【正文】 鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。這時(shí)只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的容量的計(jì)算下面的計(jì)算結(jié)果所以選用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，同步轉(zhuǎn)速1500r/min電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如下表一所示：表31 電動(dòng)機(jī)的各種參數(shù)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)步距角最大靜轉(zhuǎn)矩（）運(yùn)行頻 率最高空載啟動(dòng)頻率軸徑長(zhǎng)度55BF003 18006mm70mm選取電動(dòng)機(jī)的輸出功率P= 轉(zhuǎn)速為800r/min 軸概述 軸的用途軸也是組成機(jī)器的主要零件之一，一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的概述本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的直線進(jìn)給的。（1）發(fā)熱：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須保證電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最高工作溫度等于或略小于電機(jī)允許的最高工作溫度。光杠的最大距離根據(jù)夾具的尺寸確定。DC24V或AC24230VDC24V或AC24230VDC24V（3）通訊擴(kuò)展模塊 除了CPU集成通訊口外，S7200還可以通過通訊擴(kuò)展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。 基本單元通過其右側(cè)的擴(kuò)展接口用總線連接器（插件）與擴(kuò)展單元左側(cè)的擴(kuò)展接口相連接。目前S7200主要有三大類擴(kuò)展模塊。表23 S7200 CPU224一般性能電源電壓DC 24V，AC 100~230V電源電壓波動(dòng)DC ，AC 84264V（4763Hz）環(huán)境溫度、濕度水平安裝0~550C，垂直安裝0~450C，5~95%大氣壓860~1080hPa保護(hù)等級(jí)IP20到IEC529輸出給傳感器的電壓DC 24V （）輸出給傳感器的電流280mA，電子式短路保護(hù)（600mA）為擴(kuò)展模塊提供的輸出電流660mA程序存儲(chǔ)器8K字節(jié)/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器子模塊1個(gè)可插入的存儲(chǔ)器子模塊數(shù)據(jù)后備整個(gè)BD1在EEPROM中無需維護(hù)在RAM中當(dāng)前的DB1標(biāo)志位、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等通過高能電容或電池維持，后備時(shí)間190h（400C時(shí)120h），插入電池后備200天編程語言LAD，F(xiàn)BD，STL程序結(jié)構(gòu)一個(gè)主程序塊（可以包括子程序）程序執(zhí)行自由循環(huán)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES 72918GC000XA0和6ES 72918GD000XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。S7200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡(jiǎn)易型和智能型。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫入器、文本顯示器等。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)電路部分設(shè)計(jì) 三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的控制部分采用PLC控制?？傮w設(shè)計(jì)的內(nèi)容大致包括主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、總體布局、系統(tǒng)原理圖、其它。1）確定結(jié)構(gòu)原理放案根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案，再充分理解原理的基礎(chǔ)上，確定結(jié)構(gòu)原理方案。 總體設(shè)計(jì)方案擬訂 方案擬訂為測(cè)量機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)其中主要是測(cè)量機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)：工作臺(tái)的橫向和縱向進(jìn)給系統(tǒng)，Z軸的進(jìn)給系統(tǒng)，工作臺(tái)上面疊加一個(gè)可拆卸的夾具體，可拆卸夾具具有兩大優(yōu)點(diǎn)：第一，使用時(shí)夾具可固定在工作臺(tái)上，不用時(shí)，即可拆下。學(xué)會(huì)使用設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)推薦的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和各類標(biāo)準(zhǔn)要結(jié)合實(shí)際情況取舍。根據(jù)導(dǎo)軌結(jié)合部的設(shè)計(jì)結(jié)果和該運(yùn)動(dòng)的行程，直到基礎(chǔ)支撐件。 6）配件萬向電子測(cè)頭，并通過各種測(cè)頭配件，既可以對(duì)遠(yuǎn)程和深孔進(jìn)行數(shù)據(jù)采點(diǎn)，也能完成中、小型零部件的測(cè)量7）本測(cè)量?jī)x具有方便的現(xiàn)場(chǎng)自校定功能，用戶可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行精度校正，保證在不同環(huán)境溫度下測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。 2）立柱采用不銹鋼材料，可防銹，抗腐蝕。 測(cè)量機(jī)可以根據(jù)使用要求，選配WINCOM測(cè)量軟件或XDmis測(cè)量軟件。由于采用開放式測(cè)量，從而保證了在現(xiàn)場(chǎng)、在模具制造和仿型、在部件檢測(cè)和設(shè)計(jì)室里都可以方便的使用。第三代測(cè)量機(jī)在第二代的基礎(chǔ)上，配備上相應(yīng)的程序控制和數(shù)據(jù)圖形化軟件處理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)量。其主要特征是具有X, Y, Z三個(gè)坐標(biāo)方向的導(dǎo)軌。