课程设计课题.docx
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课程设计课题
课题一所设计的专用镗孔机床的概述及有关要求
1、机床概况
该设计备用于大批量生产某零件的镗孔与铰孔加工中。
其中加工精度与加工效率的要求均较高，宜采用专用设备。
机床主运动采用动力头，由Y100L-6型（1.5kw•4A）三相异步电动机拖动，单向运转。
该设备能行镗孔加工，当更换刀具和改变进给速度时，又能进行铰孔加工（有镗孔与铰孔加工选择），加工动作流程如图10-16所示。
图10-16加工动作流程图
进给系统采用液压控制，为提高工效进给速度分快进与工进两种且自动变换。
液压系统中的液压泵拖动为Y801-2型（750W、1.9A），由电磁阀（YV1-YV4）控制进给速度，其动作要求如下表10-3。
表10-3液压控制动作要求
YV1
YV2
YV3
YV4
快进
+
-
-
+
工进1（镗孔）
+
-
-
-
工进2（铰孔）
+
+
-
-
停
-
-
-
-
快退
+
-
+
-
为提高加工精度主轴，主轴采用静压轴承，由Y801-2型电动机拖动液压泵产生静压油膜。
2．设计要求
（1）主轴为单向运转，停车要求制动（采用能耗制动）。
（2）主轴电动机与静压电动机的连锁要求是：
先开静压电动机，静压建立后（由油压继电器控制）才能启动主轴电动机，而停机时，要求先停主轴电动机，后停静压电动机。
（3）主轴加工操作，采用两地控制。
加工结束自动停止，手动快退至原位。
（4）根据加工动作流程要求，设置镗孔加工及铰孔加工选择。
（5）应有照明及工作状态显示。
（6）有必要的电气保护和连锁。
3．设计任务
（1）设计与绘制电气控制原理图,选择电器元件,制订元件目录表.
（2）根据原理线路进行组件划分,设计并绘制工艺图,在下列项目中任选一项:
电器板元件布置图;电器板零件加工图;控制面板元件布置图;接线图及面板加工图;电气箱图样及总装接线图.
（3）编制设计说明,使用说明书与设计小结.
（4）列出设计参考资料目录.
课题二气流除尘机电气控制系统设计
1气流除尘机基本情况介绍
（1）用途及工作原理气流除尘机是制革业中专用于皮革除尘的先进设备。
皮革经过磨革工序后，要清除附着在皮革表面的皮屑微粒，除尘原理如图10-17所示，当皮革通过该机时，利用高速气流和吸尘装置即可清除附着在皮革两面的皮屑微粒，以满足下道喷浆工序的工艺要求。
这种先进的除尘工艺，取代了老式毛刷辊除尘的弊病，即由于静电附着效应，灰尘除不干净，使下道工序涂层质量难以保证。
本机适用于牛、猪、羊等皮革加工，输送速度为30m/min,46m/min两种，每小时能通过500张皮革，生产效率很高。
本机还配有布袋滤尘器，体积小，除尘效率高，并有电动抖灰尘机构，能确保操作工人身体健康和防止环境污染。
气流除尘机设有三组气室2（见图10-17），两组气室喷气口向下，一组向上。
由鼓风机产生的低压清洁空气，以15m/min的排气量，经三根直径为51cm的管道3，通过机内空气过滤器，进入气室，再从狭窄的喷气口（长1850cm,宽0.1mm）喷出，形成高压气幕，将附在皮革表面的灰屑吹扬起来，然后通过吸尘系统（三根直径为150mm的吸尘管1）经离心风机，进入布从袋滤尘器，滤尘后排出清洁气流。
（2）气流除尘机的电力拖动方式
皮革传送带有两种传动方式：
一种是采用双速异步电动机JD02-32-6/4（1/1.3KW、2.84/3.4A）拖动，以便根据不同类型皮革（例如猪皮、牛皮、羊皮等），选择不同的进料速度；另一种是根据需要采用直流电动机无级调速控制。
两种拖动方式均采用单向起停控制。
高压气流由LG15/02-08-1罗茨泵产生，其拖动电机为Y160L-4型（15KW、30.3A、1450r/min）三相异步电动机单独起停控制。
同时由4-62-1/4离心风机拖动电动机为Y132S2-2（7.5KW，15A、2900r/min）。
布袋滤尘器抖尘电动机，采用A06324（250W、0.806A、1400r/min）拖动。
按需要，每隔一定时间手动控制抖动一次（短时工作），大批量生产中也可以用自动定时抖尘控制。
2设计要求
1）设备投入使用时，必须先起动罗茨泵产生高压气流，然后起动送料、吸尘抖尘电动机。
由于罗茨泵拖动电动机容量较大，要求采用Y/△减压起动。
能自由选择两种送料速度或无级变速并能自动记录显示皮件数。
