【文章內(nèi)容簡介】 （3）對設(shè)計過程的信息進行管理： 管理設(shè)計過程各環(huán)節(jié)的信息，包括中間信息、發(fā)布信息、信息之間的關(guān)聯(lián)等。 （4）對設(shè)計的更新：各階段的設(shè)計小組每次收到新的發(fā)布信息后，能夠?qū)υ性O(shè)計進行更新。設(shè)計更新有兩種方式，一種是自動方式，每次新的信息到來后，系統(tǒng)自動進行更新；另一種采用人工交互更新的方式。 制造仿真與虛擬樣機技術(shù) 仿真是模型在計算機上的運行，產(chǎn)品制造中所涉及的模型大致可以分為三類，即產(chǎn)品模型、制造系統(tǒng)模型和開發(fā)過程模型。仿真技術(shù)的應(yīng)用以這三類模型為中心展開，在產(chǎn)品制造中的應(yīng)用也包括以產(chǎn)品模型為中心的仿真、以制造系統(tǒng)模型為中心的仿真和以產(chǎn)品開發(fā)過程模型為中心的仿真等三個方面，這三方面的應(yīng)用隨著制造企業(yè)信息化進程的發(fā)展而發(fā)展，總的趨勢是由局部到全局，由分散到集成，并更加注重可視化技術(shù)的應(yīng)用及與用戶之間的交互。 （1）以產(chǎn)品模型為中心的仿真包括產(chǎn)品的靜態(tài)和動態(tài)性能分析、產(chǎn)品的可制造性分析、產(chǎn)品的可裝配性分析。 在進行產(chǎn)品開發(fā)時，要考慮的不只局限于與功能需求有關(guān)的方面，如形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)及各種物理特征，還要綜合考慮諸如制造、裝配、維護、成本等各方面的因素。因此，產(chǎn)品本身的仿真，如CAE，是仿真技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用的基本方面。 （2）以制造系統(tǒng)模型為中心的仿真包括對于復(fù)雜制造裝備的仿真，對于復(fù)雜制造系統(tǒng)的仿真。仿真的目的在于確定設(shè)備能力和運行情況，包括加工路線、資源的分配、物料的供應(yīng)等。 （3）以開發(fā)過程模型為中心的仿真包括設(shè)計過程的仿真和制造過程的仿真。在設(shè)計階段，產(chǎn)品的性能和成本就基本上確定了，而正是因為設(shè)計階段的重要性，以及設(shè)計過程中多學(xué)科協(xié)作和反復(fù)設(shè)計、試驗帶來的復(fù)雜性，設(shè)計過程的建模和仿真越來越受到人們的重視。 為實現(xiàn)三類模型及其仿真的綜合集成，需要擴展傳統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)字化模型。虛擬樣機是利用計算機仿真技術(shù)建立與物理樣機相似的模型，通過對該模型進行評估和測試，從而獲取關(guān)于候選的物理模型設(shè)計方案的特性。例如通過基于實體可視化的仿真分析，模擬在真實工作環(huán)境條件下的運動和動力特性，最終得到最優(yōu)設(shè)計方案。虛擬樣機設(shè)計方法將分散的零部件設(shè)計和分析技術(shù)集成在一起，提供一種更經(jīng)濟、更全面地了解產(chǎn)品性能的方法。虛擬樣機是基于三維CAD的產(chǎn)物，但不僅僅是計算機內(nèi)部所有零部件的裝配組合。一個完整的虛擬樣機應(yīng)包含所有零部件的三維CAD模型及各級裝配體，其中三維模型應(yīng)參數(shù)化、相關(guān)、適合于變形設(shè)計、適合于部件模塊化，三維裝配體適合運動結(jié)構(gòu)分析、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計分析，并且包含三維整機的檢測與試驗等內(nèi)容。 本章小結(jié) 本章主要介紹了刨削加工在國內(nèi)外的情況，闡述了刨床的發(fā)展趨勢及市場前景。在牛頭刨床上主要運用的數(shù)控技術(shù)方面的發(fā)展成果，和數(shù)字化設(shè)計過程在加工中的運用。