毕业设计（论文）基于PLC的金属切削机械控制系统的设计.doc

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1、毕 业 设 计 论 文题 目 基于PLC的金属切削机械控制系统的设计与研究 （院）系 电气与信息工程系 专业 自 动 化 班级 0103 学号 0101110131 学生姓名 导师姓名 完成日期 湖南工程学院毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目： 基 于 PLC 的 金 属 切 削 机 械 控 制 系 统 的 设 计 与 研 究 姓名 朱 琴 系别 电气与信息工程系 专业 自动化 班级 0101 学号 0101110131 指导老师 赖 指 南 教研室主任 唐 勇 奇、赵 葵 银 一、 基本任务及要求： 以PLC为核心，设计一个金属切削机械电气控制系统。 1.要求该控制系统能使金属切削机械

2、具有全机全自动、全机半自动、单机半自动和单机手动四种工作方式，且能使各种工作方式不相互发生冲突，能满足机床回转工作台微抬回转低回反靠定位夹紧各工位动力头按各自的程序完成一次加工循环拔销和松开的整个工艺过程要求，具有预开、启动、预停、紧急停止、紧急后退和计数功能，具有各动力头、检查机构和转位机构的在线离线选择功能，具有超节拍保护、短路保护、过载保护、失压保护等功能。 2.要求设计者确定控制系统的总体设计方案；确定PLC的型号规格；确定PLC I/O元件；列出PLC I/O元件分配表；设计电动机的电器控制系统原理图；设计金属切削机械的公用程序，单机单步程序，全机半自动程序，全机自动回原点程序；上机

3、调试程序；编写设计说明书和使用说明书。 二、 进度安排及完成时间： 第24周：明确设计任务和要求，收集设计资料，查阅有关文献，了解本课题的研究现状、存在问题、实际意义和发展前景，撰写文献综述和开题报告，开题报告上传到FTP。 第56周：毕业实习、撰写实习报告。 第7周：确定控制系统的总体设计方案。 第8周：设计电动机的电器控制系统原理图，确定PLC的型号规格，确定PLC I/O元件，列出PLC I/O元件分配表。 第911周：设计全自动机床的公用程序，单机单步程序，全机半自动程序，全机自动回原点程序。 第12周：上机调试程序。 第1314周：编写设计说明书和使用说明书。 第15周：修改、完善、

4、整理、装钉设计资料。 第16周： 准备答辩；答辩。 目 录摘 要 Abstract第1章 绪论11.1 控制系统在金属切削机床中的作用与地位11.2 控制系统的类型、特点及应用场合11.2.1继电器控制系统1 1.2.2计算机控制系统1 1.2.3可编程序控制器控制系统2 1.2.4控制系统的发展趋势31.3 课题来源与主要设计内容简介41.3.1课题来源41.3.2课题主要设计研究内容4第2章 控制方案的论证2.1 控制对象概述62.2 设计要求6 2.2.1对各电动机的控制要求62.2.2对工作方式的设计要求6 2.2.3对操作的设计要求72.2.4对特殊环节的设计要求72.3 控制方案的

5、论证72.3.1电动机拖动部分72.3.1液压拖动部分7第3章 控制系统的硬件设计93.1 电动机电器控制线路设计93.1.1电动机和电器元件的配置93.1.2电动机型号的选择93.1.3电器元件型号的选择103.1.4主电路和控制电路电源的确定123.1.5主电路设计123.1.6控制电路的设计133.1.7其他电路的设计143.2 攻丝电机及液压拖动部分的PLC控制系统硬件设计153.2.1系统输入元件和输出元件型号的确定153.2.2 PLC机型的选择153.2.3 PLC I/O元件的分配153.2.4 PLC的I/O接线图18第4章 控制系统的软件设计194.1 PLC程序的总体设计

6、194.2 各部分程序的作用及设计过程194.2.1公用程序194.2.2全机半自动程序214.2.3单机单步程序284.2.4全机自动回原点程序314.3 小结34总结35参考文献36致谢37附录A 基于PLC的金属切削控制系统的设计图表38附录B 使用说明书69摘 要 “金属切削机床”的控制系统属于开关量控制系统。可供选择的控制系统有：继电器控制系统；计算机控制系统；可编程序控制器控制系统。目前PLC程序控制器以其可靠性高、适应性强、设计调试方便等优点，在很多工业部门已经取代前两种控制系统。本文首先分析了机床的工作原理，在此基础上，进行了系统控制方案的确定。电动机拖动部分（除攻丝电机）采用

