機械制造專業(yè)_畢業(yè)設(shè)計_小型龍門加工中心主軸系統(tǒng)模塊化設(shè)計(ansys模態(tài)分析proe建模)

1、<p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　隨著全球化經(jīng)濟競爭的愈演愈烈，產(chǎn)品小批量、客戶化、快速交貨要求的不斷加強，迫切要求企業(yè)具有快速響應(yīng)市場能力。企業(yè)對市場響應(yīng)速度的快慢、產(chǎn)品開發(fā)一次成功率的高低，不僅決定了企業(yè)在市場上所占份額的大小，而且決定了企業(yè)能否立足市場的命運。如何在短期內(nèi)設(shè)計出符合客戶的個性化要求、質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良、成本低廉的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，是企業(yè)在

2、市場競爭中占據(jù)有利地位的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)大部分制造業(yè)企業(yè)的設(shè)計、制造手段比較落后，與發(fā)達國家的差距較大。隨著市場競爭日益激烈，如何使企業(yè)的產(chǎn)品快速響應(yīng)市場，</p><p>　　在較短時間內(nèi)以較高性能價格比的產(chǎn)品占領(lǐng)市場，是企業(yè)得以生存和發(fā)展的關(guān)鍵。</p><p>　　模塊化、并行設(shè)計等快速設(shè)計技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，大大縮短了機床新產(chǎn)品開發(fā)的周期;有限元分析、仿真技術(shù)、虛擬樣機技術(shù)等新技術(shù)不

3、斷地運用到新產(chǎn)品的開發(fā)過程中，極大地提高了新產(chǎn)品的性能，并降低了開發(fā)的費用。結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性分析理論經(jīng)過科學(xué)工作者多年努力，發(fā)展到一定程度，隨著有限元方法的應(yīng)用，為數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計理論建模提供了必要的數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)修改依據(jù)，使基于理論模型的新產(chǎn)品性能預(yù)測和優(yōu)化設(shè)計變得可能。</p><p>　　1.1 模塊化設(shè)計研究現(xiàn)狀</p><p>　　模塊化設(shè)計是在對一定范圍內(nèi)的產(chǎn)品或系統(tǒng)進行功能分析的基

4、礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列功能獨立、結(jié)構(gòu)獨立的基本單元—模塊，并使模塊系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品或系統(tǒng)，以滿足不同的需求的設(shè)計方法。模塊化設(shè)計方法已經(jīng)在機械、電工電子、船舶、建筑、電力、武器裝備等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，并取得了顯著的效益。因此，模塊化設(shè)計理論研究也得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。</p><p>　　1.1.1 模塊化設(shè)計與制造的意義</p><p>

5、　　模塊化設(shè)計是快速響應(yīng)設(shè)計的核心，它用功能模塊組成產(chǎn)品，模塊的可互換性和可組合性是實現(xiàn)產(chǎn)品快速設(shè)計的基礎(chǔ)。根據(jù)模塊化思想，產(chǎn)品將由傳統(tǒng)產(chǎn)品一部件一零件的構(gòu)成模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅K和模塊單元組成產(chǎn)品的模式。</p><p>　　模塊化制造是用模塊化的概念構(gòu)造整個生產(chǎn)系統(tǒng)圈，即以模塊化裝備構(gòu)造模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)(MPS)，以產(chǎn)品模塊組織生產(chǎn)和管理，形成企業(yè)的經(jīng)營模式。從產(chǎn)品設(shè)計、制造系統(tǒng)設(shè)計，制造過程的實施和管理，均采用模塊

6、化技術(shù)，按這一原則組成的制造系統(tǒng)稱為模塊化制造系統(tǒng)網(wǎng)。</p><p>　　模塊化設(shè)計與制造具有以下優(yōu)點:</p><p>　　(1)縮短產(chǎn)品的設(shè)計與制造周期。據(jù)統(tǒng)計，在設(shè)計過程中利用模塊化設(shè)計能節(jié)約時間50%。在新產(chǎn)品開發(fā)時，由于系統(tǒng)中存在大量通用模塊，產(chǎn)品設(shè)計時間可大為縮短;進行新產(chǎn)品開發(fā)時，只要增加少量專用模塊就可組成滿足用戶所需的特定產(chǎn)品品種。</p><p&g

7、t;　　(2)有利于提高新產(chǎn)品的開發(fā)質(zhì)量。因為模塊為獨立單元，可根據(jù)科技發(fā)展的情況和可能，將新技術(shù)用于模塊的設(shè)計，并進行實驗考核，待結(jié)構(gòu)可靠、性能穩(wěn)定后，取代老的模塊結(jié)構(gòu)，以加速產(chǎn)品更新?lián)Q代。</p><p>　　(3)有利于降低成本，增強產(chǎn)品的競爭能力。由于按模塊組織生產(chǎn)，使得大多數(shù)的零部件由單件、小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榕炕a(chǎn)，于是便于采用先進工藝和專用設(shè)備組織專業(yè)化生產(chǎn)。在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，有助于提高勞動生產(chǎn)

8、率，降低制造成本和減小廢品率。</p><p>　　(4)適于產(chǎn)品的大規(guī)模定制和滿足產(chǎn)品客戶化的需求。大規(guī)模定制是企業(yè)采用各種技術(shù)和管理手段在大規(guī)模生產(chǎn)模式下實現(xiàn)產(chǎn)品對顧客的個性化定制，并要滿足預(yù)定的成本和時間目標(biāo)。采用模塊化設(shè)計，建立合理的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)，用大批量生產(chǎn)的成本實現(xiàn)產(chǎn)品的多品種、小批量個性化生產(chǎn)。因此模塊化設(shè)計是實現(xiàn)大規(guī)模定制的前提和條件。</p><p>　　基于模塊化方法的機

9、床設(shè)計有著重要的技術(shù)經(jīng)濟意義，主要體現(xiàn)在:</p><p>　　1、節(jié)約設(shè)計時間，縮短供貨周期:采用模塊化設(shè)計方法，企業(yè)產(chǎn)品系列中已有很多通用模塊，在用戶提出要求后，可用己有模塊或設(shè)計制造少量專用模塊便可組成用戶所要求的產(chǎn)品。如德國SCHIESS公司，其機床產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計后，從訂貨到供貨一般只需四個月時間。</p><p>　　2、便于產(chǎn)品更新?lián)Q代，發(fā)展變型產(chǎn)品:根據(jù)用戶需要，設(shè)計新的

