機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)論文--車(chē)銑加工中心床頭箱

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　車(chē)銑加工中心是高速度、高精度、高效率、復(fù)合化加工機(jī)床。該種機(jī)床用途廣泛、工藝先進(jìn)、生產(chǎn)高效、加工精密，廣泛應(yīng)用于軍工、航天、造船、核電、高速鐵路等領(lǐng)域；車(chē)銑復(fù)合功能的數(shù)控機(jī)床是近年來(lái)適應(yīng)產(chǎn)品復(fù)雜化和生產(chǎn)的高效率要求而發(fā)展很快的機(jī)種，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零部件一次裝夾，完成全部加工工序，可以大幅提高生產(chǎn)效率和加工精度。本文在分析了車(chē)銑加工

2、中心床頭箱的結(jié)構(gòu)與工作原理的基礎(chǔ)上，利用UG對(duì)車(chē)銑加工中心床頭箱進(jìn)行了虛擬設(shè)計(jì)，包括車(chē)銑加工中心結(jié)構(gòu)分析、零部件的建摸、虛擬裝配。</p><p>　　關(guān)鍵詞：車(chē)銑加工中心；床頭； 三維建模；UG </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><

3、p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外車(chē)銑加工中心現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 車(chē)銑加工中心各軸的運(yùn)動(dòng)原理及實(shí)現(xiàn)2</p><p>　　1.3 車(chē)銑加工中心的優(yōu)勢(shì)4</p><p>　　1.4 課題研究背景和意義5</p><p>　　2 車(chē)銑加工中心床頭箱的結(jié)構(gòu)與工作原理7</p><p>　　2.1

4、 車(chē)銑加工中心主軸傳動(dòng)概況7</p><p>　　2.2 車(chē)銑加工中心床頭箱的結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.3 車(chē)銑加工中心床頭箱的工作原理9</p><p>　　2.4 車(chē)銑加工中心床頭箱的基本參數(shù)9</p><p>　　3 車(chē)銑加工中心主軸箱的三維設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 UG軟

5、件的簡(jiǎn)介以及特點(diǎn)11</p><p>　　3.2 UG軟件的主要功能12</p><p>　　3.3 車(chē)銑加工中心床頭箱結(jié)構(gòu)分析13</p><p>　　3.4 UG進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法14</p><p>　　4 車(chē)銑加工中心床頭裝配設(shè)計(jì)以及爆炸視圖22</p><p>　　4.1 裝配體的設(shè)計(jì)方

6、法22</p><p>　　4.2 UG虛擬裝配的裝配過(guò)程22</p><p>　　4.3 UG的爆炸視圖的過(guò)程25</p><p><b>　　總結(jié)28</b></p><p><b>　　致謝29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30

7、</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外車(chē)銑加工中心現(xiàn)狀</p><p>　　車(chē)銑加工中心是在數(shù)控車(chē)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的加工中心。以車(chē)削為主要加工方式，同時(shí)具備強(qiáng)大的鉆、鏜、銑、攻絲等加工功能．因此它可用來(lái)加工形狀很復(fù)雜的混合體零件，如空間孔、空間外型等。實(shí)現(xiàn)了在一臺(tái)機(jī)床上完成多種

8、不同工藝方法的多工序加工,如同一臺(tái)數(shù)控車(chē)床和一臺(tái)中小型加工中心的復(fù)合加工。目前，德國(guó)的Aachen工業(yè)大學(xué)和Darmstadt工業(yè)大學(xué)都設(shè)有專(zhuān)門(mén)從事車(chē)銑技術(shù)研究的研究中心。1982年，奧地利林茨機(jī)床公司(WFL)開(kāi)發(fā)出全世界第一臺(tái)車(chē)銑數(shù)控專(zhuān)用機(jī)床——WVC500S車(chē)銑加工中心。20多年來(lái)經(jīng)過(guò)不斷努力，2002年WFL推出了新一代Millturn M40和M40-M數(shù)控車(chē)銑復(fù)合機(jī)床，該加工中心已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)車(chē)削、銑削、鏜孔加工、插齒滾齒等多

9、種加工[1-3]。</p><p>　　奧地利的WFL公司是車(chē)銑技術(shù)行業(yè)的開(kāi)拓者，日本復(fù)合加工機(jī)開(kāi)始于20世紀(jì)70年代末80年代初,目前德國(guó)和瑞士的機(jī)床精度最高，綜合起來(lái)， 德國(guó)的水平最高，日本的產(chǎn)值最大、全球市場(chǎng)占有率最高。</p><p>　　在國(guó)內(nèi)，“十五”期間，通過(guò)國(guó)家相關(guān)的政策的支持，包括沈陽(yáng)機(jī)床在內(nèi)的國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)通過(guò)自主創(chuàng)新、合作開(kāi)發(fā)、等手段，在中高檔及大型數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)研究

10、方面有了較大突破。</p><p>　　我們?cè)谲?chē)銑復(fù)合加工機(jī)床成功取得多方面取得了些突破，例如：攻克了動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、大直徑大通孔的高速?gòu)?qiáng)力主軸、刀架、機(jī)床熱平衡、精度補(bǔ)償?shù)榷囗?xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，主傳動(dòng)兼顧了大扭矩輸出和高速輸出，動(dòng)力刀具主軸的設(shè)計(jì)也實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)速與大扭矩的兼顧，Y/B軸部分的設(shè)計(jì)功能更完善，剛性更高，尾臺(tái)的設(shè)計(jì)充分考慮剛性及高的自動(dòng)化和安全性，高性能車(chē)銑復(fù)合機(jī)床的刀庫(kù)及機(jī)械手換刀裝置為完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。開(kāi)發(fā)

11、出五軸車(chē)銑復(fù)合加工中心并完成了系列化、規(guī)格化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。主軸最高轉(zhuǎn)速7000r/min，可滿足形狀復(fù)雜的大型回轉(zhuǎn)體零件加工要求，如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸、起落架、船用發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、增壓器蝸桿差速換向器、螺旋葉片合裝的高速高效加工等。</p><p>　　沈陽(yáng)機(jī)床上個(gè)世紀(jì)末開(kāi)始至今，通過(guò)自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，完善形成了車(chē)削直徑400mm到1250mm，具有臥式五軸五聯(lián)動(dòng)功能的車(chē)銑加工中心系列，它是一種集成了車(chē)、銑、鉆、鏜、攻絲

