內(nèi)齒輪銑齒機(jī)畢業(yè)論文

河南科技大學(xué)畢業(yè)論文內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)摘要 運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)可以促進(jìn)企業(yè)的設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化水平的提高，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，減輕了設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度并且降低了設(shè)計(jì)成本。本課題主要研究?jī)?nèi)容如下： (1) 對(duì)各種不同機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入剖析。(2) 對(duì)內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維造型的方案論證，運(yùn)用Pro/e設(shè)計(jì)機(jī)床底座和機(jī)床總體結(jié)構(gòu)的三維造型。(3) 運(yùn)用AutoCAD繪制機(jī)床底座零件圖、機(jī)床總體結(jié)構(gòu)裝配圖和機(jī)床底座滑臺(tái)裝配圖本課題運(yùn)用AutoCAD和Pro/e技術(shù)進(jìn)行內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)，可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。關(guān)鍵詞：內(nèi)齒輪銑齒機(jī)， CAD，三維造型，底座，總體結(jié)構(gòu)Annular gear gear cutter overall structurecomputer-aided designABSTRACTCarries on the design using the computer-aided design technology to the annular gear gear cutter overall structure to be allowed to promote enterprises rated capacity, Optimization design proposal and product design standardization level enhancement, Optimization design proposal and product design standardization level enhancement, Reduced has designed personnels working strength and to reduce the design cost. This topic main research content is as follows: (1) Carries on the thorough analysis to each kind of different engine bed overall structure.(2) Carries on the three dimensional modeling to the annular gear gear cutter overall structure the plan proof,Using Pro/e design engine bed foundation and engine bed overall structure three dimensional modeling.(3) In the Windows platform, utilizes the Pro/e design engine bed foundation and the engine bed overall structure three dimensional modeling,And Engine bed foundation assembly drawingThis topic carries on the annular gear gear cutter overall structure using AutoCAD and the Pro/e technology the plane design and Improves the product quality,the three dimensional design, May reduce the product development cycle, Reduces the cost, Enhancement enterprises market competition ability.KEY WORDS：annular gear gear cutter, CAD, three dimensional modeling，foundation，overall structure.- III -河南科技大學(xué)畢業(yè)論文目錄前言1第一章 緒論11.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述11.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)21.3 國(guó)內(nèi)CAD技術(shù)的發(fā)展41.4 國(guó)外CAD技術(shù)的發(fā)展51.5 本課題完成的主要工作7第二章 內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案的選定82.1 我國(guó)機(jī)床設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和存在的問題82.2 機(jī)床總體布局的基本要求92.3 機(jī)床基礎(chǔ)的選擇92.4 機(jī)床在基礎(chǔ)上的固定和調(diào)整102.4.1 固定方式的選擇102.4.2 機(jī)床在基礎(chǔ)上的調(diào)整112.5 方案的選定11第三章 內(nèi)齒輪銑齒機(jī)底座的設(shè)計(jì)133.1機(jī)床底座概述133.2底座的材料和時(shí)效處理133.2.1 底座的材料選擇133.2.2 底座的時(shí)效處理143.3 底座的截面形狀及肋板布置143.3.1截面形狀143.3.2 肋板布置143.4 