3）端面对轴线的垂直度在直径100mm上不大于0.04mm。 2.5.2.6 缓冲装置
由于液压缸的活塞杆具有一定的质量，在液压力的驱动下运动时具有很大的动量。在它们的行程终端，当杆头进入液压缸的端盖和缸底部分时，会引起机械碰撞，产生很大的冲击压力和噪声，甚至严重影响工作精度和引起整个系统元件的损坏。那么就须采用缓冲装置来尽量避免这种机械碰撞。根据所查阅相关资料知，液压缸活塞运动速度在0.1m/s以下时，不必采用缓冲装置；在0.2m/s以上时，就必须采用缓冲装置。而在本设计中活塞运动的速度接近0.1m/s,因此必须采用缓冲装置。
缓冲装置如图2.10所示，当活塞移近端盖时，在缓冲长度内，油腔油液只能经过节流阀，因而使活塞受到制动作用。同时，为了使制动阻力大小可调，采用针形节流阀一起组成节流口可调式缓冲装置。另外，液压缸活塞杆回缩时，单向阀开启，即可调节流阀旁通，此时液压缸活塞杆以最大速度回缩。此缓冲装置缓冲作用均匀，冲击压力小，制动位置精度高。
图2.10 缓冲装置
第3章 液压系统性能验算
3.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值
由于系统的管路布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面估算。故只能先按参考文献[1]中式（3-46）式估算阀类零件的压力损失，待设计好管路布局后，加上管路的沿程损失和局部损失即可。但通常情况下，液压系统的管路并不长，所以沿程的压力损失比较小，可以不予考虑。压力损失的验算应按一个工作循环中不同阶段分别进行。
3.1.1验算主缸液压回路压力损失
（1）主缸快速下行
主缸快速下行时，进油路上通过换向阀6的流量为56.4L/min，通过单向阀13的流量为也为56.4L/min，然后进入液压缸的无杆腔。因此，油路上的总压降:
??pv?[0.2?(56.4256.42)?0.5?()]MPa8080 ?(0.99?0.245)MPa?0.344MPa
此值不大，不会使压力阀开启，故能确保泵的流量全部流入液压缸。
回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过液控单向阀9后，大部分流量经阀6流回油箱，小部分油液经阀21流回油箱。故在有杆腔中形成的背压p2为:
56.42)?0.123MPa p2?0.1?0.2?(2?80
此值较小，与原估计值相差不大，故不必重算。
（2）主缸慢压
主缸慢压时，由于外负载逐渐增大，故泵出口流量逐渐减少，压力逐渐增大至25MPa，达到最大工作压力，也即调压阀5的调整值为25MPa。
回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过背压阀10、换向阀6、阀21流回油箱。当快速下行结束时，在背压阀的调压作用下，实现慢速加压过程。
（3）主缸快速退回
快退时，油液进油路上经过阀6的流量为56.4L/min，在阀9处的压力损失为0.1MPa，因此进油路上的压降为:
56.42??pv?[0.5?()?0.1]MPa?0.349MPa
80此值较小，所以液压泵驱动电机的功率是足够的。
回油路上，油液通过充液阀14流回油箱，因此回油路上的压降为:
??pv?0.2MPa
此值较小，故不必充算。所以，快退时液压泵的最大工作压力为: pp?p1???pv1?(1.41?0.795)MPa?2.205MPa
3.1.2验算顶出缸液压回路压力损失
（1）顶出缸向上顶出
顶出缸顶出时，缸的工作压力为16MPa，进油路上通过阀6和阀21的流量均为56.4L/min。因此，进油路上的压降为:
56.4256.42)?0.5?()]MPa?0.124MPa ??pv1?[0.5?(160160回油路上，油液通过阀21流回油箱，其流量q?56.4L/min。因此，这时液压缸回油腔的压力为:
p2?[0.5?(56.42)]MPa?0.062MPa160
此值很小，故不必重算。所以，顶出缸顶出时液压泵的最大工作压力为： pp?p1???pv1?(16?0.124)MPa?16.124MPa 安全阀18的调整值须大于16MPa。
