CA6140车床地电气控制设计.pdf

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1、毕业设计(论文)CA6140CA6140 车床的电气控制设计车床的电气控制设计学院年级专业学号学生某某指导教师机电工程学院机械制造与自动化I/23word学号：201201010101毕毕 业业 论论 文文题目：基于 51 单片机设计的万用表系部：机电工程系专业：机电一体化技术某某：X 凯日期：2015 年 12 月 12 日指导教师：X 凯摘 要普通车床是车床中应用最广泛的一种，CA6140 普通车床是比拟典型的普通车床。由于 CA6140 普通车床的加工 X 围广，适于车削内外圆柱面，圆锥面以与旋转面，各种公制英制，模数和径节螺纹等，所以其结构复杂，而且自动化程度低，适用于单件II/23w

2、ord小批生产。CA6140 普通车床主要由机械本体和电气控制系统等组成。电气控制系统是普通车床的重要组成局部吧，在机械设备中起着神经中枢的作用。通过它对电动机的控制，能驱动生产机械，实现各种运动状态，达到生产加工的目的。不同的生产机械设备，或者同类型的机床设备，由于各自的工作方式、工艺要求不同，其电气控制系统也不尽一样。本文利用所学知识，以 CA6140 型卧式车床为例进展车床电气控制分析。关键词：CA6140CA6140；车床；电气控制；车床；电气控制III/23word目录第一章 CA6140 车床的概述 71.1、CA6240 车床的主要功能与特点 71.2、CA6140 车床的型号意

3、义与主要结构 7第二章 CA6140 车床对电气控制的要求 9第三章 CA6140 车床电气控制电路设计 103.1、主电路设计 103.2、控制电路设计 113.2.1、主轴电动机 M1 的控制 123.2.2、冷却泵电动机的控制 123.2.3、快速移动电机的控制 123.2.4、信号指示与照明电路 123.3、电路的保护环节 12第四章控制电路中各元件的选择与技术数据 144.1、电动机的选择 144.2、控制变压器的选择 144.3、熔断器的选择 154.4、导线的选择 154.5、电路中各元件数据 16第五章绘制综合电气控制原理图 18结论 20致谢 21参考文献 216/23wor

4、d第一章 CA6140车床的概述1.1、CA6240 车床的主要功能与特点CA6140 车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺纹、切断与割槽，并可以装上钻头或铰刀进展钻孔和铰孔等加工。本机床的主要特点是：主轴孔径大(72mm)，变速 X 围广(11-1600 转/分)；主轴支承采用双列向心短柱滚子轴承与 60 度接触角双向推力向心球轴承组合，动静刚度高，抗震型高。主传动齿轮全部采用淬火磨削；床身采用超音频淬火，导轨面硬度在 HRC45以上；精度保持性好。床头箱采用外循环润滑，有利于散热、降噪、防泄漏。操作系统简洁适用，指示明晰，定位准确，手感好。机床外形美观。床鞍和

5、横向拖板可以快速进退。尾座可卸荷；尾座套筒直径大，刚性好。1.2、CA6140 车床的型号意义与主要结构型号意义：如图1-1图1-1 CA6140车床型号意义7/23wordCA6140 车床主要由主轴箱、车身、刀架与溜板、尾座、溜板箱、进给箱、丝杠和光杠等部件组成如图 1-2。电动机的动力是由一台 7.6KW 笼型异步电动机通过 V 带传动，由主轴箱传到主轴，再由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转，变换主轴变速箱外手柄的位置，可以改变主轴的转速。进给运动也由主轴电动机拖动，主轴电动机传来的动力，经主轴箱，再由光杠或丝杠传至溜板箱，带动刀架作纵、横向进给运动。图 1-2 CA6140 车床主要结构

6、1-主轴箱；2-刀架；3-尾座；4-床身；5、9-床腿；6-光杠；7-丝杠；8-溜板箱；10-进给箱；11-挂轮8/23word第二章CA6140车床主要由主轴电动机、快速移动电机、冷却泵电机来实现各种运动方式，达到生产加工的目的。1.主轴电动机选用选用三相笼型异步电动机，不进展调速，为满足调速设计要求，采用机械变速。主轴要求正、反转，对于CA6140车床主轴的正反转由摩擦离合器来实现主轴正反转，电动机只作单向旋转。电动机容量不大，应采用直接启动。停车时为实现快速停车，一般采用机械或电气制动2.快速移动电动机采用点动控制，不需要正反转和调速，靠机械结构实现不同方向的快速移动。3.冷去泵电机与主