10、功能模塊，組合成具有新功能的模塊系統(tǒng).用新技術(shù)設(shè)計性能好的模塊，取代原有功能模塊，發(fā)展性能好的變型產(chǎn)品。</p><p>　　3、提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本:模塊精心設(shè)計，批量加工，有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，既提高質(zhì)量又降低成本。模塊化不僅是設(shè)計方法的改革，而且是推動整個工廠技術(shù)、生產(chǎn)、管理及組織體制的改革。</p><p>　　4、便于維修:由于產(chǎn)品由相對獨立的模塊組成，因此，很便于維修，必

11、要時可更換模塊，而不致影響生產(chǎn)。</p><p>　　5、便于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊:傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建立在零件級基礎(chǔ)上，而模塊化則是根據(jù)產(chǎn)品的不同建立在模塊級上的標(biāo)準(zhǔn)化，是一種趨向于宏觀的標(biāo)準(zhǔn)化。它具有兩個特點:一是面向功能，而不是具體的形狀、結(jié)構(gòu)和制造上的標(biāo)準(zhǔn)化;二是注重結(jié)合面的標(biāo)準(zhǔn)化，從而把標(biāo)準(zhǔn)化管理部分地從細(xì)節(jié)中解脫出來，分層次、有側(cè)重。</p><p>　　1.2課題的提出及論文的結(jié)構(gòu)體

12、系</p><p>　　現(xiàn)代加工技術(shù)日益向著高速、大切削量的方向發(fā)展，這就要求所設(shè)計的機床具有高速、高剛度、高精度的優(yōu)良勝能。為了適應(yīng)生產(chǎn)線的快速可重組性，現(xiàn)代數(shù)控機床對地基的要求越來越弱，或者根本就不需要特殊的地基，數(shù)控機床加工中的振動不僅產(chǎn)生噪音，還將嚴(yán)重影響零件加上表面的質(zhì)量。由于我國數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)和手段落后，因此有進行數(shù)控機床結(jié)構(gòu)研究的必要性。</p><p>　　本課題研究

13、的目的在于采用先進、科學(xué)的CAD手段，根據(jù)“模塊化設(shè)計”階段提出的方案設(shè)計，對加工中心的三種主軸系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，關(guān)鍵部位的計算。直至零部件和整機的各項性能指針都能滿足現(xiàn)在的高效率、高精度的要求，使機床在工作過程中實現(xiàn)低速、準(zhǔn)高速、高速三種主軸系統(tǒng)之間的快速調(diào)換，以增強機床的生產(chǎn)效率和競爭力。</p><p>　　本課題的研究成功，可以為加工中心主軸系統(tǒng)部分提出有普遍意義的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，必將有助于縮短新產(chǎn)品開發(fā)周

14、期、保證新產(chǎn)品特性、降低設(shè)計費用。為推動機床工業(yè)的發(fā)展起到一定的促進作用。</p><p>　　1.2.1論文研究的主要內(nèi)容</p><p>　　論文主要的章節(jié)和內(nèi)容：</p><p>　　1.第一章綜述了龍門加工中心主軸系統(tǒng)模塊化設(shè)計的發(fā)展?fàn)顩r，闡述課題提出的目的和意義，明確了本文研究的主要內(nèi)容。</p><p>　　2.第二章對小型龍門加

15、工中心的總體進行研究，進行總體布局設(shè)計。</p><p>　　3.第三章對加工中心的三種主軸系統(tǒng)進行整體的設(shè)計，進行關(guān)鍵部件的設(shè)計與計算。</p><p>　　4.第四章對加工中心主軸系統(tǒng)進行總體的裝配，完善各個主軸系統(tǒng)的整體設(shè)計。</p><p>　　5.第五章對三種主軸系統(tǒng)進行三維設(shè)計建模。</p><p><b>　　6.第六

16、章結(jié)束語。</b></p><p>　　第二章 龍門加工中心總體設(shè)計</p><p>　　機床設(shè)計從常用的功能設(shè)計進一步發(fā)展為機床結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計、精度設(shè)計、高速化設(shè)計、誤差補償技術(shù)、壽命設(shè)計和可靠性設(shè)計等現(xiàn)代先進機床設(shè)計技術(shù)。為了實現(xiàn)精密機床設(shè)計要求，在機床設(shè)計中要對各方面進行綜合考慮。</p><p>　　數(shù)控機床造型設(shè)計強調(diào)功能與造型的統(tǒng)一,造型以

17、功能為基礎(chǔ)并體現(xiàn)外觀美。過分強調(diào)功能而忽視外觀美的創(chuàng)造,或者在不體現(xiàn)功能的條件下追求外觀美,都會影響產(chǎn)品的功能。數(shù)控機床是一種具有強烈的時代感和技術(shù)特征的產(chǎn)品,造型應(yīng)充分體現(xiàn)加工中心高技術(shù)、高效率、多功能、高精度、高可靠性、高自動化等特點,也就是通過理性、嚴(yán)謹(jǐn)、整體的造型語言表達產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)異、工藝技術(shù)精湛,以及高效率的內(nèi)在品質(zhì)。具體到產(chǎn)品設(shè)計上就是處理好形體線型、形體之間的過渡、表面肌理和裝飾、色彩搭配等,并把握好產(chǎn)品造型的視覺情感。&

18、lt;/p><p>　　圖2-1 龍門加工中心整體布局</p><p>　　2.1、機床支承大件的功能要求</p><p>　　機床大件通常指床身、立柱、工作臺、橫梁、箱體、底座等部件，它們是其他零、部件賴以連接、固定和運動的基礎(chǔ)。機床的整體功能，在很大程度上取決于其支撐大件的結(jié)構(gòu)功能。一般機床支撐大件的功能要求如下表2-1：</p><p>　

19、　2.2、機床大件的結(jié)構(gòu)特征</p><p>　　2.2.1、形體結(jié)構(gòu)特征 </p><p>　　機床的床身、立柱、工作臺、橫梁、箱體、底座等支承大件,就其形體結(jié)構(gòu)有如下兩個特征:從形體上看,是空間板系結(jié)構(gòu);從載荷上看，是空間立系的載體。見下表2-2：</p><p>　　機床大件的設(shè)計，通常把各種力歸納為靜態(tài)力和動態(tài)力，再分別研究結(jié)構(gòu)的靜剛度和動剛度。對于大型、重

