1、皖西學院本科課程設計<<鉆床鉆孔加工過程自動控制電路設計>>設計報告目錄摘要 關鍵字1第1章 系統概述1.1設計任務及要求11.2系統框圖及實現的原理2第2章 系統單元的設計與分析2.1 自動循環22.2 無進給切削32.3 方案的總體設計4第3章 系統電路元器件參數計算及選擇3.1 電動機的選擇53.2 低壓斷路器的選擇53.3 熔斷器的選擇63.4 交流接觸器的選擇63.5 繼電器的選擇63.6 控制開關的選擇73.7 指示燈的選擇73.8 控制變壓器的選擇83.9電纜線的選擇 8第4章 電氣安裝接線圖的設計4.1 電氣安裝接線圖的原則8第5章 總結及致謝 8參考文

2、獻9附圖一 元器件清單 9附圖二 完整的系統電氣圖 10摘要：在現代工業生產中，為了提高勞動生產率、降低成本、減輕工人的勞動負擔，要求實現整個生產工藝過程全盤自動化。例如機床的自動進刀、自動退刀、工作臺往復循環等加工過程自動化，高爐實現整個煉鐵過程的自動化等等。由于自動化程度的提高，只有簡單的聯鎖控制已不能滿足要求，需要根據工藝過程的特點進行控制。這里我們以鉆孔加工過程自動化為例介紹實際生產過程自動化的一個重要的基本規律按控制過程的變化參量進行控制的規律，本文將詳細介紹切削加工刀架控制電路系統的設計思路、過程及原理分析，該系統可以實現刀架的自動循環、無進給切削以及快速停車。最大限度地滿足生產機

3、械和生產工藝對電氣控制的要求，設計方案要合理 ，機械設計與電氣設計應相互配合，確保控制系統安全可靠地工作。關鍵字：刀架 無進給切削 自動循環第1章 系統概述1.1設計任務及要求。圖示1-1出鉆床鉆孔加工時刀架的自動循環過程。具體要求如下：圖示為鉆床切削加工示意圖，鉆頭和刀架分別由兩臺5.5kw電機控制、驅動；刀架能夠從A點移動到B點自動停車進行無進給切削加工，當孔的加工精度達到要求后自動回到A點停車。設計相應的控制電路完成上述過程的控制，同時利用熱繼電器實現電機的過載保護。畫出控制連接圖，分析其工作原理；撰寫設計報告、調試報告、設計心得。1.2系統框圖及實現的原理1.2.1系統框圖控制裝置控制

4、對象命令信號機械運動本系統主要由根據生產工藝要求，用行程作為控制信號，采用行程開關作為測量元件，再將這個變化參量反饋回來作用于控制裝置，以達到對控制對象進行自動控制對象進行自動控制的目的。這一過程可用結構圖1-2表示。圖1-2 按參量變化進行控制的結構 1.2.2 系統具體實現方案 本系統采用繼電器為主要控制器件，通過控制電機正反轉實現刀架的進退，采用行程開關實現自動循環，利用時間繼電器確定無進給切削時間，停車時為了減少輔助工時，采用反接制動來實現快速停車。系統主要由自動循環、無進給切削和快速停車三個環節組成。 控制方案的實現流程如圖1-3：刀架初始位置行程開關SQ2延時到正轉停轉行程開關SQ

5、1反轉從 圖1-3 控制方案的流程圖第2章 系統單元的設計與分析下面針對控制過程中各自的特殊矛盾，采用不同的控制方法加以解決。2.1 自動循環為實現刀架自動循環，對電動機的基本要求仍然是啟動、停轉和反向控制，所不同的是當刀架運動到位置B時能自動地改變電動機工作狀態。總之控制對象要求控制裝置根據控制過程位置來改變或終止控制對象的運動。在實現刀架自動循環過程中，最理想的方法就是由控制裝置直接反映控制過程變化參數行程，使刀架在運動到位置B或A時自動發出控制信號進行控制。通常采用直接測量位置信號的元件行程開關來實現這一要求。采用行程開關直接測量刀架的行程位置，實現鉆削加工自動循環。設計出的控制線路如圖

6、2-1所示。 刀架自動循環的控制線路設計這類電路時大體遵循以下步驟：1. 首先設計主電路 因要求電動機實現正反向運轉，故采用正反兩個接觸器KM1和KM2以通、斷電路和改變電源相序，如圖1-3中主電路所示。2. 確定控制電路的基本部分 如起、停按鈕及自保環節等，如圖1-3所示的控制電路為刀架前進、后退的基本控制線路。3. 設計控制電路的特殊部分 在本線路中特殊部分是指自動循環的控制。這里采用行程開關SQ1和SQ2分別作為測量刀架運動到位置A和B的測量元件，由它們給出的控制信號通過接觸器作用于控制對象。將SQ2的常閉觸頭串于正向接觸器線圈KM1電路中。SQ2的常開觸頭于反向起動按鈕并聯。這樣，當刀