7、拖动电动机有着联锁关系，即冷却泵电动机应在主轴电动机启动后方可选择启动与否；当主轴电动机停止时，冷却泵电动机便立即停止。冷却泵电机不需要正反转和调速4.电路中应具有必要的保护环节、安全可靠的照明电路和信号指示。CA6140 车床对电气控制的要求9/23word第三章 CA6140车床电气控制电路设计3.1、主电路设计根据电气控制的要求，由接触器KM1、KM2、KM3 分别控制电动机 M1、M2、M3，具体电路图如图 3-1 所示。图 3-1主电路主电路中共有三台电动机，图中 M1 为主轴电动机，用以实现主轴旋转和进给运动；M2 为冷却泵电动机；M3 为溜板快速移动电动机。M1、M2、M3 均为

8、三相异步电动机，容量均小于 10kW，全部采用全压直接起动皆有交流接触器控制单向旋转。主轴电动机MI的运转和停止由接触器KM1的三个常开主触点的接通和断开来10/23word控制。电动机 M1 只需作正转，而主轴的正反转是由摩擦离合器改变传动链来实现的。电动机 M1 的容量小于 10KM,所以采用直接启动。M2 为冷却泵电动机,进展车削加工时,刀具的温度高，需用冷却液来进展冷却。为此，车床备有一台冷却泵电动机拖动冷却泵，喷出冷却液，实现刀具的冷却。冷却泵电动机 M2 由接触器 KM2 的主触点控制。M3 为快速移动电动机，由接触器 KM3 的主触点控制。带钥匙的低压短路器 QS 是电源总开关。

9、热继电器 FR1 和 FR2 分别作 M1 和M2 的过载保护，快速移动电动机 M3 是短时工作的，所以不需要过载保护。M2、M3 的容量都很小，加装熔断器 FU1 作短路保护。3.2、控制电路设计控制电路的供电电压是 110V，通过控制变压器 TC 将 380V 的电压降为 110V得到。控制变压器的一次侧由FU1 作短路保护，二次侧由FU2、FU3、FU4 分别作短路保护。如图 3-2 所示。11/23word图 3-2控制电路3.2.1、主轴电动机 M1 的控制SB1 是红色的紧急停止按钮，SB2 是绿色的启动按钮。合上 QS，主轴电动机M1 准备起动，指示灯 HL 亮，按下 SB2，K

10、M 线圈得电，KM 自锁触头闭合、KM 主触头闭合、KM 辅助常开触头闭合，主轴电动机 M1 起动运转。按下 SB1，KM 线圈失电，KM1 触头复位，电动机 M1 失电停转。3.2.2、冷却泵电动机的控制如果车削加工过程中，工艺需要使用却液时，合上开关 SA1，在主轴电动机M1 运转情况下，KM1 线圈得电，其主触头闭合，冷却泵电动机启动运转。由电气原理图可知，只有当主轴电动机 M1 启动后，冷却泵电动机 M2 才有可能启动，当M1 停止运行时，KM 常开触头断开,M2 也就自动停止。3.2.3、快速移动电机的控制快速移动电动机 M3 的启动是由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3 来控制，它

11、与中间继电器 KM3 组成点动控制环节。将操纵手柄扳到所需要的方向，压下按钮SB3，KM3 线圈得电，KM3 主触头闭合，快速移动电机M3 启动，溜板就向指定方向快速移动。3.2.4、信号指示与照明电路控制变压器 TC 的副边分别输出 24V 和 6V 电压，作为机床低压照明灯和信号灯的电源。EL 为机床的低压照明灯，采用 FU4 作短路保护，由开关 SA2 控制；HL为电源的信号灯，FU3 为信号灯的短路保护，合上电源开关 QS，信号灯 HL 亮，明确控制电路有电。3.3、电路的保护环节1、电路电源开关是带有开关锁 SA 的断路器 QS。机床接通电源时需用钥匙开12/23word关操作，再合