第二章 牛頭刨床的總體設(shè)計 設(shè)計參數(shù)及要求根據(jù)設(shè)計對該簡易沖床的要求，主要設(shè)計參數(shù)及要求為：1） 曲柄轉(zhuǎn)速n2在64r/min, 2） 刨刀的行程H在300mm左右為好，3） 機架：380mm, 切削阻力約為9000N4） 為了提高工作效率，在空回程時刨刀快速退回，即要有急回運動。5） 要求性能良好，結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，效率高，壽命長 牛頭刨床介紹 牛頭刨床簡介圖1牛頭刨床外形圖牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件—刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復(fù)直線移動，且切削時刨刀的移動速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進給量的垂直進給；安裝工件的工作臺應(yīng)具有不同進給量的橫向進給，以完成平面的加工，工作臺還應(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加工。 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，電動機經(jīng)行星輪系和齒輪Z Z5減速帶動曲柄2轉(zhuǎn)動。刨床工作時，由導(dǎo)桿機構(gòu)23456帶動刨頭和刨刀作往復(fù)運動。刨頭向左時，刨刀進行切削，這個行程稱工作行程，刨頭受到較大的切削力。刨頭右行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)力 中小型牛頭刨床的主運動，大多采用曲柄搖桿機構(gòu)(見曲柄滑塊機構(gòu))傳動，故滑枕的移動速度是不均勻的。大型牛頭刨床多采用液壓傳動，滑枕基本上是勻速運動。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。由于采用單刃刨刀加工，且在滑枕回程時不切削，牛頭刨床的生產(chǎn)率較低。機床的主參數(shù)是最大刨削長度。牛頭刨床主要有普通牛頭刨床、仿形牛頭刨床和移動式牛頭刨床等。普通牛頭刨床(見圖)由滑枕帶著刨刀作水平直線往復(fù)運動，刀架可在垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個角度，并可手動進給，工作臺帶著工件作間歇的橫向或垂直進給運動，常用于加工平面、溝槽和燕尾面等。仿形牛頭刨床是在普通牛頭刨床上增加一仿形機構(gòu)，用于加工成形表面，如透平葉片。移動式牛頭刨床的滑枕與滑座還能在床身(臥式)或立柱(立式)上移動，適用于刨削特大型工件的局部平面。因為利用往復(fù)運動的刀具切割已固定在機床工作平臺上的工件〔一般用來加工較小工件)。機床的刀架狀似牛頭，故名牛頭刨床。 牛頭刨床的主要結(jié)構(gòu) 圖21 牛頭刨床主要結(jié)構(gòu) 如圖所示，工作臺，用于放置加工工件。刀架，用于安裝并放置刨刀。3為滑枕。曲柄擺桿機構(gòu)。擺桿齒輪。帶傳動機構(gòu)。電動機。床身。齒輪變速機構(gòu)。圓盤。1銷子。1曲柄連桿機構(gòu)。1棘輪機構(gòu)。 牛頭刨床的運動情況 電動機經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄和固結(jié)在其上的凸輪。刨床工作時，由導(dǎo)桿機構(gòu)帶動刨頭和刨刀做往復(fù)運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻，以減少電動機容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回形成的時間，凸輪通過四桿機構(gòu)與棘輪帶動螺旋機構(gòu)，使工作臺連同工件作一次進給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運轉(zhuǎn)，固需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減少電動機容量。 