3.2系统温升的验算
由于本液压系统回路比较简单，并选用的是恒功率变量轴向柱塞泵供油，功率使用合理；同时，油箱容积取了较大值，系统发热温升并不大，故不必进行系统温升的验算。
第四章 控制系统设计
4.1设备控制要求
液压机的自动控制系统要求能实现自动及手动两种控制方式。液压机在正常工作时选择自动控制方式。
4.1.1液压机自动工作状态
将转换开关打到自动工作状态,按下自动启动按钮： (1)液压机滑块靠自重快速下行。 (2)液压机滑块慢下加压。 (3)接触工件进行压制。 (4)达到设定压力开始保压。 (5)保压延时到卸压回程。
(6)回程到位后,延时一定的时间顶出缸顶出。 (7)顶出到位后,延时一定的时间顶出缸退回。 (8)延时一定的时间进行下一个工作循环。
4.1.2液压机手动工作状态
将转换开关打到手动工作状态：
(1)按“压制、回程”按钮,液压机滑块动作,抬手停止。 (2)按“顶出、退回”按钮,顶出缸动作,抬手停止。
4.2硬件设计
YA32-200四柱万能液压机控制系统的输入输出情况：控制按钮输入7个，开关输入6个，热继电器输入1个，输入点数共14个；指示灯输出6个，电机控制输出3个，输出继电器5个，输出点数共14个；PLC是控制系统的核心，正确选择PLC对保证整个控制系统的技术经济性能指标起着关键的作用。三菱公司的FX系列PLC的系统配置灵活，用户可以选择多种基本单元、扩展单元和扩展模块，组成不同的I/O点和不同功能的控制系统，各种配置都可以得到很高的性价比。FX系列PLC体积极小，其尺寸大多为90mm×75mm×87mm,却具有很强的功能，很适合在机电一体化产品中使用，它的程序存储量大，可以在线监测，在线修改程序，可以用调制解调器和电话线实现远程监控和编程，元件注释可以存储在程序存储器中，便于程序的理解和修改。考虑到经济等因素，选用FX2N．32MR-001型PLC来实现对液压机的控制，该PLC有24点输入，24点输出，属于继电器输出型，输入输出点数满足要求并有一定的冗余。控制系统控制液压系统液压油的流向，按要求实现液压机的各种动作。PLC接收热继电器、接近开关、控制按钮等信号，通过继电器实现对电机的启停，对电磁铁的通、断电控制等。
PLC控制系统的I/O分配表如表4.1所示。
表4.1 PLC控制系统I/O分配表
输 入 外设名称
电机起动按钮SB0 电机停止按钮 SB1 急停按钮SB2 主缸压制按钮SB3 主缸回程按钮SB4 顶出缸顶出按钮SB5 顶出缸退回按钮SB6 热继电器触点 FR 顶出到位开关 DC 手动方式选择开关SA1 自动方式选择开关SA1
端子 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12
电液阀1DT 电液阀2DT 电液阀3DT 电液阀4DT 电磁阀5DT
柱塞泵电动机M1Y启动接触器KM1 柱塞泵电动机M1Δ工作接触器KM2 齿轮泵电动机M2接触器KM3 起动指示灯HL1 电机工作指示灯HL2 保压指示灯HL3
输 出 外设名称
端子 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12
回程到位行程开关SQ1 减速加压到位开关SQ2 压制到位行程开关SQ3
X13 X14 X15
主缸初位指示灯HL4 顶出缸初位指示灯HL5 急停指示灯
Y13 Y14 Y15
PLC的外部接线图如图4.1所示。
电机起动按钮电机停止按钮急停按钮 主缸压制按钮 电磁铁电磁铁电磁铁电磁铁主缸回程按钮 顶出缸顶出按钮 顶出缸退回按钮 热继电器触点柱塞泵电动机顶出到位开关 DC手动自动方式选择开关齿轮泵电动机形工作电磁铁柱塞泵电动机形启动回程到位行程开关减速加压到位开关压制到位行程开关起动指示灯HL1电机工作指示灯HL2保压指示灯HL3主缸初位指示灯HL4顶出缸初位指示灯HL5急停指示灯HL6图4.1 PLC外部接线图
4.3软件设计
由控制要求可知，所编程序应包括三部分：主程序、手动操作模式子程序、自动操作模式子程序。
（1）主程序设计
主程序控制流程图如图4.2所示。