【文章內(nèi)容簡介】 parameters，如體積、表面 積、重心、三維坐標等 )，或用戶自行依設(shè)計流程需求所定義的用戶定義參數(shù)(User defined parameters，如密度、厚度等具有設(shè)計意義的物理量或字符串 )加入設(shè)計構(gòu)思中，來表達設(shè)計思想。這項參數(shù)式設(shè)計的功能不但改變了設(shè)計的概念，并且將設(shè)計的便捷性推進了一大步。 三． Pro／ Engineer 系統(tǒng)的特點 1）單一數(shù)據(jù)庫 單一數(shù)據(jù)庫是指工程中的資料全部來自一個庫，使得多個用戶可以同時為一件產(chǎn)品造型而工作，即在整個設(shè)計過程中，不管任何一個地方因為某種需要而發(fā)生改變，則在整個設(shè)計的相關(guān)環(huán)節(jié)也會隨著改變。 Pro／ Engineer 系統(tǒng)就是建立在單一數(shù)據(jù)庫上的 CAD/CAM 系統(tǒng)，它的優(yōu)點是顯而易見的。如在零件圖和裝配圖都已完成的情況下，又發(fā)現(xiàn)某一處需要改動，我們只需改動零件圖或裝配圖上的相應(yīng)部分，那么在其他部分與之相 應(yīng)部分也會隨之改變廣包括數(shù)控加工程序也會自動更新。 2） 3D 實體模型 在使用 Pro／ Engineer 系統(tǒng)進行工作的過程中，也許“實體造型”是我們最常用的詞、匯，這也說明 Pro／ Engineer 的圖形設(shè)計是基于三維的，它與傳統(tǒng)的二維繪圖有著本質(zhì)的區(qū)別。在 Pro／ Engineer 中，我們生成的零件是實 實在在的三維實體，不再是傳統(tǒng)的線托架模型。這樣，生成的模型直觀，立體感強，并可以在任何角度進行觀察。另外，系統(tǒng)還能容易的計算出實體的表面積、體積、重量、慣性距、重心等，使設(shè)計者很容易、很清楚地知道零件的特性。同時，由立體圖來生成工程圖 (即常說的三視圖 )，只要我們造型的立體圖沒有錯誤，那么生成的工程圖就沒有錯誤，從而免去了設(shè)計者還要考慮各個視圖之間的投影是否正確的問題，這是相當方便的，也能大大提高工作的效率和準確性。 3）參數(shù)式設(shè)計 Pro／ Engineer 系統(tǒng)配合其獨特的單一數(shù)據(jù)庫設(shè)計，將每一個尺寸視為一可 變的參數(shù)。例如，在草繪圖形時，先只管圖形的形狀而不管它的尺寸，然后通過修改它的尺寸來重新生成(Regenerate)圖形，從而使繪制的圖形達到設(shè)計者的要求。充分利用參數(shù)式設(shè)計的優(yōu)點，設(shè)計者能夠減少人工修改圖或計算的時間，從而大大提高工作效率。 4）全相關(guān) Pro／ Engineer 一個很重要的特點是有一個全相關(guān)的環(huán)境：在一個階段所作的修改所有的其他階段都有效。比如，當一個零件設(shè)計好，并裝配在裝配圖中，而且生成了工程圖。這時，你只要在任何一個階段對該零件作任何一個地方的修改，則該修改在其他地方都有效，相應(yīng)尺寸都 會更改，這也正是 Pro／ Engineer單一數(shù)據(jù)庫的體現(xiàn)。 5）參數(shù)式關(guān)系 在 Pro／ Engineer 中，設(shè)計者可利用不同尺寸之間的相互關(guān)系來限定相關(guān)尺寸，特別是在機械設(shè)計中有需要配合的地方，利用參數(shù)式關(guān)系有很大的方便。比如在冷沖模具設(shè)計中要求凸模和凹模有一定的配合關(guān)系，在此以圓形凸、凹模為例，假設(shè)凸模的直徑是 d0,而凹模的刃口尺寸山為凸模的尺寸加上適當?shù)拈g隙，設(shè)單邊間隙為 a，則 dl=d0+2a。這樣，當凸模的尺寸發(fā)生改變時，總能得到正確的凹模尺寸，兩者之間總有符合設(shè)計要求間隙，從而保證了設(shè)計的準確 性。 2. Autodesk InventorR2: Autodesk Inventor 是現(xiàn)今使用的和用來學習三維模型系統(tǒng)最為快捷、容易的軟件。 Autodesk Inventor 軟件，基于機械設(shè)計中的分開的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它可以在 Microsoft Windows 操作平臺中較為容易的進行非常的大的組合件的處理工作。具有適應(yīng)性很強的平面設(shè)計方案的功能，首先，在進行詳細地三維實體造型之前使用簡單的平面布置方案，有助于草圖的設(shè)計。也可以使用軟件的應(yīng)用程序設(shè)計接口結(jié)合 Inventor 用于當前的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 (PDM)，工程資源規(guī)劃 (ERP)和生產(chǎn)資源規(guī)劃（ MRP） 。三維數(shù)據(jù)資料通過 STEP 轉(zhuǎn)換器與 Inventor 可以互相兼容。 第三節(jié) 具體設(shè)計方案 設(shè)計參數(shù)計算 一．主軸組件設(shè)計計算： 軸和其上零件組成的系統(tǒng)稱為軸系，軸是核心，直接與軸的功能配合的元件稱為軸系元件，包括滾動軸承與滑動軸承，聯(lián)軸器與制動器等。在機械設(shè)備中，由于位置或性質(zhì)的重要性，或工作環(huán)境的特殊性，軸系成為其中的關(guān)鍵，無論在設(shè)計中或制造成本中都占有很大的比重。 