【正文】 機床夾具概述 ????????????????????? 31 機床夾具的分類 ????????????????? 31 夾具的作用 ??????????????????? 31 6 夾具的組成 ??????????????????? 31 螺旋夾緊裝置 ????????????????????? 32 螺旋夾緊力計算 ????????????????? 33 螺旋夾緊的自鎖性能和傳力系數(shù) ?????????? 34 螺旋夾緊機構的特點 ?????????????????? 34 橫向伺服系統(tǒng)和立拄的設計計算 ????????????? 35 第 5章 三坐標測量機的測頭 裝置 ????????????????? 36 第 6 章 經(jīng)濟技術性分析 ???????????????????? 38 結論 ???????????????????????????? 41 致謝 ???????????????????????????? 42 參考文獻 ?????????????????????????? 43 附錄 1 ???????????????????????????? 44 附錄 2 ???????????????????????????? 50 附錄 3 ???????????????????????????? 58 7 第 1 章 緒論 三坐標測量機的應用與發(fā)展 隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展和對測量方法的深入研究，在機電行業(yè)中人們對三維坐標測量技術的要求也越來越高 。目前物體三維輪廓測量的主要方法有導軌式三坐標機的高精度接觸測量、激光點掃描和激光線掃描式三坐標輪廓測量、激光散斑物體輪廓高精度顯微全場測量。此外，三坐標機的測量精度高，已被廣泛采用。目前，三坐標機主要有兩種 :導軌式三坐標測量機和無導軌式三坐標儀，無導軌式三坐標測量儀在國內尚無同類 產(chǎn)品問世?？赏瑫r裝夾兩只測量表或傳感器對工件進行多參數(shù)測量。 CLY 系列單臂三為測量儀是一款具有較大測量范圍的高精度測量設備，在設計時充分考慮了使用者對沖壓件、儀表板件、塑料件、中型模具件的測量要求。特點： X 軸移動方向的導軌采用天然花崗巖，并配備進口雙直線導軌，三軸位移傳感器采用進口金屬反射光柵和讀數(shù)頭，結合 空間誤差修正技術，使用中處處體現(xiàn)高精度的 3D 測量。 CLY 系列單臂三為測量儀是一款具有較大測量范圍的高精度測量設備，在設計時充分考慮了使用者對沖壓件、儀表板件、塑料件、中型模具件的測量要求。特點： X軸移動方向的導軌采用天然花崗巖，并配備進口雙直線導軌，三軸位移傳感器采用進口金屬反射光柵和讀數(shù)頭，結合空間誤差修正技術，使用 8 中處處體現(xiàn)高精度的 3D 測量。 采用智能數(shù)顯系統(tǒng)將原電器箱上各項功能都讓計算機來處理，摒棄了電器箱，只用一塊小的信號處理板對各路信號 進行處理以保證長線傳輸無誤。智能數(shù)顯系統(tǒng)的開發(fā)，利用計算機進行大量數(shù)據(jù)存儲和處理，空間精度修正不僅使車間裝調人員工作量降低，也使測量儀精度有了保障。該系統(tǒng)具有原電器箱幾乎所有功能，界面直觀，很多操作在面板上即可直接完成，菜單功能簡潔明了，用戶極易上手。 其選擇原則如下： 合理的測量精度 坐標測量機是檢測工件尺寸與形位誤差的 儀器 ，首要的是精度指標應滿足用戶要求。 精度比對不是一個簡單的比較過程。但 在具體測件時需要將被測參數(shù)的測量不確定度限制在一定范圍內。在形位測量時，更有大量測點參與并帶來測量誤差，精確計算是很難的。例如某一被測箱體上二孔的孔距為 500mm，公差帶為 15um，則所選用的測量機在 500mm 長度上的測量不確定度應不大于 3um～ 5um。重要的是重復精度必須滿足要求，因為系統(tǒng)誤差還可以通過一定方法補償，而 重復精度應由測量機本身保證。這不僅由于測量復雜件時，測點可能帶入的誤差比預想的要大（由于測頭測桿變化或加長會引入更大的誤差），而且測量機的精度會隨使用次數(shù)增多而有所下降。因為在測量范圍內才能獲得精確的測量值，超出了范圍，測量就難于進行。 （ 1） 、工件的所需測量的部分，不一定是整個工件。為了把工件放入測量機中，應根據(jù)工件大小選擇測量機。 Z 軸行程是 Z 軸的測量范圍，而 Z向空間高度是工件能放得下的高度。有的測頭上有星形探針，這些探針在測量時往往要求超出工件的被測部分。因此測量范圍等于工件被測的最大尺寸再加上兩倍的探針長度。選用時，應根據(jù)檢測對象的批量大小、自動化程度、操作人員技術水平及資金投入大小去權衡。