毕业设计（论文）-数控车床纵向进给系统设计.docx

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1、题目：数控车床纵向进给系统设计摘要：车床是机械加工中一种非常重要的加工工具,但是数控车床的经济成本比较高投资太大,所以对普通机床进行数控化改造是一个比较合理的方法。本次任务为CJK6032经济型数控车床纵向进给系统的设计,任务内容包括CJK6032车床的床身导轨,步进电机，同步带轮,丝杠、轴承的计算与选型。驱动元件:步进电机,传动系统:滚丝杠副。利用微机对纵向进给系统进行开环控制，由I/O接口输出步进电机脉冲,经同步带轮减速后,带动滚珠丝杠转动,从而实现纵向进给运动。为了更形象和更好体现CJK6032车床的纵向进给系统运动原理,本次设计增加了UG建模以及运动仿真的任务。由于本次设计是经济型数控

2、车床改造,所以设计的过程中,在满足使用的前提下，尽量减少不必要改动,以实现降低成本的需求。关键词：数控改造进给系统AbstractrThemachineplaysagreatroleinmechanicalmanufacturingindustry,buttheone-timeinvestmentofCNClatheisrelativelylarge,Itisagoodidealtocarryonthenumericalcontroltransformationofmachinetool.Thistaskisdesigningthelongitudinalfeedsystemoftheecon

3、omicCNClatheforCJK6032.TasksincludingselectionandcalculationofCJK6032lathe,steppermotor,synchronousbeltwheel,screwandbearing.Thedriverusesthesteppermotor,hedrivesystemusestherollscrewvice.UsingmicrocomputercontrollingtheOpen-loopofthelongitudinalfeedsystem,OutputingstepmotorpulsebyI/Ointerface,thepu

4、lseequivalentis0.01mmpulse,theballscrewrotationisdrivenafterthesynchronousbeltwheelreduction,soastorealizeverticalfeedmotion.Inordertoembodythemotionprincipleofthe=IongitudinalfeedsystemofCJK6032lathemorevividly,thisdesignaddstheUGmodelingandmotionsimulationtasks.Becausethedesignistheeconomicnumeric

5、alcontrolreform,inthecourseofthedesignprocess,inthepremiseofmeetingtheuseofthepremise,asfaraspossibletoreduceunnecessarychangestoachievetheneedtoreducecosts.Keywords：numericalcontrolreformlathefeedingsystem摘要1第一章绪论44. 1课题背景及意义45. 2数控车床在我国的发展现状4第二章CJK6032车床数控化改造方案6 总体方案设计6 设计参数7第三章CJK6032车床进给系统数控化改造8

6、 导轨的设计与选型8 导轨的选型8 导轨的选取8 导轨的润滑8 驱动电动机的选型与计算9 同步带的选型与计算12 滚珠丝杠螺母副的选型与计算14 滚珠丝杠螺母副概述14 滚珠丝杠螺母副的选型143. 4.2滚珠丝杠螺母副的计算15滚珠丝杠支承方式和轴承的选型18 支承结构的介绍18 轴承的选型19第四章三维实体造型及其仿真运动203.Iug软件的简介203.2轴承的建模示意图203.3纵向进给系统零件库233. 4纵向进给系统的装配图及其装配仿真284. 4纵向进给系统运动仿真31结论32致谢33参考文献34第一章绪论课题背景及意义随着生产力和科技的持续发展,通过对机械加工产品的形状,结构的不

7、断改善,现在我们对加工质量更是精益求精。再加上产品更新换代的一般加工速度越来越快,而现在,为了高质量,高效率,低成本,它要求机床通用范围广,操作灵活,而且可以实现非手动加工,在这样的一种情况之下,数控技术就能够一直不断的向好的方向发展了。现在数控技术在这个行业中被越来越多的企业所接受,越来越多的人开始接触这个行业,所以它的知名度也慢慢的被打开了，得到了重视。现在数控机床的发展有两个方向,第一是全面性作用的高性质和高能力,第二个方面是该设备操作起来越来越顺手了，上手很容易又能生产各种产品同时基本解放了双手,不必时刻待在机床旁边,而且设备出了问题的时候检查修理起来也很方便。数控技术的应用不但给传统

