基于步进控制的自动钻床气控回路设计与仿真.pdf

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1、２０１５年１１月机床与液压Ｎｏｖ?２０１５第４３卷第２２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４３Ｎｏ?２２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１５?２２?０４２基于步进控制的自动钻床气控回路设计与仿真刘文婷，王锋波，祁炳楠（聊城大学机械与汽车工程学院，山东聊城２５２０５９）摘要：为提高自动钻床的可靠性与经济性，构建一种由记忆元件和门元件组成的步进模块，利用步进模块分别设计出能实现自动钻床钻头二次、三次进给的气控回路，最后利用软件对所设计的气控回路进行仿

2、真分析。结果表明：执行元件能够按照设计要求完成钻头的多次进给动作，验证了步进模块在气控回路中使用的正确性与可靠性。关键词：ＦｌｕｉｄＳＩＭ仿真；气动回路；步进控制；自动钻床中图分类号：ＴＰ２７１?３；ＴＨ１３８?７文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１５）２２－１２２－３ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰｎｅｕｍａｔｉｃＬｏｏｐＢａｓｅｄｏｎＳｔｅｐ⁃ｍｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＬＩＵＷｅｎｔｉｎｇ，ＷＡＮＧＦｅｎｇｂｏ，ＱＩＢｉｎｇｎａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎ

3、ｉｃａｌ＆ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉａｏｃｈｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＬｉａｏｃｈｅｎｇＳｈａｎｄｏｎｇ２５２０５９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｔｅｐｐｅｒｍｏｄｕｌｅｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆａｍｅｍｏｒｙｅｌｅｍｅｎｔａｎｄａｇａｔｅｅｌｅｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙｏｆｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒｉｌｌｍａｃｈｉｎｅ．Ｔｈｅｓｔｅｐｐｅｒｍｏｄｕｌｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｄｅｓｉ

4、ｇｎａｓｅｖｅｒａｌｔｉｍｅｓｆｅｅｄｐｎｅｕｍａｔｉｃｌｏｏｐｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒｉｌｌｍａｃｈｉｎｅ．ＴｈｅｎｓｉｍｕｌａｔｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｔｈｅｐｎｅｕｍａｔｉｃｌｏｏｐｗａｓｄｏｎｅｂｙｕｓｉｎｇＦｌｕｉｄＳＩＭｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｄｒｉｌｌｂｉｔｃａｎｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｔａｓｋｏｆｓｅｖｅｒａｌｔｉｍｅｓｆｅｅｄｉｎｇｍｏｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｅｐｐｅｒｍｏｄｕｌｅｉｎｐｎｅｕｍ

5、ａｔｉｃｌｏｏｐａｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦｌｕｉｄＳＩＭｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｌｏｏｐ；Ｓｔｅｐ⁃ｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ；Ａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒｉｌｌｍａｃｈｉｎｅ气动时序逻辑系统是为实现自动化广泛采用的一行元件换向的驱动阀。由该步进模块的结构原理可种控制方法，常见的行程程序控制就属于时序逻辑系知，切换步进模块中的二位三统问题。行程程序控制常用的设计方法有Ｘ－Ｄ线图通阀，该模块即有控制行程程法和扩大卡诺图法等，设计时执行元件气缸用字母表序的气信号输出，该气

6、信号分示，气缸的两种状态用下标“１”和“０”表示。例别接通Ｆｎ、Ｐｏｎ、Ｒｎ气口，如如，Ａ０表示Ａ缸缩回、Ａ１表示Ａ缸伸出。对于每个上所述各有其用。二位三通阀气缸的运动只有完全伸出和完全退回两种状态时，Ｘ⁃的切换取决于ＤＬｎ与Ｓｎ是否同Ｄ线图法和卡诺图法比较方便［１－２］。但在一些场合例时有信号（即：与Ｄ接通的Ｌｎ如，钻床钻头需多次进退以便排屑时，上述两种方法上一模块是否有气信号接通，与Ｓ接通的行程阀是否被压已不再适用，此时采用气动步进控制能方便快捷地解ｎ决问题［３］。下），二者同时有气信号时，

7、二位三通阀被切换，切换后Ｆ１步进模块的结构原理ｎ图１步进模块结输出的气信号需通过Ｄ气设系统中含ｍ个步进模块，单个步进模块由记Ｒ（ｎ－１）构原理图口将上一模块中的二位三通阀忆元件（二位三通阀）、与门元件（双压阀）和７个复位。气口Ｐ、Ｐ、Ｆ、Ｒ、Ｄ、Ｓ、Ｄ组成，如图１ｉｎｏｎｎｎＬｎｎＲｎ所示。工作时，模块中Ｆ气口与相邻上一模块２自动钻床气控回路ｎＤ气口相连，第一个模块的Ｆ气口与最后一个气动钻床加工零件时，由夹紧缸将零件定位夹Ｒ（ｎ－１）１模块的Ｄ相连；模块的Ｒ气口与相邻下一模块紧，再由进给缸通过齿

8、轮齿条机构实现钻头进退。当加Ｒｍｎ［４］Ｄ气口相连，最后一个模块的Ｒ气口与第一个工孔较深时，通过控制进给缸多段进退将铁屑排出。Ｌ（ｎ＋１）ｍ模块的Ｄ气口相连；Ｐ气口依次相连并接气源；Ｓ２?１钻头二次进给回路Ｌ１ｉｎｎ气口接各行程阀发出的控制信号；Ｐ气口接控制执钻头二次进给时，该自动钻床工作程序为：按下ｏｎ收稿日期：２０１４－１０－０２基金项目：山东省自然科学基金资助项目（ＺＲ２０１２ＥＥＬ０８）作者简介：刘文婷（１９８２—），女，硕士，讲师，主要从事液压与气压传动技术方面的科研和教学工作。Ｅ－ｍ