吊裝孔的設(shè)計(jì)和布置163.5 方案的選定17第四章 各通用部件的選用194.1 數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)的選用194.1.1數(shù)控技術(shù)概述194.1.2數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)的特點(diǎn)204.2立柱的選用204.3數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的選用21第五章 總結(jié)23參 考 文 獻(xiàn)24致謝25- V -河南科技大學(xué)畢業(yè)論文前言計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在機(jī)械、電子、化工、建筑、服裝等行業(yè)中，促進(jìn)了企業(yè)的設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案（水平）和產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化水平的提高，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，減輕了設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度以及降低了設(shè)計(jì)成本等。進(jìn)入90年代中期，CAD技術(shù)除繼續(xù)在國(guó)外CAD技術(shù)（特別是CAD應(yīng)用軟件）基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高漢化水平或在其基礎(chǔ)上進(jìn)行第二次補(bǔ)充開發(fā)外，還產(chǎn)生了許多具有完全獨(dú)立（自主）版權(quán)、符合我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化條例、滿足我國(guó)設(shè)計(jì)人員工作習(xí)慣以及具有較強(qiáng)市場(chǎng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)產(chǎn)CAD技術(shù)（系統(tǒng)），例如開目、凱思、CAXA等優(yōu)秀CAD系統(tǒng)。正是這些優(yōu)秀CAD系統(tǒng)的崛起，為我國(guó)的廣大企業(yè)“甩掉”圖板，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)現(xiàn)代化提供了強(qiáng)有力的支持。目前國(guó)外較流行的CAD軟件有AutoCAD、PTC、UG、SolidWorks等。市場(chǎng)的開放性和全球化，促使機(jī)床產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，而決定機(jī)床產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的指標(biāo)是產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間（Time）、產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、成本（Cost）、創(chuàng)新能力（Creation）和服務(wù)（Service）。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，會(huì)更多地追求低的價(jià)格和短的交貨期。這就要求企業(yè)改變過去傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理模式，最大限度地利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，降低成本，并努力縮短交貨期，同時(shí)還需要快速響應(yīng)市場(chǎng)和用戶的變化，利用有利時(shí)機(jī)快速搶占市場(chǎng)。美國(guó)制造業(yè)在50至60年代主要以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素，而在70年代競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場(chǎng)響應(yīng)速度。所以現(xiàn)代每個(gè)企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和手段，以加快設(shè)計(jì)速度，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案運(yùn)用CAD技術(shù)進(jìn)行就是為適應(yīng)這種形勢(shì)的變化而提出來的。- 7 -第一章 緒論1.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(computer aided design,CAD)是一種用計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)，包括設(shè)計(jì)，繪圖、工程分析與文檔制作等設(shè)計(jì)活動(dòng)，它是一種新的設(shè)計(jì)方法，也是一門多學(xué)科綜合應(yīng)用的新技術(shù)。從技術(shù)角度看，CAD技術(shù)把產(chǎn)品的物理模型轉(zhuǎn)化為存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的數(shù)字化模型，從而為后續(xù)的工藝，制造，管理等環(huán)節(jié)提供了共享的信息源?，F(xiàn)在CAD技術(shù)已不僅僅用于自動(dòng)繪圖或三維建模，而已成為一種廣義的、綜合性的關(guān)于設(shè)計(jì)的新技術(shù)，它涉及以下基礎(chǔ)技術(shù)(1)圖形處理技術(shù)。如二維交互圖形技術(shù)、三維幾何造型技術(shù)及其他圖形輸入輸出技術(shù)(2)工程分析技術(shù)。如有有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、物理特性計(jì)算（如面積、體積、慣性矩等計(jì)算）、模擬仿真以各行各業(yè)中的工程分析等。