2）能根据需要起动抖尘电动机或自动定时抖尘，抖尘电动机每次起动工作1min后即自动停止。
3）根据需要设置电气保护。
4）根据需要设置电气保护
3．设计任务
1）设计并绘制电气原理图，选择电器元件，编制元件目录表
2）设计并绘制工艺图，在下列项目中任选一项：
电气板元件布置图；接线图及电器板零件加工图；电气箱控制面板元件布置图；接线图及面板加工图；电子计数器印板元件及印制电路板；电气箱及总装接线图。
3）编制设计说明书、使用说明书及设计小结。
4）列出设计参考资料目录。
课题三千斤顶液压缸加工专用机床电气控制系统设计
1、专用机床概况介绍本机为专用千斤顶液压缸两端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。
动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。
液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁方法实现位置控制，液压泵电动机型号为Y801—4（0.55KW、1.6A）
机床的工作程序是：
1）零件定位。
人工将零件装入夹具后，定位液压缸动作工件定位。
2）零件夹紧。
零件定位后，延时15S，夹紧液压缸动作使零件固定在夹具内。
同时定位液压缸退出以保证滑台入位。
3）滑台入位。
滑台带动动力头一起快速进入加工位置。
4）加工零件。
左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点，即停止工进，延时30S后动力头停转，快速退回原位。
5）滑台复位，左右动力头退回原位后，滑台复位。
6）夹具松压。
当滑台复位后夹具松开，取出零件。
以上液压缸各动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求下表：
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
YV6
定位
+
夹紧
+
+
入位
+
+
工进
+
+
+
+
退位
+
+
复位
+
放松
+
2.设计要求
1）专用机床能半自动循环工作，又能对各个动作单独进行调整。
2）只有在液压泵工作，油压达到一定压力（由压力继电器控制）后才能进行其他控制。
3）各程序应有显示并有照明要求。
4）必要的电气联锁与保护。
3．设计任务
1）设计并绘制电气图样原理图，选择电器元件，制订元件目录表。
2）设计并绘制工艺图样，在下列各项中任选一项：
电器板元件布置图及电器底板零件图；电器板接线图；控制面板元件排列图；接线图及面板加工零件图；电器箱图及总装接线图。
3）编制设计、使用说明书及设计小结。
4）列出设计参考资料目录。
课题四机械手电气控制系统设计
1、机械手结构、动作与控制要求
机械手在专用机床扩自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。
本设计中的机械手采用关节式结构。
各动作由液压驱动，并由电磁控制。
动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统，各动作时间示需要可调。
机械手的结构如图10-18所示，主要由手指1、手腕2、小臂3和大臂5等几部分组成。
料架6为旋转式，由料盘和棘轮机构组成。
每次转动一定角度（由工件数决定）以保证待加工零件4对准机械手。
图10—18机械手的外形及其与料架的配角
机械手各动作与相应电磁动作关系如表10—5所示。
以镗孔专用机床加工零件的上料、下料为例，机械手的动作顺序是：
由原始位置将已加工好的工件卸下，放回料架，等料架转过一定角度后，再将未加工零件拿起，送到加工位置，等待镗孔加工结束，再将加工完毕工件放回料架，如些重复循环。
具体动作顺序是：
原始位置（装好工件等待加工位置,其状态是大臂5竖立,小手臂3伸出并处于水平位置,手腕2横移向右,手指1松开）→手指1夹紧（抓住卡盘上的工件）→松卡盘→手腕2左移
（从卡盘上卸下已加工好的工件）→小手臂3上摆→大手臂5下摆→手指1松开（工件放回料架）→小手臂3收缩→料架转位→小手臂3伸出→手指1夹紧（抓住未加工零件）→大手臂5上摆（取送零件）→小手臂3下摆→手腕2右移（将工件装到机床的主轴卡盘中）→卡盘收紧→手指1松开,等待加工.
