机械压力机液压保护装置的电气控制原理

1、由车将岑职拓技术学布SHANDONG LABOUR VOCATIONAL AND TECHNOLOGY COLLEGE“金蓝领”维修电工高级技师论文论文题目：作者姓名：工作单位：指导教师：日期： 年 月 日原创性声明本人郑重声明：所呈交的技师论文，是本人在指导教师的指导下， 独立对设备（系统）进行设计安装、调试维修、运行维护、升级改造 过程中所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律责任由本人承担。技师论文作者签名：签字日期： 年 月 日技师

2、论文版权使用授权书本人完全了解山东劳动职业技术学院电气及自动化系有关保 留、使用技师论文的规定，即：电气及自动化系有权保留并向山东省 职业技能鉴定中心送交技师论文的复印件和电子文档允许技师论文 被查阅和借阅。本人授权电气及自动化系可以将技师论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索使用，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存、汇编技师论文。技师论文作者签名：签字日期： 年 月 日机械压力机液压保护装置的电气控制原理摘要：冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产 生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种加工方法。机械压力机（英文名称：mechanical press）是

3、用来对模具实现压力加工提 供劳动力和运动的设备，是一种结构精巧的通用性机械设备。具有工作平稳、 工作精度高、操作条件好、生产率高，易于实现机械化、自动化等特点，适于 在自动线上工作，可广泛应用于汽车、船舶、农业机械、电器仪表、国防工业 及日用品等工业制造部门。引言：世界锻压机床及成型机床的发展趋势21世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征 的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场 一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求， 与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时， 微电子技术和信息通信技

4、术的快速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑， 工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。世界锻压工业的柔性自动化发展不断加快。冲压设备广泛应用于汽车、航空、 电子、家电等工业领域，其中，作为衡量一个国家工业水平的标志之一的汽车 工业，被当今世界主要工业发达国家和新兴工业国家列为国民经济支柱产业， 其发展主导了锻压技术及装备的发展，锻压技术的发展和进步基本围绕汽车工 业的发展而进行。激烈的市场竞争促使汽车更新换代的速度明显加快，产品的 市场寿命周期进一步缩短；与此同时，汽车变型品种日益增多，现代汽车工业 生产日益呈现生产规模化、车型个性化，车型批量小、车型变化快、多车型共 线生产、

5、车身覆盖件大型化一体化的特征。传统的加工单一品种的刚性生产线 显然已不适应这种特征和市场形势发展的要求，其升级换代产品具有高柔性和高效率的自动化锻压设备，成为世界冲压技术及装备发展的主要潮流。一.机械压机的工作原理1.1简介机械压机是通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复 运动，对坯料进行成形加工的锻压机械。机械压力机动作平稳，工作可靠，广泛 用于冲压、挤压、模锻和粉末冶金等工艺。机械压力机在数量上约占各类锻压 机械总数的一半以上。机械压力机的规格用公称工作力（千牛）表示，它是以 滑块运动到距行程的下止点约1015毫米处（或从下止点算起曲柄转角a约为 1530。时）为计算基点设

6、计的最大工作力（图1）。E1 曲柄衔妹机抑媒动倪困1.2工作原理机械压力机工作时由电动机通过皮带驱动大皮带轮（通常称作飞轮），通过制 动器及离合器的动作，将飞轮瞬间惯性力经高速轴带动齿轮传导至曲柄滑块机 构，使滑块和上模具直线下行，对金属板料施加强大的压力使金属发生塑性变 形和断裂来加工成零件。机械压力机在锻压工作完成后滑块上行，离合器自动 脱开，制动器制动，使滑块停止在上死点附近（图2）。每个曲柄滑块机构称为一个“点”。最简单的机械压力机采用单点式，即只 有一个曲柄滑块机构。有的大工作台面机械压力机，为使滑块底面受力均匀和 运动平稳而采用双点或四点结构。机械压力机的载荷是冲击性的，即在一个工

7、作周期内锻压工作的时间很短。 短时的最大功率比平均功率大十几倍以上，因此在传动系统中都设置有飞轮。 按平均功率选用的电动机启动后，飞轮运转至额定转速，积蓄动能。凸模接触 坯料开始锻压工作后，电动机的驱动功率小于载荷，转速降低，飞轮释放出积 蓄的动能进行补偿。锻压工作完成后，飞轮再次加速积蓄动能，以备下次使用。 机械压力机上的离合器与制动器之间设有机械及电气连锁装置，以保证离合器 接合前制动器一定松开，制动器制动前离合器一定脱开。机械压力机的操作分为 连续、单次行程和寸动或微调，大多数是通过控制离合器和制动器来实现的。 滑块的行程长度不变，但其底面与工作台面之间的距离（称为装模高度或封闭 高度）