20、型、高速精密機床的大件，還要考慮到?jīng)_擊或振動干擾力的作用下，可能產(chǎn)生位移、速度和加速度，以及由于板壁失穩(wěn)而出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)斷面形狀畸變和躁聲等動力響應(yīng)問題；對于高速精密機床，如磨床，由于加工過程中產(chǎn)生大量的切削熱，以及電動機和液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，因此還應(yīng)考慮到大件的熱變形問題。所以，機床支承大件的設(shè)計需要進行受力、變形和剛度分析。</p><p>　　2.2.2、結(jié)構(gòu)工藝性特征 </p><p>　

21、　結(jié)構(gòu)工藝性是指在一定生產(chǎn)規(guī)模條件下，實現(xiàn)產(chǎn)品特定功能所需的材料、加工和裝配方法的經(jīng)濟性原則。以傳統(tǒng)的鑄造結(jié)構(gòu)作為比較的基礎(chǔ)，機床大件的結(jié)構(gòu)工藝性特征，見下表2-3：</p><p>　　表2-3機床大件的結(jié)構(gòu)工藝性特征</p><p>　　2.2.3、機床搭建的組合與支承</p><p>　　機床支承搭建，主要之床身、底座、橫梁、橫臂和定量等。根據(jù)機床的不同功能要

22、求，對它們進行不同的組合和布局。</p><p>　　目前，機床整體布局的設(shè)計還沒有一套規(guī)范化的構(gòu)建方法。一般以同類型機床的響應(yīng)部件作為參考，然后再對主要問題進行一些力學(xué)的定性分析和比較，即采用類比設(shè)計的方法。布局設(shè)計時要注意以下幾個方面：</p><p>　　1、盡量減少固定結(jié)合面 支承大件在靜力和力矩作用下，除了會發(fā)生本體彈性變形、斷面畸變和局部變形以外，還會在大件與大件之間的結(jié)合

23、面上產(chǎn)生接觸變形。大件與大件之間的結(jié)合面，有固定結(jié)合面和活動結(jié)合面，如車床主軸箱與床身的連接，是固定結(jié)合面；尾坐與床身的連接，是活動結(jié)合面。在作用力傳遞回路內(nèi)的結(jié)合面越多，產(chǎn)生接觸變形的地方就越多。所以，在機床設(shè)計時應(yīng)盡量減少固定結(jié)合面的數(shù)量，即構(gòu)成機床整機的支承大件數(shù)越少越好。但不可避免的固定結(jié)合面的面積應(yīng)盡量加大。</p><p>　　2、改善大件的支承條件</p><p>　　在確定

24、采用的大件后，要考慮通過改善支承條件，減少外力及自重引起的彈性變形等提高大件剛度的問題。</p><p>　　改善支承條件，首先通過提高支承條件常數(shù)來提高支承剛度。其次，使加工工件的作用力點盡量靠件支承大件，也是提高支承剛度的有效方法。</p><p>　　2.3、機床結(jié)構(gòu)特點：</p><p><b>　　1、床身</b></p>

25、<p>　　床身是機床的基礎(chǔ)部件，是支承機床其它各部位的部件，是整個機床的支撐部分。為了避免機床重量過大，應(yīng)該將床身設(shè)計為空心結(jié)構(gòu)，中間加上肋板保證機床剛度強度等。裝有滑座的橫梁落座在床身上，并在床身上完成Y軸進給運動，本機床Y軸采用雙邊驅(qū)動方式，這可以保證機床在Y軸的兩個方向上不至于因為受力不均勻造成精度不好等問題。Y軸由直線滾柱導(dǎo)軌副支承和導(dǎo)向。Y軸伺服電機通過驅(qū)動滾珠絲杠螺母旋轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)驅(qū)動。此外，工作臺還要放置在床

26、身上，為了保證和工作臺配合一致，應(yīng)將床身和工作臺設(shè)計為一致。</p><p><b>　　2、工作臺</b></p><p>　　工作臺是固定、加工工件的部分。它要承受切削力并能保證一定定位精度。應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)材質(zhì)，應(yīng)用先進工藝鑄造成型，承載能力大。</p><p><b>　　3、橫梁</b></p><

27、p>　　橫梁是實現(xiàn)機場縱向加工的部件，主軸箱的移動是實現(xiàn)機床在Z軸方向的運動。為提高剛度，采用直線滾珠導(dǎo)軌副。由于本機床要求的加工精度較高，所以對橫梁的要求比較高，尤其是橫梁的重量及其受力分析。</p><p><b>　　4、主軸系統(tǒng)</b></p><p>　　本機床的主軸系統(tǒng)能夠快速的在三種即：低速主軸3000轉(zhuǎn)/min;準(zhǔn)高速主軸8000轉(zhuǎn)/min;高速

28、電主軸1.8萬轉(zhuǎn)/min三種主軸的互換。從而使本機床在加工過程中能在各個轉(zhuǎn)速情況下保持很高的加工精度。</p><p><b>　　5、潤滑</b></p><p>　　本機床軸承采用油脂潤滑，絲杠、導(dǎo)軌均采用自動潤滑站供油，油脂潤滑。</p><p><b>　　6、機床冷卻和防護</b></p><

29、p>　　機床采用大流量高揚程水冷和油霧冷卻兩套冷卻系統(tǒng)，適用于鋁合金和鈦合金等多種金屬加工。冷卻效率高，提供切削時對刀具、工件的冷卻，排屑清洗，并將切屑沖送到自動排屑器上，以便自動回收切屑。切屑由兩個鏈?zhǔn)脚判计鱾魉偷郊夹≤嚴(yán)铩?lt;/p><p>　　本機床是一種工作臺固定，A、C兩軸的運動由雙擺銑頭實現(xiàn)，這樣的設(shè)計其動態(tài)響應(yīng)特性好。機床工作臺和工件均固定不動，避免了質(zhì)量大的工作臺和工件對動態(tài)性能的影響，還避

30、免了工件質(zhì)量變化造成的動態(tài)性能變化。機床移動部份為質(zhì)量較輕的橫梁、滑座和主軸滑枕，同時X、Y、Z向?qū)к壊捎脻L柱直線導(dǎo)軌，摩擦阻力小，使機床具有很好的動態(tài)響應(yīng)特性。并且成功地應(yīng)用了雙驅(qū)技術(shù)，大大提高了機床性能。</p><p>　　機床基礎(chǔ)鑄件采用薄壁多筋結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，使機床具有高的剛度。滾珠絲杠安裝時，進行了預(yù)拉伸，提高傳動剛度，消除熱膨脹誤差，確保高精度。結(jié)構(gòu)上采用了絲杠螺母旋轉(zhuǎn)技術(shù)，避免了長絲杠旋轉(zhuǎn)的諸多弊

