【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 臥式車床電氣控制電路設(shè)計 學(xué) 號 11834112 姓 名 班 級 機電 111 專 業(yè) 機電一體化 系 部 機電技術(shù)學(xué)院 指導(dǎo)老師 完成時間 2021 年 9 月 1 日至 2021 年 3 月 11 日 目錄 引言 第 1 章 車床的設(shè)備概況 主要結(jié)構(gòu) 車床的運動形式 主運動 進給運動 輔助運動 第 2 章 電力拖動及控制要求 電力拖動的特點 電源形式 第 3 章 電氣控制方案的設(shè)計 主回路的設(shè)計 控制回路的設(shè)計 車床照明燈與電源指示燈的控制 設(shè)計 電氣保護環(huán)節(jié) 的設(shè)計 第 4 章 電動機及其他電氣元件的選擇 電動機的選擇 主軸電動機 冷卻泵電動機 快速移動電動機 電動機轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)型式的選擇 轉(zhuǎn)速的選擇 結(jié)構(gòu)型式的選擇 電 氣元件的選擇 熱繼電器 交流接觸器 熔斷器 按鈕 行程開關(guān) 信號燈 機床照明燈 斷路器 控制變壓器 附件 1:機電設(shè)備的電氣位置圖 附件 2:電氣接線圖 結(jié)束語 參考文獻 引言 車床是機床中應(yīng)用最廣泛的一種，它可以用于切削各種工件的外圓、內(nèi)孔、端面及螺紋。車床在加工工件時，隨著工件材料和材質(zhì)的不同，應(yīng)選擇合適的主軸轉(zhuǎn)速及進給速度。但目前中小型車床多采用不變速的異步 電動機拖動，它的變速是靠齒輪箱的有級調(diào)速來實現(xiàn)的，所以它的控制電路比較簡單。為滿足加工的需要，主軸的旋轉(zhuǎn)運動有時需要正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，這個要求一般是通過改變主軸電動機的轉(zhuǎn)向或采用離合器來實現(xiàn)的。進給運動多半是 把 主軸運動分出一部分動力，通過掛輪箱傳給進給箱來實現(xiàn)刀具的進給。有的為了提高效率，刀架的快速運動由一臺進給電動機單獨拖動。車床一般都設(shè)有交流電動機拖動的冷卻泵，來實現(xiàn)刀具切削時冷卻。有的還專設(shè)一臺潤滑泵對系統(tǒng)進行潤滑。 本設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)車床的工作情況確定電氣設(shè)計的技術(shù)條件、電力拖動形式的選擇、電動機的選擇 及其他電器元件、電氣控制原理圖，繪制機電設(shè)備的位置圖和接線圖，最后按要求寫出設(shè)計報告，繪出設(shè)計圖樣。 第一章 設(shè)計的目的、要求、任務(wù)及方法 要完成好電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)，除掌握必要的電氣設(shè)計基礎(chǔ)知識外，還必須經(jīng)過反復(fù)實踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將不斷積累的經(jīng)驗應(yīng)用到設(shè)計中來。畢業(yè)設(shè)計正是為這一目的而安排的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它是一項初步的工程訓(xùn)練。通過畢業(yè)設(shè)計，了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計要求、設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計方法。電氣設(shè)計包含原理設(shè)計和工藝設(shè)計兩個方面，不能忽視任何一面，對于應(yīng)用型人才更應(yīng)重視工藝設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計屬于練 習(xí)性質(zhì)，不強調(diào)設(shè)計結(jié)果直接用于生產(chǎn)。 