導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(Coordinate Measuring Machine簡(jiǎn)稱CMM)是近二十年來發(fā)展起來的一種以精密機(jī)械為基礎(chǔ)，綜合光柵與激光干涉、計(jì)算機(jī)、應(yīng)用電子等先進(jìn)技術(shù)的測(cè)量設(shè)備，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。第二代測(cè)量機(jī)在第一代測(cè)量機(jī)的基礎(chǔ)上，由微機(jī)處理測(cè)量結(jié)果，形成了微機(jī)化測(cè)量機(jī)。CLY系列單臂三維測(cè)量?jī)x產(chǎn)品信息產(chǎn)品說明： CLY系列單臂三為測(cè)量?jī)x是一款具有較大測(cè)量范圍的高精度測(cè)量設(shè)備，在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了使用者對(duì)沖壓件、儀表板件、塑料件、中型模具件的測(cè)量要求。 大中型整體式單臂三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)比較適宜對(duì)一般大型非對(duì)稱工件的測(cè)量檢測(cè)與劃線操作。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成： 1， 主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)（X、Y、Z三軸或其它）； 2， 測(cè)頭系統(tǒng)； 3， 電氣控制硬件系統(tǒng)； 4， 數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)（測(cè)量軟件）；： 1）采用花崗石為工作臺(tái)，其工作面平面度精度高，且穩(wěn)定性好，受環(huán)境溫度影響小。5）X軸移動(dòng)方向的導(dǎo)軌采用天然花崗巖，并配備進(jìn)口雙直線導(dǎo)軌，三軸位移傳感器采用進(jìn)口金屬反射光柵和讀數(shù)頭，結(jié)合空間誤差修正技術(shù)，使用中處處體現(xiàn)高精度的3D測(cè)量。若為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)合部，則執(zhí)行件一測(cè)相當(dāng)于滑臺(tái)，相臨部件一測(cè)相當(dāng)于滑座，考慮導(dǎo)軌精度，選擇并確定導(dǎo)軌的類型及尺寸。從小處講，指對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)械零部件的制造工藝、裝配和維修要進(jìn)行認(rèn)真的切實(shí)際的考慮和分析。其次是夾具體的設(shè)計(jì)，包括手柄、浮動(dòng)滑塊的設(shè)計(jì)， 夾具承擔(dān)的是定位夾緊的作用。 初步設(shè)計(jì)方案具體化，技術(shù)設(shè)計(jì)階段是將方案設(shè)計(jì)階段擬訂的初步設(shè)計(jì)方案具體化，確定結(jié)構(gòu)原理方案；進(jìn)行總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)；進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。（2）總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)階段的任務(wù)是將結(jié)構(gòu)原理方案進(jìn)一步具體化。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)常見的是三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)（沿X、Y、Z）和夾具體的裝配設(shè)計(jì)。編程器主要用來進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。 （4）程序存儲(chǔ)卡為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，最多可顯示80條信息，每條信息最多4個(gè)變量的狀態(tài)。 （1）一般性能S7200 CPU224的一般性能如表23所示。表25 S7200 CPU224的輸出特性類型晶體管輸出型繼電器輸出型額定負(fù)載電壓DC 24V（）DC 24V（430V）AC24230V（20250V）輸出電壓“1信號(hào)”：最小DC 20VL+/L隔離光耦隔離，5點(diǎn)繼電器隔離，3點(diǎn)和4點(diǎn)最大輸出電流“1信號(hào)”：“1信號(hào)”：2A最小輸出電流“0信號(hào)”：10μsA“0信號(hào)”：0mA輸出開關(guān)容量阻性負(fù)載：燈負(fù)載：5W阻性負(fù)載：2A燈負(fù)載：DC30W，AC200WS7200系列PLC是模塊式結(jié)構(gòu)，可以通過配接各種擴(kuò)展模塊來達(dá)到擴(kuò)展功能、擴(kuò)大控制能力的目的。S7200 PLC系列目前總共提供共5大類擴(kuò)展模塊：數(shù)字量輸入擴(kuò)展板EM221（8路擴(kuò)展輸入）；數(shù)字量輸出擴(kuò)展板EM222（8路擴(kuò)展輸出）；數(shù)字量輸入和輸出混合擴(kuò)展板EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；模擬量輸入擴(kuò)展板EM231，每個(gè)EM231可擴(kuò)展3路模擬量輸入通道，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為25μs，12位；模擬量輸入和輸出混合擴(kuò)展模板EM235，每個(gè)EM235可同時(shí)擴(kuò)展3路模擬輸入和1路模擬量輸出通道，其中A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為25μs，D/A轉(zhuǎn)換時(shí)間]100μs，位數(shù)均為12位。用戶通過模塊上的DIP開關(guān)來選擇熱電偶或熱電阻的類型，接線方式，測(cè)量單位和開路故障的方向。表26 S7200系列PLC輸入/輸出擴(kuò)展模塊的主要技術(shù)性能類型數(shù)字量擴(kuò)展模塊模擬量擴(kuò)展模塊型號(hào)EM221EM222EM223EM231EM232EM235輸入點(diǎn)8無4/8/163無3輸出點(diǎn)無84/8/16無21隔離組點(diǎn)數(shù)824無無無輸入電壓DC24V輸出電壓A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間250μs分辨率 主要參數(shù)的設(shè)定直線工作臺(tái)面尺寸 （長(zhǎng)寬高）：100080040；縱向工作行程為150mm，橫向工作行程為150mm，垂直方向的工作行程為150mm。 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)根據(jù)以下三項(xiàng)基本原則進(jìn)行。