管类校直机毕业设计说明书复件

目录

摘要 (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

1 绪论 (1)

2 合金管校直机工艺及原理 (5)

2.1 工艺分析及校直原理 (5)

2.2总体方案设计 (8)

3 校直机总体控制方案设计 (11)

3.1 控制系统的方案设计 (11)

3.2 系统概述 (12)

3.3整个系统的控制过程 (13)

4 合金管校直机伺服系统的选型的选型与设计 (17)

4.1液压系统的设计与选型 (18)

4.2测控系统 (19)

4.3驱动电机和驱动器的设计计算与选型 (23)

4.4可编程控制器（PLC）的选型 (30)

5 上下料、卡盘、顶尖辅助机构的选型与设计 (34)

5.1顶尖驱动的选型设计 (34)

5.2卡盘的设计选型和上下料机构的介绍 (35)

7结论 (37)

致谢 (38)

参考文献 (39)

文献综述 (40)

附录（原理图）

摘要

通过对校直机的校直工艺及运动分析，对合金管校直机床的结构的了解，进而对合金管校直机的控制系统进行设计。在此过程中，主要对合金管校直机的液压系统和控制系统进行了设计并对重要的元器件（如：主轴电机、进给电机、变频器、辅助机构顶尖、卡盘等）进行了设计计算、选型。液压系统设计主要包括夹紧机构、压头下压机构。控制系统设计主要包括数控系统的选用、电气原理图及其相关图纸的绘制。

关键词：合金管校直机控制系统

I

Abstract

Through analyzing the process technology and movement of the Alloy tube straightening machine, and understanding the structure of the numerical sand grinding machine of the Alloy tube straightening machine. Straightener school technology and motion analysis, the understanding of the structure of the machine straight alloy pipe school, and then on the the alloy tube straightening machine control system design. In this process, the main alloy tube straightening machine's hydraulic system and control system design and components (such as: spindle motor, feed motor, inverter, auxiliary institutions top, chuck, etc.) design calculations, selection. Hydraulic system design includes a clamping mechanism, the pressure head pressure mechanism. Control system design includes selection of numerical control system, electrical schematics and their associated drawings drawing.

Key words: Alloy tube straightening machine control system

II

1 绪论

机械、汽车、电机等行业大量使用轴类、杆类零件，这些零件的原材料在粗加工或热处理等过程中不可避免的会出现弯曲变形，如果不进行校直处理就会直接影响工件的后序加工和使用，甚至可能出现相当数量的废品。为了获取下道工序所允许的最小切削量、减少废件、提高成品率、节约加工和原材料的成本和保证工件达到严格的最终设计公差要求，自动校直机就成了该类产品热处理后不可缺少的关键设备[1]。

1.1校直机校直技术的国内外现状、发展趋势

国内校直在我国，早期的校直机领域一直处于原始的低水平阶段，大多数企业校直轴杆类零部件时，普遍采用简易型的压力机，或是手动螺旋式压力机,或是通用型的压力机,或是由压力机改造而成的校直机。

最早研究自动校直技术的单位是合肥工业大学自动校直技术研究所，于 90 年代初期成功研究开发出手动系列伺服校直液压机，为研究开发自动精密校直液压机作了充分的理论和实践准备，并于 2001 年成功研制出国内首台具有自主知识产权的自动精密校直设备YH40-25。该机为“C”型框架机身，最大校直力 100KN，采用移动式手动液压伺服控制，具有压力、行程和油温数字显示和预置功能，并具有报警功能，配以贯通式送料系统，使校直机具有良好的操作性和自动生产线布置的灵活性，并且使用多压头和多铁砧自动组合工作，校直工艺范围大，校直精度高，可满足不同轴类零件的校直工艺要求。该机的研制成功，提高了我国精密矫直工艺装备的水平，可对轴类、管类、棒料等多种零件进行精密校直，大大提高了校直精度和生产效率[2]。此后,合肥工业大学机械与汽车工程学院又研制成功了YH40-10 型数控精密校直机，可校直工件直径 40mm，精度 0.05mm，该机为数控精密电液位置伺服系统，采用理论分析和计算机软件仿真相结合的方法，在电液位置伺服系统的稳定性、系统精度和系统效率等方面有显著成效，极大地提高了生产效率和产品质量。