31、病。</p><p>　　第三章 主軸系統(tǒng)模塊化設(shè)計及計算</p><p>　　主軸系統(tǒng)是一個機床的重要部件。由于機床對不同工件的加工，要保持很高的加工精度，刀具就要在加工不同工件時選用不同的轉(zhuǎn)動速度，在保證加工精度的情況下就不能通過一種主軸系統(tǒng)的傳動，因為在轉(zhuǎn)速大幅度變化下會使加工精度受到很大的影響。所以在模塊化的理念下對加工中心的主軸系統(tǒng)也進行模塊化設(shè)計。</p>&l

32、t;p>　　模塊化設(shè)計能夠使機床快速的在三種主軸系統(tǒng)件快速的互換，為了能夠?qū)崿F(xiàn)這一目的，所設(shè)計的三種主軸系統(tǒng)的外型尺寸相同，在同一卡具下能夠快速的裝載和卸載。</p><p>　　確定三中主軸系統(tǒng)的傳動方式；低速主軸采用帶輪傳動，準(zhǔn)高速采用電機與主軸直連方式傳動，高速主軸直接選用型號合適的電主軸。</p><p>　　機床設(shè)計的基本要求：</p><p>　　

33、1、設(shè)計的加工中心刀具主軸最高轉(zhuǎn)速1.8萬轉(zhuǎn)/min；3000轉(zhuǎn)/min；8000轉(zhuǎn)/min；主軸功率15KW；</p><p>　　2、設(shè)計的加工中心的加工范圍為1.2mX1.6m；</p><p>　　3、設(shè)計的機床要求可以進行粗加工、半精加工和精加工。定位精度0.003mm.</p><p>　　3.1、主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則</p><p

34、>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則是：（1）受力合理，有利于提高州的剛度和強度；（2）軸和軸上零件有確定的工作位置。即保證軸相對與機架定位可靠性，軸上零件的軸向定位可靠；（3）軸有良好的結(jié)構(gòu)公益性包括：便于加工制造，軸上應(yīng)力集中小，材料省、重量輕；軸上零件裝、拆和調(diào)整方便，保證每個零件裝配到周上市，不論其配合性質(zhì)如何，均能自由地通過前面各軸段，而不損傷其表面。</p><p><b>　　3.2主軸部件精度

35、</b></p><p>　　加工中心主軸部件由主軸動力、傳動及主軸組件組成，它是加工中心成型運動的重要執(zhí)行部件之一，因此要求加工中心的主軸部件具有高的運轉(zhuǎn)精度、長久的精度保持性以及長時 期運行的精度穩(wěn)定性。</p><p>　　加工中心通常作為精密機床使用，主軸部件的運轉(zhuǎn)精度決定了機床加工精度的高低．考核機床的運轉(zhuǎn)精度一般有動態(tài)檢驗和靜態(tài)檢驗兩種方法。靜態(tài)檢驗是指在低速或手動

36、轉(zhuǎn)動主軸情況下，檢驗主軸部件各個定位面及工作表面的跳動量。動態(tài)檢驗則需使用一定的儀器在機床主軸額定轉(zhuǎn)速下．采用非接觸的檢測方法檢驗主軸的回轉(zhuǎn)精度。由于加工中心通常具有自動換刀功能，刀具通過專用刀柄由安裝在加工中心主軸內(nèi)部的拉緊機構(gòu)緊固。因此主軸的回轉(zhuǎn)精度要考慮由于刀柄定位面的加工誤差所引起的誤差。</p><p>　　加工中心主軸軸承通常使用C級軸承，在二支承主軸部件中多采用4-1、2-2組合使用，即前支承和后支

37、承分別用四個向心推力軸承和一個向心球軸承，或前、后支承都使用兩個向心推力軸承組成主軸部件的支承體系．對于輕型高精度加工中心，也有前、后支承各使用一個向心推力軸承組成主軸部件的支承體系，該種結(jié)構(gòu)適宜高精度、高速主軸部件的場合。簡單的主軸軸承組合，可以大大降低主軸部件的裝配誤差和熱傳導(dǎo)引起的主軸隙喪失，但主軸的承載能力會有較大幅度的下降。</p><p><b>　　3.3主軸部件結(jié)構(gòu)</b>&

38、lt;/p><p>　　主軸組件的設(shè)計計算應(yīng)按如下程序進行：</p><p>　?。?）根據(jù)機械傳動方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配方案</p><p>　?。?）選擇軸的合適材料 （3）初步估算軸的直徑</p><p>　?。?）進行軸系、零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （5）進行強度設(shè)計</p>

39、;<p>　　（6）進行剛度設(shè)計 （7）校核鍵的聯(lián)接強度</p><p>　?。?）驗算軸承 （9）根據(jù)計算結(jié)果修改設(shè)計</p><p>　　（10）繪制軸的零件工作圖</p><p><b>　　3.4傳動方案設(shè)計</b></p>

40、<p>　　常見的傳動形式有如下三種：即變速齒輪傳動，皮帶傳動和調(diào)速電機直接驅(qū)動。如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 傳動方案 </p><p>　　本設(shè)計采用皮帶傳動和聯(lián)軸器直接傳動，由于同步齒形帶傳動時沒有滑動，故加工出現(xiàn)故障時容易燒毀電機，所以采用平帶傳動;聯(lián)軸器的傳動精度高,對于中級轉(zhuǎn)速的傳動較為合適。</p><p>　　3.5

41、主軸材料的選擇</p><p>　　軸的材料種類很多，選擇時應(yīng)主要考慮如下因素：</p><p>　　1、軸的強度、剛度及耐磨性要求；</p><p>　　2、軸的熱處理方法及機加工工藝性的要求；</p><p>　　3、軸的材料來源和經(jīng)濟性等。</p><p>　　合金鋼具有比碳鋼更好的機械性能和淬火性能，但對應(yīng)力集

42、中比較敏感，且價格較貴，多用于對強度和耐磨性有特殊要求的軸。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳處理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAlA等合金鋼，有良好的高溫機械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工作的軸。由表3-1選擇38CrMoAlA材料，并經(jīng)氮化處理850-1000HV。</p><p>　　表3-1 主軸材料</p><p><b>　　3.

