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1、沈阳航空航天大学北方科技学院 课程设计用纸 沈阳航空航天大学 课 程 设 计 班级： B942123 学号： B94212328姓名： 徐 子 祥 指导教师：于 金 2012年11月27日- 1 -北方科技学院课 程 设 计 任 务 书北方科技学院 机械设计制造及自动化专业专业方向 班级 学生 一、 课程设计名称 ： 机电传动与控制课程设计 二、 课程设计题目： 某摇臂钻床电气控制系统设计 三、 课程设计时间： 年 月 日至 年 月 日四、 课程设计原始数据和要求1、设备机械部分运动说明摇臂钻床的运动分为主运动、进给运动和辅助运动。（1）主运动为主轴的旋转运动；（2）进给运动为主轴的纵向移动；
2、（3）辅助运动包括：摇臂沿外立柱的垂直移动、主轴箱沿摇臂的径向移动、摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动。2、设备电气控制要求及技术参数（1）主运动和进给运动由一台三相异步电动机拖动，为适应多种加工方式的要求，主运动和进给运动应有较宽的调速范围，主轴的低速运动主要用于攻螺纹、扩孔、铰孔等工艺。摇臂钻床的调速通过三相异步电动机和变速箱来实现；（2）加工螺纹时，要求主轴能正反转，主轴的正反转是通过机械转换来实现的，主电动机只有一个旋转方向；（3）摇臂的升降由一台异步电动机拖动，必须有正反转；（4）钻削加工时，要求主轴箱紧固在导轴上，外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，这些运动部件的夹紧与放
3、松是通过电动机拖动一台齿轮泵供给夹紧装置所需要的压力油。而摇臂的回转和主轴箱的左右移动采用手动；（5）加工时，需要对刀具和工件进行冷却，冷却泵由专门电动机拖动；（6）照明电源24V。电机参数：主电机 M1 5KW 380V 1430r/min升降电机 M2 2.2KW 380V 1410r/min液压泵电机 M3 0.75KW 380V 2790r/min冷却泵电机 M4 0.09KW 380V 2790r/min五、 课程设计的主要内容1、 分析设备的电气控制要求，制定设计方案、绘制草图；2、 进行电路计算，选择元器件，并列出元器件目录表，绘制电气原理图（包括主电路和控制电路）；3、 通电调
4、试、故障排除、任务验收，编写设计说明书 六、 课程设计时间安排序号时间（天）内容安排备注11讲解设计目的、要求、方法，查阅资料，任务分工22制定设计方案、绘制草图每人一份草图31设计方案审核、修改42.5绘制电气原理图、电路计算、元器件选择列表51检查电气控制线路、调试电气CAD制图（可选）分工同时进行62任务验收，编写设计说明书70.5答辩总计10七、 要求1、 独立完成课程设计内容，保证工作时间，工作认真；2、 遵守课程设计各项规章制度；3、 通过课程设计初步掌握常用电气设备电气控制系统的设计方法，具有设计简单设备电气控制系统的能力；4、 设计的电气控制线路图应符合国家标准或相关标准；5、
5、 课设说明书要叙述清楚、逻辑严谨、计算准确、书写工整、规范，符合有关规定。八、 主要参考资料1、齐占庆主编 . 机床电气控制技术 . 北京: 机械工业出版社，19992、邓星中主编 . 机电传动控制 . 武汉：华中科技大学出版社，20013、齐占庆 . 王振臣主编 . 电器控制技术 . 北京：机械工业出版社, 20024、陈远龄 . 机床电气自动控制 . 重庆：重庆大学出版社，19975、付家才主编 电气控制工程实践技术 北京：化学工业出版社，20036、实用机械电气技术手册编委会. 实用机械电气技术手册. 济南：三东科学技术出版社，19947、数字化手册编委会编 机械设计手册（软件版）.V3
6、.0，北京：机械工业出版社8、戴曙主编. 金属切削机床. 北京：机械工业出版社，1993 指导教师： 年 月 日负责教师： 年 月 日学生签名： 年 月 日目录摘要1Z3040型摇臂钻床的主要结构及设计要求2摇臂钻床电气拖动特点 3电动机的选择4夹紧机构液压系统设计4电气控制线路图的设计4电器元件的选择5绘制电器元件布置图9主要线路的工作情况10检查和调整电器元件12电气控制柜的安装配线12电气控制柜的安装检查13电气控制柜的调试 13电气控制电路常见故障分析 14结论15参考文献16摘要：本论文主要讲述了Z3040摇臂钻床电气控制系统从原理图设计到最终电气控制柜安装和调试及常见故障分析与排除