长春试验研究所 90 年代与日本国际计测器株式会社合作生产了 ASC 系列自动校直机。该系列校直机是引进日本国际计测器株式会社上世纪八十年代技术

1

的 C 型自动校直机，设有自动、半自动两种工作模式，采用日本技术及关键零部件，由长春试验研究所生产主机及装配。ASC 系列校直机是一种集机械、液压、气动控制技术、检测技术，计算机分析技术为一体的高科技产品，它具备智能化的分析测量系统、可程控的电机、电器、机械、液压、空压控制技术。该研究所于 2003 年又开发出具有自主知识产权的 ASC-II 系列自动校直机，如图3所示，ASC-II 系列自动校直机有 C 型和门型两种规格，根据校直力不同，其主机的规格系列化产品为: 100KN、200KN、300KN、400KN、500KN、600KN、800KN。该系列产品在消化吸收国外技术的同时，针对国内市场，在校直原理、测量方式、人机交互提示、中文操作界面、随机电子图文帮助等方面作了大量的完善和改进，使之更加适合于中国人的使用习惯和现场条件，且提高了整机的综合性能、可靠性和工作效率。，机架采用圆柱拉杆式预应力结构，加热预紧后，立柱伸入上下梁部分产生预应力，上下梁在预应力作用下组成一个刚性机架。主工作缸采用柱塞缸，缸体与上梁焊成一体，两个回程缸对称安装于上梁的主缸两侧，通过回程缸实现主柱塞的空程快速前进和回程。主缸上部装有大通径充液装置，用于主缸快速动作时的充、排液。

上世纪八十年代末，德国、意大利、日本等国家己逐步研发出了品种规格齐全、高精度、高智能化系列的全自动校直机产品，其应用比较普遍，典型产品如下：

日本东和精机株式会社：ASP 系列智能型校直机，ASP 系列智能型校直机能自动检测工件在三维方向上的挠度，根据计算结果选出校直点，控制滑块位移及校正挠度量。检测装置包括:计算机控制的轴直线度检测系统，以千分表指示修正点的顺序号和挠度值，以数字开关输入最小校正值，通过弯曲形式的识别，计算并选择出滑块的加压点。该机还带有自动上下料装置。日本国际计测器株式会社与长春试验研究所合作生产了ASC系列校直机。该机有自动、半自动二种模型，采用日本技术及关键零部件，由长春试验研究所生产主机及装配。詹尼公司 1993 年在上海举办了“詹尼(JENNY)高精度全自动校直系统技术研讨会”，该公司生产的校直设备，其校直力选择范围从 1-100 吨，并具有可选择适合于各种工件几何尺寸的校直点和测量点等功能。德国DUNKES公司生产从100-2000KN共11个规格的手动伺服单柱精密液压校直机。德国的 MAE 公司研发了 ADS2. 5RH 型

2

25KN 和ADSF63RH 型 630KN 闭式全自动液压校直机，该系统带有与材料性能相关的自动优化工艺的软件，并以可编程微处理器控制校直和测量的顺序。主要功能有:最大 8 个感觉位置的测量、处理和记忆系统；数字键盘的屏幕显示终端并有人机对话系统；直观的文字说明和图形信息以及完善的程序，能够精确控制最终校直的顺序和校直结果；可存储大量修正结果的统计数据，还有与主计算机连接的接口；适用于校直中、大批量生产的对称平衡件，具备自动生产线中的校直工序。MULLER WEINGARTEN 公司生产用于校直轴类零件的全自动液压校直机RRE 系列(100-1000KN)。该系列校直机为闭式，组合结构床身，通过电子系统控制工件的回转和夹紧，可编程控制器可精心编程记忆和主要故障防护、数据存储,及对校直过程进行控制等。同时还配备有自动废品剔除系统、裂纹监控装置、机器人等。

还有一些生产校直机知名度比较高的企业，如意大利的 GALDABINI 公司，美国的 EITEL 公司等。他们的校直机都有较高的水平，集中表现在智能化、自动化程度高、测量精度高、生产节拍快等。