43、6主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　基于CMC3000加工中心的自身情況，主軸前端設(shè)有錐孔，用于裝夾BT50的刀柄。加工中心的主軸支承形式很多。其中立式加工中心的主軸前支承采用四個向心推力球軸承，后支承采用一個向心球軸承，這種支承結(jié)構(gòu)使主軸的承載能力較高，且能適應(yīng)高速的要求。主軸支承前端定位，主軸受熱向后伸長，能較好地滿足精度需要，只是支承結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。</p><p>

44、;　　3.7 刀具自動夾緊機構(gòu)</p><p>　　加工中心可以白動換刀，所以，主軸系統(tǒng)應(yīng)具備自動松開和夾緊刀具的功能。各類數(shù)控機床的自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機床的形式、工藝范圍及其刀具的種類和數(shù)量，其基本類型有以下幾種：轉(zhuǎn)刀架換刀、換主軸換刀、更換主軸箱換刀及帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)。</p><p>　　本加工中心采用鋼球拉緊油缸松開結(jié)構(gòu)，如圖3.3所示。</p><p

45、>　　圖3-2 鋼球拉緊機構(gòu)</p><p><b>　　3.8主軸參數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　（1） 軸頸直徑的確定</p><p>　　初選前軸頸直徑為170mm，后軸頸直徑為120mm，主軸平均直徑D=(+)=145mm</p><p><b>　　主軸內(nèi)孔作用：</b><

46、;/p><p>　　1.通過棒料、夾緊刀具或工件用的拉桿、冷卻管等</p><p>　　2.大型、重型機床的空心主軸，減輕重量</p><p>　　初選內(nèi)孔直徑為45mm。</p><p>　?。?） 前懸量及跨距的選擇</p><p>　　主軸懸伸量指主軸前支承徑向反力作用點到主軸前端受力作用點之間的距離，主軸懸伸<

47、;/p><p>　　量a值愈小愈能提高主軸組件剛度。在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，盡可能取小值。一般a主要取決于以下幾點：</p><p>　　主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸</p><p>　　工件或刀具的安裝方式</p><p>　　前軸承的類型及組合方式</p><p>　　潤滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)等</p><

48、p>　　由表7初定前懸量，a=1.6x170=272mm</p><p>　　表3-2 前懸量與前軸徑關(guān)系</p><p>　　如圖3.3所示，L即為跨距，即前后兩支承點之間的距離。當(dāng)主軸組件的D、a、 和為定值時，必存在一個能使主軸軸端撓度y=的跨距（對應(yīng)于曲線c的最低點）。當(dāng)所設(shè)計的主軸支承跨距L=L0時，可使主軸組件的剛度K＝，稱為“最佳跨距”。在具體設(shè)計時，常由于結(jié)構(gòu)上的限

49、制，實際跨距L≠L0，這樣就造成主軸組件的剛度損失，當(dāng)L/=0.75～1.5時，剛度損失不大（5％左右），應(yīng)認(rèn)為在合理范圍之內(nèi)，稱為合理跨距。合理跨距=（0.75～1.5），是一個區(qū)間，最佳跨距只是一個點。</p><p><b>　　圖3-3 跨距</b></p><p>　　計算前支承剛度 =1700×=22.55×N／mm ，后軸承直徑

50、小于前軸承， 取/=1.4, 則=16.10xN／mm。計算綜合變量η==0.3376 此處彈性模量E=2×N／m,I=π/64(-)</p><p>　　由圖3-4可知，/a=2.2 則有=2.2x272=598.4mm</p><p>　　所以=（0.75～1.5）=（448.8～897.6）mm 取=460mm</p><p><

51、;b>　　圖3-4</b></p><p>　　3.9主軸組件的剛度計算</p><p>　　機床主軸往往有較高的剛度要求, 因此, 軸承直徑的尺寸往往較大, 根據(jù)這些軸承直徑尺寸所選定的滾動軸承, 其疲勞壽命往往是富裕的, 因此常常不需要作疲勞壽命的計算, 這類軸承的選擇主要取決于其精度和剛度。而主軸的軸向剛度完全取決于軸承的軸向剛度, 下面主要對主軸組件的徑向剛度進行

52、校核計算。</p><p><b>　　（1） 軸承的選擇</b></p><p>　　本加工中心主軸是裝在前后支承之間, 通過后端皮帶輪傳動運動的。而影響主軸部件旋轉(zhuǎn)精度的主要因素有主軸的制造精度、軸承的制造精度與支承座孔的制造精度、調(diào)整螺母與襯套隔圈等的制造精度、主軸裝配與調(diào)整質(zhì)量以及工作時的溫升等, 其中起決定性作用的是軸承的精度, 尤其是前軸承, 故將前軸承精

53、度取為P4 級, 后軸承精度取為P5 級。影響主軸組件剛度的主要因素有主軸的結(jié)構(gòu)尺寸、軸承類型與配置形式、軸承間隙的大小、傳動件的布置方式、主軸組件的制造和裝配質(zhì)量等。由于該機床主軸要求高剛度、高轉(zhuǎn)速, 因此前軸承采用雙列圓柱滾子軸承, 內(nèi)孔為錐面, 型號為61919, 主要承受徑向載荷; 軸向載荷由一對背靠背組配A= 30°、型號為100BA 10XDBEL 推力角接觸球軸承承受, 由于一對背靠背角接觸球軸承支承點的距離較大

54、, 因而能產(chǎn)生一個較大的抗彎力矩。主軸后軸承采用30230 雙列圓柱滾子軸承, 主軸運轉(zhuǎn)發(fā)熱后膨脹, 該軸承外圈是可分的,膨脹主軸帶著內(nèi)圈及滾子, 沿軸向方向上在外圈滾道上自由移動, 減小了主軸的軸向受力。由于運動是由電機通過皮帶直接傳給主軸, 減少了產(chǎn)生熱變形和振動的因素, 這樣就保證</p><p><b>　　（2） 支承的簡化</b></p><p>　　先將

55、主軸組件簡化為主軸組件計算模型, 由于一對背對背角接觸球軸承只承受軸向力, 故可將支承點簡化為雙列圓柱滾子軸承中心, 見圖3-5。</p><p>　　圖3-5　主軸組件計算模型</p><p>　　（3） 主軸剛度計算</p><p>　　已知主軸前軸承61919內(nèi)徑=150mm , 后軸承32030內(nèi)徑= 130mm , 跨距L= 460mm , 主軸前懸伸a=

56、2720mm , 主軸孔直徑=45mm , 前軸承預(yù)緊量= 3m, 后軸承預(yù)緊量= 0,主軸前端加載F = 6000N , 則主軸的徑向剛度為:</p><p>　　K = F/= F/(++)</p><p>　　式中: ——主軸的前端撓度, m</p><p>　　——前軸承的徑向彈性變形量, m</p><p>　　——后軸承的徑向彈