故應從經(jīng)濟效益的角度進行比較判定。 豐富的測量軟件 對復雜的測量對象進行測量，測量機應有豐富的測量軟件支持，以完成測量任務。 如果廠方提供了編程方法（多數(shù)廠家不提供），也可自行開發(fā)。用于生產(chǎn)線或柔性加工線上的測量機，檢測的時間必須滿足生產(chǎn)節(jié)拍的要求。它不僅直接影響測量精度，而且是決定測量機功能和測量效率的重要因 素。雖然它不像生產(chǎn) 機床 那樣便于計算，也不如機床那樣可以較快地收回成本并創(chuàng)造效益，但作 為保證生產(chǎn)質量的手段和環(huán)節(jié)，檢測儀器有著特殊的重要性。 M=T（ K+G） +Q 測量機效益的關鍵在于使用時間 T。如果使用效率高，則經(jīng)濟效益亦高。只付檢測費，比購置一臺測量機更經(jīng)濟。 三坐標測量機測量原理 將被測物體置于三 坐標測量 空間，可獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據(jù)這些點的空間坐標值，經(jīng)計算求出被測物體的幾何尺寸，形狀和位置。其主要特征是具有 X, Y, Z 三個坐標方向的導軌。導軌式三坐標測量機己經(jīng)成為一種比較成熟的傳統(tǒng)測量設備，它經(jīng)歷了三代產(chǎn)品 :第一代測量機由手動(或機動 )測量，測量結果由人工處理，效率極低。第三代測量機在第二代的基礎上，配備上相應的程序控制和數(shù)據(jù)圖形化軟件處理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)全自動測量。特別是近二十年來 ，隨著微機和光電技術的迅猛發(fā)展，三坐標機已成為多個高科技領域諸多技術的融合產(chǎn)品，包括了微機、精儀、光電傳感、數(shù)據(jù)分析和人工智能等多項應用技術。由于采用開放式測量，從而保證了在現(xiàn)場、在模具制造和仿型、在部件檢測和設計室里都可以方便的使用。 這種類型的測量機的 Y 向測量范圍有兩種， 1200mm 和 1500mm，其 Z 向測量范圍最小為 1500mm，最大可以達到 2600mm， X 向測量范圍最小為 2021mm，可以按用戶要求以 500mm 的長度適量增大。 測量機可以根據(jù)使用要求，選配 WINCOM 測量軟件或 XDmis 測量軟件。如果檢測任務大部份需要與 CAD 數(shù)據(jù)協(xié)同比對檢測，建議選擇 XDMIS 測量軟件。 2）立柱采用不銹鋼材料，可防銹，抗腐蝕。 4）回轉支桿 (附件另配 )可提供裝夾第二只測量表（或測量傳感器），從而可擴大本產(chǎn)品的使用功能。 6） 配件萬向電子測頭，并通過各種測頭配件，既可以對遠程和深孔進行數(shù)據(jù)采點，也能 完成中、小型零部件的測量 7） 本測量儀具有方便的現(xiàn)場自校定功能，用戶可根據(jù)實際情況進行精度校正，保證在不同環(huán)境溫度下測量數(shù)據(jù)的真實可靠 。設計一個部件，其過程大致如下：首先，確定末端執(zhí)行件的概略形狀尺寸，然后，設計末端執(zhí)行件與其相臨的下一個功能部件的結合的形式與概率尺寸。根據(jù)導軌結合部的設計結果和該運動的行程，直到基礎支撐 件。從大處講，聯(lián)系實際是指對工藝可能性的分析，在參數(shù)擬訂和方案確定中，既要了解當今的先進生產(chǎn)水平和可能趨勢，更應了解我國的實際生產(chǎn)水平，使設計的機器能發(fā)揮最佳的效果。學會使用設計手冊，對推薦的設計數(shù)據(jù)和各類標準要結合實際情況取舍。 13 第 2 章 三坐標測量機總體設計方案 設計任務和內容 設計任務定位三坐標測 量機整體結構的設計，其中機械部分的設計工作臺包括縱向、橫向和 Z 軸的運動，工作臺承擔運動功能。 總體設計方案擬訂 方案擬訂為測量機整體結構的設計其中主要是測量機的傳動系統(tǒng)：工作臺的橫向和縱向進給系統(tǒng)， Z 軸的進給系統(tǒng)，工作臺上面疊加一個可拆卸的夾具體，可拆卸夾具具有兩大優(yōu)點：第一，使用時夾具可固定在工作臺上，不用時，即可拆下。產(chǎn)品規(guī)劃階段的任務是明確設計任務，通常應在市場調查與預測的基礎上識別產(chǎn)品需求，進行可行性分析，制定設計技術任務書。 1）確定結構原理放案 根據(jù)初步設計方案，再充分理解原理 的基礎上，確定結構原理方案。在上述的依據(jù)約束下，對主要功能結構進行構思，初步確定其材料和形狀，進行粗略的結構設計?？傮w設計的內容大致包括主要結構參數(shù)、總體布局、系統(tǒng)原理圖、其它。