12、等功能于一臺(tái)設(shè)備上的高柔性機(jī)床，對(duì)于一些形狀復(fù)雜、精度要求高的異形回轉(zhuǎn)體零件可在一次裝夾中完成全部或大部分工序的加工，既可保證精度，又可提高效率、降低成本。</p><p>　　2004年沈陽(yáng)機(jī)床全套引進(jìn)了德國(guó)SCHIESS大型立車(chē)及立式車(chē)銑加工中心圖紙及工藝，并在德國(guó)專(zhuān)家的協(xié)助下，形成了從車(chē)削直徑1200mm到10000mm，載重幾噸到百噸以上的全系列的大型立式車(chē)銑加工中心。</p><p&

13、gt;　　此類(lèi)機(jī)床主要用于軍工產(chǎn)品。發(fā)電設(shè)備、造船、風(fēng)機(jī)。航空航天、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)，加工各種精度高、工序多、形狀復(fù)雜大型盤(pán)類(lèi)零件。使用該機(jī)床可以節(jié)省工藝裝備、縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、保證零件加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　1.2 車(chē)銑加工中心各軸的運(yùn)動(dòng)原理及實(shí)現(xiàn)</p><p>　　五坐標(biāo)是指在三個(gè)平動(dòng)坐標(biāo)軸基礎(chǔ)上增加兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)軸(A，B或A，C或B，C)且五個(gè)軸可以聯(lián)動(dòng)。由于

14、具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，五坐標(biāo)機(jī)床可以有很多種運(yùn)動(dòng)軸配置方案，但它們可以歸于如下三大結(jié)構(gòu)類(lèi)型：</p><p><b>　　(1)刀具擺動(dòng)型</b></p><p>　　這種結(jié)構(gòu)類(lèi)型是指兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸都作用于刀具上，由刀具繞兩個(gè)互相正交的軸轉(zhuǎn)動(dòng)以三元整體葉輪的幾何造型與五坐標(biāo)數(shù)控加工使刀具能指向空間任意方向。由于運(yùn)動(dòng)是順序傳遞的，因而在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸中，有一個(gè)的軸線方向在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始

15、終不變，成為定軸，而另一個(gè)的軸線方向則是隨著定軸的運(yùn)動(dòng)而變化，成為動(dòng)軸(動(dòng)軸緊靠刀具)。對(duì)于定、動(dòng)軸的配置，理論上存在A-B，A-C，B-C，B-A，C-A和C-B等六種組合情況。但由于在A-C，B-C的情況下動(dòng)軸軸線與刀具軸線平行而沒(méi)有意義，因此定、動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)配置主要是A-B，B-A，C-A和C-B四種，這類(lèi)機(jī)床的主要特點(diǎn)是擺動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一般剛性較差，但其運(yùn)動(dòng)靈活，機(jī)床使用操作(如裝卡工件)較方便。</p><

16、;p>　　(2)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)／擺動(dòng)型</p><p>　　這種結(jié)構(gòu)類(lèi)型是指兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸都作用于工件上，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理，它與由刀具擺動(dòng)產(chǎn)生的效果在本質(zhì)上是一樣的。這種結(jié)構(gòu)也是定、動(dòng)軸結(jié)構(gòu)，只是其動(dòng)軸緊靠工件。對(duì)于其定、動(dòng)軸的配置，理論上也有A-B， A-C，B-C，B-A,C-A和C-B六種組合情況。但由于此時(shí)的定軸到刀具間只存在平動(dòng)，因而選C軸作為定軸將不能改變刀具軸線的方向而失去意義，因此該類(lèi)型的定、動(dòng)

17、軸的運(yùn)動(dòng)配置分類(lèi)是A-B，A-C，B-C，B-A四種，而且A-B，A-C，B-A，B-C實(shí)質(zhì)上也可看成是等效的結(jié)構(gòu)(初始狀態(tài)不同)。這類(lèi)機(jī)床的主要特點(diǎn)是其旋轉(zhuǎn)，擺動(dòng)工作臺(tái)剛性容易保證、工藝范圍較廣，而且容易實(shí)現(xiàn)。但由于工件要隨工作臺(tái)在空間擺動(dòng)，因此這種結(jié)構(gòu)主要適合于中小規(guī)格的機(jī)床用于加工體積不大的零件。</p><p>　　(3)刀具與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，擺動(dòng)型</p><p>　　這種結(jié)構(gòu)類(lèi)型是

18、指刀具與工件各具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)不是定、動(dòng)軸結(jié)構(gòu)，兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸在空間的方向都是固定的。對(duì)于其兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的配置情況，若按先工件后刀具的順序，則理論上也有A-B，A-C，B-A，B-C,C-A和C-B六種組合情況．顯然，刀具繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的軸不能取為平行于C，否則同樣將因不能改變刀具軸線的方向而失去意義。因此該類(lèi)型機(jī)床中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的配置情況是A-B,B-A,C-A和C-B四種。這類(lèi)機(jī)床的特點(diǎn)介于上述兩類(lèi)機(jī)床之間。對(duì)于五坐標(biāo)機(jī)床，不管是哪種

19、類(lèi)型，由于他們具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)，相對(duì)于靜止的工件來(lái)說(shuō)，其運(yùn)動(dòng)合成可使刀具軸線的方向在一定的空間內(nèi)(受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)限制)任意控制，從而具有保持最佳切削狀態(tài)及有效避免刀具干涉的能力，因此，五坐標(biāo)加工又可以獲得比四坐標(biāo)加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果，特別適宜于大型或直母線類(lèi)零件的高效高質(zhì)量加工以及異型復(fù)雜零件的加工。</p><p>　　常見(jiàn)的5軸數(shù)控機(jī)床或加工中心結(jié)構(gòu)，主要通過(guò)5種技術(shù)途徑實(shí)現(xiàn)。</p>

20、<p><b>　　(1)雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　采用復(fù)合A(B)、C軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，通常一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)在另一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)上，要求兩個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心線在空間上應(yīng)能相交于一點(diǎn)。</p><p><b>　　(2)雙擺角結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　裝備復(fù)合A、回轉(zhuǎn)擺角的主軸頭，同樣要求兩個(gè)擺角回轉(zhuǎn)中心線在空間

21、上應(yīng)能相交于一點(diǎn)。雙擺角結(jié)構(gòu)將5軸數(shù)控機(jī)床列為國(guó)家戰(zhàn)略物資嚴(yán)格管理，在大型龍門(mén)式數(shù)控銑床上也得到了較多應(yīng)用。</p><p>　　(3)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)+擺角頭結(jié)構(gòu)</p><p>　　(4)復(fù)合A(B)C回轉(zhuǎn)軸電主軸頭結(jié)構(gòu)</p><p>　　復(fù)合電主軸頭通常帶C回轉(zhuǎn)坐標(biāo)360°，A(B)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)一定范圍。在大型龍門(mén)移動(dòng)式加工中心或銑床上得到最為廣泛的應(yīng)用。&