8、，可以通过调节丝杆调整其高度。在生产过程中，有可能会发生超过压力机公称工作压力。为保证设备及模具的安全，在压力机上设计有液压过载保护装置。为了保证操作者人身安全，压力 机上面装有光电保护及双手操作按钮人身保护装置。1.3压力机的分类机械压力机一般按机身结构型式和应用特点来区分。1.3.1按机身结构型式分：有开式和闭式两类。【1】 开式压力机：也称冲床，应用最为广泛。开式压力机多为立式（图3）机身呈C形，前、左、右三面敞开结构简单、操作方便、机身可倾斜某一角度 以便冲好的工件滑下落入料斗，易于实现自动化。但开式机身刚性较差，影响制 件精度和模具寿命，仅适用于404000千牛的中小型压力机。【2】

9、惜命慕统高，工作台面的尺寸较大，适用于压制大型零件，公称工作力多为160060000千牛。冷挤压、热模锻和双动拉深等重型压力机都使用闭式机身。1.3.2按应用特点囹4 闭式庄力机图5双动内外滑块压力机有双动拉深压力机、多工位自动压力机、回转头压力机、热模锻压力机和冷挤 压机。【1】双动拉深压力机（图5）：它有内、外两个滑块，用于杯形件的拉深成形。拉深前外滑块首先压紧板料外缘，然后内滑块带动凸模拉深杯体，以防 板坯外缘起皱。拉深完成后内滑块先回程，外滑块后松开。内外滑块公称工作 力之比为（1.71） :1。【2】多工位自动压力机（图6）：在一台压力机上设有多个工位，装置 多道成形模具，坯料依次自

10、动向下一工位移动。在压力机的一次行程中，各工 位同时进行各道成形工序，制成一个工件。【3】回转头压力机：在滑块与工作台之间设有可装置数十组模具的回转头可按需要选用模具。坯料放在模具上而不再移动。每次行程完毕，回转头转动 一个位置，完成一道工序。这种压力机定位精度高，便于调整产品，一机多用， 多用于冲制仪器底板和面板等。回转头压力机可配上数控系统，根据编好的指 令选用模具和板材成形部位，自动完成复杂的冲压工作。【4】热模锻压力机：用于模锻件生产。机身刚度大，导向面长，承受偏载能 力强。过去多用曲柄连杆机构，为提高刚性多已改用双滑块式和楔式。双滑块式 结构较简单，重量轻；楔式结构支承面积大，但传动

11、效率低。模锻时滑块在下 止点附近容易卡死（俗称闷车），所以设有脱出装置。机械中有上下顶出装置， 能实现多模膛锻造，锻件精度较高，适于大批量生产。最大规格为160兆牛。【5】冷挤压机：用于冷、温态挤压金属零件，如枪弹壳、牙膏管等。冷挤压 机一般是立式的，特点是刚度好，导向精度高，工作压力大，工作台面小，工 作行程长。由于压力机整机PLC控制程序比较复杂，现以压力机的液压保护过载装置为 典型，介绍一下该装置电器动作的PLC电气控制。二压力机的液压保护过载装置PLC的电气控制2.1液压保护过载装置的工作原理液压保护过载装置一般由气动泵、卸荷阀、压力继电器、电磁阀、压力表等元件组成。如图7所示1.气源

12、2.油雾油箱9.滤油器保护5, 14动泵7.消音器8. -：11, 12.进出油单向阀13.止回单向阀15.卸荷阀16.压力继电器17.压力表及缓冲阀18.液压缸当装模高度调整不当或出现双料时，压力机会过载。这时液压缸内压力急剧 升高，卸荷阀高压腔压力大于背压腔背压，推动活塞下移开启回油口，液压油 快速泄回油箱。滑块在平衡器的作用下，上移20mm，保护压力机和模具不受损 伤；同时压力继电器和行程开关动作，切断离合器控制线路，压力机停止；电 磁阀3、4关闭气源并且快速排掉卸荷阀背压腔空气，“正常”指示灯灭，“卸 荷”指示灯亮，压力机不能开动。压力机故障排除以后，将操纵站液压保护开关旋到“重调”位

13、置，开动“寸 动”行程，将滑块升到上死点。此时电磁阀3、4接通气源，压缩空气进入卸荷 阀下腔，使活塞上升复位，关闭液压缸回油通道；同时压缩空气进入气动泵， 推动气动活塞往复运动，从而带动液压柱塞往复运动。于是，低压油被吸入油 箱，经单向阀输出到液压缸中，逐渐升压至规定压力。此时液压垫复位，压力 继电器和卸荷阀的行程开关动作，液压保护“卸荷”指示灯灭，“正常”指示 灯亮，液压过载保护系统恢复正常。将液压保护工作选择开关旋到“正常”位 置，压力机就可以正常工作了。2.2电器控制PLC的选择PLC的选型要尽量系统化、通用化。不同厂家的PLC固然不能够通用，就 是同一厂家的不同系列的PLC之间的通用性

