三面铣组合机床的电气控制系统毕业设计

0 毕业设计（论文） 任 务 书 一、毕业设计（论文）题目： 三面铣组合机床的电气控制系统设计 二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期： 三、毕业设计（论文）进行地点： 四、任务书的内容： 目的： 1 通过本设计使学生掌握根据一般生产机械或组合机床的加工工艺要求设计机床电气控制系统（继电器 基本方法，进一步巩固电气控制技术理论知识，培养学生分析控制要求、设计和调试控制系统的能力，为将来 从事机电设备电气控制设计、维修和管理打下基础。 丝不苟 ,认真思考、勇于开拓、勇于实践的基本素质。 合实际独立完成课题的工作能力 和解决生产中实际问题的能力 。 握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实验能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行 综合 考核。 任务： 设计三面铣组合机床的电气控制系统 三面铣组合机床结构示意图及被加工零件示意如图 1所示。机床由床身、三台铣削动力头、液压动力滑台、液压站、工作台、夹具及工件松紧 油缸等部件组成。机床工作的自动循环过程如图 2所示，工件与铣刀的相互位置示意图如图 3所示。工作时，操作工放上待加工工件，首先按下液压泵起动按钮起动液压泵电动机，然后按下夹紧按钮，发出加工指令信号，工件松紧油缸动作，当工件夹紧到位，压力继电器动作，发出液压动力滑台快进信号，滑台快进到位转工进，同时起动左、右 1两铣削动力头电动机，分别对零件的左右侧端面开始加工，当滑台进给到预定位置时，中间的立铣削动力头起动加工，滑台继续进给直到右 1动力头完成右端 80 端面的铣削加工，右 1 动力头电动机停机，同时右 2 动力1 头电动机起动 ，对右 90端面加工，直到加工终点。此时，左、中间立铣及右 2动力头电动机同时停机，待上述铣刀完全停止后，发出滑台快速退回信号，滑台快退到位，夹紧工件的油缸自动将工件松开，完成一次工作循环，操作工取下加工好的工件，再放上待加工工件，重复以上工作过程。 控制要求： 1）在机床不进行加工时，四台铣削动力头电动机均可实现点动对刀控制。 2）工件的夹紧、松开及滑台的快进、快退应能调整控制。 液压泵电动机： 1410r/ 380V, 铣削头电动机： 41440r/ 380V， 1铣削头电动机： 31440r/380V, 2铣削头电动机： 41440r/ 380V， 铣削头电动机： 31440r/ 380V， 种电磁阀额定电压为直流 24V，其余参数自己设定。 其他要求可根据加工工艺由学生自己设定。 图 1 三面铣组合机床结构示意图及被加工零件示意图 1 左铣削动力头 2 立铣削动力头 3 右 2 铣削动力头 4 右 1铣削动力头 5 工件 6 夹具 7 液压动力滑台 8 床身 2 图 2 机床工作自动循环过程图 图 3 工件与铣刀的相互位置示意图 工作日程安排 ： 1. 准备阶段：（ 7月 3日 7月 10日） 下达毕业设计任务，搜集资料，讨论总体方案。 2. 毕业设计阶段：（ 7月 10日 9月 1日） 总体方案的论证和确定。学生在指导教师的指导下，进行电气控制电路的设计。进行电气元件的计算选择。初步完成后，指导教师审阅，并修改。 3. 编写设计说明书阶段（ 9月 1日 9月 5 日）。 4. 修改说明书阶段（ 9月 6日 9月 10日） 学生根据指导教师提出的意见和建议，对说明书作必要的补充修改，并于 9 月11日前交全部设计终稿。 5. 答辩准备阶段（ 9月 12日 9月 15日） 指导教师审定设计推荐合格的学生参加答辩，学生准备答辩资料。 3 6论文答辩阶段（ 9月 16日 9月 18日） 毕业设计分组答辩。 7. 总结设计工作。 ( 9月 20日 9月 25日 ) 设计（论文）要求： 要求每个学生独力完成设计。 1. 设计机床电气控制原理，画出电气控制原理图及液压电磁阀工作状态图表，编写电气控制电路工作原理。 