【正文】 由于本次設(shè)計每個同學(xué)的題目都不同，工作內(nèi)容與方案要由自己根據(jù)對設(shè)計任務(wù)書的研究與總體進度來確定，這就避免了相互抄襲的現(xiàn)象，而鍛煉了獨立思考、獨立工作的能力。這次畢 業(yè)設(shè)計還培養(yǎng)了自己的創(chuàng)造性思維能力，從最初的感性認識到最后的設(shè)計成型，也是一步步的增強認識、加深理解，再用于設(shè)計當中，同時，加進自己的大膽合理的想法，使設(shè)計更趨于合理化。這次畢業(yè)設(shè)計，培 養(yǎng)我們綜合運用多學(xué)科的理論、知識與技能的能力，使 我們能夠獨立的解決具有一定復(fù)雜程度的工程實際問題。 為了實現(xiàn)“十五”規(guī)劃的發(fā)展目標，各部門迫切需要進一步大力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)，急需配置大量的各類工藝設(shè)備，尤其是數(shù)控機床設(shè)備。 滑枕的內(nèi)部需要先裝入軸承、套筒等零件，畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 33 頁 共 41 頁 在將銑頭套入軸承內(nèi)部，所有銑頭和滑枕的零部件裝完后，將頭蓋蓋好 。 e、單一的數(shù)據(jù)庫 Pro/Engineer 是建立在同一基層的數(shù)據(jù)庫上的，即模型工程中的所有數(shù)據(jù)和資料都存儲到同一個數(shù)據(jù)庫中，也統(tǒng)一從同一個數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)，因此保證了它們之間的相關(guān)聯(lián)性。 Pro/ENGINEER 的核心技術(shù)是“尺寸驅(qū)動參數(shù)化的基于特征的實體建模技術(shù)”，這是建立在一個統(tǒng)一的能在系統(tǒng) 內(nèi)部引起變化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的，因此開發(fā)過程中某一處所發(fā)生的變化能夠很快傳遍整個設(shè)計制造過程，以確保所有的零件和各個設(shè)計環(huán)節(jié)保持一致性和協(xié)調(diào)性 它具有下列的特點： a、 3D 造型 與以往的平面設(shè)計系統(tǒng)相比， Pro/Engineer 是一個三維造型系統(tǒng)。 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 28 頁 共 41 頁 第三章 PRO/E 虛擬建模造型及裝配 本課題另一主要任務(wù)是對所設(shè)計的五軸聯(lián)動銑頭進行虛擬 建模 造型和裝配，它是建立在虛擬建模的基礎(chǔ)上的，需要先把所要設(shè)計的東西從二維圖形轉(zhuǎn)換到三維立體的模型后，然后在此基礎(chǔ)上進行裝配，所以說虛擬制造技術(shù)是本課題的基礎(chǔ)，那么首先要介紹一下 什么是虛擬制造技術(shù) 及其應(yīng)用軟件 PRO/E。由表 101 選擇兩個齒輪的材料都為 40Cr（調(diào)質(zhì)處理），硬度為 280HBS。 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 22 頁 共 41 頁 3：同一傳動組的各對齒輪副的中心距應(yīng)當相等。 ? ?? 1) 蝸桿 蝸桿頭數(shù) z1 1 模 數(shù) m (mm) 蝸桿分度圓直徑 d1 (mm) 蝸桿導(dǎo)程角 γ 176。 電主軸套的結(jié)構(gòu)如下圖所示 選用的安陽萊必泰有限公司的電主軸的電線和冷卻管從電主軸的后部伸出，在電主軸套上鉆孔，將電線和冷卻管插入 ，直至電主軸套兩側(cè)的凸臺中，凸臺和兩個法蘭盤用螺釘連接，中間有直徑為 80 毫米的內(nèi)孔，內(nèi)孔中放置耦合器，然后再從耦合器中接出電線和冷卻管到銑頭內(nèi)，這個設(shè)計是本次設(shè)計的一個特色，它解決了以往銑頭 設(shè)計中由于電線和冷卻管而產(chǎn)生的電主軸運動的干涉問題，并使整個銑頭的結(jié)構(gòu)更加緊湊 。 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 13 頁 共 41 頁 整個銑頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中還需考慮電主軸和伺服電機 的電線和冷卻裝置的安置。通過轉(zhuǎn)動的主軸頭，機床可實現(xiàn)銑削空間前半球任意角 度的加工它采用精密同步帶傳遞主傳動，采用伺服電 機實現(xiàn)擺動，該主軸頭具有較高剛度，主軸轉(zhuǎn)速變換范圍寬。而發(fā)達國家在進出口技術(shù)含量高的五軸聯(lián)動加工中心方面，對我國進行限制，因此，五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心的研究開發(fā)是一個難度比較大的項目。 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 9 頁 共 41 頁 我國機床制造業(yè)具備相當?shù)膶嵙Γ瑱C械精度和可靠性方面在國際市 場上都名列前茅。 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 8 頁 共 41 頁 4. 后置處理器 五軸機床和三軸機床不同之處在于它還有兩個旋轉(zhuǎn)坐標五軸數(shù)控機床的后置處理器還有待進一步開發(fā) 。目前，五軸數(shù)控技術(shù)在全球范內(nèi)普遍存在以下問題。 2. 擴大工藝范圍 有些形狀復(fù)雜的零部件，如導(dǎo)風(fēng)輪、發(fā)動機上的整體葉輪，由于葉片本身扭曲和各曲面間相互位置限制，加工時需要轉(zhuǎn)動刀具畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 7 頁 共 41 頁 軸線，否則很難甚至無法加工。目前五軸數(shù)控機床的應(yīng)用仍然局限于 航空、航天及其相關(guān)工業(yè)。