【正文】 化制造過程，從而更加有效的、經(jīng)濟的、柔性的組織生產(chǎn)，增強決策控制水平，有力地降低由于前期設(shè)計給后期制造帶來的回溯更改，達到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最低、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量最優(yōu)、生產(chǎn)效率最高。它是以信息技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)為支持，在高性能計算機及高速網(wǎng)絡(luò)中，采用群組協(xié)同工作，通過虛擬模型來模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能和可加工性等各方面可能存在的問題，模擬產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，包括產(chǎn)品的設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗，并進行過程管理與控制。第三章 PRO/E虛擬建模造型及裝配本課題另一主要任務(wù)是對所設(shè)計的五軸聯(lián)動銑頭進行虛擬建模造型和裝配，它是建立在虛擬建模的基礎(chǔ)上的，需要先把所要設(shè)計的東西從二維圖形轉(zhuǎn)換到三維立體的模型后，然后在此基礎(chǔ)上進行裝配，所以說虛擬制造技術(shù)是本課題的基礎(chǔ)，那么首先要介紹一下什么是虛擬制造技術(shù)及其應(yīng)用軟件PRO/E。4 幾何尺寸計算1） 計算分度圓直徑 ==202mm=40mm ==762mm=152mm2）計算中心距 ==mm=96mm 2） 計算齒輪寬度b===40mm。=（8） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式（1012）得===528Mpa== Mpa=528Mpa2) 計算(1)試算齒輪分度圓直徑，代入中較小的數(shù)值 =（2） 計算圓周速度v ==（3） 計算齒寬b b= ，故b==（4）計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) =/= 齒高 h=== b/h=（5） 計算載荷系數(shù)根據(jù)v=，6級精度，由圖108查得動載荷系數(shù)=；由于是直齒輪，假設(shè)/b100N/mm。2：按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式（109a）進行試算，即d1t 1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1） 試選載荷系數(shù)Kt=（2） 計算和送料輥子連接的齒輪的轉(zhuǎn)矩T1=（3） 由表107選齒寬系數(shù)=（4） 由表106查的材料的彈性影響系數(shù)ZE=（5） 由圖1021d按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度極限為=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限也為=600MPa。由表101選擇兩個齒輪的材料都為40Cr（調(diào)質(zhì)處理），硬度為280HBS。齒輪的設(shè)計計算1：選定齒輪類型、精度等級、材料以及齒數(shù) 1）：選用直齒圓柱齒輪傳動，2）：整個機構(gòu)主要通過齒輪來傳動，因此對齒輪的要求比較高，因此選用6級精度的齒輪。但修正量不能太大，一般齒數(shù)差不能超過3~4個齒。但由于傳動比的要求，尤其是在傳動中使用了公用齒輪后，常常滿足不了上述要求。3：同一傳動組的各對齒輪副的中心距應(yīng)當(dāng)相等。一般取Zmin≥18~20。 選用的聯(lián)軸器為LK5系列的單接夾緊螺絲固定的聯(lián)軸器，可以傳遞的扭矩為6NM 本次設(shè)計中對A軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點是銑頭的頭套設(shè)計，將A軸的驅(qū)動電機放入滑枕中，從而減小了銑頭的體積，此外在銑頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還注意到了排線的問題 C軸傳動的設(shè)計及計算 C軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要采用齒輪傳動方式，C軸的驅(qū)動電機也采用與A軸同樣型號的電機，由于C軸的轉(zhuǎn)速要求不高，所以采用降速傳動。 