牛頭刨床的工作原理 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床。刨床工作時, 如圖(21）所示，由導(dǎo)桿機構(gòu)23456帶動刨頭6和刨刀7作往復(fù)運動。刨頭右行時，刨刀進行切削，稱工作行程，此時要求速度較低并且均勻；刨頭左行時，刨刀不切削，稱空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機構(gòu)。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。切削阻力如圖(b）所示。O2AO4xys6s3Xs6CBYs6234567n2FrYFr圖（21） 運動方案方案分析:1. 機構(gòu)具有確定運動.自由度為F=3n(2Pl+Ph)=35(27+0)=1。2. 通過曲柄帶動擺桿導(dǎo)桿機構(gòu)和滑塊使刨刀往復(fù)運動,實現(xiàn)切削功能,能滿足功能要求.3. 工作性能,工作行程中刨刀速度較慢,變化平緩,符合切削要求,擺動導(dǎo)桿機構(gòu)使其有急回作用,可滿足任意行程速比系數(shù)k的要求。4. 傳遞性能,機構(gòu)傳動轉(zhuǎn)角為90176。,傳動性能好,能承受較大的載荷,機構(gòu)運動鏈較長,傳動間隙較大。5. 動力性能,傳動平穩(wěn),沖擊震動較小6. 結(jié)構(gòu)和理性,結(jié)構(gòu)簡單合理,尺寸和質(zhì)量也較小,制造和維修也較容易7. 經(jīng)濟性,無特殊工藝和設(shè)備要求,成本較低.綜上所述,選該方案. 曲柄搖桿機構(gòu)介紹 最簡單的平面連桿機構(gòu)是由四個構(gòu)件組成的，簡稱平面四桿機構(gòu)。它的應(yīng)用非常廣泛，是組成多桿機構(gòu)的基礎(chǔ)。全部由回轉(zhuǎn)副組成的平面四桿機構(gòu)稱為鉸鏈四桿機構(gòu)。對于鉸鏈四桿機構(gòu)來說，機架和連桿總是存在的，因此可按兩連架桿的運動形式將鉸鏈四桿機構(gòu)分為三種基本形式：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)。下面主要介紹一下曲柄搖桿機構(gòu)。 曲柄搖桿機構(gòu) 在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩個連架桿中一個為曲柄，另一個為搖桿，則此四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)。在這種機構(gòu)中，當(dāng)曲柄為原動件，搖桿為從動件時，可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)變成搖桿的往復(fù)擺動。此種機構(gòu)應(yīng)用廣泛，如下圖23所示牛頭刨床橫向進給運動，圖231所示攪拌機構(gòu)，圖232所示縫紉機所示即為此種機構(gòu)。圖 23 牛頭刨床橫向進給運動圖 231 攪拌機構(gòu)圖 232 縫紉機 曲柄搖桿機構(gòu)的主要特性 （一）急回運動特性 圖24所示為一曲柄搖桿機構(gòu)，設(shè)曲柄AB為原動件，在其轉(zhuǎn)動一周過程中，有兩次與連桿共線。機構(gòu)在兩個極為時，原動件AB所處兩個位置之間所夾的銳角θ稱為極為夾角。如圖24所示，當(dāng)曲柄以等角速度w1順時針轉(zhuǎn)時，搖桿由位置C1D擺到C2D，擺角是ψ。設(shè)所需時間為t1,，搖桿又從位置回到,擺角仍然是ψ，設(shè)所需時間為,，但是相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角不等，即，而曲柄又是等速轉(zhuǎn)動的，所以有,。搖桿的這種性質(zhì)稱為急回運動特性。未為了表明急回運動的急回程度，通常用所謂行程速度變化系數(shù)K來衡量，即如已知K，即可以求得極位夾角上述分析表明：當(dāng)曲柄搖桿機構(gòu)在運動過程中出現(xiàn)極位夾角θ時，機構(gòu)便具有急回運動特性。θ角越大，K值越大，機構(gòu)的急回運動特性也越顯著。