根据表10—5及各动作中机械的状态,便可自行列出各动作对YV1`～YV11线圈的通电要求.
表10-5阀状态表
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
YV6
YV7
YV8
YV9
YV10
YV11
手指1夹紧与放松
夹紧
+
放松
+
手腕2左右横向移动
左移
+
右移
+
小臂3伸缩
伸
+
缩
+
小臂3上下摆动
上摆
+
下摆
+
大手臂5上下摆动
上摆
+
下摆
+
料架转动
+
2、设计要求
1）加工中上料、下料各动作采用自动循环。
2）各动作之间应有一定的延时（由时间继电器调定）。
3）机械手各部分应能单独动作，以便于调整形及维修。
4）液压泵电动机（采用Y100L2—4。
3KW）及各电磁阀运行状应有指示。
5）应有心要的电气保护与联锁节。
3、设计任务
1）绘制电气控制原理线路图，选用电器元件，制订元件目录表。
2）设计并绘制以下工艺图样中的一种：
电器板元件布置图与底板加工零件图；电器板接线图；控制面板元件布置图、接线图及面板加工图；电气箱及系统总接线图。
3）编制设计、使用说明书、设计小结、列出设计参考资料目录。
课题五深孔钻电气控制系统设计
1设备的工作过程简介：
深孔钻是加工深孔的专用设备。
在钻孔是，为了保证加工质量，提高功效，加工中钻头冷却和定时排屑是需要解决的主要问题。
本设备通过液压、电气控制的密切配合，实施定时自动排屑。
为提高加工效率液压系统通过电磁阀控制，使主轴有快进、慢进和工进等几种运动速度。
如下图是它的工作循环图。
液压泵电动机选用Y100L2-4，容量为3KW，主轴电动机主Y100L-6，容量为1.5KW。
电磁阀采用直流24V电源。
表10-6列出了电磁阀动作节拍表。
电磁阀状态表
快进
慢进
一工进
快退
快进
二工进
快退
快进
慢进钻出
快退复位
YV1
+
+
+
+
+
+
+
YV2
+
+
YV3
+
+
+
+
YV4
+
+
+
深孔钻结构示意图
1---拉杆2---原位挡铁3---向前挡铁4---慢进给挡铁5---工作进给挡铁6---终点挡铁7---终点螺钉8---终点复位挡铁9---杠杆10---死挡铁11---复位推杆12---安全阀13---程序阀14---反压阀15---节流阀
其动作原理是：
1）原位：
原位时挡铁2压着原位行程开关SQ1，慢进给挡铁4支撑在向前挡铁3上，终点复位挡铁8被拉杆9顶住。
2）快速前进。
当发生起动信号，电磁阀YV1通电，三位五通换向阀右移，主轴快速前进，带着拉杆1上可滑动的工作进给挡铁5一起前进。
3）慢进给。
当快进到慢进给挡铁4压下SQ2，导致电磁阀YV2通电，与此同时，工作进给挡铁5也压下SQ3，使YV3通电，这样YV1、YV2、YV3均得电，于是主轴为慢进给，并带着拉杆1及工作进给挡铁5同时慢进，此时，主轴电动机自动起动。
4）工作进给。
当慢进工作给挡铁5顶在死挡铁10上，挡铁5不再向前进。
但由于拉1被主轴带着继续前进，于是挡铁5在拉杆上滑动，同时向前挡铁3将离开慢进给挡铁4，使SQ2松开，YV2断电。
主轴转为正常工作进给速度加工。
5）快进排屑。
由时间继电器KT控制工作进给时间，由它发出信号，使YV1、YV2、YV3断电，同时接通YV4，使主轴快退带动下，拉杆1及挡铁5一起后退。
6）再次快进前进。
当快退到挡铁3压下原位开关SQ1时，YV4断电，并使YV1再次得电，主轴快进，但由于第一次工进时，
7）已使挡铁5在拉杆1后移一段距离（正好等于钻孔深度），所以慢进挡铁4离开挡铁3，SQ2不会受压，因而快进不会转为慢进，而是一直快进到挡铁5在死挡铁10上。