2. 完成电气元件选择计算、列出元件清单。进行电气元器件材料费用预算，列出费用清单。 3. 绘制电器元件安装位置图和电气接线示意图。 4. 编写设计说明书（不少于 5000字）及进行毕 业答辩。 主要参考文献： 1.电工手册吕如良主编 海科学技术出版社 1.（或更新版本） 2.机床电器与可编程序控制器 姚永刚主著 械工业出版社 . 3.工厂电气控制设备 张晓娟主编 . 北京 :电子工业出版社出版 4.维修电工实训技术刘法治主编 华大学出版社； 5. 常初主编 械工业出版社出版 . 6.液压与气动陆金龙主编 学出版社， 学生开始执行任务书日期 ： 2011 年 7 月 3 日 学生送交毕业设计（论文）日期： 2011 年 9 月 11 日 指导教师签名： 年 月 日 教研室主任签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 4 目录 摘要 . 5 关键词 . 5 . 5 . 6 . 7 . 8 . 8 . 9 . 11 器元件选择计算 . 13 . 16 . 18 总结 . 20 致谢 . 20 参考文献 . 21 5 摘要 组合机床（ 合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。 组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于 通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件 (如飞轮、汽车后桥半轴等 )的外圆和端面加工。 本论文介绍的三面铣 组合机床就有以上特点，采用了液压和电气系统控制，能同时进行三面加工，利用液压系统控制，能快速、平稳的进给加工。 论文分析了三面铣组合机床的控制原理，制定了液压控制原理图、液压电磁阀工作状态图表、电气控制原理图、电器元件安装位置图、电气接线示意图以及编写了电气控制电路工作原理说明书，同时还完成了电气元件选择计算、列出元件清单。 关键词 :电气控制系统 、 液压控制系统 、 三面铣组合机床 1 Y V 2减压阀液压元件动作表 元 件 工 序 位 （ +） 夹 紧 + + 快 进 （ +） + + 工 进 （ +） + + + 死挡铁停留 （ +） + + + 快 退 （ +） + + 松 开 + 7 夹紧过程： 工作时，操作工放上待加工工件，首先按下液压泵起动按钮起动液 压泵电动机，然后按下夹紧按钮，发出加工指令信号，工件松紧油缸动作， 夹紧过程中油液的流动情况为 : 进油路：变量泵 减压阀 单向阀 1换向阀 （左位） 夹紧油缸左腔 回油路：夹紧油缸右腔 换向阀 （左位） 油箱 快进过程 : 当工件夹紧到位，压力继电器 作，发出液压动力滑台快进信号，电磁铁 电，电液换向阀左位接入系统，顺序阀因系统压力不高仍处于关闭状态，这时液压缸作差动连接，限压式变量泵输出最大流量，系统中油液流动情况为： 进油路：变量泵 单向阀 2换向阀 （左位） 换向阀 1（左位） 进给油缸左腔 回油路： 进给油缸右腔 换向阀 （左位） 单向阀 3换向阀 1（左位） 进给油缸左腔 工进过程： 当滑台快进到预定位置时挡块压下行程阀，这时系统压力升高，顺序阀打开，变量泵输出流量减小，系统中油液流动情况为： 进油路 : 变量泵 单向阀 1换向阀 （左位） 调速阀 （左位） 进给油缸左腔 回油路：进给油缸右腔 换向阀 （左位） 顺序阀 背压阀 油箱 快退过程： 在动力滑台工进碰到死档块后停止前进，液压系统的压力进一步升高，压力继电器发出动力滑台快速退回的信号电磁铁 电， 电，这时系统压力下降，变量泵流量又增大，系统中 油液的流动情况为： 进油路 : 变量泵 单向阀 2换向阀 （右位） 进给油缸右腔 回油路：进给油缸左腔 单向阀 4换向阀 （右位） 油箱 松开过程： 滑台快退到位，夹紧工件的油缸自动将工件松开 ，系统中油液流动情况： 进油路：变量泵 减压阀 单向阀 1换向阀 （右位） 夹紧油缸右腔 回油路：夹紧油缸左腔 换向阀 （右位） 油箱 