(3)數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)交換技術(shù)。如產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)、數(shù)據(jù)庫(kù)、異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和接口等。(4) 文檔處理技術(shù)。如文檔制作、編輯及文字處理等。(5) 界面開發(fā)技術(shù)。如圖形用戶界面、網(wǎng)絡(luò)用戶界面、多通道多媒體智能用戶界面等。(6) 基于Web的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和開發(fā)技術(shù)。任何設(shè)計(jì)都表現(xiàn)為一種過程，每個(gè)過程都由一系列設(shè)計(jì)活動(dòng)組成。活動(dòng)間既有串行的設(shè)計(jì)活動(dòng)，也有并行的設(shè)計(jì)活動(dòng)，目前設(shè)計(jì)中的大多數(shù)活動(dòng)都可以用CAD技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，但也有一些活動(dòng)目前尚很難用CAD技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，如設(shè)計(jì)的需求分析、設(shè)計(jì)的可行性研究等。將設(shè)計(jì)的過程中能用CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)的活動(dòng)集合在一起就構(gòu)成了CAD過程，圖（1）說明了設(shè)計(jì)過程與CAD過程的關(guān)系。隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)過程中越來越多的活動(dòng)都能用CAD工具加以實(shí)現(xiàn)，因此，CAD技術(shù)的覆蓋面將越來越寬，以至整個(gè)設(shè)計(jì)過程就是CAD過程。 圖1 設(shè)計(jì)過程與CAD過程的關(guān)系 在過去50多年中，CAD技術(shù)經(jīng)歷了五個(gè)主要發(fā)展時(shí)期(1)世紀(jì)50年代。美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）于1950年在它研制的名為“旋風(fēng)”的計(jì)算機(jī)上采用了陰極射線管（CRT）做成的圖形終端，并能被動(dòng)地顯示圖形。(2) 20世紀(jì)60年代。這是交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展的最重要時(shí)期。1962年美國(guó)學(xué)者Ivan Sutherland研究出了名為Sketchpad的系統(tǒng)，這是一個(gè)交互式圖形系統(tǒng)，能在屏幕上進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)與修改，開始出現(xiàn)CAD術(shù)語(yǔ)。(3) 20世紀(jì)70年代。計(jì)算機(jī)交互圖形技術(shù)和三維幾何造型技術(shù)(線框、曲面和實(shí)體模型)為CAD技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。總的說，70年代是CAD單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段，個(gè)功能模塊漸趨完善，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一，應(yīng)用主要集中在計(jì)算機(jī)繪圖和有限元分析方面，集成性差。(4) 20世紀(jì)80年代。隨著超級(jí)微型機(jī)和32位字長(zhǎng)的工程工作站迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，各CAD廠商將原來在大型機(jī)和小型機(jī)上的CAD/CAM系統(tǒng)紛紛向新的硬件平臺(tái)移植或重新開發(fā)。這一階段的應(yīng)用特點(diǎn)是從二維繪圖發(fā)展為三維建模，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM的集成，應(yīng)用取得了顯著效益(5) 20世紀(jì)90年代。隨著世界市場(chǎng)的多變與激烈競(jìng)爭(zhēng)，隨著各種先進(jìn)設(shè)計(jì)理論和先進(jìn)制造模式的發(fā)展，隨著高檔微機(jī)、操作系統(tǒng)和編程軟件的發(fā)展，隨著因特網(wǎng)的迅速發(fā)展，CAD技術(shù)正在經(jīng)歷著前所未有的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，正向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。1.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)CAD技術(shù)推動(dòng)了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計(jì)革命，對(duì)加速工程建設(shè)和縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力與創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。CAD技術(shù)已成為衡量國(guó)家科技與工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，成為企業(yè)信息化的重要技術(shù)基礎(chǔ)。分析CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在四個(gè)方面 1集成化 在一個(gè)由多種軟件組成的復(fù)雜系統(tǒng)中，例如計(jì)算機(jī)集成制造（CIMS）、并行工程（CE）等，集成的含義有多種，一般有功能集成、信息集成 過程集成及動(dòng)態(tài)聯(lián)盟中企業(yè)的集成此處所說的集成是指信息集成。