三坐標測量機設計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 摘 要 從 60 年代初發(fā)明到現(xiàn)在，三坐標測量機（ CMM）在制造業(yè)得到世界范圍廣泛應用，成為 3D 檢測工業(yè)標準設備。三坐標測量技術得到迅速發(fā)展，而配套檢測軟件的發(fā)展，更是突飛猛進。最早的三坐標測量機只能顯示 XYZ坐標，而目前的各種檢測軟件幾乎可以解決用戶的絕大部分問題。軟件日益成為影響用戶使用好壞的關鍵所在。 CMM 測量軟件發(fā)展趨勢 ， 對于傳統(tǒng)的三坐標測量機檢測來說，通常是設計部門提供二維圖紙，檢驗部門根據(jù)圖紙對工件進行尺寸及形位公差的檢測。隨著三維 CAD 軟件的應用，越來 越多的技術部門使用三維 CAD 建模技術進行設計。因此，各坐標機廠家紛紛推出了基于三維 CAD 技術的測量軟件，直接將客戶設計好的三維 CAD 模型導入測量軟件進行檢測。這樣做的優(yōu)點非常明顯，不需要額外的圖紙，理論值可以直接捕獲，更可以進行測量仿真，測頭干涉檢查等，所以，受到用戶的一致好評?；?CAD 的測量成為目前三坐標測量軟件的發(fā)展熱點。 關鍵詞 三坐標測量機 傳感器 三維 傳動裝置 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 Abstract Invents from the beginning of the 60s to present, coordinate measuring machines (CMM) obtains the worldwide scale widespread application in the manufacturing industry, becomes the 3D examination industry standard equipment. Three coordinates survey technology obtains the rapid development, but the necessary examination software development, is progresses by leaps and bounds. The earliest coordinate measuring machines only can demonstrate the XYZ coordinates, but the present each kind of examination software may solve users major part problem nearly. The software becomes the influence user use quality the key to be at day by day. The CMM survey software trend of development, regarding the traditional coordinate measuring machines examination, usually is designs the department to provide the two-dimensional blueprint, the inspection department carries on the size and the shape position common difference examination according to the blueprint to the work piece. Along with the three dimensional CAD software application, the more and more many technical department uses the three dimensional CAD modeling technology to carry on the design. Therefore, various coordinates machine factory has promoted in abundance based on the three dimensional CAD technology survey software, the three dimensional CAD model which designs the customer inducts directly surveys the software to carry on the examination. Does this the merit is extremely obvious, does not need the extra blueprint, the theoretical value may catch directly, may carry on the survey simulation, the gauge head interference inspection and so on, therefore, receives the user the consistent high praise. Survey the software based on the CAD survey into at present three coordinates the development hot spot. Key words Coordinate measuring machines Sensor Three dimensional Transmission device 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目 錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 1.1 三坐標測量機的應用與發(fā)展 1 1.2 三坐標測量機測量原理 4 1.2.1 三坐標測量機的組成 5 1.2.2 三坐標測量機的結構特點 5 1.3 設計要求 6 第 2 章 三坐標測量機總體設計方案 7 2.1 設計任務和內(nèi)容 7 2.2 總體設計方案擬訂 7 2.2.1 三坐標測量機機械部分設計 7 2.2.2 三坐標測量機電路部分設計 8 2.3 主要參數(shù)的確定 14 第 3 章 三坐標測量機進給系統(tǒng)的設計計算 