57、性變形量, m</p><p>　　(1) 計算軸承支反力：</p><p>　　前軸承支反力 為: = F ×( l+ a)/l= 9547.83N。</p><p>　　后軸承支反力 為: = - F = 3547.83N。</p><p>　　(2) 主軸前端撓度的計算</p><p>　　主軸的當(dāng)量直

58、徑d 為:d = (+)/2= 140mm。</p><p>　　在軸端載荷F 的作用下, 主軸前端撓度Ds 可按下式計算:</p><p>　　Ds= Fl/30 (-)。</p><p>　　將有關(guān)數(shù)據(jù)代入計算得Ds= 5.015m</p><p>　　(3) 軸承徑向彈性變形量計算</p><p>　　前軸承徑

59、向彈性變形量計算：</p><p>　　由公式可以計算，=221.93 則有=404.49N</p><p>　　其中， ——軸承預(yù)緊量, m;</p><p>　　——滾子所受預(yù)載荷,N;</p><p>　　——滾動體有效長度,mm</p><p>　　==4853.88N 則前軸承所受載荷為：</p&g

60、t;<p>　　=7.116m </p><p><b>　　=12672N</b></p><p>　　軸承徑向彈性變形為：=5.363m</p><p>　　同理推出后軸承徑向彈性變形量=0.413m</p><p>　?。?） 主軸組件的徑向剛度</p><p>　　主軸組

61、件的徑向剛度K為: =551.42N/m</p><p>　　圖3-6 軸承內(nèi)徑與徑向剛度曲線</p><p>　　與圖3.7相比較，軸承剛度合適。</p><p>　　3.10 主軸強度計算</p><p>　　（1） 機床主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表3-5 機床主要技術(shù)參數(shù)</p><

62、p><b>　　表8 機床技術(shù)參數(shù)</b></p><p><b>　?。?） 強度計算</b></p><p><b>　　1、初算最小直徑</b></p><p><b>　　由得：</b></p><p>　　232.5r/min</p&

63、gt;<p>　　取C=140，則軸的最小直徑為：69.1mm</p><p>　　最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的直徑，該處有兩個鍵槽，故=69.1x(1+10%)=76mm.取d=80mm</p><p><b>　　2、選擇聯(lián)軸器</b></p><p>　　取載荷系數(shù)=1.3，則聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為：　　==1.3×11

64、50=1495　 　　根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-85或手冊，選用彈性膜片聯(lián)軸器，其型號為：JMC9</p><p>　　計算軸上的彎矩，并畫彎、轉(zhuǎn)矩圖</p><p>　　轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化計算, 取 , 則</p><p>　　0.6x1150=690 </p><p>　　以右端截面為例

65、 </p><p><b>　　=</b></p><p>　　=715897=716 </p><p><b>　　考慮鍵槽影響，</b></p><p>　　圖3-7 軸的彎、轉(zhuǎn)矩圖</p><p>　　==42 MP 故安全</p><p

66、><b>　　3.11帶傳動設(shè)計</b></p><p>　　帶傳動是由兩個帶輪和一根緊繞在兩輪上的傳動帶組成，靠帶與帶輪接觸面之間的摩擦力來傳遞運動和動力的一種撓性摩擦傳動。本設(shè)計中，電機通過平帶同步驅(qū)動主軸運動。在加工出現(xiàn)故障時，平帶會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，但不會燒毀電機，優(yōu)于同步齒形帶。</p><p><b>　　3.12聯(lián)軸器設(shè)計</b>

67、</p><p>　　聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接，是機械產(chǎn)品軸系傳動最常用的聯(lián)接部件。20世紀(jì)后期國內(nèi)外聯(lián)軸器產(chǎn)品發(fā)展很快，在產(chǎn)品設(shè)計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯(lián)軸器

68、中選用能滿足機器要求的聯(lián)軸器，對多數(shù)設(shè)計人員來講，始終是一個困擾的問題。常用聯(lián)軸器有膜片聯(lián)軸器 鼓形齒式聯(lián)軸器，萬向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。</p><p>　　本設(shè)計使用的聯(lián)軸器為鍵固定方式的聯(lián)軸器，如圖3-8所示。由于聯(lián)軸器已經(jīng)有國家標(biāo)準(zhǔn)，所以直接選用與本設(shè)計使用的聯(lián)軸器型號方可。根據(jù)傳遞的轉(zhuǎn)速數(shù)值（8000r/min）以及電機的尺寸選擇YL6型聯(lián)軸器。</p><

69、p>　　圖3-8 剛性聯(lián)軸器</p><p>　　3.13伺服電動機的選擇</p><p>　　本設(shè)計中主軸的動力來源是有電動機提供的，由于對轉(zhuǎn)速的要求不同但輸出功率相同來選擇不同的電動機。伺服電動機分交、直流兩類。交流伺服電動機的工作原理與交流感應(yīng)電動機相同。在定子上有兩個相空間位移90°電角度的勵磁繞組Wf和控制繞組WcoWf接一恒定交流電壓，利用施加到Wc上的交流

70、電壓或相位的變化，達到控制電動機運行的目的。交流伺服電動機具有運行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、靈敏度高以及機械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格（要求分別小于10％～15％和小于15％～25％）等特點。所以在本設(shè)計中選用交流伺服電動機。圖3-9為SY型伺服電動機的實物圖片。</p><p>　　圖3-9 SY交流伺服電動機</p><p>　　本設(shè)計中要求低速主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)速3000r/min，準(zhǔn)

71、高速主軸系統(tǒng)是8000r/min；所以選擇的電機的數(shù)據(jù)如表3-6所示；</p><p>　　表3-6 伺服電動機參數(shù)</p><p>　　各電動機的外型尺寸如圖3-10所示；</p><p>　　圖3-10 伺服電機機座的外形尺寸示意圖</p><p>　　第四章 主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　數(shù)控加工

72、中心主軸系統(tǒng)的精度、靈敏度和穩(wěn)定性，將直接到影響工件的加工精度。因此，加工中心主軸系統(tǒng)必須滿足穩(wěn)定性高、傳動精度高、運動部件慣量小等要求。</p><p>　　下面我來介紹一下本設(shè)計中三種主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu):</p><p><b>　　4.1低速主軸系統(tǒng)</b></p><p>　　本設(shè)計中的低速主軸系統(tǒng)的傳動方式為帶輪傳動,如圖4-1所示；&l