7、继电器控制方案进行控制；液压拖动部分和攻丝电机采用PLC控制方案进行控制。电动机控制线路中，包括电动机主电路、控制电路及辅助电路的设计过程，同时也给出了电器元件的选择；液压传动PLC控制系统的设计中包括：选择正确的PLC的机型；列出PLCI/O元件的分配表；绘出PLC接线图；用户程序详细的设计过程。在“基于PLC的金属切削控制系统”的设计中，本人采用了指导老师开发的“跳步设计法”。使用该方法,大大节省了单机单步程序中所用到的按钮及其所对应的PLC的输入点，节省了开支。关键词：控制系统、PLC、设计、控制方案、跳步设计法AbstractThe controller system of the m

8、etal-slice-pared machine tool belongs to the switched variable controller systems. It can be provided as the controller systems: the Relay Controller System; The Programmable Logical Controller System; The PLC is currently high with its credibility, strong with its adaptability, and convenient with

9、its design and adjustment. It has already replaced the fore two kinds of controller systems in a lot of industry sections. This text firstly analyses the work principle of the machine tool, and makes certain the project of the controller system on this foundation. The part of the electromotor, not i

10、ncluding the silk-offended electromot or, is controlled by the Relay Controller System; the part of the liquid-pressed electromotor and the silk-offended electromotor is controlled by the PLC system. The circuit of the electromotor controller system includes the main electric circuit of electromotor

11、, the controlling circuit, and auxiliary-controlling circuit, giving the choice of the electric components; In the design of the liquid-pressed electromotor PLC system, it includes the choice of the PLC components, lists the allotment form of the components of PLCI/ O, draws the PLC line diagram, an

12、d gives the detail design process of the customer procedure. In the design of the PLC system of the metal-slice-pared machine tool, it adopts the step-jumped designing methods, which is developed by my teacher. Using the methods, it can save the buttons, which is used by the single machine and the p

13、rocedures, PLC import orders, and the expenditure. Keywords: the controller system, PLC, design, the controller project and the step-jumped designing methods。第1章 绪论1.1 控制系统在金属切削机床中的作用与地位控制系统是金属切削机床的指挥控制中心。 金属切削机床对产品所有零件的加工只有在控制系统的指挥下才能进行。因此,控制系统性能的好坏、自动化水平的高低直接影响到机床的整体性能及加工质量。此外，控制系统性能的好坏对于提高劳动产品的产量

14、和质量也有着极大地影响。当然也会影响到该企业的市场竞争力。所以对金属切削机床控制系统的设计与制作要引起足够的重视。要提高机床的性能，除了要提高该机床机械部分的性能外，还要提高该机床的控制系统的性能。1.2 控制系统的类型、特点及应用场合目前就控制系统来说,有三种可供选择：继电器控制系统；计算机控制系统；可编程序控制器控制系统。PLC程序控制器以其可靠性高、适应性强、设计调试方便等优点，在很多工业部门已经取代前两种控制系统。1.2.1 继电器控制系统继电器是一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关3。继电器控制系统的控制功能是用硬件继电器（或称物理继电器）实现的。多年来，人们用电磁继电器控制顺序型的

15、设备和生产过程。就单台继电器控制系统而言，其工作可靠性是比较高的。而且继电器本身也不贵。所以对于小型的、要求不复杂的控制对象来说，采用继电器控制系统是可行的。但是对于复杂的控制系统来说，所需的继电器很多。任何一个继电器的故障都会影响到整个系统的正常运行，查找和排除故障往往是非常困难的；由于该控制系统靠硬件接线，所以程序的更改比较困难，所以它的适应性比较差，不适应经常要求变更程序的产品的设计。当要求生产小批量、多品种的产品时，继电器控制系统是不能够满足要求的。1.2.2 计算机控制系统计算机控制系统的程序采用指令编程，程序可以替代一部分硬件，而且程序便于维修。与继电器控制系统相比较，其控制电路的