7、的整个过程。而且在本论文中，对Z3040摇臂钻床的工作原理和电气控制及液压系统做了进一步的分析，清晰的说明了各电器元件在电气控制电路中的重要作用以及如何选取这里面用的低压电器。同时，该设计充分合理的利用了交流接触器的辅助触头，对电器加以控制。一、Z3040摇臂钻床的主要结构及设计要求1、主要结构Z3040摇臂钻床结构示意图1底座 2内立柱 3、4外立柱5摇臂 6主轴箱 7主轴 8工作台Z3040摇臂钻床是一种用途广泛的万能机床，适用于加工中小零件，可以进行钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及改螺纹等多种形式的加工，增加适当的工艺装备还可以进行镗孔。主要有底座、内外立柱、摇臂、主轴箱、主轴及工作台等部分组
8、成。最大钻孔直径为40mm，跨距最大1200mm,最小300mm。 2、摇臂钻床主要运动形式为： （1）主轴带刀具的旋转与进给运动主轴的转动与进给运动有一台三相交流异步电动机（3kw）驱动，主轴的转动方向由机械及液压装置控制。（2）各运动部分的移位运动主轴在三维空间的移位运动有主轴箱沿摇臂方向的水平移动（平动）；摇臂沿外立柱的升降运动（摇臂的升降运动由一台1.1kw笼型三相异步电动机拖动）；外立柱带动摇臂沿内立柱的回转运动（手动）等三种，各运动部件的移位运动用于实现主轴的对刀移位。（3）移位运动部件的夹紧与放松 摇臂钻床的三种对刀移位装置对应三套夹紧与放松装置，对刀移动时，需要将装置放松，机加
9、工过程中，需要将装置夹紧。三套夹紧装置分别为摇臂夹紧（摇臂与外立柱之间）；主轴箱夹紧（主轴箱与摇臂导轨之间）；立柱夹紧（外立柱和内立柱之间）。通常主轴箱和立柱的夹紧与放松同时进行。摇臂的夹紧与放松则要与摇臂升降运动结合进行。 Z3040摇臂钻床夹紧与放松机构液压原理如下图所示。图中液压泵采用双向定量泵。液压泵电动机在正反转时，驱动液压缸中活塞的左右移动，实现夹紧装置的夹紧与放松运动。电磁换向阀HF的电磁铁YA用于选择夹紧与放松的现象，电磁铁YA的线圈不通电时电磁换向阀工作在左工位，接触器KM4、KM5控制液压泵电动机的正反转，实现主轴箱和立柱（同时）的夹紧与放松；电磁铁YA线圈通电时，电磁换向
10、阀工作在右工位，接触器KM4、KM5控制液压泵电动机的正反转，实现摇臂的夹紧与放松。 Z3040摇臂钻床夹紧与放松机构液压原理图3、对电气控制的要求（1）根据工件的大小、位置及夹紧，为了减少辅助工作时间，要求配备一台主轴运动电动机、一台摇臂升降电动机和一台液压泵电动机。（2）钻孔时产生的高温，可有一台普通冷却泵电动机加以控制。（3）根据整个生产线状况，要求配备一套局部照明装置及必要的工作状态指示灯。二、摇臂钻床的电力拖动特点由于摇臂钻床的运动部件较多，故采用多电动机拖动，这样可以简化传动装置的结构。整个机床有四台笼型感应电动机拖动，他们分别是（1）主拖动电动机钻头（主轴）的旋转与钻头的进给，是
11、由一台电动机拖动的，由于多种加工方式的要求，所以对摇臂钻床的主轴与进给都提出较大的调速范围要求。该机床的主轴调速范围为80，正传最低速度为25r/min，最高速度为2000r/min,分6级变速；进给运动的调速范围为80，最低进给量是0.04mm/r,最高进给量是3.2mm/r，也分为16级变速。在加工螺纹时，要求主轴能正反转，有机械方法变换的，所以电动机不需要反转。（2）摇臂升降电动机当工件与钻头高度不合适时，可将摇臂升高或降低，故需正反转。（3）液压泵电动机摇臂、立柱、主轴箱的夹紧放松，均采用液压传动菱形块夹紧机构，夹紧用的高压油是由一台电动机带动高压油泵送出的。由于摇臂的夹紧装置与立柱的夹紧装置，主轴的夹紧装置不是同时动作，所以，采用一台电动机拖动高压油泵，有电磁阀控制油路。 （4）冷却液泵电动机 切削时，刀具及工件的冷却由冷却液泵供给所需的冷却液，冷却液流量大小有专用阀门调节，与电动机转速无关。三、电动机的选择根据前面的设计要求可知，本设计需配备四台电动机，各自分别为：1.主轴电动机，M1，型号选定为Y100L2.4，性能指标为：3KW、380V、6.82A、1430r/min2.冷却泵电动机：M4型号选定JCB-22，性能指标为：0.125KW、0.43A、27