進行結構設計時，必須遵守有關標準規(guī)范， 充分考慮人機工程、外觀造型、結構可靠和耐用性、加工和裝配工藝性等。 三坐標測量機電路部分設計 三坐標測量系統(tǒng)的控制部分采用 PLC 控制。 S7200 系列 PLC 作為西門子 SIMATIC PLC 家族中的最小成員，以其超小體積，靈活的配置，強大的內置功能，在各個領域得到廣泛的應用。其系統(tǒng)構成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。 表 22 S7200 系列 PLC擴展單元型號及輸入輸出點數(shù) 類 型 型 號 輸入點 輸出點 數(shù)字量擴展模塊 EM221 8 無 EM222 無 8 EM223 4/8/16 4/8/16 模擬量擴展模塊 EM231 3 無 EM232 無 2 EM235 3 1 （ 3） .編程器 PLC 在正式運行時，不需要編程器。 S7200 系列 PLC 可采用多種編程器，一般可分為簡易型 和智能型。智能型編程器采用計算機進行編程操作，將專用的編程軟件裝入計算機內，可直接采用梯形圖語言編程，實現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強大， S7200系列 PLC 的專用編程軟件為 STEP7Micro/WIN。程序存儲卡 EEPROM 有 6ES 72918GC000XA0 和 6ES 72918GD000XA0 兩種，程序容量分別為 8K 和 16K程序步。 （ 6） 文本顯示器 16 文本顯示器 TD200 不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設備，還可以作為控制單元對某個量的數(shù)值進行修改，或直接設置輸入 /輸出 量。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。 2. S7200 系列 PLC 的主要技術性能 下面以 S7200 CPU224 為例說明 S7 系列 PLC 的主要技術性能。 表 23 S7200 CPU224 一般性能 電源電壓 DC 24V， AC 100~230V 電源電壓波動 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 保護等級 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（ 600mA） 為擴展模塊提供的輸出電流 660mA 程序存儲器 8K字節(jié) /典型值為 條指令 數(shù)據(jù)存儲器 字 存儲 器子模塊 1個可插入的存儲器子模塊 數(shù)據(jù)后備 整個 BD1在 EEPROM 中無需維護 在 RAM 中當前的 DB1 標志位、定時器、計數(shù)器等通過高能電容或電池維持，后備時間190h（ 400C時 120h），插入電池后備 200 天 編程語言 LAD， FBD， STL 程序結構 一個主程序塊（可以包括子程序） 程序執(zhí)行 自由循環(huán)。 表 24 S7200 CPU224 輸入特性 類型 源型或匯型 輸入電壓 DC 24V，“ 1信號”： 1435A，“ 0信號”：05A， 隔離 光耦隔離， 6點和 8 點 輸入電流 “ 1信號”：最大 4mA 輸入延遲（額定輸入電壓） 所有標準輸入：全部 （可調節(jié)） 中斷輸入：（ ） （可調節(jié)） 高速計數(shù)器：（ ）最大 30kHz 18 （ 3） 輸出特性 S7200 CPU224 輸出特性如表 25 所示。目前 S7200 主要有三大類擴展模塊。CPU221 無 I/O 擴展能力， CPU 222 最多可連接 2個擴展模塊（數(shù)字量或模擬量），而 CPU224 和 CPU226 最多可連接 7 個擴展模塊。 基本單元通過其右側的擴展接口用總線連接器（插件）與擴展單元左側的擴展接口相連接。 19 （ 2）熱電偶 /熱電阻擴展模塊 熱電偶、熱電阻模塊（ EM231）是為CPU222， CPU224， CPU226 設計的， S7200 與多種熱電偶、熱電阻的連接備有隔離接口。 （ 3）通訊擴展模塊 除了 CPU 集成通訊口外， S7200 還可以通過通訊擴展模塊連接成更大的網(wǎng)絡。 S7200 系列 PLC 輸入 /輸出擴展模塊的主要技術性能如表 26 所示。光杠的最大距離根據(jù)夾具的尺寸確定。電動機的選擇主要是容量的選擇，如果電動機的容量選小了，一方面不能充分發(fā)揮機械設備的能力，使生產(chǎn)效率降低，另一方面電動機經(jīng)常在過載下運行，會使它過早損壞，同時還可能出現(xiàn)