設(shè)計目的 畢業(yè)設(shè)計的主要目的是通過某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程、設(shè)計要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計方法。通過設(shè)計也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識，達到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念。 畢業(yè)設(shè)計應(yīng)強調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨立完成設(shè)計任務(wù)的同時，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運 用專業(yè)及基礎(chǔ)知識的能力，解決實際工 程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。 設(shè)計要求 在畢業(yè)設(shè)計中，學(xué)生是主體，應(yīng)充分發(fā)揮他們的主動性和創(chuàng)造性。教師的主導(dǎo)作用是引導(dǎo)其掌握完成設(shè)計內(nèi)容的方法。 為保證順利完成設(shè)計任務(wù)還應(yīng)做到以下幾點： 1) 在接受設(shè)計任務(wù)后，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求和應(yīng)完成的設(shè)計內(nèi)容進度計劃，確定各階段應(yīng)完成的工作量，妥善安排時間。 2) 在方案確定過程中應(yīng)主動提出問題，以取得指導(dǎo)數(shù)師的幫助，同時要廣泛討論，依據(jù)充分。在具體設(shè) 計過程中要多思考，尤其是主要參數(shù)，要經(jīng)過計算論證。 3) 所有電氣圖樣的繪制必須符合國家有關(guān)規(guī)定的標(biāo)準，包括線條、圖型符號、項目代號、回路標(biāo)號、技術(shù)要求、標(biāo)題欄、元器件明細表以及圖樣的折疊和裝訂。 4) 說明書要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。 5) 應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)完成所有的設(shè)計任務(wù)。 6) 如果條件允許，應(yīng)對自己的設(shè)計線路進行試驗論證，考慮進一步改進的可能性。 設(shè)計任務(wù) 畢業(yè)設(shè)計要求是以設(shè)計任務(wù)書的形式表達，設(shè)計任務(wù)書應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1) 設(shè)備的名稱、用途、基本結(jié)構(gòu)、動作原理以及工藝過程的簡要 介紹。 2) 拖動方式、運動部件的動作順序、各動作要求和控制要求。 3) 聯(lián)鎖、保護要求。 4) 照明、指示、報警等輔助要求。 5) 應(yīng)繪制的圖樣。 6) 說明書要求。 原理設(shè)計的中心任務(wù)是繪制電氣原理圖和選用電器元件。工藝設(shè)計的目的是為了得到電氣設(shè)備制造過程中需要的施工圖樣。圖樣的類型、數(shù)量較多，設(shè)計中主要以電氣設(shè)備總體配置圖、電器板元器件布置圖、控制面板布置圖、接線圖、電氣箱以及主要加工零件（電器安裝底板、控制面板等）為練習(xí)對象。對于每位設(shè)計者只需完成其中一部分。原理圖及工藝圖樣均應(yīng)按要求繪制， 元器件布置圖應(yīng)標(biāo)注總體尺寸、安裝尺寸和相對位置尺寸。接線圖的編號應(yīng)與原理圖一致，要標(biāo)注組件所有進出線編號、配線規(guī)格、進出線的連接方式（采用端子板或接插板）。 設(shè)計方法 在接到設(shè)計任務(wù)書后，按原理設(shè)計和工藝設(shè)計兩方面進行。 原理圖設(shè)計的步驟 1) 根據(jù)要求擬定設(shè)計任務(wù)。 2) 根據(jù)拖動要求設(shè)計主電路。