22、lt;/p><p>　　(5)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)+工作臺(tái)水平傾斜旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)</p><p>　　在一些緊湊型5軸數(shù)控加工中心上得到應(yīng)用，適合加工一些中小型復(fù)雜零件?？梢?jiàn)，5軸數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，制造技術(shù)難度大，因而造價(jià)高。5軸數(shù)控機(jī)床和3軸數(shù)控機(jī)床最大區(qū)別在于：軸數(shù)控機(jī)床在其連續(xù)加工過(guò)程中可連續(xù)調(diào)整刀具和工件聞的相對(duì)方位。5軸數(shù)控機(jī)床已成為加工連續(xù)空間曲線和角度變化的3D空間曲面零件的同義詞，通常要求

23、配置更為先進(jìn)與復(fù)雜的5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)和先進(jìn)的編程技術(shù)。</p><p>　　1.3 車(chē)銑加工中心的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　車(chē)銑中心的優(yōu)勢(shì)可以概括為：一次裝夾，集成加工，精度高，產(chǎn)品轉(zhuǎn)型、更新?lián)Q代方便。</p><p>　　(1)一次裝夾：沒(méi)有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，減少裝夾，減少輔助時(shí)間。</p><p>　　(2)集成加工：在一臺(tái)機(jī)床上完成全部車(chē)、銑

24、、鉆、鏜、鉸、攻絲等全部加工，減少設(shè)備和人員。</p><p>　　(3)精度高：由于一次裝夾，沒(méi)有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，所以加工精度容易保證，尤其對(duì)于有形狀和位置公差要求的零件更有必要。</p><p>　　(4)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型、更新?lián)Q代方便：車(chē)銑加工中心的集成化高精度的加工技術(shù)，以及大容量的刀具和快捷的換刀方式，使其具有高柔性。當(dāng)用戶根據(jù)市場(chǎng)需求，準(zhǔn)備將產(chǎn)品轉(zhuǎn)型或更新?lián)Q代時(shí)，不必更換設(shè)備，只需更換刀具既

25、可，可以節(jié)約資金和時(shí)問(wèn)。更重要的是，可以抓住瞬間即逝的機(jī)會(huì)和市場(chǎng)，贏得競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)。</p><p>　　圖1.1所示為印刷桶，這是一個(gè)比較典型的，可以發(fā)揮車(chē)銑中心優(yōu)勢(shì)的零件，此零件以回轉(zhuǎn)體為主導(dǎo)形狀，增添了平面、曲面和斜平面以及鍵槽、孔等鏜、銑，鉆工序?？梢栽谲?chē)銑中心上一次裝夾，全部加工完成。由于是一次裝夾、車(chē)削棒料和銑削大U形槽是沿著同一個(gè)導(dǎo)軌做軸向移動(dòng)。所以U形槽的兩側(cè)面與軸心線的平行度可以得到保證。而其對(duì)于

26、軸心線的對(duì)稱度則由C軸的補(bǔ)償功能保證。</p><p>　　圖1.1和圖1.2為在車(chē)銑中心上加工印刷桶的部分工序示意圖：</p><p>　　首先利用車(chē)銑中心的車(chē)削功能車(chē)削棒料(圖1.2)；其次，利用C軸、Y軸和Z軸、X軸銑削大U形槽及10°斜邊；最后，利用C軸、X軸進(jìn)行鏜孔加工。</p><p>　　如果不用車(chē)銑中心，加工此零件則需要一臺(tái)車(chē)削中心和一臺(tái)立

27、式數(shù)控鏜銑床。這種方案的缺點(diǎn)是：至少需要配置兩臺(tái)機(jī)床，占地面積增加，人員增加，裝夾具增加；不能一次裝夾，全部加工完成，U形槽的兩側(cè)面與軸心的平行度和對(duì)軸心線的對(duì)稱度不易保證。一旦產(chǎn)品更新?lián)Q代，原有的設(shè)備極有可能失去作用，需要另增加設(shè)備。</p><p>　　圖1.1 印刷桶樣品</p><p>　　圖1.2 車(chē)銑加工中心車(chē)削印刷桶的棒料</p><p>　　1.4

28、 課題研究背景和意義</p><p>　　車(chē)銑加工中心可用于加工許多型面復(fù)雜的特殊關(guān)鍵零件，對(duì)航空、航天、船舶、兵器、汽車(chē)、電力、模具和醫(yī)療器械等制造業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)改善和提升諸如飛機(jī)、導(dǎo)彈，發(fā)動(dòng)機(jī)、潛艇及發(fā)電機(jī)組、武器等裝備性能都具有非常重要的作用。車(chē)銑加工中心已成為裝備制造業(yè)和先進(jìn)國(guó)防武器裝備產(chǎn)品快速研發(fā)與實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)性設(shè)備。因此，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都將五軸數(shù)控機(jī)床列為國(guó)家戰(zhàn)略物資嚴(yán)格管理，限制出口到發(fā)展中國(guó)

29、家。</p><p>　　正是在這一大的背景下，“十一五” 時(shí)期 ，我國(guó)用于國(guó)防裝備領(lǐng)域的技改投入約有2500億，我國(guó)國(guó)防工業(yè)將步入快速發(fā)展軌道，如此巨額的技改需求將進(jìn)一步帶動(dòng)制造裝備采購(gòu)需求的快速增長(zhǎng)。軍工行業(yè)技改力度加大，對(duì)機(jī)床需求持續(xù)增長(zhǎng)，航空、航天以及軍工企業(yè)由于大多建廠早，設(shè)備老舊狀態(tài)嚴(yán)重，企業(yè)的裝50～60年代產(chǎn)品占列設(shè)備的60～70％，90年代之后的設(shè)備僅有15％左右。軍工行業(yè)進(jìn)入設(shè)備更新周期，隨著

30、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的日益強(qiáng)大，航空航天以及軍事工業(yè)也正發(fā)生著巨大變化，為了全面提高生產(chǎn)能力和科研能力，l0大軍工集團(tuán)均啟動(dòng)了一大批技術(shù)改造項(xiàng)目以求改變目前的裝備狀況， 該領(lǐng)域?qū)Ω叨藱C(jī)床需求持續(xù)增長(zhǎng)。</p><p>　　航空航天工業(yè)“十一五”期間航天器及運(yùn)載火箭的發(fā)射將更為頻繁，同時(shí)載荷的提升與更高的技術(shù)質(zhì)量要求，將推動(dòng)相關(guān)設(shè)備更新需求的快速擴(kuò)大。航空航天工業(yè)在新世紀(jì)對(duì)機(jī)床的需求，可概括為：高速、多軸、精密、大型，40％～

