全自动双面钻电气系统设计(上理大)

一、设计任务书1.设备概况介绍全自动双面钻是对棒料两面同事进行钻孔或扩孔加工的专用机床。这种机床的自动程度高。能自动上、下料，自动进、退倒，并且有可靠的危险区保护装置。其结构示意图如图10-21所示。双面钻是由液压系统控制进给运动，动力头的主轴由Y100L14(2.2kW)电动机驱动，各运动采用行程原则控制，动力头进退及上、下料采用液压传动，液压泵电动机为Y100L24（3kW）。2.设计要求1）料斗中有料时，按下开工按钮后，能自动工作下去，实现自动循环。2）当只要求加工一只零件时，要求加工完毕能自动退回原味，并自动停车。3）动力头主轴、滑台能点动操作，以便调整钻孔深度。4）主轴主要求单向运转，离开原位能自动启动，回到原位则自动停止。5）单机操作能进行一面加工，并且能实现自动循环。6）具有紧急停止和危险区保护环节。7）具有必要的显示、保护、连锁环节。二、设计过程1.主电路设计1）由接触器KM1,KM2,KM3，KM4分别控制液压泵电动机、冷气泵电动机、主电动机的运转2）由熔断器FU1,FU2,FU3,FU4实现短路保护,由热继电器 FR1,FR2,FR3实现过载保护；3）由隔离开关QF 作为电源控制；4）为保证准确停位,并考虑前进与后退运动均由同一型号的电动机拖动,故停车时可采用一直流电源实现能耗制动,直流电源可采用低压交流电源经单相桥式整流得到，能耗制动由接触器KM4控制。（二）控制电源的设计控制电源采用110v交流电压、照明灯采用24v电压、指示灯采用6v电压，查简明电工手册，选用型号为110的变压器（三）控制电路的设计（1）电机控制电路的设计：1）油泵和冷却泵的运转情况分别由KM1,KM2控制，并且使用基本的“启保停”的控制电路；油泵电机的开关分别为SB8和SB10，冷却泵的开关分别为SB7和SB9。2）为保证两台电动机同时启动，同时停车，两台同型号的动力头电动机的运转由一个接触器KM3控制，其中能耗制动过程由KM4控制，制动时间由时间继电器KT来确定；过载保护由FR3常闭触头串在动力头及能耗控制回路中实现；SB5为启动按钮，SB6为停止按钮。（2）电磁阀控制电路的设计：（电磁阀控制）（中间继电器）由于电磁阀无自锁功能，故引入中间继电器，由于加工工程工步数N=6,故选用中间继电器个数 ，通电域m=3（传递电磁阀工步数），继电器成菱形。其动作表如下表所示：YV1YV2YV3YV4YV5KA1KA2KA3定位(SB1)+-100夹紧（YJ1）+-110入位 (YJ2)-+-111工进(SQ1SQ5)-+-011退位(SQ2SQ4)-+-+001复位(SQ3SQ6)-000表1-电磁阀控制逻辑状态表1）根据切削工艺要求，动力头的前进运动和后退运动能够进行半自动循环控制，其控制过程如下：定位：当系统内油压达到工作要求时（YJ3闭合），按下SB1，电流继电器KA1和电磁铁YV1得电，KA1的常开触点闭合，零件被准确定位。夹紧：由于电磁铁YV1的得电，当压力继电器YJ1的常开触点闭合，使YV2得电，定位工序结束，指示灯HL1亮。由于KA2开始得电，其常开触点闭合，系统进入夹紧工序，零件被夹紧。入位：由于电磁铁得电，当压力继电器YJ2的常开触点闭合，表明零件已被夹紧，夹紧指示灯HL2亮。此时KA3开始得电,KA1和KA2保持得电状态，滑台入位，带动夹具一起进入加工位置.工进：滑台入位后压下限位开关SQ1/SQ5，其常开触点SQ1/SQ5闭合，使YV4得电，系统进入工进环节。 退位：拖板左右两边的动力头对零件进行两端面铣削加工（工进），当动力头达到加工终点时，压下限位开关SQ2/SQ4，其常开触点SQ2/SQ4闭合，使YV5得电，系统进入退位环节。复位：当动力头退回原位时，压下限位开关SQ3/SQ6，其常闭触点SQ3/SQ6断开，则复位工序结束，同时夹紧工序也结束，指示灯HL2灭，夹具打开，取出零件。经过上述六个步骤，机床的一次进给循环即2）因设备调整需要，系统定位，夹紧，入位，工进及退位/复位操作环节既可实现半自动循环，又可实现单独的控制，用SA2,SB2,SB3,SB4分别对其完成进行手动控制。3）由FU6对控制电路进行短路保护。4) 控制线路逻辑表达式推理：Y=（开启条件*限制条件+保持）*关闭条件由逻辑状态表及分析结果可得： （3）局部照明与信号指示电路的设计在机床上设置电源接通指示灯HL2(绿色)，在电源开关QS接通后，HL2立即发光显示，表示机床电气线路已出入供电状态；设置指示灯HL1（红色），亮时表示电动机M1,M2已运行。其中指示灯HL1由接触器KM1的常开触点控制通电显示，如电气原理图所示。设置照明灯EL，供安全照明使用。(4)按设计要求检查各动作程序，各种保护，联锁等，便于绘制电气控制原理图。（四） 控制系统硬件设计PLC 是整个控制系统的核心，采用西门子公司的S7200 系列的主控模块CPU226 和数字量输入扩展模块EM221，8点DC 输入( 8 24 V/DC) 。CPU226 集成24 输入/16 输出共40 个数字量I /O 点。可连接7 个扩展模块，最大扩展至248 个数字量I /O 点或35 路模拟量I /O 点。26K 字节程序和数据存储空间。用于较高要求的控制系统，具有更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。1) PLC 输入/输出地址分配表2) PLC 硬件接线图3) 顺序功能图4) 梯形图（五）电器元件清单三、小结通过这次课程设计，很大提高了自己独立完成某项任务的办事能力，能使大学所学书本上的理论知识与实际很好的结合起来，也能很熟练的操作应用软件和办公自动化软件，了解了写一篇机械论文的步骤和格式，有了这次设计，相信对以后的工作会很有帮助，感觉什么事情都会做的很好的。此次设计是全自动双面钻电气控制系统设计，设计中通过经验设计法对其电气控制系统进行本次设计，并选择电器元合理配置，使其达到最优化。其后，应用科学的计算方法选用各种型号的电器元件。最后，对控制面板进行优化设计。本设计在考虑设计其控制电路和电器元件的选用时，运用经验设计法，是可行的。此方法电气工程人员易于接受，便于普及、推广。具有一定的通用性。对于提高我国的生产装备水平具有现实的意义。四、参考文献1 邓星钟. 机电传动与控制M. 华中科技大学出版