液壓與氣動控制系統(tǒng)21世紀技能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)系列教材·機械設計制造系列PART01學習情景1廢舊汽車回收裝置液壓系統(tǒng)的設計與裝調打印PART02學習情景2硫化罐罐門啟閉液壓系統(tǒng)的設計與裝調PART03學習情景3手機TP壓合裝置氣動系統(tǒng)的設計與裝調目錄CONTENTSPART04學習情景4自動門氣動系統(tǒng)的設計與裝調PART04學習情景5雙缸順序動作氣動系統(tǒng)的設計與裝調學習情景3手機TP壓合裝置氣動系統(tǒng)的設計與裝調（1）能夠深度分析客戶需求，合理統(tǒng)籌安排，制訂可行的工作計劃。（2）掌握氣動系統(tǒng)中氣控閥、邏輯閥的工作原理及使用方法。（3）初步掌握氣壓系統(tǒng)的安裝及調試方法，實現壓合系統(tǒng)的控制要求和功能要求。（4）初步了解氣動系統(tǒng)的故障診斷與排除方法。（5）能夠靈活利用收集的信息，并進行歸納總結。（6）發(fā)揚協(xié)作共進的團隊精神以及追求卓越的創(chuàng)新精神?！緦W習目標】學習情景3手機TP壓合裝置氣動系統(tǒng)的設計與裝調某手機生產廠家進行設備更新，需設計一套手機TP的壓合裝置，其驅動系統(tǒng)為氣動系統(tǒng)。請同學們分小組領取該任務，分析并討論任務具體要求；通過各種途徑（配套學習資料、微課、論壇等）搜集、學習所需理論知識；小組成員合理分工，討論并制定設計方案，制訂工作計劃；領取所需元件和工具，按計劃進行設備的安裝、調試，調試合格后進行驗收交付；總結在完成本任務過程中出現的問題及解決方案，吸取教訓；小組自評價，換組互評價，教師總結性評價?！竟ぷ髑榫懊枋觥抗ぷ鳝h(huán)節(jié)1明確任務工作環(huán)節(jié)1明確任務（1）了解市場大環(huán)境，明確任務要求。（2）準確記錄客戶需求，分析該氣動壓合系統(tǒng)的控制要求。【學習目標】工作環(huán)節(jié)2任務準備工作環(huán)節(jié)2任務準備（1）了解氣動系統(tǒng)的組成。（2）掌握“單氣控”和“雙氣控”換向閥的控制方式及應用。（3）理解“或閥”和“與閥”的邏輯功能并掌握其應用。（4）能分別應用“直接控制”與“間接控制”方式設計回路。（5）能夠熟練運用FluidSIM-P仿真軟件進行簡單氣動回路的設計與仿真。（6）能夠靈活利用收集的信息，并進行歸納總結?！緦W習目標】工作環(huán)節(jié)2任務準備下圖所示為一個完整的氣動系統(tǒng)簡圖，請根據氣動系統(tǒng)的四大組成部分將各元件歸類?！緦W習過程】工作環(huán)節(jié)3計劃與決策工作環(huán)節(jié)3計劃與決策（1）能夠深度分析客戶的需求，合理統(tǒng)籌安排，制訂可行的工作計劃。（2）小組分工時，考慮到小組各成員的性格特點與技能水平。（3）具有創(chuàng)新意識，能夠獨立設計出有獨到見解的氣動回路。（4）小組成員能夠各抒己見，總結出本組最優(yōu)方案。（5）能按照相關規(guī)范查閱產品手冊，并進行氣動元件的選型?！緦W習目標】工作環(huán)節(jié)4任務與實施工作環(huán)節(jié)4任務與實施（1）能夠根據設計方案，快速完成氣動系統(tǒng)設備的安裝和調試。（2）對于安裝和調試過程中出現的問題，能夠獨立思考，提出合理的整改建議。（3）初步掌握氣動系統(tǒng)的故障診斷與排除方法。（4）鍛煉對工作進程的管控能力與執(zhí)行能力。（5）會正確穿戴勞保設備，施工后能按照管理規(guī)定清理施工現場。（6）各司其職，弘揚協(xié)作共進的團隊精神?！緦W習目標】學習參考資料學習參考資料一、氣壓傳動概述氣動技術是以空氣壓縮機為動力源、以壓縮空氣為工作介質進行能量傳遞的工程技術，是實現生產控制和自動控制的重要手段之一。

