【正文】 最多可接擴(kuò)展模塊7個(gè) （2）輸入特性S7200 CPU224的輸入特性如表24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。（1）輸入/輸出擴(kuò)展模塊 S7200 CPU上已經(jīng)集成了一定數(shù)量的數(shù)字量I/O點(diǎn)，但如用戶需要多于CPU單元I/O點(diǎn)時(shí)，必須對(duì)系統(tǒng)做必要的擴(kuò)展。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。擴(kuò)展單元正常工作需要+5VDC工作電源，此電源由基本單元通過總線連接器提供，擴(kuò)展單元的24VDC輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)電源，可由基本單元的24VDC電源供電，但要注意基本單元所提供的最大電流能力。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。S7200系列目前有兩種通訊擴(kuò)展模塊：PROFIBUSDP擴(kuò)展從站模塊（EM277）和ASi接口擴(kuò)展模塊（CP2432）。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。工作進(jìn)給速度為11500mm/min，快速進(jìn)給速度 12m/min進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的總阻力F∑測(cè)量工件的尺寸大小最大體積（120mm120mm120mm） 最小高度為20mm第3章 三坐標(biāo)測(cè)量進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 進(jìn)給系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的容量的選擇在機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中選擇一臺(tái)合適的電動(dòng)機(jī)是極為重要的。 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)根據(jù)以下三項(xiàng)基本原則進(jìn)行。（2）過載能力：電動(dòng)機(jī)再運(yùn)行時(shí)，必須具有一定的過載能力。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。步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖馬達(dá)，是一種把電脈沖信號(hào)變換成直線位移或角位移的控制電機(jī)。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。因此軸的主要功能是支撐和傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。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。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。而對(duì)剛度要求的軸和受到大力的細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形。 軸的材料軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45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。但軸的結(jié)構(gòu)形式都必須滿足軸和裝在軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。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。這樣就對(duì)個(gè)段軸的粗細(xì)順序作了初步安排。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。滾動(dòng)軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承，軸肩的高度可查手冊(cè)中軸承的安裝尺寸。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。軸端擋圈適用于固定軸端零件，可以承受較大的軸向力。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。選用導(dǎo)軌為滾動(dòng)導(dǎo)軌，而一般情況下，則絲杠所受的最大牽引力為故其等效負(fù)載可按下式計(jì)算（估算 t1=t2 。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。本設(shè)計(jì)的裝配方案已在前面分析比較，現(xiàn)以用（圖31所）示的裝配方案。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度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段的長度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取LIII=14mm。各種類型的軸承選用應(yīng)叢允許的空間、軸承負(fù)荷的大小和方向、高速性能、旋轉(zhuǎn)精度、剛度、振動(dòng)與噪聲、軸向游動(dòng)、摩擦力矩、安裝與拆卸等方面綜合考慮，全面衡量，擇優(yōu)選擇滿足設(shè)計(jì)要求的軸承類型。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)。參照工作要求并根據(jù)套筒和圓螺母在左端對(duì)軸承定位取DIIIIV=7mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取角接觸球軸承，其基本尺寸為dDB=8mm15mm4mm，故取DIVV=8mm，右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。③ 。④去安裝圓螺母處的直徑DIIIIV=7mm；軸承右端采用套筒定位，為了使套筒右端面更好的對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位，并與軸緊密接觸，故取LIVV=，取LIIIIV=。⑥同理得出，后邊各軸的直徑和長度至此已經(jīng)初步確定了各段軸的直徑和長度。由手冊(cè)查得平鍵截面bh=28mmX6mm（GB109679），取軸的倒角為。 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。. 臨界壓縮負(fù)荷確定絲杠螺紋部分的長度LU。LU為850mm。絲杠全長為L=1000mm?？紤]到本設(shè)計(jì)的絲杠較長，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。螺母座剛度。 