31、50％為五軸聯(lián)動(dòng)，用于精密、復(fù)雜零件加工。</p><p>　　我們?cè)谲?chē)銑加工中心成功取得多方面取得了些突破，解決了部分關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。例如：攻克了動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、大直徑大通孔的高速?gòu)?qiáng)力主軸、刀架、機(jī)床熱平衡、精度補(bǔ)償?shù)榷囗?xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，主傳動(dòng)兼顧了大扭矩輸出和高速輸出，動(dòng)力刀具主軸的設(shè)計(jì)也實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)速與大扭矩的兼顧，高性能車(chē)銑加工中心的刀庫(kù)及機(jī)械手換刀裝置為完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。</p><p>

32、　　2 車(chē)銑加工中心床頭箱的結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　2.1 車(chē)銑加工中心床頭傳動(dòng)概況</p><p>　　數(shù)控機(jī)床床頭部件是機(jī)床的核心部件，它的性能好壞直接影響機(jī)床的加工精度。數(shù)控機(jī)床床頭箱主要包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和床頭部件，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)。它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停

33、、變速、換向和制動(dòng)等[4-11]。</p><p>　　與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)采用交、直流主軸調(diào)速電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍大，并可無(wú)級(jí)調(diào)速，使床頭箱結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。為了適應(yīng)不同的加工需要，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)有以下3種傳動(dòng)方式：</p><p>　?。?）由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)</p><p><b>　　（2）采用定比傳動(dòng)</b></p&

34、gt;<p>　?。?）采用分檔變速傳動(dòng)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求：</p><p>　　(1)主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)，以滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求；</p><p>　　(2)主電動(dòng)機(jī)具有足夠的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足機(jī)床的動(dòng)力要求；</p>

35、;<p>　　(3)主傳動(dòng)的有關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗振性，熱變形和噪聲要小，傳動(dòng)效率要高，以滿足機(jī)床的工作性能要求；</p><p>　　(4)操縱靈活可靠，調(diào)整維修方便，潤(rùn)滑密封良好，以滿足機(jī)床的使用要求；</p><p>　　(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟(jì)性要求。</p><p>　　2.2 車(chē)銑加工中心床頭

36、箱的結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2.1為車(chē)銑加工中心的樣機(jī)圖，圖2.2為整機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖床身為45°傾斜型式采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，提高了機(jī)床的鋼性和部件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。尾臺(tái)在床身上可實(shí)現(xiàn)程序控制。</p><p>　　主軸結(jié)構(gòu)采用精密雙列圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸球軸承的組和型式。實(shí)現(xiàn)高剛性﹑高轉(zhuǎn)速﹑高精度。C軸可實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)功能。最小進(jìn)給單位0.001°,重復(fù)定位精度10

37、"。銑頭主軸可實(shí)現(xiàn)精確定位，帶有刀庫(kù)，通過(guò)機(jī)械手換刀，完成車(chē)﹑銑﹑鉆鏜﹑攻絲等不同工序的加工。</p><p>　　圖2.1 車(chē)銑加工中心的樣機(jī)圖</p><p>　　圖2.2 整機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　圖2.3為車(chē)銑加工中心的床頭箱的剖視圖。</p><p>　　圖2.3 銑加工中心的床頭箱的剖視圖</p>

38、;<p>　　2.3 車(chē)銑加工中心床頭箱的工作原理</p><p>　　車(chē)銑加工中心是我校與沈陽(yáng)第一機(jī)床廠合作研制的新產(chǎn)品。該機(jī)床是車(chē)床與銑床機(jī)術(shù)的最佳結(jié)合。配置法國(guó)NUM1060系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)五軸控制。一次裝卡可完成許多種高難度復(fù)雜工件的加工。包括車(chē)﹑銑﹑鉆﹑鏜﹑攻絲并可利用車(chē)銑合成運(yùn)動(dòng)完成復(fù)雜空間曲面的加工。它是高效率﹑高精度﹑復(fù)雜﹑多品種中小批量零件加工的理想設(shè)備。</p><

39、;p>　　車(chē)銑加工中心床頭箱的工作原理，可分為車(chē)削加工和銑削加工兩個(gè)部分，下面分別加以說(shuō)明。</p><p>　　當(dāng)鎖緊套沒(méi)有鎖在齒形帶輪上時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒形帶輪旋轉(zhuǎn)，齒形帶輪和連接套相連，連接套與主軸相連，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。油壓通過(guò)回轉(zhuǎn)油缸控制拉桿收縮，拉桿控制卡盤(pán)卡緊，此時(shí)工件旋轉(zhuǎn)，加工中心進(jìn)行車(chē)削加工。</p><p>　　當(dāng)油壓缸控制將鎖緊套推出，齒形帶輪被鎖緊套夾緊，與此同時(shí)與

40、齒形帶輪相連接的電機(jī)斷電，主軸停止旋轉(zhuǎn)，液壓控制卡盤(pán)夾緊工件，加工中心此時(shí)作銑削加工。</p><p>　　2.4 車(chē)銑加工中心床頭箱的基本參數(shù)</p><p>　　車(chē)銑加工中心床頭箱的主要技術(shù)參數(shù)如表2.1：</p><p>　　表2.1 機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù) </p><p>　　3 車(chē)銑加工中心主軸箱的三維設(shè)

41、計(jì)</p><p>　　3.1 UG軟件的簡(jiǎn)介以及特點(diǎn)</p><p>　　UG是美國(guó)UG公司開(kāi)發(fā)的三維CAD產(chǎn)品，在操作平臺(tái)上基于Windows，在技術(shù)內(nèi)核上基于先進(jìn)的Parasolid圖形語(yǔ)言平臺(tái)，因而在使用的方便性和技術(shù)的先進(jìn)性兩方面均趨于完美。UG在國(guó)際上得到了廣泛的應(yīng)用，不僅擁有眾多的用戶，而且擁有中端三維CAD領(lǐng)域最多的第三方軟件提供商。因此，采用UG是中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

42、信息化和自動(dòng)化的最佳途徑之一[12-13]。</p><p>　　UG有如下四個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　1、用戶界面采用典型的Windows軟件風(fēng)格，操作上十分方便，對(duì)于初學(xué)者，如果具有Windows軟件應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，可以迅速地掌握UG的基本應(yīng)用。</p><p>　　2、擁有多種加速產(chǎn)品設(shè)計(jì)的功能特點(diǎn)，如支持在零件上進(jìn)行特征的動(dòng)態(tài)變化和復(fù)制等。這些功能特點(diǎn)可以激