蝸桿齒高 h1 (mm) 蝸桿齒頂圓直徑 da1 (mm) 蝸桿齒根圓直徑 df1 (mm) 2）蝸輪 蝸輪分度圓直徑 d2 (mm) 蝸輪喉圓直徑 da2 (mm) 蝸輪齒根圓直徑 df2 (mm) 蝸輪齒高 h2 (mm) 蝸輪外圓直徑 de2 (mm) 中心距a 125 (mm)查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力’=56MPa彎曲強度滿足要求同步帶傳動綜合了帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點,傳動時無滑動,能保證固定的傳動比和同步傳動,預(yù)緊力較小,軸和軸承上所受的載荷小,帶的厚度小,單位長度的質(zhì)量小,故允許的線速度較高額定額定功率P=750W,n=3000r/min 1）選擇帶型設(shè)計功率 i=2查得工作情況系數(shù)= 故=*750=1125W根據(jù)GB/T11362—1989），選擇帶型為L型節(jié)距為2）大小帶輪的齒數(shù)及節(jié)圓直徑由于所設(shè)計的銑頭結(jié)構(gòu)要求緊湊，所以小帶輪的齒數(shù)為小帶輪節(jié)圓直徑大帶輪齒數(shù) 大帶輪節(jié)圓直徑 帶速：3）初定軸間距根據(jù) 初步確定軸間距為計算帶長及齒數(shù)選擇標(biāo)準帶長實際軸間距 小帶輪嚙合齒數(shù)4）計算基本額定功率、帶寬和作用在軸上的力基本額定功率 帶寬作用在軸上的力4 電機和聯(lián)軸器的選用 由于本次設(shè)計的數(shù)控雕銑機必須滿足高速的要求，所以電機采用伺服電機，伺服電機不僅可以滿足較高的機械性能和生產(chǎn)效率的要求，同樣在高速響應(yīng)性、高速、高精度控制方面，具有更高的水準。 根據(jù)GB/T10085——1988的推薦，采用阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）.蝸桿傳動傳遞的功率不大,速度只是中等,故蝸桿用45鋼。具體設(shè)計計算輸入功率P=750W，蝸桿轉(zhuǎn)速為n1=1500轉(zhuǎn)/分，傳動比在50~80范圍之內(nèi)。電主軸套的結(jié)構(gòu)如下圖所示 選用的安陽萊必泰有限公司的電主軸的電線和冷卻管從電主軸的后部伸出，在電主軸套上鉆孔，將電線和冷卻管插入，直至電主軸套兩側(cè)的凸臺中，凸臺和兩個法蘭盤用螺釘連接，中間有直徑為80毫米的內(nèi)孔，內(nèi)孔中放置耦合器，然后再從耦合器中接出電線和冷卻管到銑頭內(nèi)，這個設(shè)計是本次設(shè)計的一個特色，它解決了以往銑頭設(shè)計中由于電線和冷卻管而產(chǎn)生的電主軸運動的干涉問題，并使整個銑頭的結(jié)構(gòu)更加緊湊。初步擬訂電主軸的主軸轉(zhuǎn)速為100020000RPM。第二節(jié) 銑頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)細化設(shè)計及計算 A軸傳動的設(shè)計及計算在A軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，包括以下幾個部分：、蝸桿的設(shè)計，蝸輪蝸桿在銑頭內(nèi)的支承 主軸系統(tǒng)單元采用電主軸，其結(jié)構(gòu)緊湊，運行平穩(wěn)，動態(tài)精度和靜態(tài)精度好，易于實現(xiàn)高速化，從而提高生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。銑頭和滑枕相對于整臺機床設(shè)計成一個獨立的主軸箱，主軸箱上帶有Z軸的絲杠和電機，然后再總體裝配在機床上。這種結(jié)構(gòu)基本可以滿足A、C軸方向的擺動，但將A軸的電機放在銑頭中使整個銑頭的尺寸增大，為了克服這一缺點，并使整個銑頭的尺寸變小，結(jié)構(gòu)更加緊湊，對此方案進行修改，提出了以下方案：方案二：在方案二中，將銑頭設(shè)計成上圖所示，這樣A軸電機就可以放在滑枕中，從而減小了銑頭的體積，傳動方式改用蝸輪蝸桿傳動和同步帶傳動，同樣使銑頭的結(jié)構(gòu)緊湊。采用電主軸不僅有易于實現(xiàn)高速切削加工，而且可以使整個五軸銑頭結(jié)構(gòu)緊湊。五軸銑頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要完成沿X軸轉(zhuǎn)動的A軸擺動的結(jié)構(gòu)設(shè)計和沿著Y軸轉(zhuǎn)動的C軸擺動的結(jié)構(gòu)設(shè)計，A軸擺動的角度范圍在110度到+110度之內(nèi)，而C軸的結(jié)構(gòu)則可以沿著C軸方向旋轉(zhuǎn)一周。本次設(shè)計的數(shù)據(jù)及來源：基本數(shù)據(jù)：工作臺面積（寬長） 570400mm行程（X/Y/Z） 500*500*230mm主軸轉(zhuǎn)速 100020000 r/min主軸功率 最大可夾持刀具直徑 216。安裝專用刀桿及附件，可以加工平