8、制造业带来了天翻地覆的变化,从只能用于一部分设备的封闭式开环掌控模式发展为可以用于多个设备的开放式与现实同时变化的全闭环模式。在以下方面数控系统有了很大发展-集成化:超薄,超小化。智能化:结合了很多例如PC、以及从听觉、视觉等多方面感官的多媒体还有模糊控制等方面的技术。网络化:计算机辅助设计绘图功能/计算机辅助制造与其集合并融成一体。机床可由联网装置操作集中控制的加工,这是制造业工业化的象征。而且随看CNC技术的持续发展与其涉及到的领域越来越广泛,它对一些重要的服务于普通大众的行业的发展变得越来越重要了。设备数字化已然成为现代行业发展的潮流。我国在这方面的技术上无论是技术水平还是机床数控化率都

9、远远落后于技术先进的国家。像那些技术发达的国家,机床改造这个行业已经成为了他们刺激消费增加了一些重要行业的收入。机床改造一直都将会是一个“永恒”的话题。数控机床在我国的发展现状我国生产的机床数量虽然在世界上的排名都位于前列,但在国际市场上竞争力还是不够。同时国内的销量也并不乐观，中国是一个消费大国,所以国内的市场对各种产品都有大量的需求,尤其是像数控机床这一类的产品关乎着民生需求,但即使在这种情况下，国产机床却面临着积压滞销的情况,反而非国产生产的机床却流动在整个市场里。国外1990年数控机床中只有二十分之三的国内市场份额,在95年就已经占据了我国大部分的市场。近年来,随着对各类机床的改造,改

10、造工具,逐步国内需求的扩张形成一个产业,那就是,绝大多数NC的数控机床改造的,另一部分是对普通机床进行数控化改造。十九年前,中国机床工具行业产值进入世界前五名。同年国产数控设备产量已达到18,000台，是去年的128.5%,该业产值是去年的122.7%。机床工具的出口额两年之内增长了2.85亿美元(1998-2000)中低档占了大部分出口额。“十五”期间在很多项目上分别安排了“精密数控制造及应用关键技术与示范”和“数控关键技术和装备技术和产业支持应用程序工程”。经过两年的努力,现在我们已经取得了阶段的重要成果。目前,我国的制造业已经跻身世界第四的位置，它已成为世界制造产量最大的国家之一,但不是

11、制造技术水平之最。这个行业在我国国民经济中所占比重达到了二十分之九,我们必须坚持以数字技术为基础的控制先进制造技术的发展,研究和精良设备的发展,强调调查研究，并最终与用户密切合作，数控技术方面,强调创新和研发的专利技术和产品的发展,奠定了中国数控技术的可持续发展奠定了基础。第二章CJK6032车床数控化改造方案本课题为教学型数控车床纵向进给系统设计，是理论与工程实践相结合,所以在考虑具体方案时,基本原则是满足要求的前提下,尽量少改变的机器,为了降低成本,我们的主要任务是开展进给系统转型,，通过改造使其具有数控机床的一般性。图2-1纵向进给示意图1-步进电机2-同步齿形带3-角接触球轴承4-螺母

12、座5-滚珠丝杠6-防尘盖的单列向心球轴承2.1总体设计方案本课题总体方案设计主要考虑伺服系统的类型和传动方式的选择。1 数控系统的选择普通的NC车床变化后应该具备定位,快速移动,线性内插,暂停和线程循环的处理的功能,因此,普通的数控车床数控系统应该选择用于连续控制系统。数控系统是目前适用于普通数控车床市场上更多。(2)伺服系统的选择经考量过后我们选择步进电机开环控制系统。(3)传动方式的选择影响到工件加工精度的重要因素有:传递运动设备的精度、快速反应程度、平稳性。因此,为了满足系统所需，NC机床要达到这几个要求：第一设备内部传动链的两个末端之间的相对精度要高，第二系统内的部件之间所产生的表面阻

