【正文】 通 過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)所學(xué)的知識(shí)還比較欠缺，自己需要學(xué)習(xí)的東西還太多，我更加明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，無(wú)論是在以后的工作還是生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 參考文獻(xiàn) [1]李洪 .實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 ,1999. [2]吳宗澤 .機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,1999. [3]徐起賀 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M].北京：科學(xué)出版社， 20xx. [4]王志偉 ,孟玲琴 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì) [M].北京：北京理工大學(xué)出版社 ,20xx. [5]韓鴻鸞 ,吳海燕 .數(shù)控機(jī)床機(jī)械維修 [M].北京：中國(guó)電力出版社 ,20xx. [6]王永章 ,杜君文 .程國(guó)全 .數(shù)控技術(shù) [M].北京：高等教育出版社 ,20xx. [7]尹志強(qiáng) ,機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 [M]機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx. [8]王愛(ài)玲 .現(xiàn)代數(shù)控車床 [M]北京 :國(guó)防工業(yè)出版社 ,20xx. [9]. Smith, Sensor appliance control and fuzzy logic, IEEE. [10]茍琪 .數(shù)控車床自動(dòng)換刀裝置研究 [J].機(jī)械制造 ,1998(6). [11]林巨廣 ,鄭彩霞 ,劉瓊 ,王玉琳 .四工位立式回轉(zhuǎn)刀架的控制器的設(shè)計(jì) [J],20xx(6). 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Introduction to Computer Numerical Control.2nded. amp。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 組裝圖 圖 組裝圖 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 總 結(jié) 在本次對(duì)四工位立式回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)的過(guò)程中， 明白了自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的工作原理，在建模的過(guò)程也對(duì)機(jī)構(gòu)有了更深的認(rèn)識(shí)，其中 主要做了如下的工作： 機(jī)械方面： （ 1）主要是對(duì)刀架 的每個(gè)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)承受切削力較大的傳動(dòng)部件 如蝸輪 蝸桿和螺桿 做 了 強(qiáng)度校核。元件的坐標(biāo)系與組件中的坐標(biāo)系對(duì)齊。旋轉(zhuǎn) ) 和沿參照軸移動(dòng)。選取點(diǎn)、頂點(diǎn)或曲線端點(diǎn)作為對(duì)齊參照。選取軸、邊或曲線作為軸對(duì)齊參照。選取軸、邊、曲線或曲面作為軸參照。預(yù)定義的約束集包含用于定義連接類型（有或無(wú)運(yùn)動(dòng)軸）的約束。的倒角，此選項(xiàng)僅適用于在兩個(gè)垂 直平面相交的邊上建立倒角。 （ 3）旋轉(zhuǎn)命令 旋轉(zhuǎn)特征是由特征截面繞旋轉(zhuǎn)中心線旋轉(zhuǎn)而成的一類特征，它適合于構(gòu)建回轉(zhuǎn)體零件。建模之前必須熟悉 Pro/E Wildfire 中的一些基本命令，在這我簡(jiǎn)單介紹幾個(gè)命令。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來(lái)自一個(gè)庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自 身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。 截至 20xx 年的市場(chǎng)應(yīng)用中，不同的公司還在使用 Proe20xx 到 的各中版本， 和 WildFire 是目前的主流應(yīng)用版本。轉(zhuǎn)位時(shí)刀臺(tái)帶動(dòng)磁鐵旋轉(zhuǎn)，當(dāng)磁鐵對(duì)準(zhǔn)某一個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，其輸出端第 3 腳輸出低電平；當(dāng)磁鐵離開(kāi)時(shí)，第 3 腳輸出高電平。 (4) 造型好、質(zhì)量小。 （ 3） 自鎖性能校核 螺桿 螺母材料均用 45 鋼，查 表 取 摩擦系數(shù) ?f ；再求得梯形螺旋副的當(dāng)量摩擦角： ??? co sar ct an ?? fv 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 表 滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力 ][p 及摩擦因素 f 蝸桿 螺母的材料 滑動(dòng)速度 / 1( .min )m ? 