1.2近代液压伺服系统的特点及要求

随着液压伺服控制技术的发展，液压伺服系统的应用越来越厂泛，随之液压伺服控制也出现了一些新的特点：

(1)环境和任务复杂，普遍存在较大程度的参数变化和外负载干扰及交联耦合的影响。

(2)非线性的影响，特别是阀控动力机构流量非线性的影响。

(3)有高的频宽要求及静动态精度的要求，需优化系统的性能。

(4)计算机控制与数字化及离散化带来的问题．

(5)如何通过“软件伺服”达到简化系统及部件结构的目的。针对以上特点，对近代液压伺服控制策略提出了下述要求：

(1)应尽量满足系统的静、动态精度要求，严格的优化设计使系统做到快速而无超调。

(2)对时变、外负载干扰和交联耦合以及非线性因素引起的不定性，控制系统应呈现较强的鲁棒性。

(3)控制策略应具有较强的智能。

3

(4)控制律、控制算法应力求简单可行。

(5)系统应有较高的效率。

满足上述要求是液压伺服控制是关键。开展这方面的研究，建立近代液压伺服控制的系统理论与控制方法，寻求工程实用的设计，对推广液压伺服控制的应用，促进液压伺服控制的发展将有重要意义。

1.3课题研究内容

本课题研究主要包括两方面的内容；一是校直工艺理论的研究；二是合金管校直机控制系统的简单设计。校直工艺理论是实现轴类零件校直的理论基础，合金管校直机是实现管形零件校直工艺的专用设备。这两个研究内容之间是相辅相成的。校直工艺理论需要通过合金管校直机应用于实际，校直工艺理论的研究必须考虑校直设备的方便实现。校直设备的研究开发则应在考虑生产成本和生产效率的前提下，应尽可能满足校直工艺动作要求，保证零件的校直精度。该项目对制造行业中因热处理和机械加工导致轴心线弯曲变形的管类，研究管形零件的校直工艺理论和合金管校直机控制系统设计等问题，实现管形零件高效率、高质量的比较准确的校直，进一步提高我国机械装备制造业水平，提升我国机械产品和机械装备的国际竞争力。

通过查阅大量资料对校直机有了一定的了解。在此基础上，对合金管校直机进行了了解并最终实现对其控制系统的设计。本文主要内容如下：第一部分，介绍了课题研究的背景及基础；第二部分，介绍了合金管校直机床校直工艺及校直原理；第三、四部分，分别对此校直机进行液压系统及控制系统的设计，其中液压系统包括液压回路的设计及重要元器件的选型，和辅助机构顶尖驱动的计算，卡盘的选择，控制系统的设计包括控制方案的设计、控制电路的设计、控制器及元器件的选型。

4

2 合金管校直机床

2.1合金管校直机的校直工艺及校直原理分析

2.1.1校直工艺

校直工艺理论方面的研究，主要内容集中在校直工艺的机理研究、校直工艺主要参数的确定与计算、校直过程的智能控制研究等几个方面。校直工艺理论研究是以长条形零件为主要研究对象，在总结传统手工校直工艺方法的基础上，建立适和自动校直设备设计及制造的力学模型和校直工艺，并且分析影响长条形零件校直精度和校直效率的各项因素，逐步完善和优化长条形零件校直工艺的力学模型。

本课题主要是用弯曲法矫正管形零件在宽度方向上的弯曲，这一工艺过程称为校直。三点弯曲力学模型作为校直的基本分析模型，在校直工艺理论中处于基础地位。[3]

该合金管校直机的运动过程是先由上料机构和操作人员将合金管放入工作台，工作台在电机的驱动下向前移动。同时检测机构对工件进行检测和数据分析并将结果经传感器和数据采集卡反映给工控机，工控机对接受的信号进行系统的分析处理，在液压伺服系统的驱动下对工件将压头下压，下压量由系统计算，完成对管形工件的校直。

该设备校直工艺特点是：

1)压点和支点组合有一基本原则，即压点始终对应检测点布置。支点数多于压点数，压点始终在两支点之间。构成三点弯力学加载模式。

2)在每一次校直完成后，残余跳动量被实时在线检测，如工件精度还未达到设计要求，则新的校直行程被计算，继续实施校直工艺。校直行程计算方法是递推算法，计算过程中采用了一定的优化思想。根据校直进程和状态．通过改变两个参数Kl和K2实现控制调整校直行程过程。