12、上 QS，增加了安全性。需要送电时，先用开关钥匙插入 SA 开关锁中并右旋，使 QS 线圈断电，再扳动断路器 QS 将其合上，此时，机床电源送入主电路 380V 交流电压，并经控制变压器输出 110V 控制电路、24V 安全照明电路、6V 信号灯电压。断电时，假如将开关锁 SA 左旋，如此触头 SA(2-3)闭合，QS 线圈通电，断路器 QS 断开，机床断电。假如出现误操作，QS 将在 0.1s 内再次自动跳闸。2、打开机床控制配电箱壁龛门，自动切除机床电源的保护。在配电箱壁龛门上装有安全行程开关 SQ2，当打开配电盘壁箱门时，安全开关的触头 SQ2(2-3)闭合，将使断路器 QS 线圈通电，

13、断路器 QS 自动跳闸，断开机床电源，以确保人身安全。3、机床床头皮带罩处设有安全开关 SQ1，当打开皮带罩时，安全开关触头 SQ114断开，将接触器KM1、KM2、KM3 线圈电路切断，电动机将全部停止旋转，以确保了人身安全。4、为满足打开机床配电箱壁龛门进展带电检修的需要，可将 SQ2 安全开关传动杆拉出，使触头 SQ22-3断开，此时 QS 线圈断电，QS 开关仍可合上。当检修完毕，关上壁龛门后，将 SQ2 开关传动杆复位，SQ2 保护作用照常起作用。5、电动机 M1、M2 由热继电器 FR1、FR2 实现电动机长期过载保护；断路器QS 实现全电路的过流、欠电压保护与热保护；熔断器 FU

14、、FU1 至 FU6 实现各局部电路的短路保护。13/23word第四章控制电路中各元件的选择与技术数据4.1、电动机的选择M1 主轴电动机：Y 系列电动机具有体积小、重量轻、运行可靠，结构巩固，外形美观等特点，起动性能好，具有效率高等特点，达到了节能效果。而且噪声低、寿命长、经久耐用。Y 系列电动机适用于空气中不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所。Y132-4-B3 型号电动机功率为 7.5kW，频率为 50Hz，转速为 1450 转/分，效率为 87%，堵转转矩为 2.2n.m，最大转矩为 2.3n.m，所以此类型电动机能符合电路配置，并能有效完成工作。M2 冷却泵电动机：AOB-25 机床冷

15、却泵是一种浸渍式的三相电泵，它由封闭式三相异步电动机与单极离心泵组合而成，具有安装简单方便.运行安全可靠.过负荷能力强.效率高.噪声低等优点，适合作为各种机床输送冷却液、润滑液的动力。此电动机输出功率为 90W，扬程为 4 米，流量为 25 升/分，出口管径为 1/2 吋，能有效配合 M1 电动机使用。M3 快速移动电动机：AOS5634 功率为 250W，电压为 380V，频率为 50Hz，转速为 1360 转/分，E 级4.2、控制变压器的选择首先查看电源电压、实际用电载荷和地方条件，然后参照变压器铭牌标示的技术数据逐一选择，一般应从变压器容量、电压、电流与环境条件综合考虑，其中容量选择应

16、根据用户用电设备的容量、性质和使用时间来确定所需的负荷量，以此来选择变压器容量。在正常运行时，应使变压器承受的用电负荷为变压器额定容量的 7590%左右。运行中如实测出变压器实际承受负荷小于 50%时，应更换小容量变压器，如大于变压器额定容量应立即更换大变压器。同时，在选择变压器根据线路电源决定变压器的初级线圈电压值，根据用电设备选择次级线圈的电压值，最好选为低14/23word压三相四线制供电。这样可同时提供动力用电和照明用电。对于电流的选择要注意负荷在电动机起动时能满足电动机的要求(因为电动机起动电流要比下沉运行时大 47 倍)。K2-100VA 机床控制变压器适用交流 50-60Hz，输

17、出额定电压不超过 220V，输入额定电压不超过 500V，可作为各行业的机械设备，一般电器的控制电源工作照明，信号灯的电源之用。此类控制变压器初级电压为 380V，次级电压分别为 110V、24V、6V。4.3、熔断器的选择其类型根据使用环境、负载性质和各类熔断器的适用 X 围来进展选择。例如：用于照明电路或小的热负载，可选用 RCIA 系列瓷插式熔断器；在机床控制电路中，较多项选择用 RL1 系列螺旋式熔断器熔断器的额定电压必须大于或等于被保护电路的额定电压；熔断器的额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。4.4、导线的选择在安装电器配电设备中，经常遇到导线选择的问题，正确选择导线是项十分