由于設(shè)計(jì)是產(chǎn)品開發(fā)的首要環(huán)節(jié)，因此，CAD信息處于產(chǎn)品生命周期中信息鏈的源頭。為了提高系統(tǒng)的集成水平，CAD技術(shù)必須在以下幾個(gè)方面提高水平(1) 數(shù)字化產(chǎn)品建模。必須提供針對(duì)產(chǎn)品全生命周期的統(tǒng)一的產(chǎn)品模型，該模型應(yīng)該符合某種標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范，其內(nèi)容應(yīng)該包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀、設(shè)計(jì)過程以及設(shè)計(jì)所用的知識(shí)；在建模技術(shù)上，應(yīng)該能提供性能優(yōu)良的特征建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)、變量化設(shè)計(jì)等方法。(2) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換。除了提供按目前已有的交換規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)所開發(fā) 中性交換文件及其接口（如DXF,IGES,STEP文件）外，還需要發(fā)展新的交換思想和規(guī)范（如VRML,XML文件等）。(3) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)與提高PDM軟件性能，有效管理與產(chǎn)品相關(guān)的所有數(shù)據(jù)以及與產(chǎn)品相關(guān)的所有過程。(4) 繼續(xù)改進(jìn)與開發(fā)各種CAx(CAD,CAE,CAPP)以及DFx(DFA,DFM,DFT)并使它們有機(jī)地集成起來。2網(wǎng)絡(luò)化因特網(wǎng)及Web技術(shù)的發(fā)展，迅速將設(shè)計(jì)工作推向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的模式，因此，CAD技術(shù)必須在以下幾個(gè)方面提高水平(1) 能夠提供基于因特網(wǎng)的完善的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境。(2) 提供網(wǎng)上多種CAD應(yīng)用服務(wù)，例如設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)劃，設(shè)計(jì)沖突檢測(cè)與消解、網(wǎng)上虛擬裝配等工具。 3智能化現(xiàn)有的CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中只能處理數(shù)值型的工作，包括計(jì)算，分析與繪圖。然而在設(shè)計(jì)活動(dòng)中存在另一類符號(hào)推理型工作，包括方案構(gòu)思與擬定、最佳方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策以及參數(shù)選擇等。這些工作賴于一定的知識(shí)模型，采用符號(hào)推理方法才能獲得圓滿解決。因此將人工智能技術(shù)，特別是專家系統(tǒng)技術(shù)，與傳統(tǒng)CAD技術(shù)結(jié)合起來，形成智能化CAD系統(tǒng)是機(jī)械CAD發(fā)展的必然趨勢(shì)。以下幾個(gè)問題應(yīng)該給予更多的注意(1) 發(fā)展新的設(shè)計(jì)理論與方法。例如并行設(shè)計(jì)的理論，概念設(shè)計(jì)的理論，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論等。(2)繼續(xù)深入研究機(jī)械設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)的一些基本理論與技術(shù)問題。例如設(shè)計(jì)知識(shí)模型的表示與建模、知識(shí)獲取、工具系統(tǒng)的技術(shù)等。4標(biāo)準(zhǔn)化隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化問題越來越顯出它的重要性。迄今已制定了不少標(biāo)準(zhǔn)，隨著技術(shù)進(jìn)步，新標(biāo)準(zhǔn)還會(huì)出現(xiàn)，基于這些標(biāo)準(zhǔn)推出的有關(guān)軟件是一批寶貴的資源，用戶的應(yīng)用開發(fā)常常離不開它。1.3 國(guó)內(nèi)CAD技術(shù)的發(fā)展 CAD技術(shù)推動(dòng)了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計(jì)革命，無(wú)論是軍事工業(yè)還是民用工業(yè)，無(wú)論是加工制造業(yè)（如機(jī)械、電子、輕紡產(chǎn)品等）還是其他工業(yè)，甚至文體、影視、廣告制作等行業(yè)都離不開CAD技術(shù)。CAD技術(shù)已成為衡量國(guó)家科技與工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，成為企業(yè)信息化的重要技術(shù)基礎(chǔ)，也是企業(yè)進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的入場(chǎng)卷。我國(guó)在20世紀(jì)90年代的“八五”和“九五”計(jì)劃期間，大力進(jìn)行了CAD技術(shù)的推廣應(yīng)用，啟動(dòng)了CAD應(yīng)用工程。