73、t;/p><p>　　圖4-1 低速主軸系統(tǒng)裝配圖</p><p>　　圖中所示的就是主軸系統(tǒng)的裝備圖，圖紙中中的傳動方式就是帶傳動方式；電機和主軸之間用皮帶輪連接，用箱體把電機和主軸一起固定；通過帶輪傳動系統(tǒng)電機將動力傳送到主軸。圖中主軸是通過兩個聯(lián)軸器將上半軸、中間軸、下半軸連接在一起的。主軸外面是用滑枕包裹住的，為了使主軸的冷卻系統(tǒng)能夠正常工作，保持主軸內(nèi)部的清潔，滑枕的密封效果應(yīng)該

74、較好。</p><p>　　圖中主軸所選的軸承為深溝球軸承,該軸承的特點是深溝球軸承的摩擦系數(shù)很小，極限轉(zhuǎn)速也很高， 特別是在軸向載荷很大的高速運轉(zhuǎn)工況下，深溝球軸承比推力球軸承更有優(yōu)越性；如圖4-2所示；</p><p>　　圖4-2 深溝球軸承</p><p>　　深溝球軸承結(jié)構(gòu)簡單，與別的類型相比易于達到較高的制造精度，所以便于成系列大批量生產(chǎn)， 制造成本也

75、較低， 使用極為普遍。深溝球軸承除基本型外， 還有各種變型結(jié)構(gòu)，如：帶防塵蓋的深溝球軸承；帶橡膠密封圈的深溝球軸承；有止動槽的深溝球軸承；有裝球缺口的大載荷容量的深溝球軸承；雙列深溝球軸承。</p><p>　　系統(tǒng)中拉到系統(tǒng)的工作原理是通過油缸受到外界壓力對拉桿產(chǎn)生壓力，使拉桿向下運動，在拉桿的另一端有彈簧頂住拉桿；當(dāng)油缸受到的眼里消失時，彈簧就會使拉桿恢復(fù)到初始位置完成拉到過程。</p><

76、;p>　　圖4.1中主軸系統(tǒng)通過滑枕可以做垂直運動，圖4-3為滑枕的零件示意圖；</p><p><b>　　圖4-3 滑枕</b></p><p>　　4.2準(zhǔn)高速主軸系統(tǒng)</p><p>　　準(zhǔn)高速主軸體統(tǒng)的傳動方式為直連，用聯(lián)軸器直接連接。圖4-4為直連系統(tǒng)的裝配圖；</p><p>　　圖4-4 準(zhǔn)高速

77、主軸系統(tǒng)裝配圖</p><p>　　準(zhǔn)高速主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與低速主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大體相同，但是在電機與主軸連接的過程中所用的是聯(lián)軸器連接。</p><p>　　圖中的拉到系統(tǒng)是通過主軸系統(tǒng)側(cè)面的進油孔進入導(dǎo)油環(huán)，從而對油缸產(chǎn)生壓力，使拉桿向下運動，在完成松刀后撤銷壓力，利用拉桿另一端的彈簧恢復(fù)到初始位置完成送拉刀。在這過程中，系統(tǒng)的在松拉刀過程中應(yīng)保持良好的密封性。</p>&l

78、t;p>　　套筒聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，徑向尺寸小，成本低，但裝差事需要沿軸向移動較大的距離，而且只能用與連接兩周直徑相同的援助行軸伸，一般用于工作平穩(wěn)的小功率傳動軸系。</p><p>　　凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，裝拆方便，剛性好，傳遞轉(zhuǎn)矩大，但不能吸收沖擊。當(dāng)兩周對中精度較低時，將引起較大的的附加載荷，適用于工作平穩(wěn)的一般傳動，高速傳動時需要有高的對中和制造精度。如圖4-5所示；<

79、;/p><p>　　圖4-5 凸緣聯(lián)軸器</p><p>　　4.3高速電主軸系統(tǒng)</p><p>　　由于電主軸的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，國內(nèi)所用的電主軸大多是從國外引進；所以本設(shè)計中就不對電主軸進行整體設(shè)計。選擇合適型號電主軸對其冷卻系統(tǒng)進行設(shè)計方可。</p><p>　　圖4-6所示的就是一種高頻電主軸的三維結(jié)構(gòu)示意圖：</p><

80、p>　　圖4-6 高頻電主軸</p><p>　　由于電主軸是用于高速切削的，轉(zhuǎn)速非常的高，所以產(chǎn)生的熱量也會隨之增加，為了使電主軸的使用周期長，壽命長久，工作過程穩(wěn)定，需要配備完善的冷卻系統(tǒng)；圖4-7為電主軸的冷卻系統(tǒng)，其選擇的冷卻方式為油-水冷卻。本設(shè)計只對電主軸的內(nèi)部冷卻進行設(shè)計；圖4-8為冷卻示意圖。</p><p>　　圖4-7 主軸冷卻系統(tǒng)</p><

81、;p>　　圖4-8 軸心、軸殼冷卻</p><p><b>　　第五章 三維建模</b></p><p><b>　　5.1、三維建模</b></p><p>　　通過建立正確的模型來描述和表現(xiàn)事物的各種屬性,是現(xiàn)代科學(xué)探索事物本身發(fā)展、運行規(guī)律的一個普遍而且重要的方法。不論是在應(yīng)用領(lǐng)域還是在科學(xué)領(lǐng)域,對整個世界進行

82、三維建模研究,都是一個不斷興起的領(lǐng)域。對現(xiàn)實世界的建模和模擬,就是根據(jù)研究的目標(biāo)和重點,在數(shù)字空間中對其形狀、材質(zhì)、運動等屬性進行數(shù)字化再現(xiàn)的過程。隨著先進的數(shù)字化儀器及設(shè)備不斷投入實際應(yīng)用,計算機輔助下的三維建模技術(shù)已經(jīng)從最初費時費力的基于幾何的手動建模,發(fā)展到包括三維掃描儀、基于圖像的建模與繪制( IBMR) 等多種方法在內(nèi)的三維建模。建模對象也從簡單的幾何體建模,發(fā)展到比較復(fù)雜的人臉、肢體、發(fā)絲等建模,甚至是流體的模擬。</

83、p><p>　　在完成總體設(shè)計，概念設(shè)計與尺度綜合以及初步機械設(shè)計后，采用三維建模軟件完成機床的三維造型和裝配。</p><p>　　5.2、三維建模軟件</p><p>　　經(jīng)過多方面的調(diào)查，總結(jié)出了幾種現(xiàn)在機械領(lǐng)域比較常用的幾種三維建模軟件：</p><p><b>　?。?）CATIA</b></p>&