在繪制主電路時，可考慮以下幾個方面： ① 每臺電動機的控制方式，應(yīng)根據(jù)其容量及拖動負載性質(zhì)考慮其起動要求，選擇適當(dāng)?shù)钠饎泳€路。對于容量小（ 以下）、起動負載不大的電動機，可采用直接 起動；對于大容量電動機應(yīng)采用降壓起動。 ② 根據(jù)運動要求決定轉(zhuǎn)向控制。 ③ 根據(jù)每臺電動機的工作制，決定是否需要設(shè)置過載保護或過電流控制措施。 ④ 根據(jù)拖動負載及工藝要求決定停車時是否需要制動控制，并決定采用何種控制方式。 ⑤ 設(shè)置短路保護及其他必要的電氣保護。 ⑥ 考慮其他特殊要求：調(diào)速要求、主電路參數(shù)測量、信號檢測等。 3) 根據(jù)主電路的控制要求設(shè)計控制回路，其設(shè)計方法是： ① 正確選擇控制電路電壓種類及大小。 ② 根據(jù)每臺電動機的起動、運行、調(diào)速、制動及保護要求依次繪制各控制環(huán)節(jié)（基本單元控制線路）。 ③ 設(shè)置必要的聯(lián)鎖（包括同一臺電動機各動作之間以及各臺電動機之間的動作聯(lián)鎖）。 ④ 設(shè)置短路保護以及設(shè)計任務(wù)書中要求的位置保護（如極限位、越位、相對位置保護）、電壓保護、電流保護和各種物理量保護（溫度、壓力、流量等）。 ⑤ 根據(jù)拖動要求，設(shè)計特殊要求控制環(huán)節(jié)，如自動抬刀、變速與自動循環(huán)、工藝參數(shù)測量等控制。 ⑥ 按需要設(shè)置應(yīng)急操作。 4) 根據(jù)照明、指示、報警等要求沒計輔助電路。 5) 總體檢查、修改、補充及完善。主要內(nèi)容包括： ① 校核各種動作控制是否滿足要求，是否有矛盾或遺漏。 ② 檢查接觸器、繼電器 、主令電器的觸點使用是否合理，是否超過電器元器件允許的數(shù)量。 ③ 檢查聯(lián)鎖要求能否實現(xiàn)。 ④ 檢查各種保護能否實現(xiàn)。 ⑤ 檢查發(fā)生誤操作所引起的后果與防范措施。 6) 進行必要的參數(shù)計算。 7) 正確、合理地選擇各電器元器件，按規(guī)定格式編制元件目錄表。 8) 根據(jù)完善后的設(shè)計草圖，按電氣制圖標(biāo)準繪制電氣原理線路圖，按《電氣技術(shù)中的項目代號》要求標(biāo)注器件的項目代號，按《絕緣導(dǎo)線的標(biāo)記》的要求對線路進行統(tǒng)一編號。 工藝設(shè)計步驟 1) 根據(jù)電氣設(shè)備的總體配置及電器元件的分布狀況和操作要求劃分電器組件，繪 制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖和接線圖。 2) 根據(jù)電器元器件的型號、外形尺寸、安裝尺寸繪制每一組件的元件布置圖（如電器安裝板、控制面板、電源、放大器等）。 3) 根據(jù)元器件布置圖及電氣原理編號繪制組件接線圖，統(tǒng)計組件進出線的數(shù)量、編號以及各組件之間的連接方式。 4) 繪制并修改工藝設(shè)計草圖后，使可按機械、電氣制圖要求繪制工程圖。最后按設(shè)計過程和設(shè)計結(jié)果編寫設(shè)計說明書及使用說明書。 第 1章 車床的設(shè)備概況 主要結(jié)構(gòu) 運動形式 某 臥式 車床的主要結(jié)構(gòu)及運動形式 某型 臥式 車床主要由主軸箱、掛輪 箱、進給箱、溜板箱、尾架、拖板與刀架、光杠與絲杠、床身等部件組成。 車削加工中，主運動為主軸通過卡盤或頂點帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動，它承受車 削加工時的主要切削功率。根據(jù)被加工零件的材料性質(zhì)、車刀材料、零件尺寸，加工方式及冷卻條件的不同，要求具有不同的切削速度，車床的調(diào)速范圍 D=140。臥式 車床加工時一般不要求反轉(zhuǎn)，但在加工螺紋時，為避免亂扣，加工完畢后要求反轉(zhuǎn)退刀，再縱向進刀繼續(xù)加工，這 就要求主軸具有正、反轉(zhuǎn)。主軸的反轉(zhuǎn)是由主軸電動機經(jīng)傳動機構(gòu)實現(xiàn)，有些車床，也可通過機械方式使主軸反轉(zhuǎn)。車床的進給運動是溜板帶動刀 架的縱向與橫向運動。運動方式有手動和機動兩種。