13、力要小，第三惯性小的运动部件。经过考虑对比以后我们选择的是滚珠丝杠螺母副。床身定位精度脉冲当量最大进给速度定位精度重复定位精度丝杠导程(4)功能部件的选择主要是滚珠丝杠及其支承方式、步进电机、同步带轮和床身导轨的选择等等。在上述方案的基础上，进一步对CJK6032车床的纵向进给系统进行改造，以实现车床传动系统的自动调速与控制。2 .2设计参数+0.03mm0.Olmm/脉冲0.6mmin+0.02mm全行程+0.Olmm6mm第三章CJK6032车床进给系统数控化改造41导轨的选型与计算 导轨的选型导轨用于支撑和沿一定轨道引导所属主部件的移动。导轨,所述移动构件被称为运动引导,称为静止构件支撑

14、导轨。轨道运动相对于支撑运动引导,一般直线运动和旋转运动。导轨的分类有许多方法:根据一圆形轨迹可分为线性导轨,根据工作的性质可以分为一个主轨,根据力的进给和导轨调整可以被划分成打开和闭合的轨道导轨,摩擦特性可以根据滑动导轨和轧制进行划分。滑动导轨车床。导轨的选型要求D导向精度高影响其精度的因素有:机床在不运转时各部件之间相互位置精度、零部件之间配合负责配合与连接的表面之间的接触达到一定量时的情况、结合构成形式等。2）耐磨性好及寿命长导轨的耐磨性确定保留的准确性。沿导轨支撑长游戏可动引起的导轨,导轨损害精度的不均匀磨损,从而影响加工精度。3）足够的刚度导轨要具有足够的刚性，以保证在负载下没有显着

15、的形状变化。4）低速运动的平稳在低速时,作为可动导轨部件容易发生爬行运动。运动蠕变会增加表面的粗糙度值被加工,使得用于低的平滑运动导轨,不会发生蠕变,这对于高精度机床特别重要。5）工艺性好设计导轨值得注意的是,易于制造,调整和维护,保持它的结构简单,技术和经济性。 导轨的选取机床在加工时产生的误差,还有机床运作时的本领,使用时间的长短都被导轨的质量所影响着。属于进给导轨的床身,在进给运动中的动导轨与撑持的静导轨之间的相对移动速度较低。滑动导轨的直线运动的横截面形状有多种,并与彼此组合。由于矩形导轨是简单的制造,高刚性,高负载能力,具有垂直于导轨的两个表面。两个引导表面和误差不会互相影响,便于安

16、装。在本次设计中我将会采用的导轨是三角形横截面的。导轨的润滑导轨的润滑工作的很重要的，因为这会影响到它的磨损程度导致使用时间发生变化;润滑液还会对导轨温度有影响，当加入润滑液时,导轨的温度会变低,这样它工作的环境就会有所改善;加入润滑液之后导轨面之间产生的摩擦就会减少，工作效率就上去了；保护的表面,可根据不同的需要来润滑。简单的润滑人工方式直接浇油或油轨杯油，这种方法经常是成本低,但不能保证足够的润滑,或通常对准导向件,用于调节下滑轨的移动速度和低的滚动导轨。使机器手动润滑的另一种方法上衣手动液压泵,液压泵几次拉着工作,手动润滑,容易以这种方式操作过,但不能保证连续供电,在低转速常用的,低负荷

17、,低中风或无规律的锻炼指导。如今该机使用更大的压力润滑油，这种方法比较好,不会影响移动速度和润滑性,导轨表面受到大量液体的清洁后会开始降低温度。但由于供油系统要是专用的,所以对经济能力要求比较高。为使其能润滑到各个部位且量够,应该在导轨面上开一个油槽。42驱动电动机的选型与计算选择伺服电机,考虑三个要求:第一电机所要带动的负载要求的转矩要是最大的,要低于电机可以长期运行的转矩;第二/M和(要相互匹配;第三快速移动的时候转矩要低于伺服电机的最大转矩。已知：J0=32mm,I=1250mm,Ph=6mm,材料的密度片7.85xlO,依cm3,纵向移动部件总重量G=800N.(1)计算总转动惯量Je