16、故障点相应减少；其适应性、通用性与灵活性都有提高；而且因为它是由电子器件组成，所以比继电器控制系统体积小、重量轻而且耗能少。但是计算机控制系统对环境的要求比较高，其抗干扰能力不强；在制作中还需要印刷电路板，其外部I/O接线需要用插座从一双电路板上引出，既不方便也不可靠；在编程的时候用的是汇编语言或C语言，比较麻烦，不易被工厂的电气人员掌握。因此计算机控制系统的应用范围还是很受限制。1.2.3 可编程序控制器控制系统可编程序控制器的特点：(1) 可靠性高，抗干扰能力强PLC是专为工业控制而设计的，在硬件方面采用了电磁屏蔽、光电隔离、模拟量和数字量滤波、优化电源电路等措施，并对元件进行了严格的筛选

17、；在软件方面则采取了警戒时钟、故障诊断、自动恢复等措施，利用后备电池对程序和动态数据进行保护。因此，PLC是有其他工业控制设备无可比拟的高可靠性。(2) 编程方法简单易学 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，梯形图语言形象直观，易学易懂。梯形图语言实际上是一种面向用户的高级语言，可编程序控制器在执行梯形图程序时，用结实程序将它“翻译”成汇编语言再去执行。由于可编程序控制器运算速度的不断提高，对于一般的控制设备来说，执行速度完全满足要求。PLC使用简单，一般情况下，不需要考虑接口问题，只需要用螺丝刀就可以完成全部接线工作。PLC可以采用一种面向控制过程的梯形图语言，它与继电器原理图非常

18、接近，电气工人可以在短时间内学会。因此，世界上许多国家的可编程序控制器生产公司都将梯形图语言作为第一用户语言。(3)功能完善，应用灵活PLC的基本功能包括数字和模拟量输入/输出、算术和逻辑运算、定时、计数、移位、比较、代码转换等，其扩展功能有批数据传送、排序查表、中断控制、函数运算、通信联网、PID闭环控制、监控报警等，可以组成功能完善的控制系统。(4) 系统的设计、安装、调试工作量少可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。可编程序控制器的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系

19、统，设计梯形图所花的时间比设计继电器系统电路花的时间要少得多。可编程序控制器的用户程序可以在实验室模拟实验，调试好后再将可编程序控制器安装在现场调试。调试过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决。(5) 环境要求低，适应性强可编程序控制器采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，使之具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业现场。可编程序控制器已被广大用户人为最可靠的工业控制设备之一。(6) 维修工作量小，维修方便可编程序控制器的故障率很低，并且有完善的自诊断和显示功能。可编程序控制器或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据可编程序控制器上的发光二极管或

20、编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。正因为它的这些优点，几乎所有自动化领域内的控制系统的设计，可编程序控制器都能够做到。继电器控制系统与计算机控制系统不能做到的，它也可以做到。可编程序控制器的应用领域：（1）开关量逻辑控制可编程序控制器具有“与”、“或”、“非|等逻辑指令，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑、定时控制与顺序逻辑控制。开关量逻辑控制可以用于单台设备，也可以自动生产线。（2）运动控制可编程序控制器使用专用的运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。可编程序控制器的

21、运动控制功能广泛用于各种机械。（3）闭环过程控制可编程序控制器通过模拟量I/O模块，实现模拟量与数字量之间的AD转换和DA转换，并且对模拟量实行闭环PID控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有PID闭环控制功能。可编程序控制器的模拟量PID控制功能已经广泛应用于塑料挤压成形机等设备，以及轻工、化工等行业。（4）数据处理现代的可编程序控制器具有数学运算、数据传诵、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。数据处理一般用于大型控制系统，也可以用于过程控制系统。（5）通信联网可编程序控制器的通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他

22、智能控制设备之间的通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。1.2.4控制系统的的发展趋势由于本课题采用的是以PLC为核心的设计。因此下面就以可编程序控制器为例，介绍控制系统的发展趋势。随着微处理技术的发展，可编程序控制器也得到了迅速的发展，其技术和产品日趋完善。它不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需要，而且竟通信技术和信息处理技术融为一体，其功能日趋完善。今后，PLC将主要朝着以下两个方向发展：一个是向超小型、专用化和低价格方向发展；另一个是向高速多功能和分布自动化网络方向发展。总的趋势如下：（1）CPU的处理速度进一步加快4目前PLC的