所以可通過分析機構(gòu)中是否存在極位夾角θ及θ的大小，來判定機構(gòu)是否具有急回運動及急回運動的程度。在一般機械中，. (二)壓力角和傳動角 在圖25所示的四桿機構(gòu)中，若不考慮各運動副中的摩擦角及構(gòu)件重力和慣性力的影響，由主動件AB經(jīng)過連桿BC傳遞到從動件CD上點C的力，將沿BC方向。，則,.其中是推動從動件CD運動的有效分力，而只能使鉸鏈C和產(chǎn)生徑向壓力。由上式可知α越大，徑向壓力也越大，故稱角α為壓力角。在摩擦副中產(chǎn)生較大的阻力，當(dāng)不能克服這個阻力時，從動件不能運動，機構(gòu)自鎖。壓力角的余角稱為傳動角，用γ表示，（連桿BC與從動件CD所夾的銳角）。由上式可見，γ角越大，則有效分力越大，而越小，因此對機構(gòu)的傳動越有利。所以在連桿機構(gòu)中常用傳動角的大小及變化情況來表示機構(gòu)傳力性能的好壞。 在機構(gòu)的運動過程中，傳動角γ的大小是變化的。當(dāng)曲柄AB轉(zhuǎn)到與機架重疊共線和拉直共線時，傳動角出現(xiàn)極值和。這兩個角大小分別為： 比較這兩個位置的傳動角，即可求得最小傳動角。為了保證機構(gòu)的傳動性能良好，設(shè)計時通常應(yīng)使。在傳遞力矩較大時，則應(yīng)使,對于一些受力很小或不常使用的操作機構(gòu)，則可允許傳動角小些，只要不發(fā)生自鎖即可。圖 25 壓力角和傳動角 （三）死點位置 曲柄搖桿機構(gòu)中，若搖桿為主動件，當(dāng)從動件與連桿共線時，機構(gòu)的傳動角為零，此時不論驅(qū)動力F有多大，其有效分力=0,機構(gòu)的這種位置稱為機構(gòu)的死點位置。如圖261 所示的縫紉機腳踏板驅(qū)動機構(gòu)，就是利用皮帶輪的慣性作用使機構(gòu)通過死點位置的。圖 261 縫紉機踏板 死點位置對傳動不利，但對夾緊和防松有利。如圖26鉸鏈四桿機構(gòu)，當(dāng)工件5被加緊時，鉸鏈中心B、C、D共線，工件加在桿1上的反作用力無論多大，也不能使桿3轉(zhuǎn)動。這就保證在去掉外力F之后，仍能可靠地夾緊工件。當(dāng)需要取出工件時，只需向上扳動手柄，即能松開夾具。 設(shè)計的主要步驟 1）先通過去廠里面熟悉沖床主要有哪些機構(gòu)組成，了解清楚后在對其各部分進形設(shè)計、繪制。 2）利用Solidwords軟件對測繪數(shù)據(jù)進行建模處理，并繪制出相應(yīng)的工程圖。研究其相互之間的配合關(guān)系。 3）利用Solid words軟件對已建模的各個部分零件進行裝配配合，組成模擬模型，完成整體設(shè)計。 4）最后在分析沖床各個部件的作用及運動情況，對機床進行運動學(xué)仿真，模擬真實機床的運動情況。 5）分析研究，看是否有需要改進的地方，完成最終設(shè)計。 總體設(shè)計曲柄式牛頭刨床主要是由床身、連桿、曲柄、過渡連桿四大部分組成，而它們是我這次設(shè)計的主要內(nèi)容。再配合擋圈銷子以及導(dǎo)向?qū)к壍冉M合形成曲柄搖桿機構(gòu)，以便完成所設(shè)計的曲柄式牛頭刨床。建立模型如下圖25所示 圖25總裝配圖牛頭做往復(fù)運動時，其速度和加速度是變化的。它的速度和加速度的數(shù)值以及變化規(guī)律對曲柄連桿機構(gòu)以及電動機整體工作有很大影響，因此，研究曲柄搖桿機構(gòu)運動規(guī)律的主要任務(wù)就是研究牛頭頭的運動規(guī)律。 本章小結(jié)這一章節(jié)是對全功能牛頭刨床的機械部分總體設(shè)計，機械部分總體設(shè)計是非常重要的環(huán)節(jié)。在對它的整體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，我首先要對牛頭刨床了解清楚，然后再構(gòu)思出牛頭刨床的整體結(jié)構(gòu)，構(gòu)思好了之后，就要進行細化分析，來確定方案的可行性，比如這次設(shè)計對機構(gòu)運動的設(shè)計。第三章 機械部分的參數(shù)及校核 曲柄式牛頭刨床的速度、加速度的計算 牛頭刨床導(dǎo)桿機構(gòu)尺寸 根據(jù)原始數(shù)據(jù)，行程速比系數(shù)K=，則原動件桿4的極位夾角曲柄 導(dǎo)桿 連