氣壓傳動具有節(jié)能、高效、價廉和無污染等優(yōu)點，發(fā)展速度很快，適用范圍和使用量均優(yōu)于液壓技術。學習參考資料1.氣動系統(tǒng)的組成氣動系統(tǒng)一般由氣壓發(fā)生裝置（空氣壓縮機、后冷卻器、儲氣罐）、控制元件（壓力、方向、速度控制閥）、執(zhí)行元件（氣缸、氣馬達、氣爪）、輔助裝置（空氣過濾器、消聲器和油霧器、管接頭）四部分組成。學習參考資料2.氣動系統(tǒng)的特點優(yōu)點如下：（1）氣體來源方便，不污染環(huán)境，可遠距離輸送。（2）動作迅速，反應快。（3）工作環(huán)境適應性好，可在極端溫度下正常工作，使用安全。（4）氣動部件結構簡單，價格便宜，安裝維護簡單，經濟性好。（5）氣動機構和工作部件在超載時能夠實現過載保護。（6）氣體會因膨脹而降溫，可以自動給設備降溫。學習參考資料缺點如下：（1）因為空氣具有可壓縮性，所以氣缸的動作速度易受負載變化影響。（2）工作壓力較低（一般為0.4MPa～0.8MPa），輸出力較小。（3）排氣噪聲較大。（4）工作介質沒有潤滑性，需另加潤滑裝置。（5）氣動信號傳遞速度慢，不適用于對信號傳遞速度要求高的場合。學習參考資料3.氣動系統(tǒng)的應用（1）汽車制造業(yè)：車身外殼的吸起和放下，點焊。（2）電子、半導體制造業(yè)：顯像管的吸起，芯片的搬運，壽命實驗。（3）加工制造業(yè)：實現生產自動化，如搬運、轉位、定位、加緊、進給、裝卸、裝配。（4）介質管道輸送業(yè)：石油加工，氣體加工，化工。（5）包裝自動化領域：化肥的計量，黏稠物及有毒氣體包裝。（6）機器人領域：裝配、噴漆、搬運、爬墻和焊接機器人。（7）其他：車輛剎車裝置，車門開閉裝置，氣動工具。學習參考資料二、氣源裝置氣源裝置為氣動系統(tǒng)提供符合質量要求的壓縮空氣，是氣動系統(tǒng)的重要組成部分。氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的主要要求：具有一定的壓力和流量；具有一定的凈化程度。氣源裝置一般由氣壓發(fā)生裝置、壓縮空氣的凈化處理裝置和傳輸管路系統(tǒng)組成。典型的氣源及空氣凈化處理系統(tǒng)如圖3-2所示。空氣壓縮機簡稱空壓機，是氣源裝置的核心，用于將原動機輸出的機械能轉化為氣體的壓力能。空氣壓縮機的種類很多，按工作原理可分為容積式和速度式（葉片式）兩類。學習參考資料三、氣動執(zhí)行元件氣動執(zhí)行元件可利用壓縮空氣的能量實現各種機械運動（直線往復運動、擺動、轉動），主要包括：氣缸和氣動馬達。1.氣缸的分類氣缸的常見分類方法如下：（1）按壓縮空氣在活塞端面作用力的方向，分為單作用氣缸和雙作用氣缸。（2）按氣缸的結構特征，分為活塞式、薄膜式、柱塞式和擺動式氣缸等。（3）按氣缸的安裝方式，分為耳座式、法蘭式、軸銷式、凸緣式、嵌入式和回轉式氣缸等。（4）按氣缸的功能，分為普通式、緩沖式、氣-液阻尼式、沖擊式和步進式氣缸等。學習參考資料2.特殊氣缸（1）扁平氣缸是指氣缸的活塞和缸筒為扁平狀的氣缸，如圖3-3所示。扁平氣缸具有抗扭轉力矩的特點，且由于尺寸小，可以成組安裝。學習參考資料（2）導向氣缸是指具有導向功能的氣缸，一般為標準氣缸和導向裝置的集合體，如圖3-4所示。導向氣缸具有導向精度高、抗扭轉力矩強、工作平穩(wěn)等特點。學習參考資料（3）多位氣缸采用數個普通氣缸串聯(lián)的結構，通過設定各氣缸的行程來控制氣缸的動作，進而獲得多個停止位置。多位氣缸示意圖如圖3-5所示。學習參考資料3.氣動馬達氣動馬達是將壓縮空氣的壓力能轉換成旋轉的機械能的裝置。氣動馬達分為葉片式、活塞式、齒輪式等，應用最廣泛的是葉片式和活塞式。如圖3-6所示為雙向旋轉葉片式氣動馬達。氣動馬達具有防爆、高速等優(yōu)點，缺點是輸出功率小、耗氣量大、噪聲大和易產生振動。學習參考資料四、方向控制閥方向控制閥是通過改變壓縮空氣的流動方向和氣流的通斷，來控制執(zhí)行元件啟動、停止及運動方向的氣動閥。按閥內氣體的流動方向分類：單向控制閥（單向閥、梭閥）、換向閥。按閥芯的結構形式分類：截止閥、滑閥。按閥的工作位數及通路數分類：二位三通、二位五通、三位五通等。按閥的控制方式分類：手動控制、氣壓控制、電磁控制、機械控制。學習參考資料1.換向閥（1）按閥的工作位數及通路數，換向閥可分為二位三通、二位五通、三位五通等，具體見表3-1。