車削螺紋時，工件的旋轉(zhuǎn)速度與刀具的進給速度應(yīng)有嚴格的比例關(guān)系，所以車床主軸箱輸出軸經(jīng)掛輪箱傳給進給箱，再經(jīng)光桿傳給溜板箱，以獲得縱、橫兩個方向的進給運動。車床的輔助運動為溜板箱的快速移動、尾架的移動和工件的夾緊與松開。 主運動 車床的主運動是工件的旋轉(zhuǎn)運動，它是由主軸通過卡盤或頂尖帶動工件旋轉(zhuǎn)。電動機的動力通過主軸箱傳給主軸 ，主軸一般只要單方向的旋轉(zhuǎn)運動，只有在車螺紋時才需要用反轉(zhuǎn)來退刀。 進給運動 車床的進給運動是溜板帶動刀具作縱向或橫向的 直線移動，也就是使切削能連續(xù)進行下去的運動。所謂縱向運動是指相對于操作者的左右運動，橫向運動是指相對于操作者的前后運動。 車螺紋時要求主軸的旋轉(zhuǎn)速度和進給的移動距離之間保持一定的比例，所以主運動和進給運動要由同一臺電動機拖動，主軸箱和車床的溜板箱之間通過齒輪傳動來聯(lián)接，刀架再由溜板箱帶動，沿著床身導(dǎo)軌作直線走刀運動。 輔助運動 車床的輔助運動包括刀架的快進與快退，尾架的移動與工件的夾緊與松開等。 第二章 電力拖動的特點及控制要求 電力拖動及控制要求 1) 中、小型車床的電機容量較小，在電網(wǎng)容量滿足 要求的情況下，一般采用直接起動、連續(xù)工作。 2) 車削加工的 主電動機、冷卻泵電機、快速移動電機，選用三相鼠籠異步電動機， 主 軸 電動機 速度范圍 10～ 1400rpm，調(diào)速范圍較大，故車床的主軸采用齒輪變速，主軸電機無需變速控制。 3) 車削螺紋時為避免亂扣現(xiàn)象要求主軸能反轉(zhuǎn)退刀，因此主軸的正、反轉(zhuǎn)一般有機械方法實現(xiàn)，主軸電動機只做單向旋轉(zhuǎn)。 4) 加工螺紋時，進給運動與主運動之間必須保持準確的比例關(guān)系，因此主運動和進給運動由同一臺電機（主軸電機）拖動。 5) 刀架快速移動電動機不需調(diào)速和正反轉(zhuǎn)，可直接啟動，點動控制。 6) 加工過程中為防止 刀具和工件的溫度過高，需要附有冷卻泵電機。冷卻泵電機只需單向旋轉(zhuǎn)，手動控制。 7) 冷卻泵電機和主軸電動機要實現(xiàn)順序控制。 8) 主軸電動機的啟動、停止用按鈕操作。 9) 必須有過載、短路、失壓保護。 10) 機床要有照明設(shè)施照明： 24V安全電壓， 信號： 6V電壓 3． 主要參數(shù) 型號 參數(shù) 主軸 電動機 速度范圍 1450 r/min 回轉(zhuǎn)直徑 400mm 快速移動電機 3000 r/min 冷卻泵轉(zhuǎn)速 2790 r/min 照明 24V 信號燈 6V 控制信號 110V 4. 設(shè)計任務(wù) 1) 根據(jù)控制要求，進行 臥式車床 電氣控制系統(tǒng) 方案 和 電路設(shè)計（ 主電路 、 基本控制電路 、 保護環(huán)節(jié) ）。 2) 編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括： ① 設(shè)計過程和有關(guān)說明。 ② 臥式車床 電氣控制系統(tǒng)原理圖 1 張。 ③ 臥式車床 電氣控制系統(tǒng)接線圖 1 張。 ④ 電器元器件的選擇和有關(guān)計算。 ⑤ 電氣設(shè)備明細表。 ⑥ 參考資料、參考書及參考手冊。 ⑦ 其他需要說明的問題，例如操作說明書、遇到的問題及解決方法、對畢業(yè)設(shè)計的認識和建議等。 2． 2 電源形式 主電路采用交流 380V 電源直接供電， 對于比較復(fù)雜的控制線路，應(yīng)采用控制電源變壓器，將控制電壓由交流 380V 降至 110V 或 24V、 6V等，這是從安全角度考慮的。 本設(shè)計由控制變壓器將交流 380V 變換成 110V、 24V、和 6V分別供給控制回路、照明回路和信號回路。 第三章 電氣控制原理圖的設(shè)計 方案 主回路的設(shè)計 如圖 1 所示， 在主電路中，一共有三臺電動機。 M1 為主軸電動機，帶動主軸旋轉(zhuǎn)和刀架作進給運動； M2 為冷卻泵電動機，用來輸送切削液； M3 為刀架快速移動電動機。 主電動機正反轉(zhuǎn) KM1與 KM2分別為交流接觸器 KM1與 KM2的主觸頭。根據(jù)電氣控制基本知識分析可知， KM1主觸頭閉合、 KM2