教学型数控车床电气设计机电一体化毕业论文

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1、“中央广播电视大学人才培养模式改革和开放教育”机电一体化专业专科毕业论文（设计）论文题目：教学型数控车床电气设计 学校名称： 呼和浩特市广播电视大学 呼和浩特市广播电视大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称教学型数控车床电气设计课题来源现场课题类型导 师学生姓名学 号专 业机电一体化一.选题背景及意义 数控技术是以数字量编程实现控制机械或其他设备自动工作的技术。如果一种设备的控制过程是以数字形式来描述的，其工作过程是可编程序的并能在程序控制下自动进行，那么这种设备就称为数控设备。作者根据数控工作要求编制数控程序，并将数控程序记录在控制介质上。数控程序经数控设备的输入接口输入数字控设备，控制系统

2、按程序控制设备完成工作任务。数控机床是典型的数控设备，它的生产和发展是数控技术产生和发展的重要标志。 数控技术是以数字量编程实现控制机械或其他设备自动工作的技术。当前，社会经济也科学技术的发展与竞争，使机械产品趋精密、复杂，而且产品的生命周期缩短，改型频繁。这不仅对机床设备提出精度与效率的要求，也提出了通用性与灵活性的要求。特别是航空、造船、武器、模具生产等工业部门，所加工零件具有精度高、形状复杂、经常变动的特点。使用普通机床加工这类零件，不仅劳动强度大、生产效率低，而且还难以保证精度，有些零件甚至无法加工。 机床数控系统的出现较好的解决了复杂、精密、多变的零件加工问题，它是机床控制技术的一个

3、重要发展方向。随着电子、自动化、计算机、精密机械、测量及人工智能技术的发展，机床的数控系统也在迅速发展和演变，以适应社会生产的需要。二.设计目的 本方案用于实验所需的数控机床。主要用于学校、工厂、以及科研所用，可用于数控机床，数控编程，数控原理实验与培训。本课题是要求在指导的情况下通过查阅相关的内容的资料并进行总体方案的设计（包括机械总体结构，电气控制系统总体结构和控制软件总体结构设计）进而最终完成适合实验使用的数控机床。三.基本要求1掌握数控车床的设计方法；2掌握装配图的画法；3了解数控机床的基本工作原理；4掌握各种元器件的选用方法；5. 熟悉机床常用控制电路的结构、工作原理及用途，并能正确

4、选用；6. 熟悉机床控制电路的基本环节及其应用和分析方法。四.设计内容教学型数控车床是针对数控技术课程实验和数控加工实训所开发研制的，本课题要求设计教学型数控车床；本文要求完成教学型数控车床的电气部分的设计。1确定电力设备的拖动方案并选择电动机；2设计电气控制电路；3选择各种控制电器；4施工设计确定电气设备的布局，绘制安装接线图等。五.技术路线及方法1. 完成原理分析与设计说明书；2. 完成电气原理图；3. 完成主要电器元件组装图； 4. 元件明细表；六.主要内容细化1.电气元件的具体选择方法(1)接触器的选择(a)接触器按其主触点通过电流的种类不同，分为直流、交流两种，机床上应用最多的是交流

5、接触器。(b)根据接触器所控制负载的为一般任务（控制中小功率笼型电动机等），选用AC3类接触器。(c)交流接触器的额定电压一般为500V或380V两种，应大于或等于负载电路的电压。(d)根据电动机的功率和操作情况来确定接触器主触点的电流等级。(e)接触器线圈的电流种类和电压等级应与控制电路相同。(f)触电数量和种类应满足电路和控制电路的要求。 (2)继电器的选择 (a)在机床电气控制系统中，用得较多的电流继电器有JL14、JL15、JL3等型号，主要根据主电路内的电流种类和额定电流来选择。 (b)在机床电气控制系统中，常用的有JT3、JT4型号的电压继电器。 (c)中间继电器主要依据被控制电路

6、的电压等级，触电数量、种类及容量来选用。 (3)直流稳压电源的选择 选择电源时需要考虑的问题主要有：电源的输出功率输出路数；电源的尺寸；电源安装方式和安装孔位；电源的冷却方式；电源在系统中的位置及走线；环境温度；绝缘强度；电磁兼容性；环境条件。 (4)控制变压器的选择(a)在选用控制变压器时，首先应满足副边线圈的个数和电压值以及原边电源电压的数值。(b)在继电器接触器控制电路中，控制变压器的负载，主要是交流接触器和继电器的吸引线圈,它们的启动电流一般要比吸持电流大几倍，一般情况下，可将副边连续负载的总量，乘以1.21.5的系数，选用额定容量大于或等于这个数值的控制变压器即可。2.电气原理图分析

7、的方法与步骤 电气控制电路一般由主电路、控制电路和辅助电路等部分组成。了解电气控制系统的总体结构、电动机和电气元件的分布状况及控制要求等内容之后，便可以阅读分析电气原理图。 （1）分析主回路。从主回路入手，要根据伺服电动机、辅助机构电动机和电磁阀等执行电器的控制要求，分析它们的控制内容，控制内容包括启动、方向控制、调速和制动。 （2）分析控制电路。根据主回路中各伺服电动机、辅助机构电动机和电磁阀等执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，按功能不同划分成若干个局部控制线路来进行分析而分析控制电路的最基本方法是查线读图法。 （3）分析辅助电路。辅助电路包括电源显示、工作状态显示、照明和故

8、障报警等部分，它们大多由控制电路中的元件来控制的，所以在分析时，还要回头来对照控制电路进行分析。 （4）分析互锁与保护环节。机床对于安全性和可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择元件和控制方案外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气互锁。 (5)总体检查。经过“化整为零”，逐步分析了每一个局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法，检查整个控制线路，看是否存在遗漏，特别要从整体的角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，理解电路中每个元器件所起的作用。七.重点研究问题 1.数控车床的伺服驱动元件的选择 2.数控车床的主轴驱动元件的选择 3.