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。 導(dǎo)軌的選型及計(jì)算導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。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。直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)支撐中，滾動(dòng)體作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌叫做直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副組件，（見下圖）。導(dǎo)軌通常為兩根，裝在支撐件上，見上圖。如移動(dòng)件較長，也可以在一根導(dǎo)軌條上裝3個(gè)或3個(gè)以上滑塊。如果移動(dòng)件的剛度較高，則少裝為好。整體型的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副由制造廠用選配不同直線鋼球的辦法來決定間隙或預(yù)緊。分離型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，應(yīng)由用戶根據(jù)需要。常用的牌號(hào)為ZL2鋰基潤滑脂（GB732487，2號(hào)）它的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)泄露，不需經(jīng)常加油。易被污染又難以防護(hù)的地方，可用潤滑油潤滑。為保證工件某個(gè)工序的加工精度要求，必須使工件在機(jī)床相對(duì)測(cè)頭的測(cè)量運(yùn)動(dòng)處于準(zhǔn)確的相對(duì)位置。而要實(shí)現(xiàn)這一要求，又必須滿足三個(gè)條件：；；。工件的最終精度是由零件相對(duì)機(jī)床獲得的。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。夾緊裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算是本章的主要內(nèi)容。其中保證測(cè)量精度是基本的要求。因此所設(shè)計(jì)的夾具其復(fù)雜程度和工件的效率必須使生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，才能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。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。機(jī)床夾具是機(jī)械制造中一項(xiàng)重要的工藝裝備。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。機(jī)床夾具按通用化程度可分為兩大類。：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。3） 可擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，采用專門夾具可代替某種機(jī)床的作用。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。3）對(duì)測(cè)頭元件這種元件用于確定夾具與測(cè)頭的相對(duì)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。螺旋夾緊裝置是從楔塊夾緊裝置轉(zhuǎn)化而來的，相當(dāng)于把楔塊饒?jiān)趫A柱體上，轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋時(shí)即可夾緊工件。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)而破壞定位，因此在螺桿頭部裝上浮動(dòng)的壓塊，如上圖所示。圖41用于已加工表面，圖二用于未加工表面。螺桿的材料也常用45，淬硬至HCR3338，螺紋精度為3級(jí)。各尺寸如圖所示。 夾緊工件后，根據(jù)力的平衡原理有： 而 故 式中 a—— 螺旋升角，一般為a=2—4度； —— 螺母與螺桿間的摩擦角； —— 工件與螺桿頭部間的摩擦角； R1的數(shù)值與螺桿頭部或壓塊的形狀有關(guān)。 傳力系數(shù)為： 因?yàn)槁菪切∮谛▔K升角，而L大于r1和r2，所以螺旋夾緊裝置的傳力系數(shù)遠(yuǎn)比楔塊夾緊裝置的大。但夾緊緩慢，效率低。2． 螺旋夾緊增力比較大，可達(dá)65140倍。3． 螺旋夾緊的行程不受限制，但費(fèi)時(shí)效率低。 如第四章縱向私服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算第5章 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)頭裝置傳感器的原理由于制造技術(shù)和機(jī)床設(shè)計(jì)新近的發(fā)展趨勢(shì)，在制造業(yè)這個(gè)領(lǐng)域監(jiān)控系統(tǒng)也出現(xiàn)了新的要求。另一方面還有直接測(cè)量系統(tǒng)和間接測(cè)量系統(tǒng)的傳感器也有區(qū)別。電感傳感器電感傳感器不象刻度尺或干涉儀，它是一種模擬位置傳感器。將一個(gè)典型頻率為5kHz的交流電壓加到初始線圈上，初始線圈會(huì)感應(yīng)藕荷到二級(jí)線圈。通過分析信號(hào)相位與參考相位的關(guān)系確定磁芯的位移方向。雙簧片式三向電感測(cè)頭（圖二）雙簧片式三向電感測(cè)頭無摩擦、無間隙。雙簧片式電感測(cè)頭的結(jié)構(gòu)形式較多。Z向測(cè)座用彈簧５吊掛，可用手輪２調(diào)整，銷子３是為了防止螺母４轉(zhuǎn)動(dòng)并可在螺母４外圓槽內(nèi)滑動(dòng)。近年來，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，將計(jì)算機(jī)與伺服控制系統(tǒng)相結(jié)合，使計(jì)算機(jī)成為伺服系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)已成為現(xiàn)實(shí)。本設(shè)計(jì)中應(yīng)用的AT89C5L290、L29L292等芯片是目前市場上比較成熟的產(chǎn)品應(yīng)用比較廣泛的產(chǎn)品，由它們組成的伺服系統(tǒng)具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景看好。各廠家為滿足用戶需要，贏得量好信譽(yù)，不斷推出精度高、性能好、使用方便、易于操作、又可滿足用戶一些特殊檢測(cè)任務(wù)的測(cè)量機(jī)。但從坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的使用角度上看，如何選用適合的測(cè)量機(jī)以滿足檢測(cè)要求，又能達(dá)到最佳的性能價(jià)格比，并產(chǎn)生