7、架前進到位置B時，SQ2動作，將KM1切斷；KM2接通，刀架自動返回。SQ1的任務是使電動機在刀架反向運動到位置1時自動停轉，故將其常閉觸頭串聯于反向接觸中，刀架退回到位置A，撞擊SQ1，刀架自動停止運動。4. 設置必要的保護環節 這里采用了熔斷器和熱繼電器分別實現短路和過載保護。5. 綜合審查與簡化設計線路 上述設計是依據各部分的要求局部進行的。組成一個整體控制線路后需要全面考慮，檢查其動作是否無誤，有無寄生電路，能否進一部減少電氣元件或觸頭。這樣對任何按行程控制的自動控制線路，根據生產工藝要求，用行程作為控制信號，采用行程開關作為測量元件，再將這個變化參量反饋回來作用于控制裝置，以達到對控

8、制對象進行自動控制對象進行自動控制的目的。這一過程可用結構圖1-2表示。2.2 無進給切削為了提高加工精度，當刀架移動到位置B時，要求無進給情況下繼續切削，短暫時間后刀架再開始退回。這一控制信號嚴格講應根據切削表面情況進行控制。但切削表面不易直接測量，因此不得不采用間接參數切削時間來表征無進給切削過程。切削時間可采用時間繼電器來反映。采用時間繼電器來間接測量無進給切削過程的控制電路在圖2-1的基礎上增加了時間繼電器KT，如圖2-2所示（主電路相同不在繪出）。當刀架到達位置B撞擊行程開關SQ2，使其常閉觸頭切斷正向接觸器KM1，使電動機停止，工作刀架不再進給，但鉆頭繼續旋轉進行無進給切削。同時S

9、Q2的常開觸頭接通時間繼電器KT的線圈，開始計算無進給切削的時間。到達預定的無進給切削時間后，時間繼電器繼續動作，使反向接觸器KM2線圈通電吸合，于是刀架開始返回。時間繼電器的延時值應根據無進給切削所需要的時間進行調整。2.3 方案的總體設計上面闡述了按照聯鎖控制的規律和按照控制過程變化參量進行控制的基本規律。根據這些基本規律結合生產機械的要求，本系統的總體設計如下圖2-4： 鉆床鉆孔加工電路的總體設計圖 按下啟動按鈕SB2KM1線圈通電、自鎖電機正轉，刀架前進。 到達B時，撞擊行程開關SQ1其動斷觸點斷開，KM1線圈失電，電機停止正轉，刀架停止進給，鉆頭則繼續旋轉。同時SQ1的動合觸點接通時

10、間繼電器KT的線圈電路，開始無進給切削計時。KT延時時間到后，延時動合觸點閉合-KM2線圈通電并自鎖，其主觸點閉合-電動機反轉，刀架開始返回，到達位置A時，撞擊行程開關SQ2，其動斷觸點斷開，KM2線圈失電，電動機停止運轉，一個周期的工作結束。第3章 系統電路元器件參數計算及選擇3.1電動機的選擇在電動機類型的選擇中，優先考慮采用結構簡單、價格便宜、使用維護方便的三相交流異步電動機，如一般機床、自動生產線、傳送帶、風機及各類機泵等電力拖動場合，大量選用普通三相鼠籠式異步電動機。在本切削加工刀架電路設計中，我們優先選取Y系列電動機Y132S-4。Y系列電動機為全封閉自扇冷式三相鼠籠型異步電動機，

11、按照國際電工委員會（IEC）標準設計的，本系列電動機具有體積小、重量輕、運行可靠，結構堅固，外形美觀等特點，起動性能好，具有效率高等特點，達到了節能效果。而且噪聲低、壽命長、經久耐用。Y系列電動機適用于空氣中不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的場所，例如金屬切削、泵、風機、運輸機、農業機機械等。電動機Y132S-4的參數如下表：型號功率千瓦（KW）電流（安）轉速（轉每分）效率（%）功率因數（COS堵轉轉矩/額定轉矩堵轉電流/額定電 流最大轉矩/額定轉矩Y132S-45.511.6144085.50.842.27.02.2我們采取直接啟動，啟動電流較大，可以達到額定電流的47倍，對于某些國產籠型異步電機