軸按其工作特點分為三大類，它決定著軸系的總體結(jié)構(gòu)： 1）心軸 2）傳動軸 3）轉(zhuǎn)軸 其中轉(zhuǎn)軸既用于支承轉(zhuǎn)動零件，承受彎矩，又用于傳遞扭矩，是應(yīng)用最廣的類型。 1． 主軸組件的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計： 主軸的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮如下幾個方面： 1）軸承形式的選擇 軸承的形式直接影響主軸的結(jié)構(gòu)，它分為滾動和滑動兩大類，各類之中又包括眾多形式，各有其適用場合。在設(shè)計之初進行原則性選擇時，可參考各種軸承的常見結(jié)構(gòu)，對其性能加以綜合考慮，加以選擇。 2）自身的定位 軸必須在軸向有定位措施，這主要靠軸承的組合結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，有時也可靠相關(guān)零件的幾何約束來保證。 3） 軸的熱伸長補償 軸受熱膨脹時，應(yīng)根據(jù)軸的長度及工件與非工件狀態(tài)時的溫差，設(shè)計合適的伸長自由度，過小將在軸和軸承內(nèi)產(chǎn)生附加壓力，過大有時會產(chǎn)生軸向竄動。 4） 潤滑與密封 軸承的潤滑方式，所選用的密封形式都涉及到軸系結(jié)構(gòu)，采用稀油潤滑時，軸體內(nèi)通常需要開設(shè)滑油通道，采用接觸式密封則要求相配的軸頸淬硬并磨削，采用迷宮式潤滑，螺旋式密封時，軸的表面應(yīng)設(shè)計有與之匹配的形狀。 5） 軸上零件的合理布置 軸上零件的合理布置對載荷分布有重要影響，并由此影響軸的強度或拉力在軸上分布不均，最終影響軸的總體結(jié)構(gòu)。布置時應(yīng)考慮以下方面： A. 載荷流 的合理分布 應(yīng)將載荷的輸入布置在中部，扭矩雙向分流，軸上最大扭矩降低，避免在一端輸入載荷。 B. 減載機構(gòu) 避免使扭矩直接傳動到軸上，應(yīng)采取卸荷機構(gòu)，使軸不受軸扭矩作用，提高軸的強度與剛度。 從本設(shè)計的實際要求出發(fā)，由于主軸轉(zhuǎn)速高，要求精度好，剛度好。采用主軸的三支承結(jié)構(gòu)時，可使主軸跨矩大大縮短，從、而提高主軸剛度和抗振性，機床在輕載荷下運轉(zhuǎn)時，輔助支承不承受載荷，只起阻尼作用，載荷加大時，輔助支承處的撓度較大，超過了游隙，輔助支承才起作用，承受一定的載荷。但三支承主軸結(jié)構(gòu)，工藝難度大，對主軸上 3 個軸頸和箱體上底 座孔的同軸度要求很嚴，還由于主支承間跨距很短，所以軸承精度、主軸軸頸和箱體孔同軸度誤差對主軸旋轉(zhuǎn)精度的要求更加顯著。 由以上原因，主軸采用二支承結(jié)構(gòu)。 在二支承結(jié)構(gòu)中，主軸軸承的選型，組合及布置十分重要，承受軸向載荷時，主軸軸承的配置主要根據(jù)主軸的加工精度、剛度、溫升和支承的復(fù)雜程度。起止推作用的軸承由三種方式，即前端定位、后端定位、兩端定位。 前端定位時，主軸受熱變形向后伸長，不影響加工精度，但前支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸承間隙調(diào)整不便，前支承處發(fā)熱量大，但能保證較好的剛度。 由此，選擇前端固定的固定方式，主軸軸承 根據(jù)設(shè)計要求，選擇可以實現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速的角接觸球軸承，前端軸向載荷較大，前軸承采用三聯(lián)組配，前兩個都面朝前，共同承擔軸向載荷，后軸承背靠背，以實現(xiàn)預(yù)緊。軸承配置如下示意圖： （ 圖 301） 這種結(jié)構(gòu)的特點及適用范圍是高速度、高剛度主軸。 2. 主軸設(shè)計 (1) 初選主軸直徑 主軸直徑直接影響主軸部件的剛度，直徑越粗，剛度越高，但同時與它相配的軸承零件的尺寸也越大，故設(shè)計之出，只能根據(jù)統(tǒng)計資料選擇主軸直徑。 加工中心因裝配需要，主軸直徑常是自前往后逐步減小的。 由 [2]表 : D=90mm (2) 主軸懸臂伸量的確定 主軸懸臂伸量 a是主軸前支承徑向力的作用點到主軸前端面之間的距離。它對主軸組件剛度影響較大。根據(jù)分析和實驗，縮短懸伸量可以顯著提高主軸組件的剛度和抗振性。因此設(shè)計時在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，盡量縮短懸伸量 a。 (3) 主軸跨距的選擇 主軸的跨距對主軸組件的性能有很大的影響，合理選擇跨距是主軸組件設(shè)計中的一個相當重要的問題。 由 [10]銑削的主切削力和切削功率的經(jīng)驗公式 得 : Fc=6*10E4*Pc/Vc 式中 Pc—— 銑削功 率 KW Vc—— 銑削速度 m/min Fc=6*10E4*22/251=5258N 參考銑刀逆銑情況由式 [13]1320 得 : Fh==6310N Fv==1577N F=√ Fh^+Fv^=6504N 暫取 L/a=4，由結(jié)構(gòu)確定 a=54mm 故前后支承反力分別為： Ra=F（ 1+a/l） =6504（ 1+1/4） =8130N Rb=F*a/l=6504*1/4=1626N 由 [2]式 : Ka=*3 次√（ Fr