3)校直工艺决策程序能根据校直工件弯曲程度，将工件按照由粗加工到精加工不同要求，顺序采取四种不问的校直策略。校直压点和支点的组合在不同策略下可以不完全一致。

5

4)根据对被校工件弯曲情况的熟番程度，为进一步提高效率，又将校直工艺中校直工艺动作和检测环节之间的配合分成四种模式。

2.1.2校直原理

反弯校直原理

反弯校直法是人类在生产实践中发展最早的校直方法，人类直观地根据不同弯曲程度的金属条材，加以不同程度的反向弯曲，最终达到校直目的，此过程称为反弯校直。校直与弯曲是两个相反的工艺过程，但它们的变形机理是相同的，通常不同金属都有大小不等的弹性极限，即使在塑性变形条件下仍然伴随着弹性变形。金属变形超过弹性变形极限之后，进入塑性变形阶段。在塑性变形阶段，不管变形量如何增加，其弹复能力不再增加，或者有较少的增加，同时出现永久变形。弹性变形意味着势能的贮存，表现为一种弹性返回的能力，完全能返回原状的变形称为纯弹性变形，否则都是弹塑性变形[4]。而纯塑性变形是指在相当大的变形程度或在相当高的变形温度时，忽略不计其很小的弹复能力而假定的一种理想状态。

轴类零件的校直属于弹塑性变形阶段。由于弹性变形是可逆的，塑性变形是不可逆的，所以弹塑性弯曲后必然有一部分变形得到恢复，另一部分被残留下来。若此时零件的残留变形量与初始变形量相等，该零件就会被校直。如图2．1所示，磊为初始弯曲变形量，瓦为反弯变形量。只有当反弯变形等于弹复变形万，时，卸载后零件才会变直。由图可知，要想完成校直过程，必须确定以下几个参量：压点位置，支点位置和校直下压量。反弯校直原理解释了金属零件的校直机理。

图2.1

6

7

2 校直下压量的计算问题

校直实际上是零件受人为控制的多次微小弹塑性变形过程。零件只有经历了弹塑性变形，才能产生残留塑性变形。校直下压量计算问题可表述为：已知轴类零件的最大初始弯曲变形，材料特性参数，几何特性参数等条件，已知压点、支点位置，求解在压点处零件变形几次，且每次变形多少，才能将最大初始弯曲变形减少到设计精度要求内。用函数表达为[5]：

0(,,,)i y f U G δπ=

其中：i ——变形次数；

yi ——零件压点处变形；

f ——函数符号；

δ0 ——零件初始弯曲变形量；

π ——压点、支点组合集；

U ——材料特性参数集；

G ——几何特性参数集.

本课题主要是对零件弯曲后下压量的计算问题作出了叙述，并给出了下压量的计算公式。

图2.2

图2.2为圆截面光轴反弯校直受力图：反弯挠度为δw ，弹复挠度为δf ，残留挠度为δc 。则有δw=δf+δc ，零件在反弯卸载后弹复变直，此时残留挠度露δc=0。故有δw=δf 。

由材料力学可知压点处挠度为：

222333t t w f w L M L M L M M A EI EI EI

δδ====

8 由于弹性极限曲率t t M EI

A =，故上式可写成： 2/3w t w L A A δ=

式中//t t t M EI ER A σ==，R-压点处截面半径。

设其初始挠度为δ0，则压点处校直下压量为：

δ=δ0+δw .