43、發(fā)用戶在枯燥的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的激情。在功能界面的配置上，UG在最近的幾個(gè)版本中進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)整，將工作區(qū)域分為圖形區(qū)與控制區(qū)，提供了豐富的操作反饋信息，充分合理地顯示操作過(guò)程，減少了界面轉(zhuǎn)換和鼠標(biāo)移動(dòng)次數(shù)，這些都極大地提高了用戶操作效率。</p><p>　　3、擁有最為豐富的第三方支持軟件。UG作為中端CAD軟件的領(lǐng)先者，同時(shí)提供了方便的二次開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)放數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此UG逐漸成為中端工程應(yīng)用的通用CAD平臺(tái)，在世

44、界范圍內(nèi)有數(shù)百家公司基于UG開(kāi)發(fā)了相關(guān)的工程應(yīng)用系統(tǒng)，包括制造、分析、產(chǎn)品演示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方方面面。UG為企業(yè)今后廣泛的工程應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)平臺(tái)，用戶不必?fù)?dān)心走入“技術(shù)發(fā)展的死胡同”。</p><p>　　4、對(duì)于中文的廣泛支持。在所有的國(guó)外三維CAD軟件中，UG提供了最為優(yōu)秀的中文支持，不僅提供中文的界面和幫助信息，并且提供了對(duì)GB的支持?？梢钥闯鯱G對(duì)中國(guó)市場(chǎng)十分重視，這對(duì)于習(xí)慣使用中文的用戶而言，可真實(shí)莫

45、大的福音。</p><p>　　3.2 UG軟件的主要功能</p><p>　　1、UG是近年來(lái)繼Autocad之后出現(xiàn)且得到迅速推廣應(yīng)用的三維設(shè)計(jì)軟件，主要包含三個(gè)模塊：零件裝配體，工程圖。三個(gè)模塊完全相關(guān)，改變其中任意一個(gè)其他模塊自動(dòng)改變。它本身是一款參數(shù)化建模軟件。具有豐富的零件實(shí)體建模功能，能進(jìn)行變量化的草圖輪廓繪制，并能自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)約束檢查。通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、抽殼、特征

46、陣列以及打孔等操作，更簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。通過(guò)帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動(dòng)可控的相關(guān)操作能生成形狀復(fù)雜的構(gòu)造曲面，可以直觀地對(duì)曲面進(jìn)行修剪、延伸、倒角和縫合等操作。所有特征都可根據(jù)需要改變尺寸。并有動(dòng)態(tài)的形狀變化可以預(yù)覽?？蓪?shí)現(xiàn)變半徑倒圓、指定區(qū)域倒圓和圓角過(guò)渡。在屏幕左側(cè)顯示的特征樹(shù)，可直觀有效地管理整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，隨意地改變零件的形狀和設(shè)計(jì)意圖：可以進(jìn)行特征的拖動(dòng)、剪貼和換序；可以把一個(gè)窗口零件上的某些特征剪切、復(fù)制到

47、另一窗口的零件上。當(dāng)設(shè)計(jì)完成的零件被其他設(shè)計(jì)人員調(diào)用時(shí)，能夠很快地通過(guò)特征樹(shù)了解此設(shè)汁意圖和設(shè)計(jì)過(guò)程，并可以按自己的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行修改。</p><p>　　2、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模式逐漸由二維發(fā)展到三維設(shè)計(jì)。</p><p>　　機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)就是根據(jù)使用要求確定產(chǎn)品應(yīng)該具備的功能，構(gòu)思出產(chǎn)品的工作原理、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞、結(jié)構(gòu)形狀、所用材料等內(nèi)容，經(jīng)過(guò)幾何模型定義，將其轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)據(jù)，

48、對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和工程分析。計(jì)算，再進(jìn)行修改，詳細(xì)設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)化為具體的描述最后編制全部設(shè)計(jì)文件和輸出工程圖。它要經(jīng)過(guò)“設(shè)計(jì)一評(píng)價(jià)一再設(shè)計(jì)”的反復(fù)迭代，不斷的優(yōu)化，設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)且成本高。二維CAD著眼于完善產(chǎn)品的幾何描述能力。而三維設(shè)計(jì)是著眼于更好表達(dá)產(chǎn)品完整的技術(shù)和生產(chǎn)管理信息。使得一個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)汁和生產(chǎn)準(zhǔn)備各環(huán)節(jié)可以并行展開(kāi)。設(shè)計(jì)人員的操作對(duì)象是產(chǎn)品的功能要素，建立的產(chǎn)品模型容易為別人理解和組織生產(chǎn)，從產(chǎn)品的造型、構(gòu)思、方案的確定。

49、結(jié)構(gòu)分析到加工過(guò)程的仿真，系統(tǒng)隨時(shí)保證用戶能夠觀察、修改中間結(jié)果，進(jìn)行實(shí)時(shí)編輯處理，設(shè)計(jì)的圖樣更容易修改。而且三維設(shè)計(jì)可方便地設(shè)計(jì)出所見(jiàn)即所得的三維實(shí)體產(chǎn)品模型，進(jìn)行裝配和干涉檢查，在做出成品之前就可以模擬實(shí)物零件進(jìn)行裝配及測(cè)試。促進(jìn)設(shè)計(jì)工作的規(guī)范化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量?？s短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，因此三維設(shè)計(jì)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越普及。 </p><p>　　3、UG參數(shù)化設(shè)計(jì)

50、的原理 </p><p>　　參數(shù)化設(shè)計(jì)是指零件或部件的形狀比較定型，用一組參數(shù)約束該幾何圖形的一組結(jié)構(gòu)尺寸序列，參數(shù)與設(shè)計(jì)對(duì)象的控制尺寸有顯式對(duì)應(yīng)，當(dāng)賦予不同的參數(shù)序列值時(shí)，就可驅(qū)動(dòng)達(dá)到新的目標(biāo)幾何圖形，其設(shè)計(jì)結(jié)果是包含設(shè)計(jì)信息的模型。參數(shù)化為產(chǎn)品模型的可變性、可重用性、并行設(shè)計(jì)等提供了手段，使用戶可以利用以前的模型 方便地重建模型。并可以在遵循原設(shè)計(jì)意圖的情況下方便地改動(dòng)模型，生成系列產(chǎn)品，大大提高了設(shè)計(jì)