8）重复进给。
挡铁5再次压下SQ3，YV3又得电，转为工进，（从上次钻孔深度处开始），由时间继电器控制进给时间，后又转为快退排屑，如此多次循环。
9）慢进给钻出。
每工进一次，挡铁5就在拉杆1上后移一段距离，经多次重复，使挡铁5逐渐向终点挡铁6靠拢，然后由终点挡铁6之凸块拨转挡铁4，使SQ2受压，主轴慢进给钻出，到达终点，并推动杠杆9，放开高位挡铁8，并压下SQ2，使YV1断电，YV4得电，主轴快退。
10）复位。
挡铁5后退一段距离，即被挡铁8钩住，使其沿拉杆1向前滑动，直到挡铁3通过SQ1（因SQ4受压，故压下SQ1不起作用），并顶开挡铁8，从而放开挡铁5和SQ4，挡铁8由杠杆9顶住，原位挡铁2压下SQ1，YV4断电，主轴停止后退，恢复原位。
在加工过程中，若出现故障，可按停止按钮，使主轴停止进给，然后再按动力头上的复位推杆11，拨动终点复位挡铁8，使SQ4受压发出快退复位指令，从而恢复到始状态。
2，设计要求
1）在工件夹紧及液压泵起动后，按下开工按钮，开始钻孔并能自动循环。
2）主轴电动机在第一次快进时自动起动，加工完成，退回原位时自动停止。
3）具有可靠的联锁，保护环节和必要的动作显示。
4）具有点动调整环节，包括主轴电机的起停，快退，慢进，工进等点动控制。
3，设计任务
1）绘制电气控制原理图，选择电器元件，制订元件录表。
2）设计并绘制工艺图样（选择其中一项）：
电器板元件布置图、接线图与底板加工图；控制面板元件布置图、接线图及面板加工图；电器箱图及总线图。
3）编制设计使用说明书及设计小结，列出参考资料目录。
课题六全自动双面钻电气控制系统设计
1．设备概况介绍
全自动双面钻是对棒料两面同时进行钻孔或扩孔加工地专用机床。
这种机床地自动程度较高。
能自动上、下料，自动紧、退刀，并且有可靠地危险区保护装置。
其结构。
其结构示意图如图10-21所示。
双面钻是由液压系统控制进给运动，动力头地主轴由Y100L1-4（2.2KW）电动机驱动，各运动采用行程原则控制，动力头进退及上、下料采用液压传动，液压泵电动机为Y100L2-4（3KW）。
2．设计要求
1）料斗中有料时，按下开工按钮后，能自动工作下去，实现自动循环。
2）当只要求加工一只零件时，要求加工完毕能自动退回原位，并自动停车。
3）动力头主轴、滑台能点动操作，以便调整钻孔深度。
4）主轴只要求单向运转，离开原位能自动起动，回到原位则能自动停止。
5）单向操作能进行一面加工，并且能实现自动循环。
6）具有紧急停止和危险区保护环节。
7）具有必要地显示、保护、联锁环节。
3．设计任务
1）设计并绘制电气原理图、选择各电器元件、列出元件目录表。
2）设计并绘制工艺图，在下列中选一项：
电器板元件布置图、接线图及底板加工图；控制面板元件布置图、接线图及面板加工图；电器箱图及总装接线图。
3）按要求编制设计、使用说明书及设计小结。
列出参考资料目录
课题七成型磨床电气控制系统设计
1.设备概况介绍本机床用于各种特殊要求型面磨削加工，机床由四台电动机拖动，即磨头电动机拖动砂轮高速成旋转，采用JW11-4，单向连续工作。
液压泵电动机拖动油泵向液压系统供油，采用Y802-4（0.75）单向连续工作。
磨头升降电动机带动砂轮架上下移动，采用JW正反转工作。
吸尘电动机代替磨削加工中吸尘用，采用JW11-4驱动。
加工时，工件置于电磁吸盘（DC36V/1.2A）上，加工完成退磁取下工件。
2．设计要求
1）为调整砂轮位置，磨头升降采用点动控制。
为了保证停位准确，应有制动控制（采用能耗制动）。
