【正文】 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 致 謝 首先 ， 在這里我 要感謝 我 的指導(dǎo)老師 — 文懷興老師， 感謝他 在 我的 整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，時(shí)時(shí)刻刻關(guān)心我 們 的設(shè)計(jì)進(jìn)程，在我遇到難題的時(shí)候，能給我很好的提示，使我在設(shè)計(jì)的過程中少走了許多彎路，在我進(jìn)展慢時(shí)，能及時(shí)的督促我，使我加快設(shè)計(jì)的速度，我想沒有文老師的指導(dǎo)，這個(gè)設(shè)計(jì)是很難完成的。經(jīng)過機(jī)床主軸部件運(yùn)動(dòng)的模擬，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的缺陷，使設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化。 數(shù)控機(jī)床三維建模與設(shè)計(jì) 27 6 設(shè)計(jì)的總結(jié) 該設(shè)計(jì) 是在現(xiàn)有機(jī)床的基礎(chǔ)上，分析比較同類型數(shù)控機(jī)床主軸部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，擬定出合理的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行主軸部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 使用三維建模軟件 Pro/e 制作出數(shù)控機(jī)床各個(gè)典型的零件，包括主軸部件的主軸，滑移齒輪，一般齒輪 以及帶輪，光電編 碼器 等零件，并在 Pro/e 的裝配模塊下，生 成了主軸部件總裝三維實(shí)體圖和各個(gè)軸子部件的裝配實(shí)體圖，并模擬機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程，制作出動(dòng)畫。 4）機(jī)體的形位公差可參考相關(guān)手冊(cè)和圖冊(cè)標(biāo)注。 所有圓角，倒角，拔模斜度都必須標(biāo)注或在技術(shù)要求中說明。機(jī)體大多為鑄件，因此標(biāo)注尺寸要便于木模制作。 差按齒輪中心距極限偏差注出。如不能用此加工面作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)采用計(jì)算上比較方便的基準(zhǔn)。 要選好基準(zhǔn)。如孔的中心線，曲線的 中心位置及其他有關(guān)部位的平面等與基準(zhǔn)的距離。這類尺寸應(yīng)直接標(biāo)出，而不應(yīng)有任何運(yùn)算。 2）機(jī)體的尺寸標(biāo)注較軸類零件和齒輪類零件復(fù)雜，形狀多樣，尺寸繁多。為表 達(dá)機(jī)體內(nèi)部和外部的結(jié)構(gòu)尺寸，常常需要增加陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 一些局部剖視圖和局部視圖。 對(duì)大型或者高速齒輪的平衡試驗(yàn)要求。 對(duì)材料表面機(jī)械性能的要求，如熱處理方法，處理后的硬度，滲碳深度及淬火深度等。 6）齒輪零件的技術(shù)要求主要包括： 對(duì)鑄件，鍛件或其他類型坯件的要求。 4）齒輪零件的形位公差項(xiàng)目可參照有關(guān)的手冊(cè)標(biāo)注。齒根圓是是根據(jù)其他參數(shù)加工的結(jié)果，在圖紙上不必標(biāo)出。這類零件的軸孔是加工，測(cè)量和裝配時(shí)的重要基準(zhǔn)，尺寸要求高，應(yīng)標(biāo)注出尺寸偏差。 齒輪零件工作圖的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1）齒輪零件工作圖一般用兩個(gè)視圖表示 2）齒輪各徑向尺寸以軸的中心線為基準(zhǔn)標(biāo)出，齒寬方向的尺寸以端面為基準(zhǔn)標(biāo)出。與其他零件一起配合加工的也應(yīng)說明。 對(duì)材料表面機(jī)械性能的要求，如熱處理方法，熱處理后的硬度，滲碳深度及淬火深度等。 4）軸的形位公差可參考相關(guān)的手冊(cè)完成。 3）軸的所有表面都要加工，其表面粗糙度可查有關(guān)手冊(cè)。標(biāo)注軸向尺寸時(shí)，首先要選好基準(zhǔn)面，并盡量使尺寸標(biāo)注反映加工工藝的要求 ，不允許出現(xiàn)封閉的尺寸鏈（但有必要時(shí)，可以標(biāo)注帶有括號(hào)的參考尺寸）。對(duì)于不易表達(dá)清楚的局部，例如退刀槽，中心孔等，必要時(shí)應(yīng)繪制其局部放大視圖。 此外，在零件圖上提出必要的技術(shù)要求，它是在圖紙 上不便用圖紙或符號(hào)表示，而在制造時(shí)又必須保證的要求。 5）零件圖上要標(biāo)注必要的形位公差，它是評(píng)定零件的重要指標(biāo)之一，其具體數(shù)值可參考相關(guān)的手冊(cè)和圖冊(cè)。 4）零件的所有表面都應(yīng)當(dāng)標(biāo)注表面粗糙度的數(shù)值，如較多的表面具有相同的粗糙度，可在零件圖的右上角統(tǒng)一標(biāo)注。 