12、甚至可以達到812倍，我們可取其啟動電流I1st=11.6*8=92.8A。3.2低壓斷路器的選擇低壓斷路器又稱為自動空氣開關，可用來接通和分斷負載電路，也可用來控制不頻繁起動的電動機。它功能相當于閘刀開關、過電流繼電器、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護器等電器部分或全部的功能總和，是低壓配電網中一種重要的保護電路。自動空氣開關的一般選用原則是： 1 、自動空氣開關的額定電壓線路額定電壓（380V）。2 、自動空氣開關的額定電流線路計算負載電流。3 、熱脫扣器的整定電流 = 所控制負載的額定電流。4 、電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流負載電路正常工作時的峰值電流。5 、自動空氣開關欠電壓脫扣器的額定

13、電壓 = 線路額定電壓（380V）。對于保護鼠籠型的異步電動機其瞬時電流整定值為815倍電動機的額定電流，這里取15倍即I=15×11.6174A。根據要求采用DW15-200型（額定電流為200A，過流脫扣器范圍為60200A，額定電壓為380V，電流的有效值為20A）。3.3熔斷器的選擇熔斷器主要由熔體、安裝熔體的熔管和熔座三部分組成。熔斷器一般不宜作過載保護主要用作短路保護。熔斷器的類型應滿足電路要求；熔斷器的額定電壓應大于或等于電路的額定電壓；熔斷器的額定電流應大于或等于所裝熔體的額定電流。熔體的額定電流可以有以下幾種選擇：1. 對于阻性負載的保護，應使熔體的額定電流等于或稍

14、大于電路的工作電流，即： ；2. 對于一臺電動機的短路保護，考慮到電動機的起動沖擊電流的影響，可按下式選擇：；3. 對于多臺電動機應按下式計算：IN輕載及起動時間短時，系數取1.5，起動負載較重及起動時間長，則取2.5。3.4交流接觸器的選擇 正確地選擇接觸器就是要使得所選用的接觸器的技術數據，能滿足控制線路對它提出的要求，選擇接觸器可按下列步驟進行：1. 根據接觸器的任務，確定用哪一系列的接觸器；2. 根據接觸器所控制電路的額定電壓確定接觸器的額定電壓；3. 根據被控制電路的額定電流及接觸器安裝的條件來確定接觸器的額定電流。如接觸器在長期工作制下使用時，其負載能力應適當降低。這是因為在長期工

15、作制下，觸點的氧化膜得不到清除，使接觸電阻增大，因而必須降低電流值以保持鋤頭的允許升溫；4. 一般情況下對于控制主電路為交流的應采用交流的控制電路。電磁線圈的額定電壓要與所接的電源電壓相符，且要考慮安全和工作的可靠性。交流電磁線圈的電壓等級有：36V、110 V、127 V、220 V和380V等；直流電磁線圈的電壓等級有：24V、48 V、110 V、220 V和440V等；5. 對于某些機械設備對接觸器的固有吸合時間、固有釋放時間及釋放電壓所提出的要求也應予以考慮。 這里采用的電動機是小容量籠型電動機，故使用AC3類能滿足要求，工作電壓是交流380V，交流接觸器主觸頭額定電流可按下面經驗公

16、式計算 Iec=1000Pe/KUe式中Iec主觸頭的額定電流(A)，Pe電動機的額定功率(KW) Ue-電動機的額定電壓(V)，K系數，取11.4 這里 Iec1000*5.5/(1.2*380)=12A,故采用CJ20-16A交流接觸器。3.5繼電器的選擇3.5.1時間繼電器的選擇時間繼電器的種類很多，選擇時主要考慮控制線路提出的技術要求，如電源電壓等級、電壓種類（交流還是直流）以及觸點的型式（瞬時觸點還是延時觸點）、數量、延時時間等。此外在滿足技術要求的前提下盡可能選擇結構簡單、價格便宜的型號。這里要求延時精度不高，而且是用于交流電壓的，故可采用空氣阻尼式延時繼電器JS7-2A型（觸頭額

17、定電壓380，吸引線圈電壓為220V,觸頭額定電流為5A,延時范圍0.460S,通電延時型，延時觸頭和瞬動觸頭的常開常閉各有1個）。3.5.3熱繼電器的選擇一般情況下，可選用兩相結構的熱繼電器；對電網電壓嚴重不平衡、工作環境惡劣或較少有人照管的電動機，可選用三相式結構的熱繼電器；對于三角形接線的電動機，為了進行斷相保護，可選用帶斷相保護的裝置的熱繼電器。熱繼電器的具體選擇如下：1. 保護電動機的額定電流，一般選用熱繼電器額定電流的0.951.05倍。2. 根據需要的整定電流值選擇熱繼電器熱元件的編號和額定電流。選擇時應使熱元件的整定電流等于電動機的額定電流，同時整定電流應留有一定限度的上、下調