許用壓力 /MPa 摩擦因素 f 鋼 青銅 低速 18～ 25 ～ ≤ 11～ 18 6～ 12 7～ 10 ＞ 15 1～ 2 淬火鋼 青銅 6～ 12 10～ 13 ～ 鋼 鑄鐵 13～ 18 ～ 6～ 12 4～ 7 鋼 鋼 低速 ～ 13 ～ 而螺紋升角： ??? r c ta n2dnp?? 小于當(dāng)量摩擦角。 ① 蝸桿的參數(shù)與尺寸 頭數(shù) 11?z ，模數(shù) mmm ? ，軸向齒距 mmmPa ?? ? 軸向齒厚 mmmS a 9 2 ?? ? ，分度圓直徑 mmd 281 ? ， 直徑系數(shù) ?? ndq ， 分度圓導(dǎo)程角 80605a r c t a n 1 ???????????? qz?。查圖 得??Z 。 （ 3） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 刀架中的蝸桿副采用閉式傳動(dòng)，多因齒面膠合或點(diǎn)蝕而失效。 （ a） （ b） （ c） （ d） 圖 刀架轉(zhuǎn)位過(guò)程中銷的位置 （ a）換到開(kāi)始時(shí)，圓柱銷 2 與上蓋圓盤 1 可以相對(duì)滑動(dòng) （ b）上刀體 4 完全抬起后，圓柱銷 2 落入上蓋圓盤 1 槽內(nèi)，上蓋圓盤 1 將帶動(dòng)圓柱銷 2 以及上刀體 4 一起轉(zhuǎn)動(dòng) （ c）上刀體 4 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反靠銷 6 可從反靠圓盤 7 的槽左側(cè)斜坡滑出 （ d）找到刀位時(shí)，刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，反靠銷 6 反靠，上刀體停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)粗定位 1上蓋圓盤 2圓柱銷 3彈簧 4上刀體 5圓柱銷 6反靠銷 7反靠圓盤 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 主要傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的動(dòng)力源是三相異步電動(dòng)機(jī)。其中上部的圓柱銷 2 和下部的反靠銷 6 起著重要作用。 刀架抬起機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 要想使上、下刀體的兩個(gè)端面齒脫離，就必須設(shè)計(jì)合適的機(jī)構(gòu)使上刀體抬起。 本設(shè)計(jì)的目的及意義 本次設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是理解四工位立式回轉(zhuǎn)刀架的工作原理，重點(diǎn)則是基于 Pro/E 對(duì)四工位立式電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架進(jìn)行的仿真，在 Pro/E 這個(gè)三維建模軟件中對(duì)那些主要的傳動(dòng)部件進(jìn)行建模，之后再遵循傳動(dòng)的條件進(jìn)行組裝，最后進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)畫仿真。 目前數(shù)控刀架所追求的目標(biāo)有兩個(gè)： 一是高速、可靠，追求的目標(biāo)是換刀時(shí)間盡太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 量的短，以換取加工中心和車削中心的高效性 ； 二是 ， 簡(jiǎn)單實(shí)用、造價(jià)低、使用可靠，但換刀速度不快。而在新標(biāo)準(zhǔn)下， NC 程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。在現(xiàn)有的各種類型的加工中心中，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)的造價(jià)在機(jī)床整機(jī)造價(jià)中總是占著很大比重，這是加工中心價(jià)格居高不下、應(yīng)用不普遍的重要原因。這些刀架既安放刀具，而且還直接參與切削，承受極大的切削力作用，所以它往往成為工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié)。 主要的工作可以分成兩部分，一部分是機(jī)構(gòu)仿真，另一部分是電氣控制。自動(dòng)換刀系統(tǒng)本身及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，又會(huì)對(duì)整機(jī)的成本造價(jià)產(chǎn)生直接影響。其中按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置等多種形式。為此，國(guó)際上正在研究和制定 一種新的 CNC 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ISO14649（ STEP－ NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。電動(dòng)刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動(dòng)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性等等。 （ 5） 刀庫(kù)刀具存儲(chǔ)量合理。 上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于刀具是直接安裝在上刀體上，所以上刀體要承受全部的切削力，其鎖緊與定位的精度都將直接影響工件的加工精度。 如下圖 為自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。此時(shí)，反靠銷 6 從反靠圓盤 7 的十字槽內(nèi)爬不上來(lái)，于是上刀體 4 停止轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始下降，二上蓋圓盤 1 繼續(xù)反轉(zhuǎn)，其直槽的左側(cè)斜坡將圓柱銷 2 的頭部壓入上刀體 4 的銷孔內(nèi)，之后，上蓋圓盤 1 的下表面開(kāi)始與圓柱銷 2 的頭部滑動(dòng)。 （ 1） 蝸桿的選型 GB/T100851988 推薦采用漸開(kāi)線蝸桿（ Z1 蝸桿）和錐面包絡(luò)蝸桿（ ZK 蝸桿）。其中 AK 為使用系數(shù)，有表 查得，由于工作載荷不均勻，啟動(dòng)時(shí)沖擊較大，因此取 ?AK ； AK 為齒向分布系數(shù)，因工作載荷在啟動(dòng)和停止時(shí)有變化，故取 ?BK ； VK 為動(dòng)載系數(shù)，由于轉(zhuǎn)數(shù)不高。這時(shí) ?ad ，查表得接觸系數(shù) ??Z 。在鎖緊的時(shí)候，要求上下端面的嚙合深度達(dá) 2mm。如支點(diǎn)的安排、開(kāi)孔位置和連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等均要有利于提高刀架體的強(qiáng)度和剛度。多數(shù)可通過(guò)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，有足夠的強(qiáng)度和較好的塑性。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 刀架電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 圖 刀架電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 4 基于 Pro/E 的零件建模及仿真 Pro/E 的簡(jiǎn)介 proe 是 Pro/Engineer 的簡(jiǎn)稱，更常用的簡(jiǎn)稱是 ProE 或 Pro/E， Pro/E 是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司 （ Parametric Technology Corporation，簡(jiǎn)稱 PTC）的重要產(chǎn)品，在目前的 三維造型 軟件 領(lǐng)域中占有著重要地位。 M 系列的版本可以打開(kāi) C000 和 F000 系列版本的文件，而 C000 版本則無(wú)法打開(kāi)相同主版本的 F000 和 Mxxx 版本的 Pro/Engineer 文件，比如 C000 版本的Pro/Engineer 將無(wú)法打開(kāi) M060 版本 Pro/Engineer 所創(chuàng)建的文件，但反過(guò)來(lái)則可以 。 基于特征建模 Pro/E 是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及 圓角 ，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。 直觀裝配管理 Pro/Engineer 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如 “貼合 ”、 “插入 ”、 “對(duì)齊 ”等很容易的把零件裝配起來(lái)，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。 （ 2）拉伸命令 將繪制的截面沿給定方向和給定深度生成的三維特征稱為拉伸特征。 （ 5）倒角命令 Pro/E 提供兩種方式的倒角，即邊倒角和拐角倒角，并可對(duì)多邊 構(gòu)太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 成的倒角接頭進(jìn)行過(guò)渡設(shè)置。除使用前面講述的減料功能制作孔外，還可直接使用 Pro/E 提供的【孔】命令，從而更方便、快捷地制作孔特征。如此連接的元件將變?yōu)閱蝹€(gè)主體。選擇曲面作為旋轉(zhuǎn)參照。配對(duì)或?qū)R約束可被反轉(zhuǎn)或偏移。 焊接 (Weld) 連接有一個(gè)坐標(biāo)系對(duì)齊約束。 （ 9）一般 (General) 有一個(gè)或兩個(gè)可配置約束，這些約束和用戶定義集中的約束相同。所參照的點(diǎn)遵循非直參照軌跡。 電氣方面：主要是控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)以 8255 單片機(jī)為核心，將程序?qū)雴纹瑱C(jī)中就能控制繼電器， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)刀架的正反轉(zhuǎn)控制 ,并且通過(guò)限位開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)達(dá)到自動(dòng)換刀。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒(méi)有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查 閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。建完模型后，就開(kāi)始進(jìn)行組裝，依照零件的運(yùn)動(dòng)情況需要來(lái)設(shè)定相對(duì)應(yīng)的約束集，使得零件能夠有正確的運(yùn)動(dòng)。此連接有四個(gè)自由度，其中點(diǎn)在三個(gè)方向上遵循軌跡。點(diǎn)參照可以自由地繞邊旋轉(zhuǎn)并沿其長(zhǎng)度移動(dòng)。通過(guò)將元件的坐標(biāo)系與組件中的坐標(biāo)系對(duì)齊而將元件放置在組件中。選取 配對(duì) 或 對(duì)齊 曲面參照。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 （ 3）滑塊 (Slider) 將元件連接至參照軸，以使元件以一個(gè)自由度沿此軸移動(dòng)。 （ 1）剛性 (Rigid) 連接兩個(gè)元件，使其無(wú)法相對(duì)移動(dòng)。 ④ 角度 ?D：距離所選擇邊為 D 的位置，建立一個(gè)可自行