【正文】 通 過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來所學的知識還比較欠缺，自己需要學習的東西還太多，我更加明白學習是一個長期積累的過程，無論是在以后的工作還是生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 37 參考文獻 [1]李洪 .實用機床設計手冊 [M].沈陽：遼寧科學技術出版社 ,1999. [2]吳宗澤 .機械設計實用手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社 ,1999. [3]徐起賀 .機械設計基礎 [M].北京：科學出版社， 20xx. [4]王志偉 ,孟玲琴 .機械設計基礎 課程設計 [M].北京：北京理工大學出版社 ,20xx. [5]韓鴻鸞 ,吳海燕 .數(shù)控機床機械維修 [M].北京：中國電力出版社 ,20xx. [6]王永章 ,杜君文 .程國全 .數(shù)控技術 [M].北京：高等教育出版社 ,20xx. [7]尹志強 ,機械系統(tǒng)設計課程設計指導書 [M]機械工業(yè)出版社 ,20xx. [8]王愛玲 .現(xiàn)代數(shù)控車床 [M]北京 :國防工業(yè)出版社 ,20xx. [9]. Smith, Sensor appliance control and fuzzy logic, IEEE. [10]茍琪 .數(shù)控車床自動換刀裝置研究 [J].機械制造 ,1998(6). [11]林巨廣 ,鄭彩霞 ,劉瓊 ,王玉琳 .四工位立式回轉(zhuǎn)刀架的控制器的設計 [J],20xx(6). [12]張繼春 ,楊建國 .裝配設計與運動仿真及 Pro/E 實現(xiàn) [M]國防工業(yè)出版社 ,20xx. [13]James , Joseph Goldenberg. Introduction to Computer Numerical Control.2nded. amp。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 35 組裝圖 圖 組裝圖 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 36 總 結(jié) 在本次對四工位立式回轉(zhuǎn)刀架設計的過程中， 明白了自動回轉(zhuǎn)刀架的工作原理，在建模的過程也對機構(gòu)有了更深的認識，其中 主要做了如下的工作： 機械方面： （ 1）主要是對刀架 的每個零件的結(jié)構(gòu)設計，并對承受切削力較大的傳動部件 如蝸輪 蝸桿和螺桿 做 了 強度校核。元件的坐標系與組件中的坐標系對齊。旋轉(zhuǎn) ) 和沿參照軸移動。選取點、頂點或曲線端點作為對齊參照。選取軸、邊或曲線作為軸對齊參照。選取軸、邊、曲線或曲面作為軸參照。預定義的約束集包含用于定義連接類型（有或無運動軸）的約束。的倒角，此選項僅適用于在兩個垂 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，在這我簡單介紹幾個命令。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自 身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。 截至 20xx 年的市場應用中，不同的公司還在使用 Proe20xx 到 的各中版本， 和 WildFire 是目前的主流應用版本。轉(zhuǎn)位時刀臺帶動磁鐵旋轉(zhuǎn)，當磁鐵對準某一個霍爾開關時，其輸出端第 3 腳輸出低電平；當磁鐵離開時，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量摩擦角： ??? co sar ct an ?? fv 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 16 表 滑動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 ， 分度圓導程角 80605a r c t a n 1 ???????????? qz?。查圖 得??Z 。 （ 3） 按齒面接觸疲勞強度進行設計 刀架中的蝸桿副采用閉式傳動，多因齒面膠合或點蝕而失效。 （ a） （ b） （ c） （ d） 圖 刀架轉(zhuǎn)位過程中銷的位置 （ a）換到開始時，圓柱銷 2 與上蓋圓盤 1 可以相對滑動 （ 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 將帶動圓柱銷 2 以及上刀體 4 一起轉(zhuǎn)動 （ c）上刀體 4 連續(xù)轉(zhuǎn)動時，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，刀架電動機反轉(zhuǎn)，反靠銷 6 反靠，上刀體停轉(zhuǎn)，實現(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)學院畢業(yè)設計 9 主要傳動部件的設計 蝸桿副的設計計算 自動回轉(zhuǎn)刀架的動力源是三相異步電動機。其中上部的圓柱銷 2 和下部的反靠銷 6 起著重要作用。 刀架抬起機構(gòu)的設計 要想使上、下刀體的兩個端面齒脫離，就必須設計合適的機構(gòu)使上刀體抬起。 本設計的目的及意義 本次設計的要點是理解四工位立式回轉(zhuǎn)刀架的工作原理，重點則是基于 Pro/E 對四工位立式電動回轉(zhuǎn)刀架進行的仿真，在 Pro/E 這個三維建模軟件中對那些主要的傳動部件進行建模，之后再遵循傳動的條件進行組裝，最后進行機構(gòu)動畫仿真。 目前數(shù)控刀架所追求的目標有兩個： 一是高速、可靠，追求的目標是換刀時間盡太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 3 量的短，以換取加工中心和車削中心的高效性 ； 二是 ， 簡單實用、造價低、使用可靠，但換刀速度不快。