15 3.1 進給系統(tǒng)步進電動機的選擇 計算 15 3.1.1 調(diào)速電動機的容量的計算 15 3.1.2 步進電動機的概述 15 3.1.3 步進電動機的容量的計算 16 3.2 軸概述 16 3.2.1 軸的用途 16 3.2.2 軸的材料 16 3.2.3 軸的材料 17 3.3 軸的結構設計 17 3.3.1 擬定軸上零件的裝配方案 17 3.3.2 軸上零件的定位 17 3.3.3 軸的結構設計 18 3.3.4 初步設計軸的最小直徑 .20 3.3.5 擬定軸上零件的裝配方案 21 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.3.6 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的個段直徑和長度 21 3.3.7 軸上零件的軸向定位 22 3.3.8 確定軸上圓角和倒角尺寸 22 3.4 絲杠螺母副的選用計算 22 3.4.1 絲杠螺母的導程的確定 22 3.4.2 確定絲杠 的等效轉速 23 3.4.3 絲杠的等效負 23 3.4.4 確定絲杠所受的最大動載荷 Cax 23 3.4.5 臨界壓縮負荷 Fcr 23 3.4.6 臨界轉速驗算 24 3.4.7 計算軸承動載荷 25 3.4.8 絲杠拉壓振動和扭轉振動的固有頻率驗算 26 3.5 絲杠的扭轉剛度 26 3.6 傳動精度計算 27 3.7 導軌的選型及計算 27 3.7.1 滾動導軌的結構及配 28 3.7.2 滾動導軌副的預緊 28 3.7.3 滾動導軌副潤滑防護 29 3.8 橫向伺服 進給系統(tǒng)的設計計算（同以上方法） 29 3.9 縱向、橫向的移動工作臺的裝配圖（見附圖 1） 29 第 4 章 夾具的初步設計 30 4.1 載要 30 4.2 機床夾具的基本要求 30 4.3 機床夾具概述 31 4.3.1 機床夾具的分類 31 4.3.2 夾具的作用 31 4.3.3 夾具的組成 31 4.4 螺旋夾緊裝置 32 4.4.1 螺旋夾緊力計算 33 4.4.2 螺旋夾緊的自鎖性能和傳力系數(shù) 34 4.5 螺旋夾緊機構的特點 34 4.6 橫向伺服系統(tǒng)和立拄的設計計算 35 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 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 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 1 章 緒論 1.1 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。物體的三維輪廓以及形位測量已被廣泛應用于機械制造、航海、航空航天、反求工程等領域。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。在這些諸多的測量方法中，激光散斑物體輪廓測量法測量精度最高，屬非接觸和全場測量，測量速度高，但其測量范圍小。此外，三坐 標機的測量精度高，已被廣泛采用。但它只能進行接觸測量，并且測量速度很慢。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(nèi)尚無同類產(chǎn)品問世。三坐標測量機的多功能測量臺 是一種高精度測量臺?？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。三坐標測量機廣泛的應用于機械零件加工，模具制造等個方面。 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。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。特點： 1、 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。 2、 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 3、 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。 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。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。特點： 1、 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，三軸充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 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。 2、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 3、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。 4、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。光柵和測頭信號由信號處理板處理后，經(jīng)通訊電纜傳輸至計算機內(nèi)安裝的一塊三軸正交記數(shù)卡，通過編制軟件對其進行控制，以實現(xiàn)原電器箱的功能。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(diào)人員工作量降低，也使測量儀精度有了保障。采用高性能記數(shù)卡，減少硬件設備，降低了系統(tǒng)的故障發(fā)生率。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。一些關鍵性操作都給出了提示和警告，可以防止用戶在不太清楚的情況下誤操作而導致系統(tǒng)工作不正常。 其選擇原則如下： 1、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。選用時，一般可根據(jù)被測工件要求的檢測精度與測 量機給定的測量不確定度相對比，看測量機精度是否符合要求。 精度比對不是一個簡單的比較過程。測量機的技術規(guī)范中一般只給出單軸測長和空間測長的兩個不確定度公式及重復精度值。