18、重要的工作，如果导线的截面积选小了，电器负载大易造成电器火灾的后果；如果导线的截面积选大了，造成本钱高，材料浪费。导线的载流量与导线截面有关，也与导线的材料、型号、敷设方法以与环境温度等有关，根据以下数据，主电路选择 BVR-2.5mm2 铜芯导线，控制电路 BVR-1mm2铜芯导线。铜线安全载流量(25)：1 平方毫米铜电源线的安全载流量6A14A2.5 平方毫米铜电源线的安全载流量28A4 平方毫米铜电源线的安全载流量35A6 平方毫米铜电源线的安全载流量48A15/23word10 平方毫米铜电源线的安全载流量65A16 平方毫米铜电源线的安全载流量91A25 平方毫米铜电源线的安全载流

19、量120A4.5、电路中各元件数据各元器件的型号、规格与数量等，如表 4-1 所示。表 4-1 CA6140 车床电气元件表符号元件名称M1M2M3KM1KM2KM3QSSB1SB2SB3SASA1SA2SQ1SQ2FR1FR2主轴电动机冷却泵电动机快速移动电机交流接触器交流接触器交流接触器低压断路器按钮按钮按钮型号Y132M-4-B3AOB-25AOS5634CJ0-10ACJ0-10ACJ0-10ADZ5-20LA 型LA 型LA 型规格7.5KW 1450r/min90W 3000r/min250W 1360r/min110V 10A110V 10A110V 10A380V 20A500

20、V 5A500V 5A500V 5A10A,三级10A,三级16/23数量111作用工件的旋转和刀具的进给供应冷却液刀架的快速移动1控制主轴电动机 M11111111111111控制冷却泵电动机M2快速移动电动机M3电源总开关主轴停止主轴启动快速移动电动机M3点动开关锁控制冷却泵电动机控制照明灯打开皮带罩时被压下电气箱打开时闭合M1 过载保护M2 过载保护钥匙式电源开关转换开关HZ2-10/3转换开关HZ2-10/3行程开关行程开关LX3-11KLX5-11KJR16-20/3热继电器0热继电器JR2-1wordTCFUFU1FU2FU3FU4ELHL变压器熔断器熔断器熔断器熔断器熔断器照明灯

21、指示灯K2-100RL1RL1RL1RL1RL1K-1，螺口DX1-0380/110/24/640A4A2A1A1A40W 36V白色,配 6V0.15A 灯泡11111111控制与照明用变压器全电路的短路保护M2、M3 的短路保护控制回路的短路保护指示灯回路短路保护照明回路的短路保护机床局部照明电源指示灯17/23word第五章绘制综合电气控制原理图依据国家电气制图规 X，按照设计要求，绘制详细的 CA6140 车床电气控制原理图，如图 5-1 所示。图 5-1 CA6140 车床电气控制原理图电路图说明如下：表 5-1接触器触头在电路图中位置的标记18/23word栏目触头类型举例左栏中栏

22、右栏主触头所处的图区号辅助常开触头所处的图区号表示一对辅助常开触头在图区 8，另一对常开触头在图区 10辅助常闭触头所处的图区号表示 2 对辅助常闭触头未用KM128 X210X2表示 3 对主触头均在图区 2表 5-2继电器触头在电路图中位置的标记栏目左栏右栏触头类型常开触头所处的图区号常闭触头所处的图区号举例KM2表示 3 对常开触头均在图3表示常闭触头未用区 33319/23word结论毕业设计论文的撰写可以反映出一个大学生在这大学三年里对所学知识的掌握情况，以与运用所学知识的情况，也是对着三年来所学知识的一次全面考核。本次毕业设计通过对 CA6140 车床的电气控制进展分析，再一次巩固

23、了大学所学的知识。在对整个电路分析过程中采取化整为零的方法，将整个电路分成假如干局部，然后再针对每个局部中每一条线路，每一个元件进展分析。培养了我综合运用所学的根底理论课，技术根底课，专业课的知识和实践技能去分析和解决实际操作中的一般工程技术问题的能力，使我建立了正确的设计思路，学会了如何把三年所学的理论知识运用到实践当中去。通过这次毕业设计，也使我认识到了我的不足之处，所学的根底知识还不够扎实。也充分认识到作为一名合格的技术化人才需要掌握的必备知识，为以后的开展奠定坚实的根底。20/23word致谢在整个毕业设计写作过程中，我通过查阅资料和参考文献，由原来的被动学习方式转为主动学习方式，增强