其中，1口為進氣口，2口、4口為工作口，3口、5口為排氣口。學習參考資料（2）按閥的控制操縱方式，換向閥可分為手動控制、氣壓控制、電磁控制、機械控制。1）手動控制換向閥。手動控制換向閥依靠人力來切換換向閥的位置，可分為手動閥和腳踩閥兩類。二位五通手控換向閥的工作原理見表3-2。學習參考資料2）氣壓控制換向閥。氣壓控制換向閥是利用氣體壓力使主閥芯切換，從而使氣流改變方向的閥，簡稱氣控閥。主要應用在易燃、易爆、潮濕、粉塵大的工作環(huán)境中，工作安全可靠。二位三通單氣控換向閥和二位五通雙氣控換向閥的工作原理見表3-3。學習參考資料3）電磁控制換向閥。電磁控制換向閥是利用電磁閥線圈通電時，靜鐵芯對動鐵芯產生電磁吸力使閥切換位置以改變氣流方向的閥，簡稱電磁閥。這種閥易于實現電-氣聯(lián)合控制和遠距離操作，應用廣泛。4）機械控制換向閥。機械控制換向閥是利用凸輪、撞塊或其他機械外力推動閥芯切換工作位置的閥，又稱為行程閥。這種閥常用作信號閥，主要應用在濕度大、粉塵多、油分多、不宜使用電氣行程開關的場合，不宜在復雜的控制裝置中使用。學習參考資料2.邏輯控制閥（1）“或”閥（梭閥）?！盎颉遍y在邏輯回路和氣動程序控制回路中應用廣泛，常用作信號處理元件，其結構及圖形符號如圖3-7所示。在氣動邏輯回路中，其作用相當于“或”門。學習參考資料“或”閥的工作原理如下：“或”閥由兩個信號輸入口1和一個信號輸出口2組成。若左側的輸入口1有氣信號，則右側的輸入口1被關閉，輸出口2上有氣信號輸出；若右側的輸入口1有氣信號，則左側的輸入口1被關閉，輸出口2上有氣信號輸出。因此，只要有任意一個輸入口有氣信號輸入，輸出口就會有氣信號輸出。學習參考資料（2）雙壓閥。在氣動控制系統(tǒng)中，雙壓閥與“或”閥一樣，也作為信號處理元件，其結構及圖形符號如圖3-8所示。雙壓閥主要用于互鎖控制、安全控制、功能檢查或邏輯操作。學習參考資料雙壓閥的工作原理如下：雙壓閥由兩個信號輸入口1和一個信號輸出口2組成。若左側的輸入口1有氣信號，則右側的輸入口1沒有氣信號，左側輸入口1被關閉，輸出口2上沒有氣信號輸出；若右側的輸入口1有氣信號，則左側的輸入口1沒有氣信號，右側輸入口1被關閉，輸出口2上沒有氣信號輸出；若左右兩側輸入口1都有氣信號，則輸出口2上有氣信號輸出。因此，只有兩個輸入口都有氣信號輸入，輸出口才會有氣信號輸出。學習參考資料五、換向回路換向回路按控制方法可分為直接控制和間接控制。直接控制是指通過人力或機械外力直接控制換向閥換向，實現執(zhí)行元件動作控制；間接控制是指執(zhí)行元件由氣控閥來控制動作。人力、機械外力等外部輸入信號只是通過其他方式直接控制氣控閥的換向，間接控制執(zhí)行元件的動作。學習參考資料1.直接控制（1）單作用氣缸直接控制?？刂茊巫饔脷飧椎那斑M、后退必須采用二位三通換向閥。如圖3-9所示為單作用氣缸直接控制回路，按下按鈕，壓縮空氣從1口流向2口，活塞伸出，3口關閉，單作用氣缸活塞桿伸出。放開按鈕，閥內彈簧復位，缸內壓縮空氣由2口流向3口排入大氣，1口關閉，氣缸活塞桿在復位彈簧的作用下立即縮回。學習參考資料（2）雙作用氣缸直接控制?？刂齐p作用氣缸的前進、后退可以采用二位五通換向閥。如圖3-10所示為雙作用氣缸直接控制回路，按下按鈕，壓縮空氣從1口流向4口，進入氣缸無桿腔，同時2口流向3口排氣，氣缸活塞桿伸出；放開按鈕，閥內彈簧復位，壓縮空氣由1口流向2口，進入氣缸有桿腔，同時4口流向5口排氣，氣缸活塞桿縮回。學習參考資料2.間接控制（1）單作用氣缸間接控制。控制大缸徑、大行程的氣缸運動時，應將大流量控制閥作為主控閥。如圖3-11所示為單作用氣缸間接控制回路，按鈕閥1S1僅為信號元件，用于控制主閥1V1切換，因此是小流量閥。按鈕閥可以安裝在距氣缸較遠的位置，實現遠程控制。按下按鈕時，1S1換向閥左位工作，壓縮空氣從1口流向2口，然后流向1V1閥的氣控口12，使1V1閥換左位工作，此時壓縮空氣從1V1閥的1口流向2口進入氣缸無桿腔，氣缸活塞桿伸出；松開按鈕，1S1換向閥右位工作，壓縮空氣在1口封閉，然后1V1閥的氣控口12的壓縮空氣通過1S1閥的3口流入大氣，從而使1V1閥換