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(nèi)。一般測量時，要測量很多測點。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。因此從經(jīng)驗出發(fā)，在一般測量中，測量不確定度應為被測工件尺寸公差帶的1/5 1/3。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。對于精密測量及復雜的形位測量要求還高，一般應為被測尺寸公差帶的 1/10 1/5。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。 總之，用戶應選用精度（包括重復精度）高一些的測量機。這不僅由于充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 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。 2、合乎要求的測量范圍 測量范圍的選擇時選擇測量機時的最基本參數(shù)。因為在測量范圍內(nèi)才能獲得精確的測量值，超出了范圍 ，測量就難于進行。選擇測量范圍時，應考慮以下幾個方面。 （ 1） 、工件的所需測量的部分，不一定是整個工件。如要測的部分集中在工件的某個局部，除了測量機的測量范圍能覆蓋被測參數(shù)之外，還要考慮整個工件能在測量機上安置，要求工件重量對測量精度不帶來顯著影響。為了把工件放入測量機中，應根據(jù)工件大小選擇測量機。 （ 2） 、 Z 軸與 Z 向空間高度的關系。 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。 （ 3） 、接長桿的問題。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。一般工件尺寸為 l 時，要求 測量范圍 L=l+2C， C為探針的長度。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。 3、合適的測量機類型 測量機按自動化程度分為手動（或機動）與 CNC 自控兩大類。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。當然 CNC 測量機水平高、測速快，但測量的準備時間長、技術要求高、資金投入大。故應從經(jīng)濟效益的角度進行比較判定。 一般說，對于中等尺寸的工件，多采用移動橋式；對于小型工件，多采用懸臂式、儀器臺式與移動橋式等；對于大型工件，則多采用龍門式；對于需回轉測量的 工件，可選用帶分度臺的測量機。 4、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。如缺少某些軟件，可根據(jù)被測對象向生產(chǎn)廠家索取。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)。 5、符合要求的測量效率 測量機運行速度與采樣速度既是測量機效率高低的重要指標，又與自動化生產(chǎn)的要求密切相關。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。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 6、功能齊全的測量頭 測量頭是測量機上重要的 傳感器 件。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。 7、滿意的經(jīng)濟效益 作為檢測儀器，測量機的經(jīng)濟效益是 投資 購買的一項重要指標。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。 測量機的使用費用，主要取決于測量機的折舊費 K、檢測人員的工資 G、測量所用的時間 T 及輔助材料和設備等雜費 Q，即測量總費用 。 M=T（ K+G） +Q 測量機效益的關鍵在于使用時間 T。因此在考慮測量機資金的投入時，關鍵在于了解它的使用效率。如果使用效率高，則經(jīng)濟效益亦高。如果使用效率不很高，而 又易于在當?shù)亟鉀Q測量問題，則應委托或協(xié)作檢測。只付檢測費，比購置一臺測量機更經(jīng)濟。當然有的場所，測量對象極為精密，不適宜搬動，有的系軍工保密件等，此時配置一臺坐標測量機具有特殊性，也是必須的。 1.2 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。導軌式三坐標測量機 (Coordinate Measuring Machine 簡稱 CMM)是近二十年來發(fā)展起來的一種以精密機械為基礎，綜合光柵與激光干涉、計 算機、應用電子等先進技術的測量設備，在國內(nèi)外得到了廣泛的應用。其主要特征是具有 X, Y, Z 三個坐標方向的導軌。目前，導軌式三坐標測量機己被廣泛地應用于機械制造、儀器制造、電子、汽車、計量中心、航空和航天等多個工業(yè)和研究行業(yè)，用來測量機械零件的幾何尺寸、相對位置和形位誤差，包括零件空間曲面、汽車白身、 CAD/CAM 等多項工作。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。第二代測量機在第一代測量機的基礎上，由微機處理測 量結果，形成了微機化測量機。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。其中，第三代是目前的主要產(chǎn)品。特別是近二十年來，充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 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。 CLY 系列單臂三維測量儀產(chǎn)品信息產(chǎn)品說明： 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。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。 圖 1-1CLY 單臂三坐標測量機 在 Y、 Z 方向，其整機測量范圍在 1500mm x 2600mm 以內(nèi)、 X 向測量范圍最小為 2000mm、并以 500mm 為間距遞增的整體式測量機，采用整體式機械結構，測量機的工作平面通過地腳螺銓固定在地基上，其工作臺表面略高于地表，或是安裝為與地表齊平，便于大型工件的裝卸。 