机电、钻削加工控制系统设计.doc

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河南工业职业技术学院

《机电一体化》

课程设计（论文）

题目

钻削加工电气控制系统设计

学生姓名

马海龙

专业

机电一体化

班级

机电0806班

指导教师

田林红

目录

绪论....................................................................................................................3

第一章课程设计要求..........................................................................................4

1.1设计要求.....................................................................................................4

1.2课题要求.....................................................................................................2

第二章课程设计内容..........................................................................................4

2.1钻削加工的流程........................................................................................5

2.2继电器控制的电器原理.............................................................................7

2.3继电器控制的电器原理图........................................................................7

2.4电器原理图的符号意义..............................................................................8

2.5电磁阀的选择..............................................................................................9

2.6电器控制系统设计功能树.......................................................................11

2.7系统负载速度图.......................................................................................11

第三章机械传动设计.........................................................................................11

3.1限位开关SQ1的设计................................................................................11

3.2限位开关SQ2的设计...............................................................................12

3.3限位开关SQ3的设计................................................................................12

3.4.滚珠丝杠的介绍、选择及计算说明.........................................................12

3.5步进电动机的选用....................................................................................16

3.6蜗杆与滚珠丝杠配合................................................................................19

3.7钻削深度计算............................................................................................20

第四章调试及注意事项....................................................................................20

致谢.................................................................................................................22

参考文献...............................................................................................................23

绪论

一、课程设计的目的：

《机电一体化系统设计》课程设计是大学生在完成《机电一体化系统设计》等专业课学习后,进行综合性实践性教学环节，总的目的是在老师的指导下,使学生通过课程设计,对所学课程理论知识进行一次系统的回顾检查复习和提高,并运用所学理论,通过调研,设计一个机电控制方面的课题,受到从理论到实践应用的综合训练，培养学生独立运用所学理论解决具体问题的能力,具体有以下几点：

 1、通过检索查阅运用有关手册、标准及参考资料，培养起学生检索查阅资料、使用资料的方法和能力。

 2、通过回顾查阅课程理论知识、运用所学的基础课,专业技术课和专业课知识，培养学生根据实际问题正确设计总体方案,分析具体问题、进行工程设计的能力。

二、设计意义

钻床是指主要用钻头在工件上加工孔的机床。

通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。

钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、铰空或进行攻丝等加工。

钻床可分为以下类型：

一，台式钻床：

是安装在工作台上操作的一种小钻床，一般最大钻孔直径为12MM。

广泛用于小型维修工厂。

二，立式钻床：

主要用于钻、扩、铰、惚中小型工作上攻螺纹等，其最大钻孔直径25MM。

三，摇臂钻床：

主要用于对大中型零件的孔加工和螺纹加工，其最大钻孔直径50MM。

四，特殊钻床：

只用于特殊零件的加工。

比如深孔钻床、多轴钻床等。

钻床的加工特点：

加工过程中工件不动，刀具移动，将刀具中心对准孔中心，并使刀具转动（主运动）。

操作可以是手动也可是机动。

机电一体化的课程设计在机电一体化专业教学中占有重要的位置的，它关系到学生知识的综合运用和学生的动手能力的培养及机电类及机电产品开发的能力。

因此设计内容的选择很重要。

基于钻削加工电气控制系统的设计是典型的机电一体化系统，以此为设计内容有较强的教学研究意义。

第一章课程设计要求及内容

1.1设计要求

用继电器控制一条多工位加工线，其中第三工位的第一道工序为钻孔。

此工序的动作要求如下：

气动后，夹紧装置动作。

为确保其可靠夹紧，延时10秒钟，控制冷却油的电磁阀吸合。

同时，钻头向工件方向快进。

当接近工件时，限位开关SQ1动作，钻头开始慢进，开始钻削。

达到预定深度，限位开关SQ2动作，钻头快速退回。

回来原始位置，限位开关SQ3动作，钻头停止移动，钻削结束。

1.2课题要求

1）画出加工过程流程图

2）画出继电器控制的电器原理图

3）完成加工程序设计。

4）整理设计说明书，答辩。

第二章课程设计设计内容

2.1钻削加工的流程

钻削加工工序的动作要求如下：

启动后，夹紧装置动作。

为确保其可靠夹紧，延时10秒钟，控制冷却油的电磁阀吸合。

同时，钻头向工件方向快进。

当接近工件时，限位开关SQ1动作，钻头开始慢进，开始钻削。

达到预定深度，限位开关SQ2动作，钻头快速退回。

回来原始位置，限位开关SQ3动作，钻头停止移动，钻削结束。

流程图如图1

图1加工过程流程图

2.2继电器的控制原理

1）过程如下：

将工件放在工作台上，按下起动开关SB1，钻头旋转，同时夹紧装置动作将箱体夹紧，延时10s后，喷油控制继电器KM2得电，喷油电磁阀YV闭合冷却液流出，同时快进接触器KM2启动，钻头向箱体快进，到达距离箱体表面设定值时限位开关SQ1，进给继电器KM3得电，钻头快进变为工进，开始钻削。

步进电机控制滚珠丝杠旋转，蜗杆转动N圈时，霍尔传感器发出信号给限位开关，SQ2动作，快退接触器KM4得电，钻头由工进变为快退，退回到原位置时碰触限位开关SQ3,步进电机停止移动，钻头停止移动。

本工序结束，转到下一工序。

2.3继电器控制的电器原理图

1、控制原理图的绘制注意事项

1）在继电器电路图中，触点可以放在线圈的左边，也可以放在线圈的右边。

并联多的应放右边。

在串联电路中，单个触点应放在右边；在并联电路中，单个触点应放在下面。

2）设置中间单元，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，可设置该电路控制的辅助继电器它类似继电器电路中的中间继电器.

4）外部联锁电路的设立为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路。

图1中KM1KM3的线圈不能同时通电

图2.3继电器控制的电气原理图

2.4电器原理图的符号意义

SB1起动

SB2停止

K1夹紧控制继电器

K2喷油控制继电器

K3进给继电器

K4快退控制继电器

SQ1快进结束限位开关

SQ2进给到位开关

SQ3钻头退到原位开关

KM1夹紧控制接触器

KM2快进接触器

KM3进给接触器

KM4快退接触器

T1定时器

YV电磁阀

2.5电磁阀的选择

电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动.电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到电磁阀.

1）电磁阀的工作原理：

电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动.这样通过控制电磁铁的电流