9、数控系统的选择 4.接口电路的设计八.条件因素 认真做好毕业设计，必须按计划执行，必须按老师要求去做，按时出勤，面对困难要积极应对，向老师积极答辩。指 导教 师意 见签名： 年 月 日论 文 目 录一、 绪论3（一） 机床电气自动控制系统31电气控制系统的组成32机床电力拖动自动控制系统4（二） 机床电气自动控制系统的作用及发展趋势51机床电气自动控制系统的作用52机床电气自动控制系统的发展5二、 车床电气设计的一般原则7（一） 机床电气设计的基本内容7（二） 机床电气设计的基本要求7（三） 电气设计的技术条件8（四） 电气控制电路的设计原则8三、 电气传动形式与控制方案的确定9（一） 电气传

10、动形式的确定91传动方式92调速性能93负载特性104起动、制动和反向要求105结构要求10（二） 控制方案的确定111控制方案的选择原则112控制方案的确定12四、 电动机和驱动装置的选择13（一） 电动机的选择131电动机容量的选择132电动机的种类、电压、转速和结构形式的种类15（二） 驱动装置的选择181进给驱动装置的选型182主轴驱动装置的选型19五、 电气控制原理图20（一） 电气原理图绘制的基本规则20（二） 控制线路电源的选择20（三） 主电路的设计21（四） 主电路的设计分析22（五） 控制线路的经验设计法23（六） 控制线路的逻辑设计法231逻辑设计法基本概念232逻辑设计

11、法的一般步骤24（七） 控制电路的设计分析24（八） 车床电源线路27六、 电气元件的选择28（一） 低压电器元件选择的基本原则28（二） 低压断路器（QF）的选择28（三） 熔断器（FU）的选择301熔断器的基本结构302选择方法30（四） 接触器（KM）的选择32（五） 继电器（KA）的选择34（六） 变压器（TC）的选择35（七） 开关电器的选择361行程开关（SQ）的选择362按钮的选择373指示灯的选择374导线和电缆38结 论39参考文献40附录 元件明细表41 一、 绪 论（一） 机床电气自动控制系统机床要运行，一是需要动力，二是需要控制。现代机床的动力主要是由电动机来提供的，即

12、由电动机来拖动机床的主轴和进给系统。机床的控制任务是实现对主轴转速和进给量的控制，有时还要完成诸如各种保护、冷却、照明等系统的控制。机床的电气控制系统就是用电气手段为机床提供动力，并实现上述控制任务的系统。1电气控制系统的组成电气自动控制对于现代机床、其他机械设备及生产过程，有着及其主要的作用。通常，电气控制系统主要包括以下三个主要环节。（1）动力部分：是整个系统的电源供给环节，是整个系统的主干，是电能转换为其他能量的通道部件，包括动力电源开关、电气控制部件、电动机等。（2）生产过程自动控制部件：是生产过程自动化的核心，也是间接控制、指挥动力电器及系统工作的部件，包括继电器和各种控制仪表、智能

13、仪表等。（3）传动装置：是生产机械的连接及传动环节，位于电动机和工作机械之间，如减速箱、皮带、联轴器等。2机床电力拖动自动控制系统生产机械一般是由三个基本部分组成的，即工作机构、传动机构和原动机。当原动机为电动机时，也就是说由电动机通过传动机构带动工作机构进行工作时，这种拖动方式就称为电力拖动。电力拖动系统主要分为直流拖动和交流拖动两大类，直流拖动是以直流电动机为动力，交流拖动是以交流电动机为动力。（二） 机床电气自动控制系统的作用及发展趋势1机床电气自动控制系统的作用过去，生产机械由工作机构、传动机构、原动机三部分组成。自从电气元件与计算机应用在机械上后，现代化生产机械已包含第四个组成部分：

14、以电气为主的自动控制系统，它使机器的性能不断提高，使工作机构、传动机构的结构大为简化。机床经过一百多年的发展，机构不断改进，性能不断提高，在很大程度上取决于电力拖动与电气系统的更新。电力拖动在速度调节方面具有无可比拟的优越性和发展前途，采用直流或交流无级调速电动机驱动机床，使机构复杂的变速箱变的十分简单，简化了机床机构，提高了效率和刚度，也提高了精度。现代化机床在电气自动控制方面综合应用了许多先进的科学技术成果，如计算技术、电子技术、自动控制理论、精密测量技术、传感技术等，特别是当今信息时代，微型计算机已广泛应用于各行各业，机床是最早应用电子计算机的设备之一，早在20世纪40年代末期，电子计算机与机床有机的结合产生了新型机床数控机床，选择价廉可靠地微机在机床行业中的应用日益广泛，由微机控制的数控机床与数显装置越来越多地在中国各类工厂中获得使用和推广。这些新的科学技术的应用，使机床电气设备不断实现现代化，从而提高了机床自动化程度和机床加工效率，扩大了工艺范围，缩短了新产品试制周期，加速