3）標(biāo)注尺寸時(shí)要選好基準(zhǔn)面，標(biāo)出足夠的尺寸而不重復(fù)，并且要有利于零 件的加工制造，應(yīng)避免在加工時(shí)做任何計(jì)算，大部分尺寸應(yīng)標(biāo)注在最能反映零件特征的視圖上。對(duì)于細(xì)部結(jié)構(gòu)，如有必要可以用放大視圖來表示。因此 ，零件圖應(yīng)包含制造和檢驗(yàn)零件所需要的全部?jī)?nèi)容，如圖形，尺寸及其公差，對(duì)材料及熱處理的說明及其他技術(shù)要求，標(biāo)題欄等。零件工作圖是零件制造，檢驗(yàn)和制定工藝規(guī)程的基本技術(shù)文件。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 5 零件工作圖設(shè)計(jì) 由上一章主軸部件裝配體的動(dòng)態(tài)裝配過程以及其主要運(yùn)動(dòng)演示過程可以看出，該設(shè)計(jì)是可行的。當(dāng)然重新裝配的主軸部件外表與 普通的裝配體相似，但其中有運(yùn)動(dòng)所需的關(guān)節(jié)，使主軸部件具有能夠相互運(yùn)動(dòng)的自由度。 在進(jìn)入運(yùn)動(dòng)模塊之前，主軸部件必須重新裝配。 數(shù)控機(jī)床三維建模與設(shè)計(jì) 23 圖 411 裝入各子組件的裝配體 主傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)演示 主傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)原理比較簡(jiǎn)單，它的主要運(yùn)動(dòng)特征就是齒輪的相互嚙合傳動(dòng)和 Ⅱ軸上的雙聯(lián)齒輪的滑移運(yùn)動(dòng)。 主軸部件的運(yùn)動(dòng)演示 Pro/e 動(dòng)畫模塊和運(yùn)動(dòng)模塊都能作為運(yùn)動(dòng)演示的工具，動(dòng)畫模塊的主要特點(diǎn)是靈活性比較大，而精確度較差；相反，運(yùn)動(dòng)模塊的主要特征就是精確度比較 高，而靈活性較差。當(dāng)然，方位視圖和樣式視圖一樣，與裝配的每一個(gè)步驟是相對(duì)應(yīng)的。 在各樣式視圖的基礎(chǔ)之上，給裝配的各個(gè)裝配狀態(tài)拍快照，按照一定的順序?qū)⒏骺煺战M成一列 楨，合理的安排各步所需要的時(shí)間，最后就可以按裝配的順序?qū)⑵洳シ懦鰜怼? 主軸部件裝配的動(dòng)態(tài)模擬 制作動(dòng)畫的過程主要是將各個(gè)裝配階段的裝配狀態(tài)使用快照拍下，然后只需要將各個(gè)快照連接成一個(gè)動(dòng)畫就可以了。 在各主要 結(jié)構(gòu)的裝配基礎(chǔ)上，裝配其它的輔助零件便可以得到主軸部件的裝配體 。 裝入各軸時(shí)，為了使裝配的層次清晰，先將各軸及各軸上的零件，電機(jī)的各部分裝配在一體，如圖，然后再將這些子裝配體裝入箱體，如圖 410 所示。 主軸部 件的裝配 生成裝配體主要是通過在各個(gè)零部件上限制各種裝配關(guān)系，將各個(gè)零部件集合在一起，生成裝配體。 用 Pro/e 中的動(dòng)畫應(yīng)用程序，可以模擬 主軸部件的動(dòng)態(tài)裝配過程 ，最后還可以產(chǎn)生該模擬過程的動(dòng)畫，脫離 Pro/e 獨(dú)立的在各種播放器中進(jìn)行演示。 主軸部件的裝配 用 Pro/e 來實(shí)現(xiàn)主軸部件的動(dòng)態(tài)裝配過程，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程中結(jié)構(gòu)上的不合理之處。 步驟 6：通過特征操作的復(fù)制和鏡向產(chǎn)生齒輪上其余的漸開線曲面。該齒輪各參數(shù)的關(guān)系如下： z=80 d=m*z db=d*cos(a) da=d+2*m df=d2*m* 圖 47 三聯(lián)滑移齒輪 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 圖 48 雙聯(lián)滑移齒輪 圖 49 齒輪 步驟 3：根據(jù)步驟 2計(jì)算出來的 各基本參數(shù)，產(chǎn)生包含分度圓，齒頂圓，齒根圓的基準(zhǔn)曲線，以便用來作為漸開線的邊界線。 數(shù)控機(jī)床三維建模與設(shè)計(jì) 19 步驟 1：用基本的拉伸命令產(chǎn)生齒輪模型的基體，產(chǎn)生一個(gè)具有內(nèi)孔的齒輪胚。 齒輪的實(shí)體建模 齒輪實(shí)體建模的關(guān)鍵是產(chǎn)生齒輪的輪齒，該設(shè)計(jì)中所有的齒輪都是圓柱直齒輪，其齒形都是漸開線形式，這是截面草繪所不能產(chǎn)生的，只有通過基準(zhǔn)曲線命令才能完成，現(xiàn)將制作完成的齒輪的實(shí)體模型列出如圖 47， 48， 49。 箱體的制作是根據(jù)主軸部件的展開圖來制作的，將其做成一個(gè)長(zhǎng)方體的形狀，在這里只考慮其支撐主軸部件內(nèi)部的各個(gè)零件，而沒有考慮在空間上箱體與機(jī)床別的部分 的相互關(guān)系，所以該主軸箱的設(shè)計(jì)并不如設(shè)計(jì)整機(jī)時(shí)設(shè)計(jì)的精確。 