五軸頭是五軸聯(lián)動加工中心上所聯(lián)接的一種裝置。該機床具有很強的數(shù)控功能，可以高效率高精度加工空間曲面類零件，如各類模具、水輪機和汽輪機葉片、三元流離心壓氣機、船用螺旋槳和推進器及螺旋錐齒輪的關(guān)鍵設(shè)備。五軸聯(lián)動數(shù)控是數(shù)控技術(shù)中難度最大、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)，它集計算機控制、高性能伺服驅(qū)動和精密加工技術(shù)于一體，應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動化加工。在模具加工中的某些場合，只有采用五軸數(shù)控才能避免刀具與工件的干涉。 1. 五軸數(shù)控編程抽象、操作困難 五軸機床的數(shù)控編程除了直線運動之外，還要協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)運動的相關(guān)計算，如旋轉(zhuǎn)角度行程檢驗、非線性誤差校核、刀具旋轉(zhuǎn)運動計算等，處理的信息量很大，數(shù)控編程極其抽象。 從 1999 年開始，在 CIMT、 CCMT 等國際、國內(nèi)機床展覽會上，首先是國內(nèi)的五軸數(shù)控機床產(chǎn)品紛紛亮 相，國內(nèi)五軸數(shù)控機床的市場逐漸打開，隨后國際機床巨頭紛至沓來，五軸數(shù)控機床的品種和數(shù)量逐年上升： CIMl9 CCMT2020 分別推出 3 臺國產(chǎn)五軸聯(lián)動機床； CIMT2020t4J 國際機床展覽會上，北京第一機床廠和桂林機床股份有限公司分別展出了主軸轉(zhuǎn)速 10000r／ min 的五軸高速龍門加工中心，北京市機電院的主軸轉(zhuǎn)速 15000r／ min 的五軸高速立式加工中心；清華大學(xué)與昆明機床股份有限公司聯(lián)合研制的 XNZ63，采用標準 Stewart 平臺結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)六自由度聯(lián)動；大連機床廠自行研制的串并聯(lián)機床 DCB 一 510，其 數(shù)控系統(tǒng)由清華大學(xué)開發(fā)，該機床通過并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn) x、 l，、 z軸直線運動，由串聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn) A、c 軸旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)五軸聯(lián)動，其直線快速進給速度可達 80m／ min。然而配套的五軸數(shù)控系統(tǒng)要么從國外進口，要么采用國內(nèi)還不成熟的數(shù)控系統(tǒng)。 本課題的設(shè)計任務(wù)是設(shè)計高速雕銑機的五軸聯(lián)動銑頭 ，它的基本原理是在傳統(tǒng)加工中心的三個移動坐標軸的基礎(chǔ)上增加兩個旋轉(zhuǎn)坐標軸，使這種加工中心具有 X、 Y、 Z三個直線 運動的數(shù)控坐標軸和 A、 B(C)兩個旋轉(zhuǎn)數(shù)控坐標軸，并且各坐標軸既可單獨運動又可聯(lián)動。 本次設(shè)計 的數(shù)據(jù)及來源： 基本數(shù)據(jù)： 工作臺面積（寬長） 570 400mm 行程（ X/Y/Z） 500*500*230mm 主軸轉(zhuǎn)速 100020200 r/min 主軸功率 最大可夾持刀具 直徑 216。銑頭和滑枕相對于整臺機床設(shè)計成一個獨立的主軸箱，主軸箱上帶有 Z軸的絲杠和電機，然后再總體裝配在機床上。 、蝸桿的設(shè)計，蝸輪蝸桿在銑頭內(nèi)的支承 A 軸傳動方式采用蝸桿傳動主要由于蝸桿傳動方式可以使五軸銑頭的結(jié)構(gòu)緊湊，此外蝸桿傳動方式還有傳動比大，工作平穩(wěn)，畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 15 頁 共 41 頁 躁聲低，可以自鎖等優(yōu)點。 蝸桿齒高 h1 (mm) 蝸桿齒頂圓直徑 da1 (mm) 蝸桿齒根圓直徑 df1 (mm) 2）蝸輪 蝸輪分度圓直徑 d2 (mm) 蝸輪喉圓直徑 da2 (mm) 蝸輪齒根圓直徑 df2 (mm) 蝸輪齒高 h2 (mm) 蝸輪外圓直徑 de2 (mm) 中心距 a 125 (mm) ? ?2 3F F a FKT YYd d m ????? 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 第 18 頁 共 41 頁 查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力 ? ?F? ’ =56MPa ? ? ? ?* 39。若模數(shù)相同時，則齒數(shù)和也相等。 4）：按表選取齒數(shù)，暫時選小齒輪的齒數(shù)為 20，第二個齒輪的齒數(shù)為 76。 第一節(jié) 虛擬制造技術(shù)及應(yīng)用軟件介紹 虛擬制造技術(shù)作為面向 21 世紀的先進制造技術(shù)，是一種新型的生產(chǎn)模式。 b、參數(shù)化模型建構(gòu)（ Parametric） Pro/Engineer 是采用參數(shù)化設(shè)計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，它的參數(shù)化體現(xiàn)在以下幾個方面： 1）、特征之間存在相依關(guān)系，改變某個特征會引起其他特征的改變。 f、廣泛的功能 Pro/Engineer 的功能包括特征造型、曲面設(shè)計、裝配組合、工程圖設(shè)計、模具設(shè)計、 NC 加工、鈑金設(shè)計、機構(gòu)仿真、有限元分析等等。 上圖為 Z 軸的絲杠的裝配體，絲杠通過聯(lián)軸器與電機相連，絲杠上的螺母副裝在雕銑機的凸臺上，這樣整個主軸箱就可以安裝在機床上了，再在主軸箱上