18、q滚珠丝杠转动惯量：J=0.77J/XIoT2=077(32)412501012=1Wkgm拖板在丝杠上的转动惯量：J=(2WxlO6=0.73IO4kgmw211小带轮转动惯量：J1=0.77D41XloT2=077X64.71476.2XI(Tl?=10210-3kgm2大带轮转动惯量：J2=0.7702%XlOT2=0.77X97.07476.21012=5.2103m初选型号为110BYG201的步进电机，其转动惯量心=4.1xl(3口.m2则总转动惯量为:2-32Jeq=，+(2+w+/)Isi=3.2510kgm2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩7图D高速空运行启动时电动机的

19、转轴上所承受负载转矩T引因为效率高，”相对于,max和的很小，可不计，则有-T+7eqamaxf最大的加速转矩：T711feqnm1T=“max60勺为空运行时最快移速的电机的最高转速nm=KnaXX=X=12503.m360x33600.01/mm设电机从停转到启动时加速至时转速所需要的0二0.4s,传动链总效率片0.7Teqnm12X4.75x12501_QT=-X=三1.78N根“max60ta600.40.7移动部件运动时，折算到电动机转轴上的斤为：u(Fc+G)PhTf二物为导轨的摩擦因数取1.6T0.16(0+800)0.006CTL=03Nmf2加0.7X1.25Tg=TQmaj

20、T192Nm2)工作时受到最大压力的时候电机转轴所受的负载转矩心心”相对于和的很小，可以忽略不计，则有TeqfT+TfT=FJh=2452x0,006=2,692Vmt物20.7x1.25在计算受载最大时，折算到电机转轴上的摩擦转矩：Tu(Fz+G)Ph0.16(2073.6+800)0.006TIf=0.57V.m/物0.7x1.25Teq2-TtTf=39Nm经过上述计算后，得到电机转轴上的最大等效负载转矩T=3.19NmecL(3)步进电动机最大静转矩的选定取安全系数K=4,则7三ax应满足：Oax4xg=4x3.19=12.76NM初选的电机最大静转矩为16N加.可以满足要求。(4)步

21、进电机的性能校核D最快工进速度时电动机输出转矩校核设定最快工进速度为800mmmin算出电动机对应的运行频率fmax/=800/(60X0.01)1333Hz,由图2-2可以看出，此频率下，电机的输出转矩TnIaX/=8N.mTeq2=3.9Nm,所以达到要求。图2-2步进电动机启动矩频特性曲线2)空运行移动最快时电机的输出转矩校验当VmaX=600Ommmin,得到运行频率：Jmax=6000/(60X0.01)=100ooH2,由图可知，当频率为100OOHZ时，TmaX=7NmQ=1.92N加，满足要求。UkiA.匕q13)空载移动到极限时电动机运行频率校核空载移动速度极限为6000mm

22、min,求得运行频率ma=1。比查表电机的极限运行频率为30000Hz,故满足要求。4)起动频率的计算已知乙=4.75义10一3口L=I.5义10-3依.加2,电机空载空转启动频率为2700Hz,故电机克服惯性负载的起动频率为fL=/=1322.887经计算可知，初选电机满足要求。43同步带传动副的选型计算同步带也被称为同步齿形带,齿面形成在其内部,所述带轮的边缘表面也由相应齿制成,其工作原理是通过带与带轮的啮合来传动的。在同步带受到压力的时候，它的负载心层就会开始发挥作用，由于其制作材料为钢丝所以传动比较稳定，因为钢丝绳受到压力的冲击时产生的变形非常小，同时可以保持相同的带长度,所以它和滑轮