2.2合金管校直机的工作原理

由顶尖驱动作高速的旋转运动及工件作相应的轨迹运动所组成的复合运动，完成合金管校直机校直压头下压以达到校直目的。工作原理框图如图2.2所示简单的介绍了该校直机的工作过程。

图2.2

2.3合金管校直机的结构设计

根据合金管校直机工艺要求及运动分析，设计了一种C 型校直机床，可以校直最长8m 的合金管。该设备有工控机实现了数据采集、控制和数据处理。主机采用整体焊接式结构。结构特点是机身为开式结构,可三面观察和接近工作区并且装卸工件方便。在上梁部分设计安装工作油缸,下梁部分安装有滑动工作台,工作台上采用支承部件,测量部件,驱动部件等以便于轴杆类零件的校直。立柱部分采用封闭截面或框架结构,内部安装电器元件。

强度设计和刚度设计。由于是整体式机身在工作中上下梁承受弯曲和剪切。立柱部分承受拉伸和弯曲载荷的作用,故最大弯曲应力产生在上下梁与立柱的转角处。立柱部分根据材料力学的叠加原理,计算得出在截面内侧产生最大拉应力,截面外侧边缘产生最大压应力。由于主机的刚度变形对测量与修正精度影响很大,所以本机主要采用刚度设计。由于机身受力后产生变形,根据材料力学原理变形指标有两种方法:(l)上下梁内侧在工作油缸中心线上的两点,在公称载荷作用下的相对位移。(2)在公称载荷作用下,工作油缸中心线的转角。根据C型机的结构特点和工艺要求分析,采用限制工作油缸中心线转角的方法。

综上所述,在设计上对上下梁与立柱的转角处采取了设计加强筋板并在焊接结构中使固定工作油缸的支承板和下台板都搭接侧板上,以避免焊缝承受载荷。对刚度指标采用了在公称载荷作用下,工作油缸中心线的角位移不大于三分度到五分度。

校直机的工作有一半取决于对工件径跳的测控,称为口TIR测量。在测量中角位移传感器准确地给出工件最大弯曲变形发生的角度和工件需停止角度。精确的弯曲位移测量是由位移传感器充当的。在工作现场各种干扰较大,传感器动作频繁,因此采用了带小信号放大器传感器,解决了信号传递过程中的干扰[6]。

在控制系统中,PLC可编程控制器是校直机的核心部件,从驱动工件旋转和控制以及校正结果比较判断等复杂有序动作都是在程序指令下完成的。校直机用单片机或系统机接受操作都通过键盘送人的工作参数,由计算机根据各种传感器数据采集进行分析计算机器的修正点及修正量后输出信号给PLC完成测量校直等执行动作。在数据采集和处理过程中,很好的解决了工件表面缺陷或毛刺所引起的误差,并且对椭圆形工件也能正确找出其真实弯曲变形。对于形状特殊工件还能用矢量分割方法,对可校工作面进行校正。合理确定采样周期、刀D、D少A转换的字长、修正量计算方法和工件最大跳动点的停止位置是提高系统控制精度,减少转换误差的关键。本机采用专用工控机来解决上述问题。

液压单元由液压缸、叠加阀组和油缸组成。液压泵为校直机提供动力源。在PLC控制系统的指令下油缸可实现快进、快退、工进等工作。工作速度可根据工作需要调整。动控制单元由压力继电器、电磁阀组气缸及附件组成。气动控制单元提供了工件校直部位的定位选择和驱动工件旋转测量等动作。在PLC控制系统

9

的指令下各个动作繁杂有序的执行。压力继电器随时监测气源压力保证气源稳定,由电磁阀组保证执行气缸动作正确完成。每个气缸上都加有敏感元件。向PLC控制中心反馈信号以便监视动作执行情况,有效的避免了误动作,保证了工件及设备的安全[7]。

本结构是一种自动化检测设备，它在保证高效率生产的前提下，性能稳定可靠完全满足大批量生产要求，可应用与管形零件等工业领域。对于减少材料消耗提高生产效率,降低劳动成本,保证产品质量提供了可靠保证。本校直机床的机械结构大致如图2.3所示：

图2.3

其中包含：A轴电机、顶尖、卡盘、压头、下料油缸、辅助支撑、工作台、床身等。

本章小结

本章介绍了校直机的主要工作流程。根据反弯校直原理，指出校直工艺理论中两个根本问题：压点、支点组合问题和校直下压量计算问题，结合金属材料弹塑性弯曲的几何与力学特性，以单弧度轴类零件为研究对象，分别就弯矩、曲率及挠度进行了分析，阐述了弯矩、曲率及挠度的相互关系，推导出弯矩、曲率的计算公式，并进而推导挠度的计算公式，建立了行程控制的计算方法。