84、lt;p>　　CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的縮寫。 是世界上一種主流的CAD/CAE/CAM 一體化軟件。它是法國Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，居世界CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造、電子\電器、消費品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計與制造

85、領(lǐng)域，其特有的DMU電子樣機模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動著企業(yè)競爭力和生產(chǎn)力的提高。CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需要。包括:從大型的波音747飛機、火箭發(fā)動機到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產(chǎn)品。在世界上有超過13,000的用戶選擇了CATIA。CATIA 源于航空航天業(yè)，但其強大的功能以得到各行業(yè)的認(rèn)可，在歐洲汽車業(yè)，已成為事實上的標(biāo)準(zhǔn)。CATIA 的著名用戶包括波音、克萊斯勒、寶馬、奔

86、馳等一大批知名企業(yè)。其用戶群體在世界制造業(yè)中具有舉足輕重的地位。波音飛機公司使用CATIA完成了整個波音777的電子裝配，創(chuàng)造了業(yè)界的一個奇</p><p><b>　?。?）UG</b></p><p>　　UG軟件是Unigraphics Solutions公司(簡稱UGS)開發(fā)的主要CAD產(chǎn)品，它在航空航天、汽車、通用機械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械以及其它高科技應(yīng)用領(lǐng)

87、域的機械設(shè)計和模具加工自動化的市場上得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　UG具 有豐富的曲面建模工具。包括直紋面、掃描面、通過一組曲線的自由曲面、通過兩組類正交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、標(biāo)準(zhǔn)二次曲線方法放樣、等半徑和變半 徑倒圓、廣義二次曲線倒圓、兩張及多張曲面間的光順橋接、動態(tài)拉動調(diào)整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁減、編輯、點云生成、曲面編輯。</p><p>　?。?）3DS

88、MAX</p><p>　　3D Studio Max，常簡稱為3ds Max或MAX，是Discreet公司開發(fā)的（后被Autodesk公司合并）基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。其前身是基于DOS操作系統(tǒng)的3D Studio系列軟件，最新版本是9.0。在Windows NT出現(xiàn)以前，工業(yè)級的CG制作被SGI圖形工作站所壟斷。</p><p>　　在應(yīng)用范圍方面，廣泛應(yīng)用于廣告、影視

89、、工業(yè)設(shè)計、建筑設(shè)計、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。擁有強大功能的3DS MAX被廣泛地應(yīng)用于電視及娛樂業(yè)中，比如片頭動畫和視頻游戲的制作，深深扎根于玩家心中的勞拉角色形象就是3DS MAX的杰作。在影視特效方面也有一定的應(yīng)用。而在國內(nèi)發(fā)展的相對比較成熟的建筑效果圖和建筑動畫制作中，3DS MAX的使用率更是占據(jù)了絕對的優(yōu)勢。根據(jù)不同行業(yè)的應(yīng)用特點對3DS MAX的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的應(yīng)用相對來說要局限性

90、大一些，它只要求單幀的渲染效果和環(huán)境效果，只涉及到比較簡單的動畫；片頭動畫和視頻游戲應(yīng)用中動畫占的比例很大，特別是視頻游戲?qū)巧珓赢嫷囊笠咭恍?；影視特效方面的?yīng)用則把3DS MAX的功能發(fā)揮到了極至，而這我想也是眾多的3DS MAX迷想要達到的目標(biāo)。</p><p>　　此款軟件在機械領(lǐng)域，主要在工業(yè)工程、工業(yè)設(shè)計和車輛工程等幾個專業(yè)被使用，在三維零件造型方面并不能體現(xiàn)出它的強大功能。</p>

91、<p>　　（4）PRO/ENGINEER</p><p>　　PRO/ENGINEER 是美國參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）公司推出的新一代CAD/CAE/CAM軟件，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。它是一個集成化的軟件，其功能非常強大，利用它可以進行零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、數(shù)控加工、鉑金件設(shè)計、模具設(shè)計、機構(gòu)分析、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)

92、庫管理、應(yīng)力分析、逆向造型優(yōu)化設(shè)計等。從目前的市場來看，它所涉及的主要行業(yè)包括工業(yè)設(shè)計、機械、仿真、制造和數(shù)據(jù)管理、電路設(shè)計、汽車、航天、電器、玩具等 Pro/E第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決牲的相關(guān)性問題。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。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機

93、上。 Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 目前Pro/E最高版本為2008年4月22日發(fā)布的Pro/E</p><p>　?。?）Solidwork</p><p>　　創(chuàng)新的、易學(xué)易用的而且價格平宜的SolidWorks是Windows原創(chuàng)的三維設(shè)計軟件。其易用和友好的界面

94、，能夠在整個產(chǎn)品設(shè)計的工作中，SolidWorks完全自動捕捉設(shè)計意圖和引導(dǎo)設(shè)計修改。在SolidWorks的裝配設(shè)計中可以直接參照已有的零件生成新的零件。不論設(shè)計用"自頂而下"方法還是"自底而上"的方法進行裝配設(shè)計，SolidWorks都將以其易用的操作大幅度地提高設(shè)計的效率。SolidWorks有全面的零件實體建模功能，其豐富程度有時會出乎設(shè)計者的期望。用SolidWorks的標(biāo)注和細(xì)節(jié)繪制工

95、具，能快捷地生成完整的、符合實際產(chǎn)品表示的工程圖紙。 SolidWorks具有全相關(guān)的鈑金設(shè)計能力。鈑金件的設(shè)計即可以先設(shè)計立體的產(chǎn)品也可以先按平面展開圖進行設(shè)計。SolidWorks軟件提供完整的、免費的開發(fā)工具(API)，用戶可以用微軟的Visual Basic、Visual C++或其它支持OLE的編程語言建立自己的應(yīng)用方案。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，SolidWorks可以很容易地將目前市場幾乎所有的機械CAD軟件集成到現(xiàn)在的設(shè)計環(huán)境中

96、來。</p><p><b>　　5.3實體建模</b></p><p>　　本次設(shè)計利用SolidWorks進行三維建模；</p><p><b>　　1、主軸電機：</b></p><p>　　圖5-1 主軸電機</p><p><b>　　2、滑枕：<

97、/b></p><p><b>　　圖5-2 滑枕</b></p><p><b>　　3、聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　圖5-3 聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　5.4裝配</b></p><p>