湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 机械工程 学院（系、部） 2014 2015 学年第 二 学期 课程名称 机电控制技术 指导教师 吴吉平 职称 教授 学生姓名 高东 专业班级 机设1204 学号 1212110110 题 目 钻床的电气控制系统设计 成 绩 起止日期 2015 年 5 月 28 日 2015 年 6 月 3 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸张湖南工业大学课程设计任务书20102011学年第一学期 机械工程 学院（系、部） 机械设计制造及其自动化 专业 机设07 班级课程名称： 机电控制技术 设计题目： 摇臂钻床的电气控制系统设计 完成期限：自 2015 年 5 月 28日至 2015 年 6 月 3 日共 1 周内容及任务一、设计的主要技术参数 具体要求见课程设计指导书二、设计任务 完成系统的继电器控制原理图、PLC控制原理图及设计说明书一份三、设计工作量电气图23张，说明书不少于6000字进度安排起止日期工作内容5、28讲解设计目的、要求、方法，任务分工529根据指导书和任务书要求确定控制系统的输入输出点数、类型，确定输入、输出设备及元器件种类、数量，初步选定PLC型号530根据指导书和任务书绘制控制系统工作流程图，确定每个动作实现和解除必须的条件52861绘制继电器控制原理图、电路计算、元器件选择列表编制控制系统的PLC控制程序62.63编写设计说明书主要参考资料1、齐占庆，电气控制技术课程设计指导书，机械工业出版社，2003。2、张万奎等编，机床电气控制技术，北京大学出版社，20073、程宪平主编，机电传动与控制（第二版），武汉：华中科技大学出版社，2003年9月4、石玉珍，电气制图及图形符号国家标准汇编，中国标准出版社，1989指导教师（签字）： 2015年 6月 3 日系（教研室）主任（签字）： 2015年 6月 3 日（课程设计名称）设计说明书（题目）摇臂钻床的电气控制系统设计 起止日期： 2015 年 5月 28日 至 2015 年 6月 3 日学生姓名高东 班级 机设1204学号 1212110110成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2015年6月3日目录第1章机电控制技术课程任务书11.1设计目的11.2课程设计的基本要求11.3设计运用的基本理论21.4 课程设计任务 3第2章摇臂钻床简介及运动分析2.1摇臂钻床的作用42.2摇臂钻床结构分析42.3摇臂钻床运动分析.52.4摇臂钻床对控制的要求5 第3章 控制方案设计63.1课程设计任务要求 63.2设备电气控制要求3.3电动机的选择 7第4章 电气控制线路要求84.1主电路设计 84.2控制电路设计94.3 PLC编程10第5章 电气元件的选择.12 5.1熔断器的选用.13 5.2 接触器的选用.13 5.3 热继电器的选用.14 5.4 电气元件细表.15课程小结15参考文献16第一章、机电控制技术课程设计任务书：1.设计目的学习普通机床的电气控制原理图及PLC编程在机床电气中的应用2.课程设计的基本要求1主轴电动机控制 主轴电动机为单向旋转，由按钮、和接触器实现起动和停止控制。主轴的正、反转则由电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过液压系统操纵机构，配合正、反转摩擦离合器驱动主轴正转或反转。2摇臂升降控制 摇臂钻床在加工时，要求摇臂应处于夹紧状态，才能保证加工精度。但在摇臂需要升降时，又要求摇臂处于松开状态，否则电动机负载大，机械磨损严重，无法升降工作。摇臂上升或下降时，其动作过程是，随着升降指令发出，先使摇臂与外立柱处于松开状态，而后上升或下降，待升降到位时，要自行重新夹紧。由于松开与夹紧工作是由液压系统实现，因此，升降控制必须与松紧机构液压系统紧密配合。为升降电动机，由按钮、点动控制接触器、接通或断开，使电动机正、反向旋转，拖动摇臂上升或下降移动。为液压泵电动机，通过接触器，接通或断开，使电动机正向带动双向液压泵送出压力油，经二位六通阀至摇臂夹紧机构实现夹紧与松开。下面以摇臂上升为例简述动作过程：按下按钮，时间继电器线圈通电，瞬时常开触点(13-14)闭合，接触器线圈得电，液压泵电动机起动旋转带动液压泵送出压力油，同时断电延时断开的常开触点(1-17)闭合，使电磁阀线圈得电，液压泵输出的压力油经二位六通阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压上行程开关发出摇臂已松开信号。