【正文】 底 2. 窺視孔及窺視蓋造型設(shè)計(jì) 進(jìn)行墊塊命令， 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 13 進(jìn)行腔體命令 通過(guò)一系列命令完成后的窺視孔 通過(guò)插入長(zhǎng)方體，邊倒圓使其初具模型 完成后的窺視孔蓋 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 14 軸的建模 利用草圖和拉伸等命令對(duì)齒輪軸進(jìn)行創(chuàng)建，結(jié)果如圖 26 所示： 圖 26 齒輪軸生成 ，將建好的零件分別保存進(jìn)入裝配環(huán)節(jié)。 裝配 鍵的安裝 通過(guò)約束安裝鍵 安裝好的鍵 輸出軸上安裝的鍵 小齒輪軸上安裝的鍵 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 15 大軸軸承安裝 小軸軸承安裝 齒輪的安裝 輸出軸及相關(guān)部分零件的安裝 3. 小軸及相關(guān)部件的安裝 4. 軸承蓋的安裝 5. 箱蓋的安裝 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 16 6. 窺視孔蓋的安裝 7. 螺栓，螺釘?shù)鹊陌惭b 8 安裝完成 8. 形成爆炸圖 第三章 利用 UG進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真 分別將機(jī)座二根軸二 個(gè)齒輪裝配起來(lái)如 圖 31 所示 圖 31 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 17 進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真模塊，新建仿真。分別對(duì) 7個(gè)部件進(jìn)行連桿定義。將齒輪與連桿之間添加固定約束。將 3根軸分別與機(jī)座之間添加旋轉(zhuǎn)副。在高速軸上的旋轉(zhuǎn)副上添加速度如圖32所示 圖 32 輸出結(jié)果 通過(guò)解決方案設(shè)置后，對(duì)其進(jìn)行求解。結(jié)果高速軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速結(jié)果如 圖 33和 圖 34所示 ： 圖 32 高速齒輪軸轉(zhuǎn)速 圖 32 輸出齒輪軸轉(zhuǎn)速 結(jié)論 通過(guò)輸出結(jié)果可以知道： 高速齒輪軸 每秒轉(zhuǎn)過(guò) 5760176。， 由于剛性震動(dòng)的影響輸出軸桂林理工大學(xué) CAD/CAM 18 的轉(zhuǎn)速 每秒 在 720176。 左右震動(dòng)，可 以滿足給定的條件。 第四章 利用 UG 進(jìn)行有限元分析 UG/CAE UG 將世界上最成功的 CAE 應(yīng)用技術(shù)融匯到自己的系統(tǒng)中來(lái)，形成了功能強(qiáng)大的分析模塊。 UG/有限元分析（ UG/Scenario for FEA）該模塊是一個(gè)集成的、相關(guān)的、直觀的 CAE 工具，它能快捷地對(duì) UG 的零件和裝配部件進(jìn)行前、后處理。該產(chǎn)品作為設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)集成部分，用于評(píng)估各種設(shè)計(jì)更改方案或“ Scenario”的性能。這種分析結(jié)果是一個(gè)工程預(yù)測(cè)的過(guò)程，它可以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品上市的時(shí)間。用于有限元分析的 UG/Scenario for FEA 提供了將幾何模型轉(zhuǎn)換為有限元模型以及圖形化評(píng)估分析結(jié)果的能力。一個(gè)可選的集成的求解器 UG/FEA，可以進(jìn)行線性靜力分析、模態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)熱分析。 將高速齒輪軸導(dǎo)入 UG當(dāng)中 ,結(jié)果如圖 41所示： 圖 41 高速齒輪軸 進(jìn)入高級(jí)仿真模塊， 進(jìn)入仿真導(dǎo)航器，新建 FEM 文件和仿真文件 結(jié)果圖 42所示： 圖 42 創(chuàng)建仿真文件 進(jìn)行 3D 四面體網(wǎng)格劃分，結(jié)果如 圖 43所示： 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 19 圖 43 劃分網(wǎng)格 完成以后，點(diǎn)擊 3D— SCOILD 工具框，然后點(diǎn)擊右鍵，即可以進(jìn)入材料庫(kù)，然后選擇 13，即 定義材料類型為 45鋼結(jié)構(gòu)， 然后 對(duì)實(shí)體進(jìn)行約束， 對(duì)齒輪 固定約束 對(duì) ， 對(duì) 軸兩端 的兩個(gè)軸端分別 用銷釘 進(jìn)行 約束， 所有的約束都以及給定，添加載荷類型為扭矩，扭矩大小為 690 。 