23、不会产生相对滑动,变速比恒定,被广泛使用。(1)确定同步带传动的设计功率PdPd-KqPm查机电一体化系统设计课程设计指导书表3-18取K=L2以一传递的功率匕二1.2x9=10.8左W确定带的型号和节距匕和小带轮转速为=1400rmin,H,节距匕=12.700根根(查机电一体化系统设计课程设计指导书图3-14,)选择小带轮的齿数Z-Z2由最小许用齿数确定。查机电一体化系统设计课程设计指导书表3-17,选Z1=16,OXPO_0.963600.013600.01=1.5,故Z2=zZ1=1.516=24即Z=16,Z2=24(4)确定带轮的节圆直径,J2小带轮节圆直径：d_PA-I27义1、

24、64.71mm1 113.14大带轮节圆自律：P712.7X24d_VhZ2-97.07mm2 113.14(5)验证带速V由公式V三空L计算得，60000常州工学院航空与机械工程学院/飞行学院设计说明书V=4.74%ax=40%,其中VInaX=4。%由表1查的0MuUL岫）树ILHHM（6）初选中心距g、带的节线长度L叩、带的齿数Z,若小不确定，可由下列式进行初步选定：0.7(4+J2)6i02(4+4)113.2mmq323.56mm选/为150mm11(ddY则带的节线长度为：Lop=2tz0+不（432）+1NL=2150+4.71+97.07)+(97.07-64.71尸24150

25、=554.1mm由节线长度4选取接近的LP标准值，取为240moZz7取为48O计算实际中心距4L”一心15554.1-240】aa02=150+=307.1mm(7)校验带与小带轮的啮合齿数Z=entZ1-pbzi(z-Z)entl6-12.716(24-16)啮合齿数：m22石2122xx307.1(8)计算基准额定功率P0、在段、上/d(T-mv2)v(2100.85-0.4484.742)3.39准额定功率P为：P,)=7.1左Wwoo1000确定实际所需同步带宽度久实际所需同步带宽度久为：bb(p)111%76.2(168)1114=59.9SsoKZPa17.1查表选择最接近的标准

26、带宽久为76.2(10)纵向同步带的工作能力的验算2b用下式来计算额定功率P若满足P%则P=(KZK/2)vXlO-3Kw=(bsbs)iT=(59.9平2严，=0.81P=(0.81l2100.85-0.79X0.448X4.472)4.47103=7.6Wf所以带的工作能力合格。44滚珠丝杠螺母副的选型与计算 滚珠丝杠螺母副概述数控机床上常用的丝杠螺母副分为以下几类：(1)滑动丝杠螺母副(2)滚珠丝杠螺母副(3)静压丝杠螺母副其结构形式有很多种，为了区分并很好的选择它们，将其按照不同的类别进行划分，照滚珠的循环方式来划分，我们会将其分成内循环和外循环这两类方式。 滚珠丝杠螺母副的选型(1)

27、高传动效率，磨损小(2)给予恰到合适的预紧力之后，它的定位精度就会较以往有所提高并且刚度也会有所提高。(3)运动平稳、精度高(4)可逆性。(5)寿命长。(6)制造的工艺复杂，制造成本高。无法自锁。主要参数如下：(1)公称直径dm,进给丝杠的直径为：30mm至(2)基本导程LOo按承载力选取，与进给的脉冲当量有关。(3)精度等级。一般选用47级，W机床和精密度要求很高的设备选用2级3级。机床传动部分所选的机构的精度将直接影响设定的实体位置与其真实位置所产生的偏差的大小、承受压力的情况、受外压时抵抗接触变形的能力，因此它丝滚珠丝杠副的重要质量指标。滚珠丝杠螺母副的计算：1、机械传动部分的数控化改造

28、与设计计算(1)主切削力按经验公式估算，Fz=0.67Dma15=0.67X320l5=3835.3N按切削力各分力比Fz:F.F=1:0.25:0.4Fx=O.25Fz=958.8NFy=0.4Fz=1534.IN最大工作载荷配的计算根据综合型导轨：Fm-KFx+u(Fz+G)K取L15,u取0.17Fm=I.15X958.8+0.17(3835.3+800)=2130.321N计算在不切削状态下的导轨摩擦力以和F0Fuo=U(G+兀)=0.2X(800+2000)=560NFo=旬(G+fg)=0.25X(800+2000)=700N(3)按预期工作时间估算滚珠丝杠预期的额定动载荷Fq=3