23、CPU与微型计算机的CPU相比，还处在比较落后的地步，最高的也仅仅处在80486一级。将来会全部使用64为RISC芯片，实现多CPU并行处理或分时处理或分任务处理，实现各种模块智能化，且部分系统程序用门阵列电路固化。这样一来CPU执行指令的速度将达到纳秒级。（2）控制系统分散化根据分散控制、集中管理的原则，PLC控制系统的I/O模块将直接安装在控制现场，通过通信电缆或与光纤与主CPU进行数据通信。这样一来使控制更有效，系统更可靠。（3）可靠性进一步提高随着PLC进入过程控制的领域，对PLC可靠性的要求进一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步得到应用，不仅会有CPU单元冗余、电源单元冗余、I/O单

24、元冗余，而且整个系统都会实现冗余。（4） 控制与管理功能一体化为了满足现代化大生产的控制与管理的需要，PLC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使PLC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。1.3 课题来源与主要设计内容简介1.3.1 课题来源 工业中，不同企业生产的产品是不相同的，产品加工的工艺过程及其控制系统的控制过程也是不相同的，在市场上很难买到甚至于无法买到完全满足企业要求的控制系统。因此就需要自己设计控制系统。对于我们这些即将步入社会的自动化专业毕业生来说，这时候就需要有控制系统设计的初步的理论知识和实践经验，为自己以后进入工厂做设计打下基础。因此研究本课题

25、是非常有必要的。1.3.2 课题主要设计研究内容本金属切削机床的机械部分主要由钻孔、检查、扩孔、攻丝、转位、上下料等工位和回转工作台、定位机构、夹紧机构组成。可对工件进行钻孔、扩孔、攻丝等工序的加工。各工位动力头主轴的旋转运动由电动机拖动，而定位机构、夹紧机构和检查机构、转位机构、夹紧与松开等运动则由液压系统拖动。电动机和液压系统的运行由PLC控制系统控制。本金属切削机床控制系统具有全机全自动半自动、单机半自动手动和全机自动回原点五种工作方式；能对机床进行预开、启动、预停、紧急停止和紧急后退等操作；具有超节拍保护、失压保护和电动机过载保护等功能。总的来说，该设计是由两部分组成。一是电动机控制部

26、分，二是液压拖动部分。电动机控制部分主要是用继电器控制，该设计中的“启动”、“停止”、“短路保护”、“过载保护”、“失压保护”都是受这部分的控制；而液压拖动部分则是由PLC进行控制的。PLC控制系统的设计中：硬件方面：可编程序控制器的型号选择和硬件配置；软件方面：程序的设计。包括公用程序、手动程序、全自动程序、半自动程序。其中公用程序与手动程序都是靠经验设计法设计的。而全自动程序与半自动程序则是使用顺序功能图一步一步进行设计的。第2章 控制方案的论证2.1控制对象概述该金属切削机床主要完成对零件的钻孔、扩孔、攻丝等工序的加工，能自动传送零件，按照工艺流程分三个工位进行加工，并安排一个装卸工位来

27、装卸工件。其基本结构如图2.1所示：当用人工将一个工件安装在夹具上，且三个加工工位的动力头已加工完成，并退回到原位后，回转工作台自动微抬。抬起到位，回转工作台自动转位。转位到位后，自动定位夹紧。夹紧后，即向各工位发出向前主令，各工位动力头按自己的程序进行加工。与此同时回转机构自动复位，为下次转位作准备。各工位加工完成，向系统汇报完成信号。同时各工位动力头自动退回原位，回到原位后，即向系统汇报原位信号。当所有工位动力头都回到原位，装卸工位又装好了新的工件时，则系统又可开始进行下一个循环的加工。本组合机床的进给运动由液压传动系统拖动，液压泵所消耗的最大功率是3KW。冷却泵为90W。钻孔动力头加工的