既所選電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩或允許電流必須大于運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩和最大負(fù)載電流即： （3） 啟動(dòng)能力：由于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般較小，所以，為使電動(dòng)機(jī)能可靠啟動(dòng)，必須保證 式中選擇電動(dòng)機(jī)容量的方法一般有計(jì)算法、統(tǒng)分析計(jì)法和類比法。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)已作為重要的執(zhí)行元件應(yīng)用于數(shù)空機(jī)床、智能儀器和自動(dòng)控制中。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。 軸的材料軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序、和相互關(guān)系。1．零件的軸向定位軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證的。如兩零件的間距較大時(shí)，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料用量。圓螺母定位可承受大的軸向力，當(dāng)軸上零件間距較大時(shí)常采用圓螺母。聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩則： 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱直徑的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB584386或手冊(cè)，選用TL1/YLD1凸緣聯(lián)軸器其技術(shù)指標(biāo)如下和圖二所示：表32聯(lián)軸器的參數(shù)型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩T（）許用轉(zhuǎn)速（r/min）軸孔直徑D(H7)DD1螺栓直徑ML0YL1101300062217M235圖32 聯(lián)軸器的尺寸根據(jù)半聯(lián)軸器的孔徑D=6mm，故取DIII=6mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=17m，為 了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上故取III段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取LIII=14mm。成對(duì)安裝角接觸球軸承：滾子相對(duì)外圈滾道軸向移動(dòng)。③ 。⑥同理得出，后邊各軸的直徑和長(zhǎng)度至此已經(jīng)初步確定了各段軸的直徑和長(zhǎng)度。 絲杠螺母副的選用計(jì)算再本設(shè)計(jì)中，電機(jī)與絲杠直接相連，傳動(dòng)比i=1，選擇電機(jī)Y系列異步電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，則絲杠的導(dǎo)程為. 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速 最大進(jìn)給時(shí)，絲杠的轉(zhuǎn)速為 最慢進(jìn)給時(shí)，絲杠的轉(zhuǎn)速為 則得到絲杠的等效轉(zhuǎn)速（估計(jì)）為. 絲杠的等效負(fù)載上邊已經(jīng)闡明過了. 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷 查表，取絲杠的工作壽命Th為15000h，同時(shí)取精度系數(shù)fa=1，負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)fw=105，溫度系數(shù)ft=，硬度系數(shù)fh=1，可靠性系數(shù)fk=；平均轉(zhuǎn)速為1000r/min。LU為850mm?？紤]到本設(shè)計(jì)的絲杠較長(zhǎng)，故采用一端固定、另一端游動(dòng)的支撐方式，固定端選用成對(duì)絲杠軸承組合，額定動(dòng)載荷，預(yù)緊力為2000N .計(jì)算軸承動(dòng)載荷 壽命系數(shù)為： 式中 ——壽命系數(shù)： ——可靠性為90%的額定壽命，取為10000h；——轉(zhuǎn)速系數(shù)： ；計(jì)算轉(zhuǎn)速取最高轉(zhuǎn)速，??； 故能滿足要求。 絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得平移物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 絲杠扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率為： 顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1500r/min，所以，能滿足要求。滾動(dòng)導(dǎo)軌在兩導(dǎo)軌面間裝有球、滾子或滾針等滾動(dòng)元件，具有滾動(dòng)摩擦性質(zhì)，廣泛的用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌領(lǐng)域。導(dǎo)軌通常為兩根，裝在支撐件上，見上圖。如果移動(dòng)件的剛度較高，則少裝為好。分離型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，應(yīng)由用戶根據(jù)需要。易被污染又難以防護(hù)的地方，可用潤滑油潤滑。而要實(shí)現(xiàn)這一要求，又必須滿足三個(gè)條件：；；。工件定位以后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件固定，使工件保持在準(zhǔn)確定位的位置上，否則，在加工過程中因受外界的影響而發(fā)生位置變化或引起震動(dòng)，破壞原來的準(zhǔn)確定位，無法保證測(cè)量要求。其中保證測(cè)量精度是基本的要求。如對(duì)于位置精度要求很高的測(cè)量，往往著眼于測(cè)量精度。為了克服測(cè)量過程工件受到外界的作用而破壞定位，還必須對(duì)工件施加夾緊力，這個(gè)過程稱為夾緊。：1） 可以縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率由于采用了專門的元件使工件能迅速地妝家在夾具中，而夾具則通過定位鍵、對(duì)刀塊、導(dǎo)向套等專門裝置也能很快地妝家在機(jī)床上并調(diào)整好位置，此外還可以采用多件、多位、多快、增力、機(jī)動(dòng)等夾緊裝置。1）定位元件它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置。它與機(jī)床相結(jié)合，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置。若采用螺感桿頭部直接與工件接觸，則一方面會(huì)壓傷工作表面，另一方面轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿時(shí)會(huì)帶動(dòng)工件偏轉(zhuǎn)而破