1992年，CAD應(yīng)用工程以“甩掉圖板”為突破口，經(jīng)過8年努力，CAD的普及和推廣工作取得了巨大的成績(jī)，表現(xiàn)在CAD技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用和普及，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年全國(guó)已有29個(gè)省(市)，4個(gè)行業(yè)，近600家示范企業(yè)，3000個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用單位，約10萬(wàn)家企業(yè)和設(shè)計(jì)院應(yīng)用和普及了CAD技術(shù)，提高了企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力、產(chǎn)品開發(fā)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力；以應(yīng)用和市場(chǎng)為導(dǎo)向，推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)CAD軟件的產(chǎn)業(yè)化；通過CAD技術(shù)培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)了一大批CAD技術(shù)人才；組建了咨詢服務(wù)體系，形成了CAD咨詢服務(wù)業(yè)；制定了相關(guān)的CAD技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。盡管CAD技術(shù)的應(yīng)用取得了巨大成就，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距，在我國(guó)國(guó)內(nèi)CAD技術(shù)的應(yīng)用也還很不平衡，仍然需要向廣度和深度發(fā)展。分析我國(guó)當(dāng)前CAD技術(shù)的應(yīng)用情況，大致可分為以下四種不同的應(yīng)用層次 (1) 基于計(jì)算機(jī)繪圖、產(chǎn)品三維幾何造型的應(yīng)用層次。這個(gè)層次基本上屬于“甩圖板”層次，其特點(diǎn)是：提高了繪圖效率，部分產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用了參數(shù)化、系列化、模塊化的方法，縮短了開發(fā)周期；采用了裝配仿鎮(zhèn)等手段，從一定程度上提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。(2) 基于計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)進(jìn)行產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)的應(yīng)用層次。其特點(diǎn)是利用有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)及其他工具使形狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程分析技術(shù)相結(jié)合，有效地提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。(3) 基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)的CAD應(yīng)用層次。其特點(diǎn)是基本實(shí)現(xiàn)了部門級(jí)的文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理與工作流程管理，但與企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)的集成與信息共享尚不完善，理想的產(chǎn)品配置還難以達(dá)到。(4) 基于企業(yè)信息化的CAD應(yīng)用層次。其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAPP等的CAx集成，還實(shí)現(xiàn)了CAx/PDM/ERP的集成，達(dá)到了全企業(yè)，甚至企業(yè)間的信息交換和共享。這一層次是CAD技術(shù)的深化應(yīng)用，是現(xiàn)階段開展制造業(yè)信息化工作的主要內(nèi)容。1.4 國(guó)外CAD技術(shù)的發(fā)展在國(guó)外，CAD技術(shù)的研究和應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。1990年美國(guó)制造業(yè)做到了“三個(gè)三”，即產(chǎn)品生命周期三年，產(chǎn)品制造周期三個(gè)月，產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期三周。CAD/CAM系統(tǒng)（如圖2）集成化是當(dāng)前CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，目標(biāo)是提高產(chǎn)品的自動(dòng)化程度。所謂CAD/CAM系統(tǒng)的集成化，一般包含以下三個(gè)方面的內(nèi)容(1) 提高CAD系統(tǒng)的集成度，即要求在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的各個(gè)階段，每一設(shè)計(jì)步驟都能有效地使用CAD技術(shù)，這就要求一個(gè)CAD系統(tǒng)（硬件和軟件）的功能要齊全，軟件集成度要高。(2) CAD和CAM集成，即要求設(shè)計(jì)信息能自動(dòng)地轉(zhuǎn)換成CAM系統(tǒng)的信息。(3) 逐步形成一個(gè)以工廠生產(chǎn)自動(dòng)化為目標(biāo)的CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）。產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能要求工程數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)參數(shù)化圖庫(kù)切削用量庫(kù)刀具庫(kù)工藝庫(kù)設(shè)計(jì)結(jié)果庫(kù)NC代碼庫(kù)其他 方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)工程書修改幾何造型系統(tǒng)建立產(chǎn)品模型有限元分析優(yōu)化方法軟件包其他工程分析評(píng)價(jià) 不滿意二維交互圖形系統(tǒng)漢化處理及國(guó)際化 滿意詳細(xì)設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)體CAPP非回轉(zhuǎn)體CAPP零件檢驗(yàn)CAPPCAPP二維至五維自動(dòng)編程仿真NC自動(dòng)編程N(yùn)C后處理評(píng)價(jià) 不滿意 滿意圖2 CAD/CAM系統(tǒng)工作流程圖美國(guó)的飛機(jī)制造和汽車制造已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率提高了五倍，建筑業(yè)的設(shè)計(jì)效率提高了三倍。