24、了自学能力和动手能力，是我在学习方面的突破吧。同时我学到做任何事情都应该具备那样的心态，首先做学问要一丝不苟，对于开展过程中出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径来解决，再做任何事情的过程中要有耐心和毅力，相信总有方法去解决问题的。而且要与人合作。这样做起事来事半功倍。在这次毕业设计完成之际，谨向我尊敬的指导教师周教师以诚挚的谢意和崇高的敬意。无论是查阅资料还是论文的撰写，周教师将她所知道的知识毫无保存的传授了给我，给予了我真诚的鼓励、中肯的建议和细心地指导。她严谨的治学作风给了我深刻的影响，从而慢慢改变着我，促使我在整个毕业设计中更加完善。另外我还要感谢在大学期间在学习上都给予我帮

25、助和传授知识的教师。是你们的精心教诲使我有了良好的专业知识，这也是我完成毕业设计的根底。最后，我再次衷心的感谢所有关心、支持、帮助过我的教师和同学，祝你们工作顺利、身体健康、幸福平安。参考文献21/23word1王本轶机电设备控制根底机械工业 20072韩满林设备控制根底电子工业 20033杨林建机床电气控制技术理工大学 20114郁汉琪机床电气控制技术高等教育 20065 X 德昌 杨机令电子电工技术根底地质 19956机床设计手册编写组编机床设计手册-第五册-机床电力传动与控制系统设计机械工业 19797君兰工作室机电一体化科学 20091李建勇机电一体化技术M：科学，2004：2李运华机

26、电控制M航空航天大学，2003：3芮延年机电一体化系统设计M机械工业，2004：4王中杰，余章雄，柴天佑智能控制综述J根底自动化，2006；(6)：5章浩，X 西良，周士冲机电一体化技术的开展与应用J农机化研究，2006；(7)：6梁俊彦，李玉翔机电一体化技术的开展与应用J科技资讯，2007；(9)：参考文献1尹志强机电一体化系统设计课程设计指导书M：机械工业20072X 建民机电一体化系统设计M3 版：高等教育2007参考文献：1芮延年：机电一体化系统设计M：机械工业出版衽，20042李建勇：机电一体化技术：科学，20043王俊普：智能控制M某某：中国科学技术大学，19964徐志毅：机电一体

27、化技术在支柱产业中的应用某某科学技术，1997参考文献：1X 晓英 X 晓霞：机电一体化技术在企业中的重要作用现代农业，2007 年 11期2章浩 X 西良周士冲：机电一体化技术的开展与应用农机化研究，2006，(07)3杨明路琴：机电一体化的研究现状与开展趋势 农机化研究，2006，(08)4孙锦秀邱燃：机械工业技术和产品开展的新趋向农机化研究，2006，(04)22/23word参考文献1X 建民机电一体化系统设计M：理工大学，20002廖效果，朱启逑数宁控制机床M某某：华中理工大学出版杜，19993赵松年机电一体化数控系统设计M：机械工业，19984安刚，龚鑫茂随机振动环境下结构的疲劳失

28、效分析J机械科学与技术，2000，191李建勇.机电一体化技术M.科学.2004.2高钟毓.机电控制工程M.清华大学.2002.3X 助柏.知识创新思维方法论M.机械工业.1999.中国1袁中凡.机电一体化技术M.:电子工业.2006.2殷际英.光机电一体化实用技术M.:化学工业.2003.某某农垦科技职业学院某某农垦科技职业学院毕业论文设计评语毕业论文设计评语论文题目指导教师评语:指导教师签字:年月日基于 PLC 的智能电风扇温度控制设计23/23评审委员会评语:评审委员会专家签字:年月日最后成绩:优良中合格不合格某某农垦科技职业学院某某农垦科技职业学院学生毕业论文辩论情况表学生毕业论文辩论情况表辩论人某某导师某某论文题目答辩委员会成员组长某某成员系教研室主任或秘书职称姜天文王敏所学专业辩论日期所在单位签名电气自动化年月日24/23辩论中提出的问题与回答的简要情况如不够填写可另附纸辩论委员会 组长签名教研室主任或秘书年月日25/23