18、整范圍。在重載起動以及起動時間較長時，為防止熱繼電器誤動作，可將熱元件在起動期間予以短路。常用的熱繼電器有JR16、JR20、JRS1、T系列等，通過計算，我們選用JR16B-20/3。3.6控制開關的選擇3.6.1行程開關的選擇 行程開關又稱限位開關，用于控制機械設備的保護。在實際生產中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝于生產機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的觸點動作，實現電路的切換。因此，行程開關是一種根據運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。行程開關按其結構可分為直動式（

19、如LX1、JLXK1系列）、滾輪式（如LX2、JLXK1系列）和微動式（如LXW-11、JLXK1-11系列）3種。由于行程開關觸頭的分合速度取決于機械的移動速度，當速度太低時，主觸頭分斷能力太慢，易受電弧燒壞，故應選用有盤型彈簧機構瞬時動作的滾輪式行程開關。JLXK1系列適用于交流50-60Hz; AC380V; DC220V;電流5A的控制線路中，作為限制機床自動控制、限制運動機構動作或自動化程序控制之用應用范圍機床自動控制，限制運動機構動作或程序控制技術參數，這里采用JLXK1-111型。3.6.2啟動按鈕的選擇應選用帶有綠色指示燈的起動按鈕，且按照GB5226-1985對按鈕開關的顏色

20、及指示燈顏色含義的規定選，常用的按鈕有LA2，LA10，LA19及LA20等。這里采用LA19-11D型（指示燈6.3V）。3.6.3停止按鈕的選擇應選用帶有紅色指示燈的停止按鈕，采用LA19-11D型（指示燈6.3V）。3.7指示燈的選擇選用兩種不同顏色的XD1型（6.3V,0.05A）。3.8控制變壓器的選擇用于照明和指示燈用，選CXB100（輸入380V輸出220V 6.3V）。3.9電纜線的選擇在電氣安裝接線圖中，我們可以選用銅芯橡皮絕緣電纜或者銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜。其型號為BBX-4（銅芯橡皮絕緣電纜-4平方）或NA-VV、NB-VV。第4章 電氣安裝接線圖的設計4.1

21、電氣安裝接線圖的原則電氣安裝接線圖是按照電器元件的實際位置和實際接線繪制的，根據電器元件布置最合理、連線導線最經濟等原則來安排。它為安裝電氣設備、電器元件之間進行配線及檢修電氣故障等提供了必要的依據。繪制安裝接線圖時一般應遵循一下原則：1. 各電器元件用規定的圖形、文字符號繪制，同一電器元件各部件必須畫在一起。各電器元件的位置應與實際安裝位置一致。2. 不在同一控制柜或操作臺上的電器元件的電氣連接必須通過端子排進行。各電器元件的文字符號及端子應與原理圖一致，并按原理圖的接線進行連線。3. 走向相同的多跟導線可用單線表示，但線徑不同的導線例外。4. 畫連接導線時，應標明導線的規格、型號、根數等規

22、格要求，以便施工工人員順利施工。第五章 總結及致謝本次課程設計是我收獲挺大的一次設計。設計是我們將來必需的技能，這次課程設計恰恰給我們提供了一個應用自己所學知識的機會。     首先，要感謝學校給我這次課程設計的機會，我們能順利地完成這次課程設計，是離不開張斌老師的關心與指導，以及我的搭檔陸海波的幫助。設計是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁、馬虎，尤其對我們電氣自動化專業來說，要求設計系統要有很好的可靠安全性。我們要熟練地掌握課本上的知識，而且必須要有足夠的耐心，要有堅持的毅力。在整個設計過程中，在老師的耐心指導下，我仔細地查找資料，深刻地體會到整

23、個設計需要反復實踐，其過程很可能相當煩瑣，有時花很長時間計算出來的數據還是需要重做，那時心中未免有點灰心，有時還特別想放棄，但是此時更加需要靜下心，查找原因。    總體來說，這次課程設計使我受益匪淺。在摸索如何設計電路使之實現所需功能的過程中，特別有趣，培養了我的設計思維，增強了實踐動手能力。在體會到設計的艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂，同時也為大四的畢業設計積累了不少的財富。通過這次的設計，我們的能力提高了不少，同時也希望老師給我們的作品多提點意見，讓我們能掌握更多的東西。參考文獻：1. 陳伯時主編電力施動自動控制系統北京：機械工業出版社1