結(jié)果如 圖 44所示： 圖 44 添加約束 完成以后，就可以 進(jìn)行求解運(yùn)算 啦 ， 點(diǎn)擊求解工具框，然后彈出一個(gè)對(duì)話框，點(diǎn)擊確定就開始算啦！當(dāng)作業(yè)完成以后，點(diǎn)擊 RESULT 工具框，就會(huì)出現(xiàn)結(jié)果， 結(jié)果如下圖48所示： 位移節(jié)點(diǎn)圖如圖 48所示： 圖 48 應(yīng)變圖 最大變形量為 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 20 應(yīng)力 單元節(jié)點(diǎn) 如圖 49所示： 圖 49 應(yīng)力圖 最大應(yīng)力為 結(jié)論 有限元分析部分：由有限元分析可以知道輸入軸的最大應(yīng)變位移為： ，最大應(yīng)力為： ，完全可以滿足給定強(qiáng)度下的工作，為了降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，可以對(duì)軸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其更加合理高效 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 進(jìn)入仿真導(dǎo)航器對(duì)高速軸進(jìn)行優(yōu)化如 圖 410 所示 圖 410結(jié)構(gòu)優(yōu)化 進(jìn)入優(yōu)化設(shè)置 ,分別對(duì)目標(biāo)、約束、設(shè)計(jì)變量進(jìn)行定義。在同樣接觸力的作用下，使齒輪的最大單元節(jié)點(diǎn)應(yīng)力不超過(guò)材料的許用應(yīng)力 aF MP225][ ?? 而且零件的體積（重量）要盡量小。 優(yōu)化設(shè)置： 如 圖 411所示 （ 1）、 定義目標(biāo)：?jiǎn)锡X的重量最小化； 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 21 （ 2）、定義約束： 單元節(jié)點(diǎn)應(yīng)力上限 225MPa。 （ 3）、 定義設(shè)計(jì)變量：齒寬尺寸設(shè)定為 50— 78間； （ 4）、最大迭代次數(shù)為 10。 圖 411優(yōu)化設(shè)置 由于高速齒輪軸的材料已經(jīng)是 45鋼，所以材料不可以改變，為了節(jié)省材料，降低成本可以對(duì)齒輪模數(shù)和齒寬進(jìn)行優(yōu)化，為了節(jié)省時(shí)間我在保證應(yīng)力小于鋼的許用應(yīng)力的條件下對(duì)齒輪的齒寬進(jìn)行優(yōu)化同時(shí)保證高速齒輪軸重量最小化。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的優(yōu)化處理結(jié)果如 圖 411和 圖 412 所示 圖 411 高速齒輪軸的重量 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 22 圖 411高速齒輪軸齒輪寬度 結(jié)果與小結(jié) 1）漸開線齒輪動(dòng)態(tài)嚙合力的計(jì)算機(jī)仿真分析方法可以 準(zhǔn)確地計(jì)算齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)接觸力，為進(jìn)一步進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和疲勞分析提供了依據(jù)。 2）利用有限元分析模塊對(duì)減速器高速齒輪軸進(jìn)行靜力學(xué)分析，仿真結(jié)果為減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了計(jì)算依據(jù)，并進(jìn)一步對(duì)高速軸結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)圖像可以看出高速齒輪軸的質(zhì)量有所下降，齒寬由原來(lái)的 75mm 變?yōu)楝F(xiàn)在的 51mm，由于齒輪的應(yīng)力還沒(méi)有達(dá)到許用應(yīng)力，齒寬還可以減小，為了節(jié)省時(shí)間區(qū)目前的優(yōu)化結(jié)果設(shè)定為高速齒輪軸的最終結(jié)果。以減輕重量，降低設(shè)計(jì)開發(fā)成本。 3）上述分析結(jié)論有重要的參考價(jià)值，對(duì)于齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)有著重要的意義。 