51、效率。用UG進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，只需將某系列的零件設(shè)計(jì)成一個(gè)模型，在模型上標(biāo)注尺寸，尺寸線可以看 成一個(gè)有向線段，上面的尺寸數(shù)字就是參數(shù)名，其方向反師，主要從事機(jī)械制圖工作。映了幾何數(shù)據(jù)的變動(dòng)趨勢(shì)，長(zhǎng)短反映了參數(shù)現(xiàn)值，這樣就建立了幾何實(shí)體和參數(shù)問(wèn)的關(guān)系，由用戶輸入的參數(shù)名找到對(duì)應(yīng)的實(shí)體，進(jìn)而根據(jù)參數(shù)值對(duì)實(shí)體進(jìn)行編輯修改，以得到新的模型，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。許多機(jī)械零件的形狀結(jié)構(gòu)具有共同特征，只是在相對(duì)大小或局部特征上存在一定的差異．如果能夠通

52、過(guò)—個(gè)模板模型衍生出不同的模型，就會(huì)大大提高設(shè)計(jì)效率。參數(shù)化設(shè)計(jì)是將系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的定型產(chǎn)品中隨產(chǎn)品規(guī)格不同而變化的參數(shù)用相應(yīng)的變量代替，通過(guò)對(duì)變量的修改，從而實(shí)現(xiàn)同類(lèi)</p><p>　　3.3 車(chē)銑加工中心床頭箱結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　由圖3.1可以看出，車(chē)銑加工中心主軸箱主要由主軸及主軸上相關(guān)的零件、箱體、編碼器相關(guān)零件和一些標(biāo)準(zhǔn)件組成的。</p>&l

53、t;p>　　主軸的高速旋轉(zhuǎn)直接通過(guò)電機(jī)和主軸上帶輪的連接所產(chǎn)生。當(dāng)鎖緊套松脫時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)帶輪，主軸產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，油缸通過(guò)液壓控制拉桿控制卡具的夾緊和松開(kāi)，此時(shí)編碼器通過(guò)皮帶輪之間的連接來(lái)記錄主軸轉(zhuǎn)速。支架與箱體通過(guò)螺釘固定在一起，承擔(dān)主軸大部分彎矩，剩余的小部分彎矩由主軸上相關(guān)零件如軸承、軸套等承受。并應(yīng)用迷宮密封、法蘭盤(pán)等密封主軸、軸承、箱體間的間隙，使?jié)櫥好芊庠谥鬏S箱內(nèi)。</p><p>　　圖3.1

54、 車(chē)銑加工中心的床頭箱結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.4 UG進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法</p><p>　　應(yīng)用UG獨(dú)特的基于特征的零部件建模功能，使用拉伸、旋轉(zhuǎn)、筋、放樣和掃描、陣列特征和鉆孔輕松設(shè)計(jì)零件的三維實(shí)體，并在此過(guò)程中完善、修改其形狀和尺寸，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。同樣的形體，建模方式有多種，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到設(shè)計(jì)變量的設(shè)定合理性及修改方便等方面因素來(lái)選定合理的建模方法。</p

55、><p>　　1、UG建模經(jīng)驗(yàn)總結(jié)</p><p>　　UG建模經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：</p><p>　　(1)建模之前，應(yīng)對(duì)模型建立的順序作大體通篇地考慮，尤其是對(duì)復(fù)雜模型（如主軸箱、主軸等），更應(yīng)該周全地考慮好，先做什么，后做什么，用什么方法做，這對(duì)后序工作的完成有極其重要的影響；</p><p>　　(2)做重要步驟前，應(yīng)先仔細(xì)檢查尺寸，防止出現(xiàn)

56、錯(cuò)漏。如若有某部分尺寸遺漏或看錯(cuò)，在其后所做的工作，可能會(huì)因該遺漏而造成全部報(bào)廢，從頭而來(lái)，浪費(fèi)時(shí)間，影響了進(jìn)度；</p><p>　　(3)對(duì)復(fù)雜模型，應(yīng)該使三維實(shí)體建模與生成二維圖兩過(guò)程相結(jié)合。在空間不易檢查的尺寸，在二維圖能較準(zhǔn)確的檢查，通過(guò)生成的二維圖可反過(guò)來(lái)檢查實(shí)體建模的正確與否，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題；</p><p>　　(4)建議做了一系列實(shí)體后應(yīng)及時(shí)檢查參數(shù)，最好進(jìn)行了一定

57、階段后由產(chǎn)品校對(duì)員協(xié)助檢查尺寸，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行糾正，避免導(dǎo)致重來(lái)，耽誤進(jìn)度；</p><p>　　(5)做復(fù)雜零件應(yīng)多做備份，進(jìn)行了一定階段存一個(gè)新文檔，以備操作失誤造成文件丟失或損壞時(shí)可調(diào)用最近相鄰的文件重做。復(fù)雜零件應(yīng)多做備份，待確實(shí)成功完成后再將前面已無(wú)用的備份刪除，這樣可避免很多問(wèn)題發(fā)生。另外，勤做備份、勤存盤(pán)也有好處，當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)或誤操作退出等異常情況時(shí)，還可以馬上重新調(diào)入再做，不會(huì)讓心血白費(fèi)。&l

58、t;/p><p>　　(6)應(yīng)當(dāng)針對(duì)實(shí)際遇到的問(wèn)題多上機(jī)、多實(shí)踐，這樣才能了解更深入，發(fā)現(xiàn)其不常用的功能，有時(shí)能對(duì)解決問(wèn)題起很大作用；</p><p>　　(7)經(jīng)常向別人請(qǐng)教，和他人討論，可開(kāi)闊思路，有時(shí)可共同找到更佳的方法，不至于陷入思維定式；</p><p>　　(8)對(duì)解決不了的問(wèn)題應(yīng)及時(shí)做好記錄，以便能集中請(qǐng)教。對(duì)解決問(wèn)題的方法也應(yīng)及時(shí)記錄下來(lái)，以便日后查看。

59、如果條件允許的話，應(yīng)與其他人進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短。</p><p><b>　　2、草圖的繪制</b></p><p>　　啟動(dòng)UG2007，進(jìn)入主窗口界面，準(zhǔn)備對(duì)車(chē)銑加工中心床頭零件進(jìn)行三維建模。如下圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 UG2007主窗口</p><p>　　草圖是一個(gè)平面輪廓，用于定義特征