14、也有差别。相同的接线方式、相同 的手持编程器、相同的通信接口、相同的编程软件、相同的通信协议会给设计 者、使用者带来很大方便。PLC的选型要注意输入输出点数要留有一定的裕量，特别高速压力机控制 系统的设计。因为压力机特别是高速压力机是和板料校平机、送料机等周边设 备一起同步工作的，因此，压力机的PLC要给这些设备留有控制输出接口，并 且留有检测周边设备运行状态的输入接口。另外，新设计的系统由于设计时考 滤欠周到，或者说出于新增一些功能都需要额外的输入输出点。很多型号的PLC可以对输入点进行滤波设定，这可以减少干扰输入信号造成 的误动作。如果PLC的输入不能进行滤波设定，可以在编程时进行软件滤波

15、。这 样做在压力机的PLC控制系统中很有必要，因为压力机工作震动较大，装于机 身上的气压压力继电器、油压压力继电器、运行检测开关等电器元件由于振动 易产生短时的误动作。另外，系统启动时也容易产生误检测。压力机外部故障统计数据表明，PLC控制系统的故障有80%以上是外围元器 件所造成的，可见外围元器件的选型对PLC控制系统的可靠性是非常重要的。 变频器的选型尤为重要，有些变频器对周围环境产生较强的电磁辐射，使PLC 无法正常工作。非接触式的接近开关优于接触式的限位开关，按钮、接触器等 电器元件应选择新型高可靠性的，这样虽然制造成本有所上升，但PLC控制系 统的可靠性得到了大大的提高，设备故障引起

16、的损失得到了最大限度的降低。 同时也提高了产品质量，降低了产品售后服务费用。PLC的控制程序现以OMRON CJ1M系列PLC为例，编写液压保护程序。（1）液压保护系统程序如下图所示。427431434液.压保护过载德压保护重调液保气源阀液压保护电机液保气动泵阀100吨定时器定时BCD类型朝延时-设置值滑块内站一比*地 滑块内站_ie._YV7滑块技保压力股保气源阀32. 03平衡器压力正常操纵站_8_SK4_1操纵站_8_SK4_2避压保护试验$K4股压保并重调EK4操纵站_8_13O36.01-o-滑块液压保护正常酒保与行程联锁宿毓铲妤矿；操纵空皿滑块翌i眼位操纵站&舔_1避压保it验SK

17、4 TOC o 1-5 h z 32.03操貌.站_8_SK4_2CLSC1836_00平衡器正常液压保是调泌_niifco操纵神牛HL12 普况滑块内宾IBJfVT疝扃 Miiwfeteis32.03滑块内站_16_YW 滑块内站_16_SQ23QF48TOO 13滑块内站_16_SP9_平衡器正常限位|液压保滑块内站_16_TVETIM0013#300液压保护系统程序液压保护系统还需要和行程操作有一定的连锁动作。当液压保护在卸荷状态 时，行程操作是不能开动的，见下图。4 06 SKA9_H052.0451. 1237.02110.03600.0362.04Y1 I? IM111 I1 I1

18、11 I1/1O1 开动条件f液保与行程联锁奏模融与行iS合暑前风包压力安全检工作台落下夹紧栅栏意下到位故威宜位光电保#正常换值工具不到位* . 液压保护系统与行程的连锁当滑块没有在上死点范围内卸荷，我们需要让滑块返回到上死点范围再将系 统压力恢复。这时滑块有两种停车状态，每一种状态我们都不能让滑块继续往 下运行，以免将液压保护装置、模具、人员等造成损伤及伤害。一种是在180 度以前，这时需要反向开动滑块返回上死点恢复系统；另一种是在180度以后， 这时需要正向开动滑块返回上死点恢复系统。见下图所示。63. 01徵调正反转与莪压保护联祯而匕操纵%_号_心2 操纵站牛SK4_2操纵哗齐K8匚皓吁91皓吁83与.031137 I液压南虹讯保拜叫_丽巡）-1能上死3岳平衡器压ki正常|操纵 _8_SEBCLSC19调100-180匕操纵%_卜心3 操纵站牛SK4_1操纵站与溷_2|如块品扁正常液压保盛验$砌液压保gig调SK4液压保护与行程操作（3）液压保护系统还要与滑块调整动作有一定的连锁，见下图。当液压保护系 统卸荷后，开动滑块调整会将滑块调整机械机构造成损伤；另外液压保护在打 压过程中，滑块是往下运动的，距离大约有20cm，这样也会造成装模高度的不 准确。液压保护