該軸承實(shí)體設(shè)計(jì)過程并不能真正的模擬現(xiàn)實(shí)的軸承的運(yùn)動(dòng)，由上面裝配的過程可以看出，這些滾動(dòng)體只能與限制其運(yùn)動(dòng)的內(nèi)圈或者外圈相對(duì)靜止，不可能產(chǎn)生相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，這與現(xiàn)實(shí)不符。在裝配滾動(dòng)體時(shí)，只需要將滾動(dòng)體上的初始基準(zhǔn)平面和旋轉(zhuǎn)軸與內(nèi)圈或者外圈上用來限制滾動(dòng)體的基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸對(duì)齊。 現(xiàn)將該設(shè)計(jì)中選取的三種類型的軸承分別列出如圖 44， 45， 46。因?yàn)檩S承是標(biāo)準(zhǔn)件，其一般有專門的廠家生產(chǎn)，考慮到保持架的復(fù)雜性，在制作軸承時(shí)，將保持架省略。 數(shù)控機(jī)床三維建模與設(shè)計(jì) 15 圖 41 Ⅰ軸的實(shí)體模型 圖 42 Ⅱ軸的實(shí)體 模型 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 圖 43 Ⅲ軸的實(shí)體模型 Ⅲ軸 是一根短軸，它的左端要和一個(gè)光電編碼器連接，和齒輪配合的那段軸里面有一個(gè)錐形孔。 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)較Ⅰ軸 復(fù)雜 ，Ⅱ軸上的其它結(jié)構(gòu)，如退刀槽等結(jié)構(gòu)與Ⅰ軸上對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)建立的方法相似，在此就不重復(fù)說明了。 在兩軸承的裝配面兩邊分別留有退刀槽，一是為了加工的方便，二是使軸承固定。 零部件的實(shí)體建模 各軸的實(shí)體建模 1） Ⅰ軸的實(shí)體建模 分析 Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)，除了齒輪，其它結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建都比較簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)單的拉伸，以及旋轉(zhuǎn)就可以完成。 理論上，直接用 Pro/e 進(jìn)行實(shí)體建模，接著進(jìn)行裝配和工作的模擬，最后，使用該軟件直接產(chǎn)生工程圖。 支持計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體的軟件有很多，其中 Pro/e 就是一款比較具有代表性的強(qiáng)大的工程建模軟件，它有眾多模塊，用它不僅可以制作零件的實(shí)體以及裝配零件，而且可以模擬裝配體的運(yùn)動(dòng)過程，對(duì)零件進(jìn)行強(qiáng)度分析等高級(jí)功能，它使產(chǎn)品 的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，在產(chǎn)品沒有制造出來之前，就能對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期變短。 經(jīng)過如上步驟和要求，最后產(chǎn)生了主軸部件的展開圖 ,為了表達(dá)主軸部件內(nèi)部各軸之間的相互位置關(guān)系，在畫出裝配圖的同 時(shí)，同時(shí)畫出了主軸部件的位置關(guān)系圖 . 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 4 主軸部件的實(shí)體建模及運(yùn)動(dòng)模擬 在主軸部件的展開 圖完成后，可以直接根據(jù)主軸部件的展開圖直接進(jìn)行零件圖的拆畫，但為了使主軸部件產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性和減少主軸部件產(chǎn)品的重復(fù)性，在生成零件圖之前，有必要對(duì)其裝配的過程和部分運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)演示。標(biāo)準(zhǔn)件必須按規(guī)定的標(biāo)記，完整的寫出零件的名稱，材料，主要尺寸及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。應(yīng)盡量減少材料和標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格。編號(hào)可以按順時(shí)針或者逆時(shí)針方向順序排列整齊，字高比尺寸數(shù)字大一號(hào)或者兩號(hào)。相同的零件應(yīng)只有一個(gè)編號(hào)，編號(hào)線不能相交，并 且與剖面線平行。 C。 5）對(duì)試驗(yàn)的要求：作空載試驗(yàn)正反轉(zhuǎn)各轉(zhuǎn)一小時(shí)，要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，連接固定處不允許有松動(dòng)的現(xiàn)象。游隙過大，會(huì)使?jié)L動(dòng)體受載不均，軸系竄動(dòng)；游隙過小，則會(huì)阻止軸系因發(fā)熱而伸長(zhǎng)，增加軸承阻力，嚴(yán)重將會(huì)