本章主要介绍了合金管校直的工艺及原理分析，对该组合机床的框架选型和特点结构进行了说明。

10

3 合金管校直机总体控制方案设计

3.1控制系统的方案设计

根据前面几章对校直过程的工艺分析以及对合金管校直机的结构及其液压系统的设计，确立该合金管校直机的控制系统的方案如下：在现在自动化程度较高的形势下，该校直机床加工采用数控系统。由于校直的工艺要求，该数控系统需要三轴联动。西门子数控系统有820D、810D/810DE、840D/840DE等多个系列，从各个数控的系统特点和自己所对这些数控系统的熟悉程度和经济效益等方面综合考虑采用的是日本三菱MR-J3系列伺服驱动控制系统。

3.1.1系统概述

三菱MR-J3系列伺服驱动控制系统可以由以下几部分组成，如图3.1所示。

图3.1

在本控制系统设计中，根据实际需要需要主轴进给。拖板伺服电机采用的是HF-KP43伺服电机,压头伺服电机采用的是HF-SP352伺服电机。

MR-J3系列：三菱通用交流伺服放大器MR-J3系列是在MR-J2S系列的基础上开发的具有更高性能和更高功能的伺服系统，其控制模式有位置控制，速度控制和转矩控制以及它们之间的切换控制方式可供选者。该伺服放大器应用领域广泛，不但可以用于机械工具和一般工业机械等需要高精度位置控制和平稳速度控制的应用，也可用于线性控制和张力控制的领域。该产品具有USB和RS-422串

11

行通讯功能，通过安装有伺服设置软件的个人计算机就能进行参数设定，试运行，状态显示监控和增益调整等操作，该产品具有高水平自整定功能和高级振动抑制控制功能。与MR-J3系列配套的高性能伺服电机编码器采用了分辨率为262144脉冲/转的绝对位置编码器，速度环路频率响应提高到900HZ，具有高速/大转矩特性，所以比MR-J2S系列具有进行更高精度控制的能力。多种系列伺服马达适应不同控制需求，马达上的编码器均支持ABS模式，只要在伺服放大器上另加电池，就能构成绝对位置系统。功能更强的伺服设置软件MR-configurator使用更为方便，具有精确的机械分析功能。

MR-J3系列伺服驱动控制系统属于模块化结构，由电源模块、控制模块和功率模块等模块组成。如图3.2所示。

图3.2

3.1.2整个系统的控制过程

根据合金管校直机校直工艺及运动分析，设计该合金管校直机控制系统的整个控制过程如下（其中I表示PLC信号的输入，O表示PLC信号的输出）：

12

（1）程序开始；

（2）操作人员站在安全位置，在工控机上面输入各参数PLC(I*1)；

（3）操作人员开始装夹工件；

（4）装夹完成后开始启动电源，校直机开始工作。检测系统开始检测弯曲变形量；

（5）位移传感器检测出的信号经过数据采集卡将信号传递给工控机进行处理；（6）工控机进行一次预判，判断校直次数是否达到预定次数，该预定次数由开始操作人员在工控机上面输入的次数；