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 2000mm，可以按用戶要求以 500mm 的長度適量增大。 大中型整體式單臂三坐標測量機比較適宜對一般大型非對稱工件的測量檢測與劃線操作。 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。如果被測工件為一般機加工件，測量要求為一般性的尺寸檢測，可以選用WINCOM 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。 1.2.1 三坐標測量機的組成 ： 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 1， 主機機械系統(tǒng)（ X、 Y、 Z 三軸或其它） ； 2， 測頭系統(tǒng)； 3， 電氣控制硬件系統(tǒng)； 4， 數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)（測量軟件）； 1.2.2三坐標測量機的結構特點 ： 1）采用花崗石為工作臺，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。 2）立柱采用不銹鋼材料，可防銹，抗腐蝕。 3）采用精密微分頭作微調(diào)裝置，使測頭接觸工作的微調(diào)量 0.01mm。 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。 5） 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。 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 。 1.3 設計要求 在繪制產(chǎn)品總裝圖和部件裝配圖時要注意設計的科學性和條理性。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。若為運動導軌結合部，則執(zhí)行件一測相當于滑臺，相臨部件一測相當于滑座，考慮導軌精度，選擇并確定導軌的類型及尺寸。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。 在設計中，處處從實際出發(fā)分析和處理問題是至關重要的。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。從小處講，指對設計的機械零部件的制造工藝、裝配和維修要進行認真的切實際的考慮和分析。學會使用設計手冊，對推薦的設充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 計數(shù)據(jù)和各 類標準要結合實際情況取舍。通過設計實踐，了解和掌握結合實際、綜合思考的設計方法。 第 2 章 三坐標測量機總體設計方案 2.1 設計任務和內(nèi)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。其次是夾具體的設計，包括手柄、浮動滑塊的設計， 夾具承擔的是定位夾緊的作用。 2.2 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。 2.2.1 三坐標測量機機械部分設計 三坐標測量機的機械系統(tǒng)設計可歸類于機械制造裝備設計，可分為創(chuàng)新設計、變形設計、和組合設計三大類型，設計的過程隨設計類型而不同，其中創(chuàng)新設計的過程最典型，可分為產(chǎn)品規(guī)劃階段、方案設計、技術設計和施工設計四個階段。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(diào)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。 初步設計方案具體化，技術設計階段是將方案設計階段擬訂 的初步設計方案具體化，確定結構原理方案；進行總體技術方案設計；進行結構設計；通過技術經(jīng)濟分析，選擇較優(yōu)的設計方案。 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。其中包括決定尺寸的依據(jù)，如功率、流量和聯(lián)系尺寸等；決定布局的依據(jù)等，決定和限制結構設計的空間條件，。在上述的依據(jù)約束下，對主要功能結構進行充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 構思，初步確定其材料和形狀，進行粗略的結構設計。 （ 2）總體設計 總體設計階段的任務是將結構原理方案進一步具體化?？傮w設計的內(nèi)容大致包括主要結構參數(shù)、總體布局、系統(tǒng)原理圖、其它 。 （ 3）結構設計 結構設計階段的主要任務是在總體設計的基礎上，對結構原理方案結構化，繪制產(chǎn)品總裝圖；提出初步的零件表及裝配說明書。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。三坐標測量機常見的是三個直線運動坐標（沿 X、 Y、 Z）和夾具體的裝配設計。 2.2.2 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。 本書以 S7-200 系列 PLC 為目標機型，介紹西門子 PLC 的特點，為今后更好地學習和掌握 S7-300/400 打下基礎。 S7-200 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(nèi)置功能，在各個領域得到廣泛的應用。 1.S7-200 系列 PLC 的基本硬件組成 S7-200 系列 PLC 可提供 4 種不同的基本單元和 6種型號的擴展單元。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。 （ 1） 基本單元 S7-200 系列 PLC 中可提供 4 種不同的基本型號的 8 種 CPU 供選擇使用，其輸入輸出點數(shù)的分配見表 2-1： 表 2-1 S7-200 系列 PLC 中 CPU22X 的基本單元 型 號 輸入點 輸出點 可帶擴展模塊數(shù) S7-200CPU221 6 4 S7-200CPU222 8 6 2 個擴展模塊 78路數(shù)字量 I/O 點或 10 路模擬量 I/O 點 S7-200CPU224 14 10 7 個擴展模塊 168 路數(shù)字量 I/O 點或 35路模擬量 I/O 點 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 S7-200CPU226 24 16 2 個擴展模塊 248 路數(shù)字量 I/O 點或 35路模擬量 I/O 點 S7-200CPU226XM 24 16 2 個擴展模塊 248 路數(shù)字量 I/O 點或 35路模擬量 I/O 點 （ 2.） .擴展單元 S7-200 系列 PLC 主要有 6種擴展單元，它本身沒有 CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴展 I/O 點數(shù)， S7-200 系列 PLC 擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)的分配如表 2-2 所示。 表 2-2 S7-200 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。編程器主要用來進行用戶程序的編制、存儲和管理等，并將用戶程序送入 PLC 中，在調(diào)試過程中，進行監(jiān)控和故障檢測。 S7-200 系列 PLC 可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。 簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。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(nèi)，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， S7-200系列 PLC 的專用編程軟件為 STEP7-Micro/WIN。 （ 4） 程序存儲卡 為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型 PLC 設有外接 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。程序存儲卡 EEPROM 有 6ES 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 7291-8GC00-0XA0 和 6ES 7291-8GD00-0XA0 兩種，程序容量分別為 8K 和 16K程序步。 （ 5） .寫入器 寫入器的功能是實現(xiàn) PLC 和 EPROM 之間的程序傳送，是將 PLC 中 RAM 區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或將 PLC 中程序存儲卡中的程序通過 寫入器傳送到 RAM 區(qū)。 （ 6） 文本顯示器 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。文本信息的顯示用選擇 /確認的方法，最多可顯示 80 條信息，每條信息最多 4 個變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。 TD200 面板上的 8 個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統(tǒng)時，可以進行參數(shù)設置和診斷。 2. S7-200 系列 PLC 的主要技術性能 下面以 S7-200 CPU224 為例說 明 S7 系列 PLC 的主要技術性能。 （ 1） 一般性能 S7-200 CPU224 的一般性能如表 2-3 所示。 表 2-3 S7-200 CPU224 一般性能 電源電壓 DC 24V， AC 100230V 電源電壓波動 DC 20.4-28.8V， AC 84-264V（ 47-63Hz） 環(huán)境溫度、濕度 水平安裝 0550C，垂直安裝 0450C， 595% 大氣壓 8601080hPa 保護等級 IP20 到 IEC529 輸出給傳感器的電壓 DC 24V （ 20.4-28.8V） 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 2.6K 條指令 數(shù)據(jù)存儲器 2.5K 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、計充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 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)。中斷控制，定時控制（ 1255ms） 子程序級 8 級 用戶程序保護 3 級口令保護 指令集 邏輯運算、應用功能 位操作執(zhí)行時間 0.37 s 掃描時間監(jiān)控 300ms（可重啟動） 內(nèi)部標志位 256，可保持： EEPROM 中 0112 計數(shù)器 0256，可保持： 256， 6 個高速計數(shù)器 定時器 可保持： 256， 4個定時器， 1ms30s 16 個定時器， 10ms5min 236 個定時器， 100ms54min 接口 一個 RS485 通信接口 可連接的編程器 /PC PG740PII， PG760PII， PC（ AT） 本機 I/O 數(shù)字量輸入： 14，其中 4個可用作硬件中斷， 14 個用于高速功能 數(shù)字量輸出： 10，其中 2個可用作本機功能， 模擬電位器： 2 個 可連接的 I/O 數(shù)字量輸入 /輸出：最多 94/74 模擬量輸入 /輸出：最多 28/7（或 14） AS 接口輸入 /輸出： 496 最多可接擴展模塊 7 個 （ 2） 輸入特性 S7-200 CPU224 的輸入特性如表 2-4 所示。 