日本夏普公司生產(chǎn)的電視機(jī)、錄音機(jī)和汽車模具，采用傳統(tǒng)方法的生產(chǎn)周期為一年，而采用CAD/CAM技術(shù)后可以達(dá)到六到七個(gè)月。因此，CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展不僅改變了設(shè)計(jì)、制造產(chǎn)品的方式，還將提高企業(yè)的管理水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。1.5 本課題完成的主要工作本課題運(yùn)用CAD技術(shù)對(duì)內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度、降低設(shè)計(jì)成本、增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。一 廣泛查閱資料，了解國(guó)內(nèi)外CAD技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；深入分析研究機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)形式。二 對(duì)機(jī)床底座和機(jī)床總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)。三 對(duì)內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維造型的方案論證。四 完成機(jī)床底座零件圖和機(jī)床總體結(jié)構(gòu)裝配圖的繪制。五 完成內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的論文編寫工作。徐州工程學(xué)院畢業(yè)論文第二章 內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案的選定2.1 我國(guó)機(jī)床設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和存在的問題我國(guó)是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國(guó)家，但在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平；即使國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)，一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓，國(guó)外機(jī)床產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。90年國(guó)外數(shù)控機(jī)床在我國(guó)市場(chǎng)的占有率僅達(dá)15%左右，而95年已達(dá)77%。嚴(yán)重影響我國(guó)數(shù)控機(jī)床自主發(fā)展的勢(shì)頭。 這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營(yíng)上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷手段上等原因外，一個(gè)主要的原因是我國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn)，新產(chǎn)品(包括基型、變型和專用機(jī)床)的開發(fā)周期長(zhǎng)，從而不能及時(shí)針對(duì)用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。具體地說，這個(gè)問題反映在下列五個(gè)方面：(1) 我國(guó)機(jī)床廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為1518個(gè)月，其中設(shè)計(jì)時(shí)間約為58個(gè)月，占總周期的40%左右。而國(guó)外一些先進(jìn)機(jī)床廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為69個(gè)月，其中設(shè)計(jì)約1.52個(gè)月，只占25%。因此無(wú)論是產(chǎn)品開發(fā)的總周期還是設(shè)計(jì)所占的時(shí)間比例均與國(guó)外先進(jìn)水平有很大的差距。 (2) 我國(guó)工廠由于缺乏設(shè)計(jì)的科學(xué)分析工具(如分析和評(píng)價(jià)軟件、整機(jī)結(jié)構(gòu)有限元分析方法以及機(jī)床性能測(cè)試裝置等)，自行開發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗(yàn)和類比設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)一次成功的把握性降低，往往需要反復(fù)試制才能定型，從而可能錯(cuò)過新產(chǎn)品推向市場(chǎng)的良機(jī)。 (3) 用戶根據(jù)使用需要，在訂貨時(shí)往往提出一些特殊要求，甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時(shí)有的用戶臨時(shí)提出一些要求，這就需要迅速變型設(shè)計(jì)和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。在國(guó)外，這項(xiàng)修改工作在計(jì)算機(jī)的輔助下一般僅需數(shù)天至一周，而在我國(guó)機(jī)床廠用手工操作就至少需12個(gè)月，且由于這些圖紙和文件涉及多個(gè)部門，常會(huì)出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。 (4) 現(xiàn)在我國(guó)工廠設(shè)計(jì)和工藝人員中青年占多數(shù)，他們的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，又擔(dān)負(fù)著開發(fā)的重任。 (5)由于長(zhǎng)期以來形成的設(shè)計(jì)、工藝和制造部門分立，缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式，不能從制訂方案開始就融入各方面的正確意見，容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改，延長(zhǎng)了開發(fā)的周期。 為解決這些問題，必須對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)過程綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù)，提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使設(shè)計(jì)、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識(shí)共享的產(chǎn)品虛擬開發(fā)環(huán)境，使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 2.2 機(jī)床總體布局的基本要求(1) 機(jī)床布局首先必須滿足用戶提出的各種要求。如機(jī)床的加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率、和經(jīng)濟(jì)性等等。(2) 確保實(shí)現(xiàn)即定工藝方法所要求的工件和刀具的相對(duì)位置與相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)、合理的條件下，盡量采用較短的傳動(dòng)鏈，以簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率。(3) 確保機(jī)床具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、抗震性、熱變形及噪聲水平。(4) 通用機(jī)床必須滿足參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和系列型譜中關(guān)于機(jī)床布局方面的規(guī)定。同時(shí)，還應(yīng)最大限度地考慮機(jī)床的系列化和部件的通用話程度。(5) 對(duì)于生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度較高的機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床，應(yīng)力求便于自動(dòng)上下料及納入自動(dòng)線。(6) 應(yīng)便于觀察加工過程；便于操作、調(diào)整和維修機(jī)床，便于輸送、裝卸工件和排除切屑；注意機(jī)床防護(hù)，確保安全生產(chǎn)。(7) 機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，合理可靠，便于加工和裝配，并注意采用新技術(shù)。(8) 體積小，重量輕，節(jié)省原材料，降低制造成本，縮小機(jī)床占地面積，外形美觀大方。2.3 機(jī)床基礎(chǔ)的選擇機(jī)床的全部載荷都由其下面的地層承受。受機(jī)床影響的那部分地層稱為地基，機(jī)床向地基傳遞載荷的混凝土結(jié)構(gòu)就是基礎(chǔ)。機(jī)床基礎(chǔ)必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，并能滿足控制振動(dòng)的要求，以保證機(jī)床良好運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)床在切削加工時(shí)，通過機(jī)床各部件將切削力、傳動(dòng)力和慣性力等傳給床身和底座緊固在基礎(chǔ)上，則基礎(chǔ)可起下述作用(1) 承受負(fù)荷并吸收振動(dòng)，保持機(jī)床的精度和壽命。(2) 提高機(jī)床床身和立柱等大件的剛度。(3) 增加機(jī)床系統(tǒng)的動(dòng)剛度，消減和隔離外界振源的影響。(4) 保證各分離部件間相對(duì)位置精度，如落地式、坑式等重型機(jī)床。常用的機(jī)床基礎(chǔ)可分為以下幾種類型(1) 地面 機(jī)床直接安裝在車間混凝土地面上。有普通混凝土地面和加厚的混凝土地面；(2) 單獨(dú)基礎(chǔ) 一臺(tái)機(jī)床配置一個(gè)基礎(chǔ)；(3) 聯(lián)合基礎(chǔ) 幾臺(tái)機(jī)床共用一個(gè)單獨(dú)基礎(chǔ)；(4) 隔振基礎(chǔ) 采取隔振措施的基礎(chǔ)；隔振基礎(chǔ)一般做成單獨(dú)基礎(chǔ)，也可做成聯(lián)合基礎(chǔ)。內(nèi)齒輪銑齒機(jī)為立式銑床，它的外型尺寸較大，按其大小和重量可劃分為中型機(jī)床，且其加工的齒輪精度要求較高，所以機(jī)床基礎(chǔ)可選為具有隔振措施的單獨(dú)基礎(chǔ)。2.4 機(jī)床在基礎(chǔ)上的固定和調(diào)整2.4.1 固定方式的選擇機(jī)床在基礎(chǔ)上的固定可分為用地腳螺栓固定和不用地腳螺栓固定兩大類。不用地腳螺栓固定，系指將機(jī)床直接安放在基礎(chǔ)或混凝土地面上。適用范圍(1) 機(jī)床剛性好、穩(wěn)定性好、切削力也較小的機(jī)床。(2) 機(jī)床工作狀態(tài)平穩(wěn)、切削時(shí)振動(dòng)小的機(jī)床。(3) 樓面上安裝的機(jī)床。用地腳螺栓固定，是將機(jī)床床身底座緊固在基礎(chǔ)或混凝土地面上。機(jī)床固定到基礎(chǔ)上可用死螺栓、可卸式螺栓及錨固式螺栓。適用范圍(1) 機(jī)床的剛性、穩(wěn)定性較差，且振動(dòng)也較大。用地腳螺栓將機(jī)床和基礎(chǔ)緊固成一體，不僅有助于提高機(jī)床剛性，而且會(huì)降低機(jī)床和基礎(chǔ)的總重心高度，減少振動(dòng)。(2) 機(jī)床外形狹長(zhǎng)，部件重量偏于一側(cè)，或機(jī)床加工部位對(duì)底面偏心較大時(shí)。(3) 機(jī)床加工時(shí)，有較大的往復(fù)載荷，或產(chǎn)生垂直或水平方向的沖擊；或機(jī)床具有高速旋轉(zhuǎn)的不平衡部件，離心力較大時(shí)。