29、殖Cln其中：_100Ox0.5JmaxnP0_60nT已知Lh=20000h,Fm=2130.321N,查表得载荷系数%=1.3；初选3级精度，取fa1；查表得力=1。取当量转速勺=max，已知VmaX=I相/min,导程Lo=6加加，查表的，。取1.3%取1滚珠丝杠的转速：100Ox0.51QQQ/.n=83.3rmn6丝杠寿命：60X83.3X20000CC“Pt=99.96万rIO6最大动载荷：F2=399.96XI.3X1X2130.321=12852.78N根据定位精度的要求估算允许的滚珠丝杠的最大轴向变形已知定仰精度为205,重复定位精度为IO5,则有=Xlo=3.335.max

30、i()3I=X20=45ummax2()54取上述计算结果的较小值，即鼠=3.33*估算允许的最小螺纹底径4加滚珠丝杠螺母的安装方式拟采用一端固定、一端游动支承方式，滚珠丝杠螺母副的两个固定支承之间的距离为L二行程+安全行程+余程+螺母长度+支承长度(1.21.4)行程+(25-30)LO取L=(1.4200+306)mm=460mmd2m0.078=0.078=24.25mm.T/Z-XZ-XA/Z-X(4)选择滚珠丝杠螺母副的型号。根据FQeCa的原则。查机电液设计手册，由于A)=6mm,以选取滚珠丝杠的型号为CDM3206-5d根=32mm,其额定动载荷为26250N12852.78N,

31、故强度足够，CDM3206-5双螺母垫片预紧，其为右螺纹，载荷钢球为5圈。精度为3级的定位滚珠丝杠副。CDM3206-5型滚珠丝杠具体参数公基钢丝螺动载静载接称本球杠纹荷荷触直导直外底刚径程径径径度3263.96931.527.126250766311839螺母安装连接尺寸D1DD4B12hLL1CAM690717171573M05323466循环列数CMCDM22.52X2.52纵向滚珠丝杠螺母副的验算：率计算。丝杠螺母副的传动效率%tan/%二tan()其中6二10,tan度螺距/(3.14X公称直径)所以=3250.953度的验算：工作负载引起的导程变化量APOAP=FmXPo其中E=2

32、0.6104MPa,(20.6106iVcm2),A按丝杠螺纹底径确定d2d2=2.7Icm滚珠丝杠的最小截面积为：A=2.712=5.765cm242130.321x0.6=1076l0-6cm20.61065.765“+”用于拉升时，”用于压缩时滚珠丝杠受转矩引起的导程变化量AP很小。可以忽略不计，即APl:AP(P所以导程变形总误差AP总为:式中P=650mm=65cmAP=QXlo.76x10-6=1165加息0.6纵向有效行程为650mm,丝杠精度为3级，纵向行程允许的行程变动量为16um.CDM3206-5的AP总为9.728um16,故刚度足够。稳定性校核，滚珠丝杠不失稳的条件是

33、：临界负载尸尸maxE=20.6XlO4MP6i(20.6106A2)g20cmf=2I=7Ld4=S2648XJ=6729.69NF=6286.5NK20025max故稳定性没有问题。51滚珠丝杠的支承和轴承的选型支承结构的介绍因为支承结构的配置情况影响着NC设备的进给传动系统，即配置情况不同系统所要达到的传动刚度要求、轴向偏差要求还有轴向刚度要求都是不一样的。为了满足不同需求，配置方式有如图2-3以下四种：(b)端装推力轴承，另端装深沟球轴承(C)两端装推力轴承(d)两端装推力轴承及深沟球轴承图2-3轴承支承方式(a用于短丝杠，它的承载能力小，轴向刚度低(b)用于丝杠较长的情况，可减少丝杠