8 3 3 3 3 3 0 V 1 1 0 V 2 0 W 2 0U 1 1 V 1 1 W 1 1U 2 1 V 2 1 W 2 1U 1 2 V 1 2 W 1 2U 2 2 V 2 2 W 2 2 U 3 2 V 3 2 W 3 2U 4 2 V 4 2 W 4 2U 5 2 V 5 2 W 5 2U 3 1 V 3 1 W 3 1U 4 1 V 4 1 W 4 1U 5 1 V 5 1 W 5 1U 3 0 V 3 0 W 3 0U 4 0 V 4 0 W 4 0 U 5 0 V 5 0 W 5 06 17 18 192120222324253969自动49 3032333435363839检查各铣头运转情况 合上闸刀开关 按下按钮 查左铣头工作是否正常。 按下按钮 查右 1 铣头工作是否正常 按下按钮 查立铣头工作是否正常。 按下按钮 查右 2 铣头工作是否正常。 自动工作状态 即 点（ 2通 ，电路分析如下： (1)启动液压泵 按下按钮 流接触器 线圈 电， 触点闭合，自锁触点闭合， 开触点（ 27通， 示灯亮， 液压泵电机 启动 工作 ,输出高压油 。 (2)夹紧工件 按下工作开始 按钮 间继电器 电， 锁触点闭合， 开触点 （ 27 27闭合， 示灯亮、夹紧 电磁阀 电， 电磁阀心左移，压力油输出夹紧液压缸大腔，使工件夹紧。 (3)工件快进 工件夹紧到位，压下行程开关 点 (4合，此时压力继电器 作，压力继电器的常开触点（ 8通，使得 中间继电器 电并自锁 ， 常 开触点 (33合，电磁阀 圈 得电，进给油缸实现差动连接 ， 滑台 快速前进。 (4)快进转工进加工工件 当工作台压到行程开关 间继电器 圈 得电， 常开触点（ 11闭合，电磁阀 电，进给由差动连接转变成普通连接实现工进，与此同时， 流接触器 线圈 得电， 开触点（ 27通， 示灯亮， 左铣头 右 1 铣头 始工作 , 对工件，对工件左端面与右端面进行铣削加工。滑台工进到下行程开关 接触器 电并自锁，立铣动力电动机 动，对定位面进行加工。滑台继续工进到压下行程开关 间继电 器 接触器 时得电，常闭触点（ 14开，接触器 电，右 1 动力电动机 转。同时，右 2 动力头 动，对右端面进行铣削加工。 (5)加工停止，快速退回原位 滑台进给到终点，各端面加工结束，压下终点行程开关 点（ 11通，中间继电器 时间继电器 时得电并自锁，中间继电器 闭触点（ 13开，接触器 圈同时断电，其常开触点（ 27开，使 示灯暗，立铣、左、右 2 三台动力头电动机均停转。此时，当各动力头电动机完全停转 后，时间继电器 延时闭合的常开触点（ 8合，中间继电器 电并自锁，其常开触点（ 38合，电磁阀 电，滑12 台快速退回，退回至原位。 (6)松开工件 退回至原位时，压下行程开关 触点（ 8通，中间继电器电，其常开触点（ 27合，常闭触点（ 6(21（ 27开，中间继电器 电、电磁阀 电、电磁阀 圈得电，电磁阀心右移，压力油输入液压缸小腔，使工件松开，压力继电器 闭触点（ 8位，中 间继电器 圈得电，其常闭触点（ 22开，中间继电器 常开触点（ 27位，电磁阀 圈失电，同时夹紧行程开关 开，使时间继电器 圈断电， 紧信号灯暗，一个工作循环结束。 手 动工作状态 即 点（ 2通 ，电路分析如下： (1)启动液压泵 按下按钮 流接触器 线圈 电， 触点闭合，自锁触点闭合， 开触点（ 27通， 示灯亮， 液压泵电机 启动 工作 ,输出高压油 。 (2)夹紧工件 合上 转换开关 使触点（ 39通， 中间继电器 电， 开触点 （ 27 27闭合， 示灯亮、夹紧 电磁阀 电， 电磁阀心左移，压力油输出夹紧液压缸大腔，使工件夹紧。 (3)工件快进 工件夹紧到位， 合上 转换开关 使触点（ 39通 ,中间继电器 电 ， 常 开触点 (33合，电磁阀 圈 得电，进给油缸实现差动连接，滑台 快速 前进。 (4)快进转工进加工工件 当工作台 停止时 ， 合上 转换开关 使触点（ 39通， 中间继电器 电， 常开触点 （ ,35闭合，电磁阀 电，进给由差动连接转变成普通连接实现工进，与此同时， 流接触器 线圈 得电， 开触点（ 27通， 示灯亮， 左铣头 右 1 铣头 始工作 , 对工件，对工件左端面与右端面进行铣削加工。滑台工进到下行程开关 接触器 电并自锁，立铣动力电动机 动，对定位面进行加工。滑台继续工进到压下行程开关 间继电器 接触器 时得电，常闭触点（ 14开，接触器 电，右 1 动力电动机 转。同时，右2 动力头 动，对右端面进行铣削加工。 (5)加工停止，快速退回原位 滑台进给到终点，各端面加工结束， 合上 转换开关 点（ 39通，同时，断开 转换开关 间继电器 电， 中间继电器 时间继电器时得电并自锁，中间继电器 闭触点（ 13开，接触器 圈同时断电，其常开触点（ 27开，使 示灯暗，立铣、左、右 2 三台动力头电动机均停转。此时，当各动力头电动机完全停转后， 合上 转换开关 点（ 39通， 中间继电器 电，其常开触 点（ 38合，13 电磁阀 电，滑台快速退回，退回至原位。 (6)松开工件 退回至原位时， 合上 转换开关 点（ 39通 ，中间继电器 电，其常开触点（ 27合，常闭触点（ 27开， 同时断开 转换开关 中间继电器 电、电磁阀 电、电磁阀 圈得电，电磁阀心右移，压力油输入液压缸小腔，使工件松开，压力继电器 闭触点（ 8位，中间继电器 圈得电，其常闭触点（ 22开，中间继电器 圈失电，其常开触点（ 27位，电磁阀 圈失电，同时夹紧行程开关 开，使时间继电器 圈断电， 紧信号灯暗，一个工作循环结束。 器元件选择计算 在电气原理图设计完毕之后 就可以根据电气原理图进行电气元件的选择工作，本设计中需选择的电气 元件主要有： （ 1） 电源开关 选择 源的引入。由于不直接用于启动和停机， 因此 1 前面已知 通过计算可得额定电流之和为 同时考虑到， 其额定电流只要稍大于 电动机的额定电流 。所以， 型，额定电流为 60A。 （ 2） 热继电器 选择 根据电动机的额定电流进行热继电器的选择 ， 由前面 3 的额定电流，现选择如下： 0元件额定电流 4元件额定电流 10 10 用 3R 型热继电器。热元件额定电流 定电流调节范围为 6 用 3R 型热继电器。热元件额定电流 定电流调节范围为 6 4元件额定电流 10 7 10 （ 3） 接触器的选择 根据负载回路的电压、电流，接触器所控制回路的电压及所需点的数量等来进行接触器的选择。 1 进行控制，而 率 为 制回路电源为 110V，又由 000/ 注： 80V）经计算得 于接触器安装在控制柜内，允许的负载额定电流仅提高（ 5 10） %，所以接触器 交流接触器 20。 2 进行控制，而 率 为 4制回路电源为 110V， 又由 000/注： 80V）经计算得 于接触器安装在控制柜内，允许 的负载额定电流仅提高（ 5 10） %，所以接触器 20。 3 进行控制，而 率 为 3制回路电源为 110V， 又由 000/注： 80V）经计算得 于接触器安装在控制柜内，允许的负载额定电流仅提高（ 5 10） %，所以接触器 交流接触器 20。 4 进 行控制，而 率 为 3制回路电源为 110V， 又由 000/注： 80V）经计算得 于接触器安装在控制柜内，允许的负载额定电流仅提高（ 5 10） %，所以接触器 交流接触器 20。 5 进行控制，而 率 为 4制回路电源为 110V， 又由 000/注： 80V）经计算得 于接触器安装在控制柜内，允许的负载额定电流仅提高（ 5 10） %，所以接触器 20。 15 （ 4） 时间继电器的选择 本设计中由于 工件在终点位置加工完成时 需要延时控制。需要常开延时闭合触点一个，我们选 定电压 定功耗小于 5W,动作频率 1200次 /h。 （ 5） 熔断器的选择 首先应确定熔体的额定电流，其次根据熔体的规格，选择熔断器的规格，在根据 被 保护电路的性质，选择熔断器的类型。本设计中涉及到熔断器有 11 个：电路 进行短路保护 ，根据多台长期工作的电动机共用易熔断器： ( ： 熔体额定电流， 容量最大的一台电动机额定电流， 其余几台电动机额定电流 )1 计算得 以 号，熔体额定电流值为 50A。 (6)按钮的选择 根据需要的触点数目、动作要求、使用场合、颜色等进行按钮的选择。 本设计中 择 色为红色，选择 色为绿色， 色为黑色。 (7)照明及指示灯的选择 本设计中，电源指示灯 流 24V、 40W；指示灯 标为 24V，颜色为黄色，绿色，红色，白色各一个。 (8)控制变压器的选择 本设计中，变压器选择 80V、 110V、 24V。 16 符号 名称 型号 规格 件数 单价(元 ) 作用 压泵电动机 9A 1 500 带动油泵工作 铣头电动机 A 1 920 带动铣头加工零件 1铣头电动机 A 1 420 带动铣头加工零件 铣头电动机 A 1 420 带动铣头加工零件 2铣头电动机 920 带动铣头加工零件 换开关 380V 60A 1 25 引入电源 转换开关 36V 10A 1 20 切入到手动 转换开关 36V 10A 1 20 手动夹紧开关 转换开关 36V 10A 1 20 手动快进开关 转换开关 36V 10A 1 20 手动工进开关 转换开关 36V 10A 1 20 手动停 止开关 转换开关 36V 10A 1 20 手动快退开关 转换开关 36V 10A 1 20 手动松开开关 转换开关 36V 10A 1 20 照明 流接触器 10V 40A 1 60 控制油泵电机工作 流接触器 10V 100A 1 60 控制铣头电机工作 流接触器 10V 100A 1 60 控制铣头电机工作 流接触器 10V 100A 1 60 控制铣头电机工作 流接触器 10V 100A 1 60 控制铣头电机工作 间继电器 10V 10A 1 15 控制电磁阀 间继电器 10V 10A 1 15 控制电磁阀 间继电器 10V 10A 1 15 控制电磁阀 间继电器 10V 10A 1 15 控制 间继电器 10V 10A 1 15 控制电磁阀 间继电器 10V 10A 1 15 控制 间继电器 10V 10A 1 15 控制 间继电器 10V 10A 1 15 控制 T 时间继电器 10V 1 35 加工终点延时退回 钮 色 1 20 停止按钮 钮 色 1 20 油泵电机启动 钮 色 1 20 左铣头点动 钮 色 1 20 右 1铣头点动 钮 色 1 20 立铣头点动 钮 色 1 20 右 2铣头点动 钮 色 1 20 工件夹紧点动 程开关 10V 6A 1 5 控制 7 程开关 10V 6A 1 5 控制 程开关 10V 6A 1 5 控制 程开关 10V 6A 1 5 控制 程开关 10V 6A 1 5 控制 程开关 10V 6A 1 5 控制 程开关 10V 6A 1 5 控制 断器 0A 1 3 总电源短路保护 断器 0A 1 3 断器 0A 1 3 断器 0A 1 3 断器 0A 1 3 断器 0A 1 3 断器 5A 1 3 控制电路短路保护 断器 A 1 3 指示灯电路短路保护 断器 A 1 3 指示灯电路短路保护 断器 5A 1 3 控制电路短路保护 断器 5A 1 3 照 明灯电路短路保护 继电器 0R 40 油泵电机过载保护 继电器 4R 7 40 左铣头待机过载保护 继电器 3R 40 右 1铣头 继电器 3R 40 立铣头 继电器 4R 7 40 右 2铣头 示灯 4V 4 号指示 明灯 4V 40W 1 部照明 制变压器 80V 110V 24V 1 328 给控制回路提供电压 换向阀 1 流 24V， 60 路程的开关 三位五通换向阀 流 24V， 80 利用阀芯位置的改变 二位四通换向阀 流 24V， 70 利用阀芯位置的改变 总计 18 2 E 12 22 22 32 42 52 521 2 3 4 5 39 400 024 1 1 0Q S 0 F U 0 F U 1 F U 2 F U 3 F U 4 F U 5 F U 6K A 1 K A 3K A 2 K A 4 K A 5K A 6 K A 7 K A 8 K M 1 K M 2 K M 3 K M 4 K M 5F U 7 F U