（7）如果校直次数达到了预定次数，则零件报废，由工作台退出零件，校直过程结束；

（8）若校直次数没有达到预定次数，则由位移传感器检测出信号反馈飞工控机进行分析，该校直量是否在精度范围内；

（9）若精度在精度范围内，结束校直；

（10）若精度没有达到精度要求的范围，由气动控制单元将工件凸点位置朝上翻转；

（11）液压系统开始工作，压头调整到相应的位置；

（12）工控机I/O模块开始计算下压量；

（13）压头按照工控机发出的下压量开始下压，对工件进行校直；

（14）当校直过程完成，由测控系统再次进行弯曲测量；

（15）返回第（4）步操作，直到工件弯曲量在工件精度允许范围内为主，此时工件合格，退出零件；

（16）程序结束。

通过以上分析，画出了该合金管校直机床的程序流程图，该程序流程图如图3.3所示：

13

图3.3

14

机床控制面板：该面板是就本课题自行设计的一个工作控制面板，因此只根据系统需要设计了一些必要的控制按钮。

其中机床面板按键/指示灯功能设计如下：

（1）系统预备指示灯（黄色）：该指示灯灯亮表示工作人员将合金管放上工作台，系统马上准备工作。

（2）运行指示灯（绿色）：系统处于自动运行状态。

（3）故障指示灯（红色）：系统处于故障状态。

（4）数控开（SA1）：启动数控系统。

（5）数控关（SA2）：关闭数控系统。

（6）启动（SB1）：运行数控程序（数控系统处于自动运行模式时有效）。

（7）停止（SB2）：暂停数控程序的运行，可以按“启动”键继续运行程序。

（8）紧急停止（SB4）：按下此键系统各轴停止，压头回到初始位置，主轴停止旋转。解除停止时，顺时针旋转“紧急停止”旋钮，并按下“复位”按钮使系统复位。

（9）检测（SB5）:按下此键后位移传感器开始工作，工件开始旋转，对工件的径向跳动差值进行测量，并通过D/A转换器将信号转换成数据模量后反馈给工控机，工控机通过系统计算出下压量发出指令驱动液压系统，此时压头开始工

15

作。

（10）夹紧（SB7）：工件经过卡盘对工件进行夹紧操作和松开。

（11）主轴倍率开关：用于主轴速度修调。

（12）进给倍率开关：用于进给轴速度修调。

（13）X-（SB10）：使工件沿B轴负向移动。

（14）X+（SB11）：使工件沿B轴正向移动。

（15）Z-（SB12）：使压头沿Z轴负向移动。

（16）Z+（SB13）：使压头台沿Z轴正向移动。

（17）A-（SB14）：使工作台沿A轴负向转动。

（18）A+（SB15）：使工作台沿A轴正向转动。

本章小结

本章主要对合金管校直机总体控制方案作出了说明，并对该校直机床的特点对系统进行了选型，选择了西门子802D数控系统和611UE伺服驱动系统，并对这两个系统作出了简单的介绍说明。接着对该校直机床整个控制过程进行了动作分析，确定了并画出校直机床的基本流程路加以说明。然后就本课题所涉及的合金管校直的控制面板作出了一个简单的设计，并对各个按钮的功能作出了简单的介绍。

16

4 合金管校直机伺服系统选型与设计

4.1伺服控制系统的组成

合金管校直控制系统包括压下位置伺服控制系统（压头动作、A轴转动、拖板移动、辅助支撑）和上下料辅助控制系统，而上下料控制系统对其位置精度不作过高要求，因此本课题研究的重点是压下位置伺服控制系统。

4.1.1液压系统的组成

由合金管校直机校直工艺的要求和运动的分析及校直机床的结构可知，该合金管校直机液压系统包括下料机构的液压机构、顶尖的液压机构和夹具（三爪卡盘）的液压机构三大部分。

1 下料液压机构

该校直机由油缸、液压泵、各种阀门等组成。

2 顶尖液压机构

校直机进行校直时，两端顶尖夹持工件，夹持前工件中心孔轴线略低于顶尖中心线，夹持后工件与顶尖同轴。一端顶尖与电动机连接，称为主动端，带动工件旋转；另一端顶尖与光电编码器连接，称为反馈端，由工件带动旋转。其中，顶尖驱动的扭矩是靠顶尖外表面与工件中心孔内表面之间的静摩擦力实现传递的。

3 三爪卡盘液压机构

该三爪卡盘有一个螺旋盘，一个摆动油缸及柱塞等。大椎齿轮背面加工出凹槽，圆柱活塞一端与槽配合，另一端装在液压缸定子叶片的孔中，端部装有弹簧，柱塞在弹簧作用下一端始终与凹槽接触[9]。

由以上介绍，画出液压机构原理图如图4.1，液压电磁阀的得电顺序表如图4.2所示：

17

图4.1

图4.2

4.2 测控系统

4.2.1测控系统概述

本课题所选用的测控系统主要原理是先由传感器对被测对象进行检测，将检查出的信号进行调理后反馈给数据采集卡，数据采集卡经过数据处理后将处理后的数据反馈给工业控制计算机[10]。由工控机进行分析处理后计算出下压量，并发

出指令，驱动系统带动执行机构对被检测对象进行下压校直。校直后再重复这个

18

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/65ie.html