60、的截面形狀、尺寸和位置等。UG中模型的創(chuàng)建都是從繪制二維草圖開(kāi)始的，然后生成基體特征，并在模型上添加更多的特征。本文僅以建立數(shù)控銑床床身上一個(gè)零件法蘭盤(pán)為例進(jìn)行介紹。</p><p>　　圖3.3 法蘭盤(pán)的二維CAD圖</p><p>　　根據(jù)法蘭盤(pán)的二維圖來(lái)建立法蘭盤(pán)的三維建模。首先點(diǎn)擊新建按鈕，會(huì)出現(xiàn)圖3.2中間部分的界面，選擇新建零件。進(jìn)入后點(diǎn)擊“旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)/基體”選項(xiàng)，然后選擇基準(zhǔn)面

61、，這里以前視基準(zhǔn)面為例。選擇之后會(huì)直接進(jìn)入草圖繪制界面，利用界面上的“直線”、“矩形”選項(xiàng)以及“工具”中的“剪裁”、“延伸”選項(xiàng)可以確定草圖的截面形狀和位置，利用“智能尺寸”選項(xiàng)可以確定草圖的準(zhǔn)確尺寸，完成后的草圖如圖3.4。</p><p>　　圖3.4 工作窗中的法蘭盤(pán)草圖圖形</p><p>　　3、三維實(shí)體模型的生成</p><p>　　UG中的建模一般是先

62、選擇模型的特征，然后在此特征下繪制草圖。例如如果零件是軸狀物或者箱體，就用拉伸凸臺(tái)特征；如果零件是圓環(huán)狀，就用旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)特征。正如上面提到的法蘭盤(pán)是圓環(huán)狀零件，所以草圖是在旋轉(zhuǎn)特征下建立的。繪制完草圖之后直接選擇“退出草圖”選項(xiàng)會(huì)出現(xiàn)如圖3.5的界面。</p><p>　　圖3.5 點(diǎn)擊“退出草圖”后得到的圖形</p><p>　　由于零件是法蘭盤(pán)，所以要在零件上面打孔。先打的是通孔：先點(diǎn)擊

63、“拉伸切除”選項(xiàng)，然后選擇要打孔的平面，并在此平面上繪制草圖。由于六個(gè)孔是等距離圍繞圓的，因此繪制完草圖后點(diǎn)擊“工具”選項(xiàng)中的圓周陣列，即可得到下圖3.6。</p><p>　　圖3.6 圓周陣列之后的草圖</p><p>　　這時(shí)候點(diǎn)擊“退出草圖”會(huì)出現(xiàn)編輯“拉伸切除”特征的選項(xiàng)，因?yàn)槭峭?，所以選擇“完全貫穿”。還是在同一個(gè)平面，拉伸切除并不是通孔的孔。所需要做的和拉伸切除通孔的做法一

64、致，但是在編輯拉伸切除特征的時(shí)候選擇的是給定深度，深度根據(jù)CAD圖定為11mm。如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 拉伸切除非通孔時(shí)所編輯的特征</p><p>　　因?yàn)榉ㄌm盤(pán)上面還有螺紋孔，所以點(diǎn)擊特征中的“異型孔”會(huì)出現(xiàn)界面如圖3.8。</p><p>　　圖3.8 “異型孔”界面</p><p>　　根據(jù)法蘭盤(pán)零件的要求

65、，我們?cè)凇爱愋涂住币?jiàn)面中選擇螺紋孔的類(lèi)型、位置、直徑和深度。點(diǎn)擊確定后出現(xiàn)一個(gè)螺紋孔。要圓周陣列實(shí)體，需要建立一個(gè)基準(zhǔn)軸。點(diǎn)擊“參考幾何體”中的“基準(zhǔn)軸”選項(xiàng)建立一個(gè)基準(zhǔn)軸，之后點(diǎn)擊“圓周陣列”會(huì)出現(xiàn)界面如圖3.9。</p><p>　　圖3.9 實(shí)體圓周陣列界面</p><p>　　參數(shù)設(shè)置如圖3.9，點(diǎn)擊確定后此零件完成。如圖3.10。</p><p>　　圖

66、3.10 完成后的零件圖</p><p>　　按照上述的方法，根據(jù)CAD中二維圖的尺寸，對(duì)所有零件進(jìn)行三維建模，直到將車(chē)銑加工中心床頭的所有零件的三維建模全部完成。</p><p>　　4 車(chē)銑加工中心床頭裝配設(shè)計(jì)以及爆炸視圖</p><p>　　裝配建模是虛擬裝配要面臨的首要問(wèn)題，為裝配順序生成、裝配路徑規(guī)劃，可裝配性評(píng)價(jià)和裝配仿真等后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程奠定基礎(chǔ)

67、。裝配對(duì)計(jì)算機(jī)硬件條件的要求高，并且應(yīng)用也十分的廣泛。 </p><p>　　裝配建模就是建立產(chǎn)品的裝配模型，現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)多學(xué)科小組協(xié)調(diào)、一體化和并行地進(jìn)行產(chǎn)品及相關(guān)過(guò)程的設(shè)計(jì)，其中尤其注意早期概念設(shè)計(jì)階段的并行，要求產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì)師應(yīng)為后續(xù)過(guò)程提供豐富的信息，以便進(jìn)行裝配工藝規(guī)程和可裝配性評(píng)價(jià)。因此，產(chǎn)品裝配建模時(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程集成與并行的關(guān)鍵。</p><p>　　4.1 裝配體的設(shè)

68、計(jì)方法</p><p>　　UG是以三維模型為基礎(chǔ)的CAD 軟件。它以三維模型顯示零部件實(shí)體結(jié)構(gòu)形狀及裝配關(guān)系。UG的模擬裝配功能，即：將三維造型設(shè)計(jì)中構(gòu)建的零件模型依據(jù)零部件之間的連接方式、裝配關(guān)系，添加相應(yīng)裝配約束(如同軸、平行、重合等)進(jìn)行模擬裝配。在此過(guò)程中隨時(shí)檢查零部件之間是否有干擾和碰撞，并及時(shí)修改相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)、尺寸。具體方法是首先要建立一個(gè)新的裝配體文件；將裝配體中用到的零部件文件依次插入到裝配體

69、文件中。然后，通過(guò)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等操作調(diào)整零部件方位以便于裝配。最后，添加配合關(guān)系使零部件有序排列成裝配體。具體操作時(shí)可以將所需零部件全部或部分插入后依次裝配，也可以插入一個(gè)裝配一個(gè)。</p><p>　　要進(jìn)行數(shù)控車(chē)床的仿真加工，僅僅在UG下完成車(chē)床零件的實(shí)體建模是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。零件圖表達(dá)的是單個(gè)的零件，而裝配體是由若干個(gè)零件所組成的部件。裝配體表達(dá)的是部件（或機(jī)器）的工作原理和裝配關(guān)系，它在進(jìn)行設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)整、檢