28、孔的最大直径为45mm。扩孔动力头最大扩孔的直径是25mm。攻丝动力头攻丝的最大深度是35mm。2.2设计要求2.2.1对各电动机的控制要求其中液压电机、冷却泵电机、扩孔电机、钻孔电机在整个工作过程中不需要“启动”与“停止”的经常转换，也不需要正反转，只要在工作人员在自动线现场时启动运行，在人员离开自动线现场时停止。只要能实行“起、保、停”控制即可。而攻丝动力头主轴在工作过程中有“正转攻丝”与“反转退丝”的区别，而主轴的正反转由拖动电机实现的。因此，对攻丝主轴电机应能实现“正反转”控制。2.2.2对工作方式的设计要求 要求该控制系统能使金属切削机械具有全机全自动、全机半自动、单机半自动和单机手

29、动、全机自动回原点五种工作方式。全机全自动方式是设计中最重要的部分，它用来实现在无人参与的情况对成批工件进行自动地连续加工。全机半自动方式主要用于自动线组装或检修完成后，以及工人交接班时对产品的的单件检查。单机半自动方式主要用来检查或调整各单机一个工作循环的运行状态。单机手动方式主要用来检查或调整各单机每一工步的运行状态（如行程的长短、夹紧力的大小等）。全机自动回原点方式用来快速而方便地将自动线中处于任意位置或状态的个单机自动地调整到各自的初试位置。2.2.3对操作的设计要求具有预开、预停、紧急停止、紧急后退和计数功能。预开：各项准备做好，按该钮，若开机条件具备，电铃响，提醒人员离开；预停：出

30、现超节拍或者是有异常、不会引起严重后果，但长此下去会造成故障时按该钮，会在本工作周期完后再停止；紧急停止：出现紧急故障时起保护作用。2.2.4对特殊环节的要求应该有保护、信号显示及故障报警环节。保护环节：具有超节拍保护、短路保护、过载保护、失压保护等。超节拍：如果机床的刀具有磨损，那么其加工物件的直径就会小于预定值，则工作周期也会小于预定值。这种情况下就需要超节拍保护，避免次品的增多；失压保护：当电网中断供电后，如果人员忘记拉闸就离开了，若电网重新供电后会引起生产设备的损坏，甚至人身事故。因此，必须加保护措施。有失压保护环节后，即使人员忘记拉闸了，控制系统也会自动切断电源。信号显示（信号灯指示

31、）：包括工作方式显示；工作过程显示；故障显示。2.3控制方案的论证2.3.1电动机拖动部分液压电机、冷却电机、扩孔电机、钻孔电机根据它们的设计要求,可以采用“起保停”电路设计。因为这种控制电路无须任何中间继电器，接线方便，设计安装量也不大。因此宜采用继电器控制方案来控制。其最大的优点就是能节省开支。若用单片机控制方案，会增大接口电路的设计；若用PLC控制方案，会占用输入点，引起投资的增大。因此不宜用这两种控制方案。攻丝电机因为有“正转”与“反转”之分，需要根据机械设备的工作进程来决定其“正、反转”15。若采用继电器控制方案，则需一定数量的中间继电器，这会使设计、安装、接线工作量增大，程序更改不

32、方便。而且容易出故障；若采用单片机控制方案，对环境的要求高，抗扰能力差，也不适宜采用。所以采用PLC来控制。2.3.2液压拖动部分在液压拖动部分，各工位动力头滑台、转位机构的向前与向后、夹紧与松开等运动都是由液压系统拖动。这些动作都是根据条件一步步进行的。因为液压拖动部分的每一步都需要根据一定的条件来转换，所以如果采用继电器控制方案，则需要用到大量的中间继电器，那样安装、接线工作量会很大，而且更改程序也极不方便，当出现故障时也不易查找和排除。若采用单片机控制方案，则需要为其设计制作印刷电路板和接口电路等，还要焊接，设计安装工作量大，而且对工作环境要求比较高。就金属切削机床所在的工业现场而言，采

33、用该方案时，其可靠性不能得到保证。因此，对液压拖动部分也不宜采用单片机控制方案来控制。根据设计的实际要求，需要的是能适应经常变动、可靠性强、易于维修的控制系统。因此选择采用可编程序控制器方案来控制最合适。这是因为该控制方案的可靠性高，抗干扰能力强，无需担心工业现场的恶劣环境会对PLC设备产生影响；编程方法简单易学，采用形象直观，易学易懂的梯形图语言；系统的设计、安装、调试工作量少，用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少；环境要求低，适应性强可编程序控制器采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，使之具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上