第 五 章 箱體加工工藝規(guī)程的編制 概述 機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用 工藝規(guī)程是依據(jù)工藝學(xué)原理和工藝試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證而確定的，是科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。所以，它是活的合格產(chǎn)品的技術(shù)保證，是知道企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的重要文件。正因?yàn)檫@樣，在生產(chǎn)中必須遵守工藝規(guī)程，否則常常會(huì)造成廢品。但是，工藝規(guī)程不是固定不變的，它可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行修改，但必須要有嚴(yán)格的審閱手續(xù)。 生產(chǎn)計(jì)劃的制定，產(chǎn)品投產(chǎn)前和材料和毛坯的供應(yīng)、工藝裝備的設(shè)計(jì)、制 造與采購(gòu)、機(jī)床符合的調(diào)整、作業(yè)計(jì)劃的編排、勞動(dòng)力的組織、工時(shí)定額的制定以及成本的核算，都是以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)的。 （車間）的技術(shù)依據(jù) 再新建和擴(kuò)建工廠（車間）時(shí)，生產(chǎn)所需要的機(jī)床和其他設(shè)備的種類、數(shù)量和規(guī)格，車間的面積、機(jī)床的布置、生產(chǎn)工人的種類、技術(shù)等級(jí)及數(shù)量、輔助部門的安排等都是以工藝規(guī)程為基礎(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)類型來(lái)確定。除此以外，先進(jìn)的工藝規(guī)程也起著推廣和交流先進(jìn)經(jīng) 驗(yàn)得作用，典型工藝規(guī)程可指導(dǎo)同類產(chǎn)品的生產(chǎn)。 工藝規(guī)程指定的原則 工藝規(guī)程指定的原則是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低成本 ，即在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，爭(zhēng)取最好的經(jīng)濟(jì)效益。在具體制定時(shí)，還應(yīng)注意一些問(wèn)題： 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 23 箱體類零件的加工方法 箱體類零件主要是一些平面和孔的加工，其余加工方法和工藝路線有：平面加工可用粗刨 精刨、粗刨 半精刨 磨削、粗銑 精銑或粗銑 磨削（可分粗磨和精磨）等方案。其中，刨削生產(chǎn)率低，多用于中小批生產(chǎn)。銑削生產(chǎn)率比刨削高，多用于中批以上生產(chǎn)。當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，可采用組合銑和組合磨的方法來(lái)對(duì)箱體零件各平面進(jìn)行多刃、多面同時(shí)銑削或磨削。 箱體零件上軸孔加工可用粗鏜（擴(kuò)） 精鏜（鉸）或粗鏜（鉆、擴(kuò)） 半精鏜（粗鉸） 精鏜（精鉸）方案。對(duì)于精度在 IT6，表面粗糙度 Ra 值小于 的高精度軸孔（如主軸孔）則還須進(jìn)行精細(xì)鏜或研磨等光整加工。對(duì)于箱體零件上的孔系加工，當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，可在組合機(jī)床上采用多軸、多面、多工位和復(fù)合刀具等方法來(lái)提高生產(chǎn)率。 材料、毛坯制造方法的選擇以及毛坯圖 概述 由于該減速器外形和內(nèi)腔比較復(fù)雜，有加強(qiáng)筋、凸臺(tái)、凸邊、凹槽，壁厚較薄，故選用流動(dòng)性好，減振性好，加工工藝性強(qiáng)和成本低的灰口鑄鐵，材料牌 號(hào)為 HT200。 優(yōu)點(diǎn)： ① 由于有石墨存在，有利于潤(rùn)滑及儲(chǔ)油，故耐磨性能好，且消震性由于鋼； ② 工藝性能好。由于灰鑄鐵含碳量高，接近與共晶成分，故熔點(diǎn)比鋼低，因而鑄造流動(dòng)性好，切削、加工性好。 ③ 經(jīng)濟(jì)效率高； 缺點(diǎn)：力學(xué)性能低，抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于鋼。 若無(wú)灰鑄鐵，可選蠕墨鑄鐵，它的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、彈性模量、斷面收縮率均優(yōu)于灰鑄鐵。 熱處理方法：退火，高頻感應(yīng)加熱表面淬火。 箱體屬于大批量生產(chǎn)，采用鑄造的方法，金屬模造模，必須采用自動(dòng)線機(jī)器造型，兩箱造型。這樣減速箱的主要軸承孔在鑄 造成直接鑄出，只有注油孔，油塞孔和加油孔等到直徑小于 25mm 的不鑄出，留待機(jī)械加工時(shí)鉆出。因?yàn)樵撓潴w屬于大批量生產(chǎn)，必須采用金屬模機(jī)器造型，分為上下兩箱。 