24、9922. 朱英韜主編工廠電氣控制技術北京工業大學出版社，19913. 張用，楊定亞編著機床電氣控制上海，上海科學技術文獻出版社，19834. 陳伯時主編自動控制系統一電力傳動控制北京中央廣播電視大學出版社，19885. 張明達主編電力拖動自動控制系統北京： 冶金工業出版社1983附錄一：元器件清單表4-1 元器件目錄表序號代號名稱數量規格型號備注1M電動機1Y132S-42QS低壓斷路器1DW15-2003KM1KM2接觸器2CJ20-16A4FR熱繼電器1JR16B-20/35KT時間繼電器1JS7-2A6TC變壓器1CXB1007FU熔斷器2RL1-15熔體額定電流為6A8SB1停止按鈕

25、2LA19-11D紅色指示燈9SB2SB3起動按鈕2LA19-11D綠色指示燈10SQ1SQ2行程開關2JLXK1-111 附錄二：完整的系統電氣圖 教師見習報告總結期待已久的見習已經結束了，在龍巖三中高中部見習聽課，雖然只是短短的兩個星期，但感觸還是蠻深的，以前作為一名學生坐在課室聽課，和現在作為一名準教師坐在課室聽課是完全不同的感受，感覺自己學到了一些在平時課堂上學不到的東西。在這里，我獲得的不僅是經驗上的收獲，更多是教學管理，課堂教學等的理念，以及他們帶給我的種種思考。教育見習實踐過程：聽課。教育見習的主要目的是讓學生在指導教師的引導下，觀摩教師上課方法、技巧等。聽課是教育見習的主要內容

26、。我院規定在一周的見習中需完成至少6課的見習任務。我在教師的安排指導下，分別對高一、高二物理專業課型為主，其他課型齊頭的方式，積極主動的完成了聽課任務，收到良好的效果。我聽的第一節課是高二（8）班，這是一個平衡班，水平不如實驗班高。在上課前。科任老師已經跟我說了這個班的紀律是比較差的，而且成績也不是很好。在我聽課期間，確實有幾個學生在課堂上說話，但是我發現了一個有趣的現象，這個現象我在往后的幾個班都發現了，就是絕大部分的學生的學習熱情都好高漲，積極舉手發言，積極參與課堂活動。我跟老師們提起這個現象的時候，科任老師就跟我說，一個班里不可能所有的學生都能全神貫注地聽完一節課，所以作為一名教師，應該

27、想辦法吸引學生的注意力，調動的積極性，比如可以以小組為單位，以搶答計分的形式調動學生的積極性，這樣課堂氣氛就會活躍起來了。在為期兩周的見習工作中，我真的有很大的感觸，我第一次感受到自己已經從一名學生向一名教師靠近，走在校園里，每當有學生叫我一聲老師，我在感到無比自豪的同時，還感受到了自己的責任。見習工作結束了，我要回到學校繼續我的學習了，但是我會好好記住我從*中學學到的一切，并應用于我的專業學習中去。一、教學管理理念 在龍巖三中，從領導階層到一位普通的科任老師，都秉承以學生為主體的宗旨進行學校的管理，進行教學工作的開展。作為一個課程改革的示范學校，一個教育實驗基地。這所學校鼓勵著老師

28、做各種研究，各種改革。每個班主任都有著自己的管理經驗與管理宗旨。有了這種思想的自由，自然這里也就充滿著探索與嘗試，從而有所創造與進步。在我見習的班集體中，班主任對他的學生說：“我要讓你們成為學習型的管理者，也是管理型的學習者。”這樣一句簡單的話，讓我感到這里老師進行班級管理的良苦用心。他們關心的不只是學生的學習，更多的是從一個完整的人的概念出發，去培養學生多方面的素質。二、教學理念 在見習期間，借著錄課的機會，我聽了很多的市級，校級的公開棵，還有理科實驗班的課。在這些課堂上，讓我看到教學改革正在悄然進行，有意識的老師正在努力體會“以學生為主體”的課堂模式。學生的創造也逐步成為教師追求的教學效果。其次，這里的老師也都在適應著多媒體教學，信息化教學，使得課堂更加生動，資源更加豐富，學生獲取學習資源的渠道也就更多。盡管，這種教學理念、教學模式的推廣仍然有很長的路，但似乎也并不遙遠，相信，這股改革的浪潮會給教育領域帶來很大的沖擊。 三、實際工作經驗 在上面，是我在這所學校感受最深刻，也是認為最有意義的收獲。實際工作經驗上，由于在指導老師的指導下，也獲