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1、目 录摘 要 AbstractAbstract1 绪论12 合金管校直机工艺及原理52.1 工艺分析及校直原理52.2 总体方案设计83 校直机总体控制方案设计113.1 控制系统的方案设计113.2 系统概述123.3 整个系统的控制过程134 合金管校直机伺服系统的选型的选型与设计174.1 液压系统的设计与选型184.2 测控系统194.3 驱动电机和驱动器的设计计算与选型234.4 可编程控制器（PLC）的选型305 上下料、卡盘、顶尖辅助机构的选型与设计345.1 顶尖驱动的选型设计345.2 卡盘的设计选型和上下料机构的介绍357 结论37致谢38参考文献39文献综述40I摘摘 要
2、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：关键词：合金管 校直机 控制系统IIAbstractThrough analyzing the process technology and movement of the Alloy tube straightening
3、 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 mac
4、hine control system design. In this process, the main alloy tube straightening machines 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
5、 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 system11 绪论绪论机械、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
6、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。1.11.1 校直机校直技术的国内外现状、发展趋势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
7、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
8、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2术的 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
9、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
10、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
11、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3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
12、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 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
13、 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。1.21.2近代液压伺服系统的特点及要求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
14、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。 4(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。 (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。1.31.3课题研究内容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