70、驗(yàn)、安裝、使用和維修過(guò)程中都是非常重要的。</p><p>　　4.2 UG虛擬裝配的裝配過(guò)程</p><p>　　UG的裝配過(guò)程依然是以CAD的裝配圖（圖4.1）為基礎(chǔ)來(lái)完成的。</p><p>　　圖4.1 二維CAD的裝配圖</p><p>　　首先新建一個(gè)裝配圖，如圖3.2所示，選擇的是“裝配體”選項(xiàng)。之后會(huì)進(jìn)入裝配的界面，在界面中

71、選擇“瀏覽”來(lái)插入零部件。如圖4.2。</p><p>　　圖4.2 裝配體界面</p><p>　　因?yàn)檎麄€(gè)裝配體過(guò)于復(fù)雜，而裝配過(guò)程中所用到的最主要的配合是“同軸心”和“重合”，所以這里通過(guò)局部的裝配來(lái)展示裝配的過(guò)程。</p><p>　　“同軸心”，顧名思義，是應(yīng)用于軸和孔之見(jiàn)的配合，例如軸承、法蘭盤(pán)和軸的配合或者是螺釘和螺孔的配合；而“重合”更多的是使面與面

72、通過(guò)重合在一起來(lái)完成裝配體中位置的固定。首先插入兩個(gè)零件,這里以主軸和密封圈零件為例，如圖4.3。</p><p>　　圖4.3 插入主軸和密封圈的裝配圖</p><p>　　插入之后點(diǎn)擊“配合”選項(xiàng)。先點(diǎn)擊“同軸心”選項(xiàng)，然后在配合中選中兩個(gè)零件的軸向面，如圖4.4。</p><p>　　圖4.4 同軸心配合之后</p><p>　　配合完

73、成后，可以在圖中看出兩個(gè)零件已經(jīng)套在一起。然后再點(diǎn)擊“重合”選項(xiàng)，并在配合選擇中選擇重合的兩個(gè)面，如圖4.5。</p><p>　　圖4.5 重合配合之后的圖</p><p>　　點(diǎn)擊確定之后可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)零件需要重合的面已經(jīng)重合到一起。</p><p>　　通過(guò)上述的方法可以把裝配體裝配到一起，得到車(chē)銑加工中心的主軸箱裝配體。</p><p>

74、;　　4.3 UG的爆炸視圖的過(guò)程</p><p>　　UG的爆炸視圖所要表現(xiàn)的是通過(guò)對(duì)裝配體的爆炸來(lái)得到車(chē)銑加工中心床頭的裝配順序。在爆炸過(guò)程中，需要重點(diǎn)考慮的就是爆炸的路徑以及零件爆炸的順序。爆炸設(shè)置的路徑要清晰明朗；而零件爆炸的順序要和實(shí)物中裝配的順序一致。這里也僅以上面的局部裝配為例。在裝配體裝配好之后，點(diǎn)擊“爆炸視圖”選項(xiàng)如圖4.6。</p><p>　　圖4.6 爆炸視圖的界

75、面</p><p>　　在設(shè)定選項(xiàng)中選擇要爆炸的零件，并設(shè)定要爆炸的方向，即X方向，如圖4.7。</p><p>　　圖4.7 爆炸視圖的路徑選擇</p><p>　　選擇爆炸方向之后設(shè)定爆炸距離，由于零件密封圈是有X軸的負(fù)方向裝入的，所以這里設(shè)定的距離是-1000mm，設(shè)定之后點(diǎn)擊“應(yīng)用”選項(xiàng)之后會(huì)得到圖4.8，之后點(diǎn)擊“完成”，則爆炸視圖就完成了。</

76、p><p>　　圖4.8 爆炸視圖爆炸之后</p><p>　　利用上述的方法可以將裝配體爆炸，爆炸之后如圖4.9 。</p><p>　　圖4.9 車(chē)銑加工中心床頭的爆炸視圖</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本文主要應(yīng)用三維工程軟件UG完成了對(duì)車(chē)銑加工中心的虛擬設(shè)計(jì)。加

77、工中心虛擬設(shè)計(jì)的內(nèi)容比較繁瑣，包括加工中心結(jié)構(gòu)分析、二維建模及虛擬裝配等方面。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，探索出了一些比較實(shí)用有效的建模方法，例如二維向三維的轉(zhuǎn)化、特征成型方法、實(shí)體建模的復(fù)合建模技術(shù)、裝配建模等。</p><p>　　通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在掌握了車(chē)銑加工中心床身的基本結(jié)構(gòu)、功能及原理的同時(shí)，也掌握了如何利用三維軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)流程。利用UG完成車(chē)銑加工中心床頭箱主要零部件的三維化建模，方便結(jié)構(gòu)

78、的優(yōu)化與修改。同時(shí)對(duì)UG的建模方法進(jìn)行探討，為同類(lèi)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的三維建模提供了參考?；赨G對(duì)車(chē)銑加工中心床身虛擬裝配，在裝配過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜干涉檢驗(yàn)并確定了各零部件間的相對(duì)位置關(guān)系，進(jìn)一步優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)。并通過(guò)爆炸視圖來(lái)模擬了裝配路徑的問(wèn)題。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　從論文選題到收集材料，從寫(xiě)稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛

79、苦和彷徨，在寫(xiě)作論文的過(guò)程中心情是如此的復(fù)雜。如今，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。</p><p>　　在這里首先我要感謝，非常感謝我的導(dǎo)師**老師。*老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料，到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查

80、，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是姜老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩姜老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 </p><p>　　其次要感謝，非常感謝**學(xué)長(zhǎng)，作為碩士研究生的他在本次設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助很大，由于我對(duì)UG軟件的運(yùn)用不是很熟練，杜學(xué)長(zhǎng)在百忙之中教了我很多關(guān)于建模、裝配以及爆炸的經(jīng)驗(yàn)

81、，同時(shí)對(duì)我的論文提出了許多寶貴的意見(jiàn)和建議。對(duì)學(xué)長(zhǎng)的幫助表示真摯的感謝。 </p><p>　　然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。并衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專(zhuān)家、教授！ </p><p>　　最后感謝我的母校—**大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的大力栽培。</p>

82、<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李宏勝編．現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)．制造業(yè)自動(dòng)化,2002,(11)</p><p>　　[2] 趙學(xué)編．逐點(diǎn)比較法多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)直線插補(bǔ)[J]甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996,(01)</p><p>　　[3] 沈建華，陳榮剛,嚴(yán)軍，張濤編．?dāng)?shù)控加工仿真系統(tǒng)[J]

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