表 2-4 S7-200 CPU224 輸入特性 類型 源型或匯型 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 輸入電壓 DC 24V，“ 1 信號”： 14-35A，“ 0信號”：0-5A， 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 0.2-12.8ms（可調(diào)節(jié)） 中斷輸入：（ I0.0-0.3） 0.2-12.8ms（可調(diào)節(jié)） 高速計數(shù)器：（ I0.0-0.5）最大 30kHz （ 3） 輸出特性 S7-200 CPU224 輸出特性如表 2-5 所示。 表 2-5 S7-200 CPU224 的輸出特性 類型 晶體管輸出型 繼電器輸出型 額定負載電壓 DC 24V（ 20.4-28.8V） DC 24V（ 4-30V） AC24-230V（ 20-250V） 輸出電壓 “ 1信號”：最小 DC 20V L+/L- 隔離 光耦隔離， 5 點 繼電器隔離， 3點和 4點 最大輸出電流 “ 1 信號”： 0.75A “ 1 信號”： 2A 最小輸出電流 “ 0信號”： 10 sA “ 0 信號”： 0mA 輸出開關容量 阻性負載： 0.75A 燈負載： 5W 阻性負載： 2A 燈負載： DC30W， AC200W S7-200 系列 PLC 是模塊式結構，可以通過配接各種擴展模塊來達到擴展功能、擴大控制能力的目的。目前 S7-200 主要有三大類擴展模塊。 （ 1）輸入 /輸出擴展模塊 S7-200 CPU 上已經(jīng)集成了一定數(shù)量的數(shù)字量I/O 點，但如用戶需要多于 CPU 單元 I/O 點時，必須對系統(tǒng)做必要的擴展。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。 S7-200 PLC 系列目前總共提供共 5大類擴展模塊：數(shù)字量輸入擴展板EM221（ 8路擴展輸入）；數(shù)字量輸出擴展板 EM222（ 8 路擴展輸出）；數(shù)字量輸入和輸出混合擴展板 EM223（ 8I/O， 16I/O， 32I/O）；模擬量輸入擴展充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 板 EM231，每個 EM231可擴展 3 路模擬量輸入通道， A/D 轉換時間為 25 s，12 位；模擬量輸入和輸出混合擴展模板 EM235，每個 EM235 可同時擴展 3 路模擬輸入和 1路模擬量輸出通道，其中 A/D 轉換時間為 25 s， D/A 轉換時間 100 s，位數(shù)均為 12位。 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。擴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，擴展單元的 24VDC 輸入點和輸出點電源，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。 （ 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， S7-200 與多種熱電偶、熱電阻的連接備有隔離接口。用戶通過模塊上的 DIP 開關來選擇熱電偶或熱電阻的類型，接線方式，測量單位和開路故障的方向。 （ 3）通訊擴展模塊 除了 CPU 集成通訊口外， S7-200 還可以通過通訊擴展模塊連接成更大的網(wǎng)絡。 S7-200 系列目前有兩種通訊擴展模塊：PROFIBUS-DP 擴展從站模塊（ EM277）和 AS-i 接口擴展模塊（ CP243-2）。 S7-200 系列 PLC 輸 入 /輸出擴展模塊的主要技術性能如表 2-6 所示。 表 2-6 S7-200 系列 PLC 輸入 /輸出擴展模塊的主要技術性能 類型 數(shù)字量擴展模塊 模擬量擴展模塊 型號 EM221 EM222 EM223 EM231 EM232 EM235 輸入點 8 無 4/8/16 3 無 3 輸出點 無 8 4/8/16 無 2 1 隔離組點數(shù) 8 2 4 無 無 無 輸入電壓 DC24V DC24V 輸出電壓 DC24V 或 DC24V或 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 AC24-230V AC24-230V A/D 轉換時間 250 s 250 s 分辨率 12bit A/D轉換 電壓： 12bit 電流： 11bit 12bit A/D轉換 2.3 主要參數(shù)的設定 直線工作臺面尺寸 （長寬高）： 1000 800 40； 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。光杠的最大距離根據(jù)夾具的尺寸確定。 工作進給速度為 1-1500mm/min，快速進給速度 12m/min 進給運動的總阻力 F 傳動精度初步為 0.1mm-0.5mm 測量工件的 尺寸大小最大體積（ 120mm 120mm 120mm） 最小高度為 20mm 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 3 章 三坐標測量進給系統(tǒng)的設計計算 3.1 進給系統(tǒng)電動機的容量的選擇 3.1.1電動機容量的選擇原則 在機電傳動系統(tǒng)中選擇一臺合適的電動機是極為重要的。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)啟動困難、經(jīng)受不起沖擊負載等故障。 選擇電動機應根 據(jù)以下三項基本原則進行。 （ 1）發(fā)熱：電動機在運行時，必須保證電動機的實際最高工作溫度等于或略小于電機允許的最高工作溫度。 （ 2）過載能力：電動機再運行時，必須具有一定的過載能力。特別是在短期工作時，由于電動機的熱慣性較大，電動機在短期內(nèi)承受高于額定功率的負載說仍可保證上面的原則，故此時，決定電動機容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動機的過載能力。既所選電動機的最大轉矩或允許電流必須大于運行過程中可能出現(xiàn)的最大負載轉矩和最大負載電流即： NM AXLNmLIIITTTm a xm a xm a x （ 3） 啟動能力：由于鼠籠式異步電動機的啟動轉矩一般較小，所以，充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 為使電動機能可靠啟動，必須保證 nSTL TT 式中Nstst TT /選擇電動機容量的方法一