環(huán)圖及PLC原理設計出控制電路圖。本文所設計的夾具及控制系統(tǒng)精度高，操作簡便，經(jīng)濟性能好。

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