上下极限位置应有位置保护。
在磨削加工中应保证砂轮架不能升降移动。
2）磨头砂轮运转与电磁吸盘之间，应有电气联锁环节，其要求是：
只有在电磁吸盘通电，并处于充磁吸着工件时，才能起动砂轮电动机。
磨削中，一旦发生失磁，砂轮电动机应自动信止运转，以确保安全。
为了修整砂轮，在吸盘不通电时，应能单独起动砂轮电动机。
3）在有照明和必要的灯光显示。
4）设置必要的电气保护与联锁。
3．设计任务
设计并绘制电气原理图、选择电器元件、编制元件目录表。
1）设计并绘制工艺图样，在下列各项中选一种：
2）电器板布置图、接线图及底板加工图；控制面板布置图、接线图及面板加工图；电气箱图及总装接线图。
3）编写设计、使用说明书及设计小结。
列出参考资料目录。
课题八专用榫齿铣电气控制系统设计
1.设备概况介绍榫齿铣是用于某些发动机叶片根部榫齿铣削加工的一种高效专用铣床,其中有4台电动机拖动,即:
铣刀主轴拖动电动机M4为Y100L---6（1.5W4A940r/min）
铣刀架工进拖动电动机M4为Y90S---4（1.1W2.7A1400r/min）
铣刀架快进拖动电动机M4为Y802---2（1.1W2.6A2825r/min）
冷却泵拖动电动机M4为A05612（120W0.372A2800r/min）
根据加工工艺要求,其动作循环如图1所示:
2.设计要求
1）具有两种控制选择,即加工时的自动循环及调整中的单机点动（快进工进与快退）。
2）有照明及必要的灯光显示。
3）有必要的电气保护与联锁。
3.设计任务
1）设计并绘制电气原理，选择电器元件及编制元件目录清单。
2）设计并绘制工艺图，在下列各项中选择一种：
电器板布置图，电器板接线图及底板加工图；控制面板控制图，接线图及面板加工图；电器箱图及总装接线图。
3）编制设计，使用说明书及设计小结，列出参考资料目录。
课题九电镀专用行车的PLC控制系统设计
（一）专用设备基本情况及控制要求参考课程设计举例
该电镀专用行车是某厂电镀车间为了提高工作效率，促进生产自动化和减轻劳动强度而改造的一台半自动起吊设备。
该设备采用远距离控制，起吊重量在500kg以下，起吊物品是有待进行电镀或表面处理的各种产品零件。
本文利用可编程序控制器，设计了一套自动控制系统，对该电镀专用行车实现自动（或手动）控制。
图工电镀专用行车结构示意图工艺流程分析
根据电镀加工工艺的要求，电镀专用行车的结构与动作流程如图所示。
（二）设计要求
参考课程设计举例
（三）设计任务书
1）根据控制选择PLC型号，分配I/O端口。
2）设计I/O电路，选择电器元件，并绘制I/O接线电气原理图。
3）绘制梯形图，编制用户程序语句表。
4）绘制以下工艺图样中的一种：
电器元件布置与接线图、底板加工图；控制面板布置图、接线图、面板加工图；电气箱图与总接线图。
5）编写设计、使用说明书、设计小结及参考资料目录。
课题十PLC控制十字路口交通信号灯系统设计
一．十字路口交通信号灯的运行顺序和要求如下：
1）南北向绿灯亮20s,东西向红灯亮。
与此同时南北向人行道绿灯亮，东西向人行道红灯亮。
2）南北向人行道绿灯亮18s后开始闪烁，每次闪烁通断各0.5s。
3）20s后南北绿灯与人行道绿灯同时闪烁5次，每次各通断0.5s。
此期间东西向主灯和人行道红灯亮。
4）闪5次后南北向人行道换红灯，南北向绿灯熄灭，两个方向黄灯同时亮5s，此时东西向红灯依然点亮。
5）黄灯亮5S后熄灭，南北向主灯换红灯亮，东西向主灯和人行道均换成绿灯亮。
6）东西向人行道绿灯亮28S后开始闪烁，每次通断各0.5S.