34、热变形带来的影响。(c安装于两端,可提高轴向刚度,但在发生热变形时会有影响。(d)此方式使丝杆具有较大刚度,还可转温变为预紧力,但是设计时要提高推力轴承的承载能力以及支撑刚度。60接触角推力角接触轴承作为常用滚动轴承之一，因其摩擦力矩更小而且可以满足更多的组合需求，刚度比其他的要低,所以它一般在中小型数控机床中被使用的比较多。60接触角推力角接触轴承特点是滚珠丝杠专用的轴承，该特点是：(1)当接触角的角度发生变化时,钢珠的数量也会随之改变,然后就会影响它们的承载能力和刚度,影响程度成正比。(2)简化支撑部件。(3)可进行各种组合，按轴承分情况(4)轴承一般都是标准紧固件使用时不需要再自己调整了

35、。(5)灵敏度也会有所提高。60接触角推力角接触轴承的组合配置形式有:直面、背对、同向、同向加左直面组合。因为同轴度的问题,在安装时就会产生不可避免的误差。直面式相较于背对式在交点产生的距离小,容易实现自调,所以应用的最为广泛的组合是直面式。轴承的选型在此课题纵向进给中采用了型号分别为760206TN1DFA,内径外径宽分别为的推力角接触轴承,它们是以DF为组合方式的面配对60的接触角。由于滚珠丝在工作时会产生大量的热,且这个热度是会超过机床床身的温度的，所以当丝杠因为热能产生热膨胀的时候,会影响定位精度,为了补偿产生的误差,我们要使预拉伸量超过热膨胀的量。初选角接触球轴承代号760206TN

36、1DFA型数据见表d(mm)D(mm)B(mm)rmin(mm)Gmin(mm)D1(mmD2(mm)G(kN)COr(kN)3062161.1139.552.52656第四章三维实体造型及其仿真运动1.1 UG软件的介绍UG(Unigraphics中)是西门子PLM软件公司生产的产品工程解决方案,这个软件最先是于1990年7月份开发出来的。它的功效性能很厉害,可以毫不费力的完成各种多而杂的实际零件体及造型的构件创建。该软件研发之初在工作站点的基础上,随着微机硬件的发展还有私人使用者数量的极速攀升，目前UG已然成为了模具行业主要流通的一个应用。我们学机械这一块的工科专业基本上都用UG比较多，每

37、过一段时间都会有新的版本出来，逐步的去改善它的功能，大概率是听取了使用者的建议吧，所以它使用起来变得越来越得心应手，也拥有了很多忠实客户，实操性很强。网络上关于它的安装还有使用视频都是很多的，有了一定数量的教学视频那就会让更多人有学习和使用下去的欲望，从另一方面给UG做了推广。1.2 轴承的建模示意图UG造型自由拥有先进的自由曲面形状设计,支持复杂的曲面和实体模型的创建。它组合了实体建模和表面建模功能,包括沿曲线扫描,通过一般的圆锥创建二次曲面体,在大于等于两个的现实物体之间“搭桥”这样就能够产生出平滑表面。还能够选取反向工程,由曲线或者点网格定义曲面,通过点拟合创建模拟型状。还可以通过修正改

38、变曲线的参考数据,亦或将数学方程操控、编辑模拟型状。深沟球轴承建模示例：画出如图示的轮廓，进行旋转图4-1轴承建模图图4-2轴承建模图图4-3轴承建模图图4-4轴承建模图使用对特征形成图样操作图4-5轴承建模图最后对轴承使用圆倒角操作进行细节修改图4-6轴承建模图1.3 纵向进给系统零件库纵向进给系统零件库名称三维造型图名称三维造型图齿形带铲I齿I轮销MU)防轴护承罩座大gM小轮I三轮畛垫片导4密封C4-轨IP圈键f/LJ轴承端IM盖轴承端盖i-挡板(中托板螺母座V1.4 纵向进给系统的装配及其装配仿真装配建模UG组件建模用于模拟组件的组装和配合,支持“自下而上”反之也行的组装方法。装配建模主