而在新標準下， NC 程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術開放式、網(wǎng)絡化發(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)的自動換刀系統(tǒng)的造價在機床整機造價中總是占著很大比重，這是加工中心價格居高不下、應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，一部分是機構(gòu)仿真，另一部分是電氣控制。自動換刀系統(tǒng)本身及相關結(jié)構(gòu)的復雜程度，又會對整機的成本造價產(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、排式刀架和帶刀庫的自動換刀裝置等多種形式。為此，國際上正在研究和制定 一種新的 CNC 系統(tǒng)標準 ISO14649（ STEP－ NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領域產(chǎn)品信息的標準化。電動刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動刀架，并正確實施控制，能夠有效的提高勞動生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準備時間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性等等。 （ 5） 刀庫刀具存儲量合理。 上刀體鎖緊與精定位機構(gòu)設計 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 為自動回轉(zhuǎn)刀架的傳動機構(gòu)示意圖。此時，反靠銷 6 從反靠圓盤 7 的十字槽內(nèi)爬不上來，于是上刀體 4 停止轉(zhuǎn)動，開始下降，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 的下表面開始與圓柱銷 2 的頭部滑動。 （ 1） 蝸桿的選型 GB/T100851988 推薦采用漸開線蝸桿（ Z1 蝸桿）和錐面包絡蝸桿（ 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，啟動時沖擊較大，因此取 ?AK ； AK 為齒向分布系數(shù)，因工作載荷在啟動和停止時有變化，故取 ?BK ； VK 為動載系數(shù)，由于轉(zhuǎn)數(shù)不高。這時 ?ad ，查表得接觸系數(shù) ??Z 。在鎖緊的時候，要求上下端面的嚙合深度達 2mm。如支點的安排、開孔位置和連接結(jié)構(gòu)的設計等均要有利于提高刀架體的強度和剛度。多數(shù)可通過熱處理進行強化，有足夠的強度和較好的塑性。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 20 圖 刀架電動機正反轉(zhuǎn)控制 圖 刀架電動機正反轉(zhuǎn)的實現(xiàn) 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 21 4 基于 Pro/E 的零件建模及仿真 Pro/E 的簡介 proe 是 Pro/Engineer 的簡稱，更常用的簡稱是 ProE 或 Pro/E， Pro/E 是美國參數(shù)技術公司 （ Parametric Technology Corporation，簡稱 PTC）的重要產(chǎn)品，在目前的 三維造型 軟件 領域中占有著重要地位。 M 系列的版本可以打開 C000 和 F000 系列版本的文件，而 C000 版本則無法打開相同主版本的 F000 和 Mxxx 版本的 Pro/Engineer 文件，比如 C000 版本的Pro/Engineer 將無法打開 M060 版本 Pro/Engineer 所創(chuàng)建的文件，但反過來則可以 。 基于特征建模 Pro/E 是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計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 ”、 “對齊 ”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設計意圖。 （ 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，并可對多邊 構(gòu)太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 24 成的倒角接頭進行過渡設置。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€主體。選擇曲面作為旋轉(zhuǎn)參照。配對或?qū)R約束可被反轉(zhuǎn)或偏移。 焊接 (Weld) 連接有一個坐標系對齊約束。 （ 9）一般 (General) 有一個或兩個可配置約束，這些約束和用戶定義集中的約束相同。所參照的點遵循非直參照軌跡。 電氣方面：主要是控制系統(tǒng)的設計，控制系統(tǒng)以 8255 單片機為核心，將程序?qū)雴纹瑱C中就能控制繼電器， 從而實現(xiàn)對刀架的正反轉(zhuǎn)控制 ,并且通過限位開關的開關信號來控制電機的停轉(zhuǎn)達到自動換刀。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。本文引用了數(shù)位學者的研究文獻，如果沒有各位學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。 在設計過程中，我通過查 閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。建完模型后，就開始進行組裝，依照零件的運動情況需要來設定相對應的約束集，使得零件能夠有正確的運動。此連接有四個自由度，其中點在三個方向上遵循軌跡。點參照可以自由地繞邊旋轉(zhuǎn)并沿其長度移動。通過將元件的坐標系與組件中的坐標系對齊而將元件放置在組件中。選取 配對 或 對齊 曲面參照。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 34 （ 3）滑塊 (Slider) 將元件連接至參照軸，以使元件以一個自由度沿此軸移動。 （ 1）剛性 (Rigid) 連接兩個元件，使其無法相對移動。 ④ 角度 ?D：距離所選擇邊為 D 的位置，建立一個可自行