1。3。2  课题研究的关键技术

高压水射流切割技术的难点以及主要技术就是如何实现水射流设备的智能 控制化，利用计算机技术控制切割系统的整个切割过程，主要控制泵、阀、喷嘴 的动作，实现自动化。本课题主要运用 PLC 实现对本文系统的电气控制。实现 了稳定、精确地控制切割系统。

1。4 课题研究的目的和意义

水射流切割应用范围广，切割质量好，具有环保性，可利用编程更好的完成 切割任务。水射流切割设备切割工件迅速，对工件磨损小，完成效率高，可大范 围使用于建筑工程、机械制造、石材切割等领域。

本课题研究基于 PLC 的高压水射流切割系统的电气控制设计，可了解 PLC 在工业的具体应用，使知识系统化。将所学知识具体应用，达到理论与实践相结 合的效果，形成系统设计的思维，培养设计与解决问题的能力。

1。5 课题研究的主要内容

基于高压水射流理论及技术的发展，结合课题研究的难点及创新点，确定本 课题研究的主要内容如下：

（1）高压水射流切割理论。在设计高压水射流切割系统之前，要了解其切割 理论，为设计提供理论基础。水射流切割理论主要包括水射流概念及分类、水射 流结构、系统参数、影响因素等。

（2）高压水射流切割系统设计。要实现系统设计，必须要规划设计思想、设 计要求、设计内容，拟定方案，确定方案是否可行，掌握系统的基本原理，制作 出系统总框图。本设计主要包括高压水发生设备、控制系统、水循环系统、切割 系统，各系统缺一不可，共同完成切割要求。文献综述

（3）高压水射流切割设备。设备是切割系统的硬件基础，主要包括增压器、 泵、阀、喷嘴、小型可控编程控制器等。

（4）PLC  技术对切割系统的电气控制。PLC 控制是高压水射流切割系统的

核心，本设计以三菱公司的小型可编程控制器 FX2N-64-MR 为控制器。

2 高压水射流切割系统设计

2。1 水射流结构

水射流的喷射结构极其复杂，可通过简单模型研究高压水切割系统的特征功 能，如图 2-1 为水射流结构模型图，可知其区域由混合区，过渡区和充分发展区 这三个区域组成。混合区存在一个锥形的流场，它的流速大概与喷嘴处的流速相 同，与周围液体混合后产生噪声[15]。

混合区 过渡区

图 2-1 水射流结构图

2。2 系统总体方案设计

2。2。1 设计目标

基于现有水射流切割技术的研究及技术水平，结合现有的水射流切割系统基 本结构，用 PLC 编程器控制系统运行，设计一个广泛适用于工业机械加工、金 属、铝合金板的高压水射流切割系统。

2。2。2  水射流切割系统类型

水射流切割系统类型分为纯水射流切割、磨料水射流切割两大类，本课题要 设计高压切割系统，故选择磨料水射流切割类型。

纯水射流切割系统以高压水发生装置、喷嘴、切割台、控制器、水处理系统 和其附件为核心，高压水发生装置是系统的核心设备，它通过增压器增压，形成 高压水。一般使用的高压泵使增压器和三柱塞高压泵，本设计考虑系统的功能及 系统参数，使用的是增压器设备。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

水和磨料有不同混合方式，主要有前混合磨料切割系统和后混合磨料切割系 统[16]。前混合磨料系统指增压器产生高压水后，与磨料一同进入混合室，混合室 再和高压水混合，组成固液两相流体，流体通过喷嘴后形成磨料水射流，其系统 结构如图 2-2 所示。后混合磨料射流切割系统是高压水射流经过水喷嘴后在混合