34、，可以直接用于有强烈干扰的工业现场；维修工作量小，维修方便可编程序控制器的故障率很低，并且有完善的自诊断和显示功能。第3章 控制系统硬件设计3.1电动机电器控制线路的设计金属切削机床电器控制线路包括液压泵电机、冷却泵电机、钻孔、扩孔、攻丝动力头主轴电机的主电路、控制电路和辅助电路三个部分。主电路、控制电路和辅助电路的设计内容包括这些电路电器元件的配置、型号的选择以及线路中的主电路、控制电路、辅助电路原理图的设计。3.1.1电动机和电器元件的配置在电器控制线路中,应配置以下元件:三相鼠笼式异步电动机、刀开关、万能转换开关、二位置旋钮、按钮、接触器、热继电器、熔断器、控制变压器等。这些元件的作用如

35、下：1.刀开关：在机床上，主要用作电源开关,起隔离电源、安全检修的作用。2.万能转换开关：(1)工作方式选择开关：用于各种工作方式的选择。“回原点”、“手动”、“单机”、“自动”、“半自动”的相互转换。(2)单机选择开关：用于各单机的选择。“钻孔”、“扩孔”、“攻丝”电机的选择。3. 二位置旋钮： SA3、SA4、SA5、SA6分别对回转工作台钻孔电机、扩孔电机、攻丝电机作在/离线选择；SA7、SA8分别控制HL、EL；SA9控制PLC电源的通断。4按钮：用来接通或断开电路中的电流。5接触器：用来接通或断开电动机或其他负载主回路的自动切换电器。KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6分别

36、对液压泵电机、冷却泵电机、钻孔、扩孔、攻丝动力头主轴电机起控制作用。6、热继电器：根据对象的温度变化来控制电流流通的继电器，即是利用电流的热效应而动作的电器，它主要用来保护电动机的过载。8、熔断器：主要用于短路保护。FU1对电源板、整个线路起短路保护作用；FU2用于控制电路的短路保护；FU3用于控制变压器的短路保护；FU4用于照明回路的短路保护；FU5用于信号灯供电电路的短路保护。9、控制变压器：根据负载电压的要求调节电压。TC的副边为电源指示灯HL提供6.3V电压，为机床照明指示灯EL提供36V电压。3.1.2电动机型号的选择1.电动机的选择：电动机是机床电力拖动系统的拖动元件，在电动机的选

37、择内容中，功率的选择是首要的，同时，电机的转速、型式、电压等的选择也是必要的7。液压泵电机与冷却泵电机都是按经验选择。液压泵电机选择额定容量为3KW，冷却泵电机选择额定容量为90W。另三个电机的选择如下：（0.8） (1)钻孔动力头主轴拖动电动机M3的选择钻孔动力头主轴拖动电动机功率的计算公式P=0.0646D1.19 式中 P主拖动电动机功率,KW；D最大钻孔直径，m 。该机床钻孔动力头加工的孔的最大直径为45mm，需要的拖动功率为1.95KW,因此选择额定功率为3KW的电动机。(2)扩孔动力头主轴拖动电动机M4的选择扩孔动力头主轴拖动电动机功率的计算公式P=0.035D1.225式中 P主

38、拖动电动机功率,KW；D最大扩孔直径，m 该机床扩孔动力头最大扩孔的直径是25mm，需要的拖动功率为2.11KW，因此选择额定功率为3KW的电动机。(3)攻丝动力头主轴拖动电动机M5的选择攻丝动力头主轴拖动电动机功率的计算公式P=0.004D1.7式中 P主拖动电动机功率,KW；D最大攻丝深度，m 。该机床攻丝动力头攻丝的最大深度为35mm，需要的拖动功率为1.98KW,因此选择额定功率为3KW的电动机。3.1.3电器元件型号的选择1.刀开关QS：不带融断器式刀开关主要有HD型及HS型，带融断器式刀开关有HR3系列10。2.熔断器：熔断体额定电流是个主要的技术参数。熔断体的额定电流IR可按下列