上、下箱的分型面分別選在機(jī)蓋、機(jī)座的中心面上。由于采用這種方式，起模方便，且有利于型芯的定位、固定、排氣與清理，以及便于檢查鑄件壁厚與不易錯(cuò)箱。 澆注口的選擇有以下原則：鑄件的重要加工面或主要工作面應(yīng)在下面，因?yàn)樵跐沧⑽恢玫纳厦娌课?，缺陷（砂眼、氣孔、）出現(xiàn)的機(jī)會(huì)較下部多；鑄件的大平面應(yīng)放在下面；鑄件的厚實(shí)部分容易形成縮孔，這些部分的澆注位置應(yīng)放在分型面 附近的上部或側(cè)面； 上、下兩箱采用中注式澆注系統(tǒng)，澆鑄位置設(shè)在機(jī)蓋、機(jī)座中心面的左側(cè)，由于上、下箱關(guān)于中心面對(duì)稱，產(chǎn)生的毛刺也更容易清除，并且對(duì)軸承孔有更高的性能要求。 箱座的分型面如下圖 : 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 24 分型選擇的理由：使鑄型的分型面最少，以減少鑄型的誤差，提高鑄件的精度；使鑄件的全部或大部分應(yīng)盡量可能放在一個(gè)砂箱內(nèi)，便于保證鑄件 的精度； 機(jī)座加工余量示意圖 : 結(jié)合箱體加工余量示意圖 加工表面的加工余量 單位 :mm 毛坯尺寸 設(shè)計(jì)尺寸 加工余量 上偏差 下偏差 機(jī)座的結(jié)合面 230 + 機(jī)座底平面 230 + 圓錐齒輪軸承孔端面 360 350 9 + 桂林理工大學(xué) CAD/CAM 25 圓柱齒輪軸承孔端面 595 590 + 軸承孔 + 擬定工藝路線 1 粗精準(zhǔn)的選擇 1） 如果工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)該選擇該表面為粗精準(zhǔn)。 2） 如果必須首先保證工件上加工表面之間的位置精度，則應(yīng)以不加工表面作為粗精準(zhǔn)， 3） 如果零件上每個(gè)表面都要加工，則應(yīng)以加工余量最小的表面微蹙精準(zhǔn)，這樣 可以使該表面在以后的加工中不致于因余量太小造成廢品。 4） 選用粗精準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。 5） 粗精準(zhǔn)一般只能使用一次，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。 2 精精準(zhǔn)的選擇 1） 基準(zhǔn)重合原則：應(yīng)盡量選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)作為定為基準(zhǔn)。 2） 基準(zhǔn)統(tǒng)一：工件在加工過(guò)程中，應(yīng)盡量可能采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，這樣便于保證加工表面間的相互位置精度，且可簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)。 3） 互為基準(zhǔn)：當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度較高時(shí)，可互為精基準(zhǔn)，反復(fù)加工。 4） 自為基準(zhǔn)：當(dāng)某些表面精加工要求雨量小而均勻使時(shí) ，則應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)。 定位基面的選擇及分析 以邊緣不加工面為粗基準(zhǔn)，夾具夾緊中間軸承孔來(lái)粗銑和精銑結(jié)合面，邊緣不加工面限制了 Z， X， Y 自由度，滿足加工要求。 以結(jié)合面為定位基準(zhǔn)，箱體兩側(cè)通過(guò)支承點(diǎn)作為第二類定位基準(zhǔn)，以一側(cè)不加工端為粗基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)限制了 X 自由度，通過(guò)?？足@箱體上所有孔，先通過(guò)锪平刀锪平，再換刀鉆孔。 下箱體以結(jié)合面為粗基準(zhǔn)加工（粗、精銑）下底面，再以下底面為精基準(zhǔn)加工結(jié)合面，夾具夾緊兩側(cè)，作為第二類定位基準(zhǔn)。 下箱體以結(jié)合面為精基準(zhǔn)，以 兩側(cè)定位作為第二次定位基準(zhǔn)，以一側(cè)端面加工的邊緣面為粗基準(zhǔn)，限制 X 自由度，加工各個(gè)軸端通孔（首先锪平再鉆孔）。以下底面為定位基準(zhǔn)锪平底座 6個(gè)孔，再鉆孔。 上、下箱結(jié)合，擰緊各個(gè)螺栓，以下底面為定位基準(zhǔn)，以輸出軸為粗基準(zhǔn)，加工兩個(gè)錐銷孔。 以底座四孔為定位基準(zhǔn)，夾具夾緊兩側(cè)，同時(shí)粗銑、精銑輸出端兩端面和一端輸入軸的端面。底座四孔定位限制自由度 X、 Y、 X、 Y、 Z。 以底座四孔為定位基準(zhǔn)，鉆孔和攻絲輸出軸兩端面和輸入軸端面。 以底面與兩錐銷孔為定位基準(zhǔn)，精加工軸承孔，夾具夾緊機(jī)座