此时，触点(6-13)断开，使接触器线圈断电，液压泵电动机停转，油路单向阀保压，摇臂处于松开状态。与此同时，触点(6-7)闭合，接触器线圈得电，升降电动机得电起动旋转，带动摇臂上升，待摇臂上升至所需位置时，松开按钮，线圈断电，电动机停转，摇臂停止上升。同时线圈也断电，常闭触点(17-18)瞬时闭合，而其延时断开的常开触点(1-17)仍未打开，使电磁阀继续得电，同时接触器线圈得电，液压泵电动机反转，反向送出压力油，经二位六通阀反方向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。延时打开触点，经过13延时后断开，同时活塞杆通过弹簧压下行程开关，使触点 (1-17)也断开，电磁阀、线圈断电。液压泵电动机停转，摇臂上升后重新夹紧过程结束。行程开关为摇臂放松信号开关。行程开关为摇臂夹紧信号开关。时间继电器延时断开常开触点是为保证当瞬间操作或，使得电摇臂开始松开后放开或时，若过早断电，可能造成摇臂处于半松开状态。有了延时断开触电(1-17)后，则能在线圈断电13内处于闭合状态，使线圈得电，液压泵电动机反向旋转，使摇臂重新夹紧，直到延时时间到，触点断开，动作，断电为止，这样就保证了摇臂在加工工件前总是处于夹紧状态。3夹紧、松开控制 Z3040型摇臂钻床除了上述摇臂上升下降过程需要夹紧、松开控制外，还有主轴箱和立柱的松开、夹紧控制。主轴箱和主柱的松开、夹紧从液压系统中看出二者是同时进行的。当按下松开按钮，接触器线圈得电，液压泵电动机正转，拖动液压泵输送出压力油，经二位六通阀，进入主轴箱与立柱的松开油缸推动活塞和菱形块，使主轴箱与立柱实现松开，此时由于不得电，压力油不会进入摇臂松开活塞，摇臂仍处于夹紧状态。当主轴箱与立柱松开时，行程开关不受压，触点(10l-102)闭合，指示灯亮，表示主轴箱与立柱处于松开状态，可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动至适当位置。同时推动摇臂(套在内立柱上)使外立柱绕内立柱旋转至适当的位置，按下夹紧按钮，接触线圈得电，电动机反转，拖动液压泵输送出反向压力油至夹紧油缸，使主轴箱和立柱夹紧。同时行程开关压下，触点(101-102)断开，灯暗，而(101-103)闭合，灯亮，指示主轴箱与立柱处于夹紧状态，可以进行钻削加工。4冷却泵电动机控制 冷却泵电动机容量小(0.125)，由开关控制单向旋转。5联锁、保护环节 电路中利用实现摇臂松开到位，开始升降的联锁控制，利用，实现摇臂完全夹紧的联锁控制。通过延时断开的常开触点实现摇臂松开后自动夹紧的联锁控制。摇臂升降除了按钮、机械互锁外，还采用、电气的双重互锁控制。主轴箱与立柱进行松开、夹紧工作时，为保证压力油不供给摇臂夹紧油路，通过、常闭触点切断线圈电路，达到联锁目的。电路利用熔断器作为总电路和电动机、的短路保护。利用熔断器作为电动机、及控制变压器一次侧的短路保护，利用热继电器为电动机的过载保护，为电动机的过载保护。组合行程开关作为摇臂上升、下降的极限位置保护，有两对常闭触点，当摇臂上升下降至极限位置时，相应触点动作切断与其对应的上升下降接触器、，使电动机停止转动，摇臂停止升降，实现升降极限位置保护，电路中失压或欠压保护由各接触器实现。6照明与信号指示电路 通过控制变压器降压提供照明灯安全电压，由SA2开关操作。熔断器作为短路保护。当主轴电动机工作时，触点(101-104)接通，指示灯亮，表示主轴工作；当主轴箱、立柱处于夹紧状态时，触点(101-l03)接通，灯亮。主轴箱、立柱处于松开状态，触点(101-102)接通，灯亮。3.设计需运用的基本理论钻床是一种孔加工设备，可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。按用途和结构分类，钻床可以分为立式钻床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。主轴箱可在摇臂上移动，并随摇臂绕立柱回转的钻床。摇臂还可沿立柱上下移动，以适应加工不同高度的工件。较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在机床底座或地面上。摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。摇臂钻床加工范围广，可用来钻削大型工件的各种螺钉孔、螺纹底孔和油孔等。摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种