7）东西向绿灯亮30s后与人行道绿灯同时闪烁,每次通断各,在次期间南北向主灯,人行道灯均为红灯亮.
8）闪烁5次后东西向人行道换成红灯亮,东西向绿灯熄灭,两个方向黄灯同时亮5s,此时南北向红灯依然点亮.
9）5s后南北向主灯与人行道灯换成绿灯亮,东西向换成红灯亮,致此一个循环结束.
二.控制要求
1）依上述要求循环，直至按下停止按钮系统停止工作。
2）在东西或南北方向的绿灯与人行道绿灯点亮期间要求能分别显示绿灯亮的剩余时间。
3）在各方向信号灯点亮时间和闪烁次数可以通过拨码盘输入进行设定或修改。
三.设计要求
1）根据选用的PLC主机和模块绘制I/O端口接线电气原理图并选用电器元件。
2）设计用户程序。
3）设计控制面板布置示意图。
4）编写设计报告并说明程序调试过程和结果。
课题十一沥青混凝土配料称量PLC控制系统设计
一、称量装置简介
配料称量装置是沥青混凝土拌和生产线的一个主要组成部分，由三个悬浮的称料斗和与其配套的电子称量系统与三种原材料（石料、沥青和石粉）的传送系统组成。
称量前各材料传送系统工作分别将石料（几种直径不同的石料分筛后装入不同的石料仓）、石粉和沥青送入各自的料仓和保温储存罐。
由电子称量系统控制各料仓门的开闭，实现石料、石粉和沥青的称量，并按一定的比例和一定温度范围内均匀拌和。
为提高生产效率，三种材料同时称量，达到要求后依一定顺序放入拌缸，在拌和同时又开始下一拌料的称量工作，如此循环。
四种不同规格石料采用累计称量方法，在同一称料斗内完成各自的称量要求。
考虑到石料称量控制过程中存在的误差，为保证油石比例的精确性，沥青称量分两步进行，沥青量的80%与石料称量同时进行，剩剩余20%根据石料称量偏差在进行修正量计算后依修正量再补充其重量。
三种材料按比例要求称料完毕，先将石料放入拌缸，延时t1放入沥青，再延时t2放入石粉，在拌缸中搅拌一定时间后放入小车（成品）。
二、控制方式与控制要求
1、本系统有4路模拟量输入即石料、沥青和石粉的重量信号，另一路是成品的红外测温信号。
假设各信号已由各自的重量传感器、温度传感器检测并经放大与处理后以电压方式输入到FX-4AD模块进行A/D转换处理，其中前三路重量输入信号供PLC的称量控制需要，温度输入信号仅供PLC的输出显示需要，无控制要求。
用户初始化程序设计应包含FX-4AD的初始化设置。
2、根据成品配比要求石料、沥青及石粉的称重数量以给定值方式已分别存放在各自的数据寄存器中，可供用户程序调用。
3、小车内的成品温度由红外测温装置检测经放大处理并由FX-4AD转换成数字量供PLC程序读取和输出显示需要。
三、设计要求
1）选用PLC主机及需要的各种模块，选I/O端口需要的各类电器元件，绘制I/O端口接线的电气原理图。
2）根据称量过程和控制要求设计称量控制与温度显示部分的用户程序。
3）编写设计报告并说明程序的调试
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