39、模型是在总装中的上下文中编辑、设计,而组装配件的配对和定位是通过逻辑对齐、贴近吻合与偏差移动的方式,提高了性质和功能,增加了储存需求。图4-7纵向进给系统装配图（图4-7为总装配图，图4-8图4-9图4-10为局部装配图）DAOGuI为了更好的展示本次设计效果，我们决定对纵向进给系统机构的装配进行装配运动序列运动仿真，下图是装配仿真过程中的爆炸示例图。图4-11局部爆炸图图4-12局部爆炸图1.5 纵向进给系统运动仿真在UG这个三维建模软件中，模仿工件真实的运动的这个模块是其较重要的组成部分。对于那些多维机构多而乱的运动学,运动形态和设计方面的模仿真实运动都可以在这上面进行分析。建立由UG/建

40、模函数的三维实体模型,利用UG/运动功能的各种组件赋予的三维实体模型运动学,然后设置的各种组件之间的特定连接关系可以创建一个运动模拟模型。此建模软件的功能可以对三维的实体模型给予“生命力”让它们的每一个部件都可以互相联系并建立起连接关系，随后形成一整个模型的运动仿真。该建模软件还有一个功能就是在这上面可以对运动的机械构件进行多次分析工作，例如组装配合的、运动的合理性的等，分析过后就可以得到一定规模的运动参数。通过运动仿真得到的参数反馈还有那些分析就可以去验证此设计的合理性，并且能够通过图形反映出每一个部件的变化情况,从而进行机构优化。图示为拖板仿真运动导程图图4-13运动仿真图总结本次设计是C

41、JK6032车床纵向进给系统机械部分改造，通过对结构设计和尺寸计算，对其进行数控化改造。对普通车床进行数控化改造既能达到数控机床的效果又可以达到满足的前提下的需求,以节省成本。相对于所述车床,与这样的主驱动,精度更高的处理中,可以提高产品质量,减少浪费损耗。数控化改造实现了普通车床所没有的高效率操作,编程简单,故障率低,维护简单。在数控车床广泛应用的情况下,数控化改造是一个不错的选择。本次毕业设计涉及到机械设计和机械制图等方面知识，最后的设计达到了如下要求：熟练掌握了三维建模软件的应用,零件的组装配合以及通过模仿零件的真实运动使设计成果一目了然对进给系统的内部结构和运动原理有了更深刻了解。本次

42、的设计任务是CJK6032车床纵向进给系统数控化改造,与本组毕业设计的成员共同完成CJK6032车床的整体数控化改造。我们一组的几个学员经常会开一些视频会议，一起发现并讨论问题，今年由于疫情的缘故，我们没能和老师有面对面的交流，但这也并不能够影响我们讨论的积极性，我们一起在各种学术网站上查阅资料，找到并克服困难，虽然以我们现有的专业知识可能并不能很完美的解决遇到的问题，但是我们要对自己有信心，老师也给予了我们很多的帮助。在此次设计的过程中我在电动机的选型上花了很多的时间，后续的一些计算也是比较困难的，还有三维软件的应用上不是特别熟练，果然是书到用时方恨少,平时还是得多多增加自己的基础知识，这样

43、在做一些设计的时候就不会手忙脚乱了。身边会建模的朋友也很有耐心的指导了我，最终能够顺利的做下来。所以我明白了团队精神是非常重要的。致谢参考文献1范超毅，赵天婵，吴斌方主编.数控技术课程设计ML武汉：华中科技大学出版社,20072高彬，赵波.普通机床的数控改造策略JL辽宁省交通高等专科学校学报,2009,113罗永顺.机床数控化改造技术国.北京:机械工业出版社,2007.54侯珍秀主编.机械系统设计WL哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社2000.105饶军，田宏宇主编.数控机床与数控技术M.北京：希望电子出版社2006.16王先逵.机械制造工艺学M.机械工艺出版社2004,4陈婵娟主编.数控车床设计国.北京：化学工业出版社2006.38文怀兴,夏田主编.数控机床系统设计M.北京：化学工业出版社2006.39李雪梅,王斌武主编.数控机床(第2版)M.电子工业出版社.2010.110濮良贵.机械设计M.北京：高等教育出版社，20OL11张建民.机电一体化系统设计国.高等教育出版