39、关系选择IR=（1.5-2.5）IN。式中IN-异步电动机的额定电流。3.接触器：机床用的是交流接触器。常用的有CJ10、CJ12、CJ20等系列交流接触器。交流接触器主触点电流可根据下面经验公式进行选择：IN=PN1000/KUN4、热继电器：热继电器的额定电压和额定电流应大于或等于被保护电动机的额定电压和额定电流。从一个产品系列中选择热继电器的具体规格时，主要是依据额定电流值。5、中间继电器：选用中间继电器的主要依据，一是继电器触点的额定电流应满足被控电路的要求；二是继电器触点的品种和数量必须满足控制电路的要求。6、控制变压器：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

40、源电压的数值。该机床所用到的电动机和电器元件型号的选择见表3.111。表3.1 电器元件明细表序号电器元件名称电器元件代号型号数量技术数据1刀开关QSHR3-100/341220V， 100A2工作方式转换开关SA1LAY3-X/21220V， 10A3单机选择开关SA2LAY3-X/21220V， 10A4在/离线选择开关SA3-SA6LAY3-X/24220V， 10A5工作开关SA7、SA8、SA9KN3-2-13220V，5A6功能按钮SB1-3；SB5-23LA19-1122220V， 5A7急停按钮SB4LA19-01JZ1220V， 10A8限位开关SQ1-SQ5SQ11-SQ1

41、3SQ21-SQ23SQ31-SQ34LX5-1115220V，15A9液压电机M1Y132M-413KW，6A10冷却电机M2AOB-25190W，0.5A11钻孔电机M3Y100L-213KW，5A12扩孔电机M4Y100L-213KW，5A13攻丝电机M5Y100L-213KW，5A14液压电机接触器KM1CJ20-631f=1200,380V63A,电寿命120万次15冷却电机接触器KM2CZ0-40/021f=600,380V,40A,电寿命30万次16钻孔电机接触器KM3CZ0-40/201f=1200,380V,40A,电寿命50万次17扩孔电机接触器KM4CZ0-40/201f

42、=1200,380V,40A,电寿命50万次18攻丝电机接触器KM5CZ0-40/201f=1200,380V,40A,电寿命50万次19攻丝电机接触器KM6CZ0-40/201f=1200,380V,40A,电寿命50万次20热继电器FR1JR16B-1502380V，150A21热继电器FR2-FR5JR16-20/303380V，60A22熔断器FU1、FU2、FU3BZ0023熔体10A23熔断器FU4、FU5BZ0012熔体5A24变压器TCYH-60B1220V, 35W25信号灯HLA57-4367V，1W26照明灯ELDH3132136V，1W27蜂鸣器BU701-2型124，

43、0.15A29电铃BEVC41-75型124V3.1.4主电路和控制电路电源的确定机床主电路采用380220V三相交流电源。是鉴于以下两个原因1：（1） 该机床选择的电动机是额定电压为380V的三相鼠笼式异步电动机（2） 380220V三相交流电源易获取。（3） 220V向控制电路和降压变压器供电。3.1.5主电路设计液压泵电动机的作用是：拖动液压泵；为液压系统提供动力2。冷却泵电动机的作用是：对工具和加工面进行冷却，起保护作用，同时确保了加工的精度。钻孔、扩孔、攻丝电动机的作用是：为钻孔、扩孔、攻丝动力头主轴的旋转提供动力。其原理图如图3.1所示。图3.1 主电路原理图机床主电路为380V三相交流电源，接地类型是TN-S型。总电源由刀开关QS引入。交流接触器KM1是液压电动机M1接通和断开的接触器，FU1对电源板、整个线路起短路保护作用，FR1、FR2、FR3、FR4、FR5是其对应的电机M1、M2、M3、M4、M5过载保护用热继电器。攻丝要求电动机能正反转，所以M5电动机要有两个接触器KM5、KM6。3.1.6控制电路设计 控制电路对主电路各电动机的启动、停止进行控制，其原理图见图3.21。控制原理如下：四个电机都采用“起、保、停”电路进行控制。液压电动机的控制：按下按钮SB14，接触器KM1得电，液压电机转