參考以上所述，本機(jī)床與基礎(chǔ)的固定方式采用地腳螺栓緊固。2.4.2 機(jī)床在基礎(chǔ)上的調(diào)整機(jī)床安裝在基礎(chǔ)上，不論是否用地腳螺栓緊固，均需調(diào)整水平，即需在床身底座與基礎(chǔ)間放置幾個(gè)可調(diào)整導(dǎo)軌水平的支承。一般常用的調(diào)整支承是墊鐵。機(jī)床在基礎(chǔ)上的調(diào)整，應(yīng)先粗平后精平。即在灌注地腳螺栓孔前粗略找平一次，在擰緊地腳螺栓的螺母時(shí)作最后的精平工作。找平機(jī)床時(shí)，一般應(yīng)在機(jī)床處于自由狀態(tài)下進(jìn)行。不應(yīng)用擰緊地腳螺栓或局部加壓等方法使其強(qiáng)制變形以達(dá)到精度要求。常用的墊鐵有下列幾種(1) 楔鐵。楔鐵調(diào)整時(shí)不夠方便，且與機(jī)床底座是線接觸，剛度不高，故只用于尺寸小、要求不高、安裝后不需要再調(diào)整的機(jī)床。(2) 鉤頭斜墊鐵。用于振動(dòng)較大或重量1015t的普通中小機(jī)床。(3) 螺桿調(diào)整墊鐵。采用螺桿調(diào)整，方便而準(zhǔn)確。但墊鐵滑座與機(jī)床床身之間有相對(duì)滑移。用于精密機(jī)床。(4) HJX81型機(jī)床墊鐵。調(diào)整時(shí)上墊鐵與機(jī)床床身之間沒有相對(duì)滑移。(5) 千斤頂式墊鐵。用于不用地腳螺栓固定的機(jī)床，特別適用于高精度機(jī)床。(6) 帶有螺套的安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整方便，準(zhǔn)確度高，且調(diào)整范圍大；缺點(diǎn)是床身底座要加工螺孔。本機(jī)床用鉤頭斜墊鐵來進(jìn)行機(jī)床與基礎(chǔ)的調(diào)整。2.5 方案的選定市場(chǎng)的開放性和全球化，促使機(jī)床產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，而決定機(jī)床產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的指標(biāo)是產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、創(chuàng)新能力和服務(wù)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，會(huì)更多地追求低的價(jià)格和短的交貨期。這就要求企業(yè)改變過去傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理模式，最大限度地利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，降低成本，并努力縮短交貨期，同時(shí)還需要快速響應(yīng)市場(chǎng)和用戶的變化，利用有利時(shí)機(jī)快速搶占市場(chǎng)。所以現(xiàn)代每個(gè)企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和手段，以加快設(shè)計(jì)速度，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖3所示圖3 內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)造型第三章 內(nèi)齒輪銑齒機(jī)底座的設(shè)計(jì)3.1機(jī)床底座概述底座在一臺(tái)機(jī)器的總質(zhì)量中占有很大的比例（例如在機(jī)床中約占總質(zhì)量的7090），同時(shí)在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度及抗振性能；若兼作運(yùn)動(dòng)部件的滑道（導(dǎo)軌）時(shí)，還影響著機(jī)器的耐磨性等。所以正確選擇機(jī)床底座的材料和正確設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式及尺寸，是減小機(jī)器質(zhì)量、節(jié)約金屬材料、提高工作精度、增強(qiáng)機(jī)器剛度及耐磨性能等的重要途徑。底座的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，剛度要求也較高，因而通常都為鑄造。鑄造材料常用即便于施工又價(jià)廉的鑄鐵（包括普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵與變性鑄鐵等）；只有需要強(qiáng)度高、剛度大時(shí)才用鑄鋼。大型機(jī)床底座的制造，通常采取分零鑄造，然后焊成一體的辦法。設(shè)計(jì)底座時(shí)，應(yīng)全面進(jìn)行分析比較，以其設(shè)計(jì)合理，且能符合生產(chǎn)實(shí)際。例如雖然一般地說，成批生產(chǎn)且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件一鑄造為宜；單件或少量生產(chǎn)且生產(chǎn)期限較短的零件則以焊接為宜，但對(duì)具體的機(jī)床底座仍應(yīng)分析其主要決定因素。譬如成批生產(chǎn)的中小型機(jī)床及內(nèi)燃機(jī)等的底座，結(jié)構(gòu)復(fù)雜是其主要問題，固然應(yīng)以鑄造為宜；但成批生產(chǎn)的汽車底盤及運(yùn)行式起重機(jī)的機(jī)體等卻一質(zhì)量小和運(yùn)行靈便為主，則又應(yīng)以焊接為宜。3.2底座的材料和時(shí)效處理 3.2.1 底座的材料選擇底座材料應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求正確選擇，常用的有： (1)鑄鐵：容易鑄成形狀復(fù)雜的零件；價(jià)格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有良好的抗振性。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)，單件生產(chǎn)成本較高；鑄件易產(chǎn)生廢品，質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機(jī)械加工費(fèi)用大。常用的灰口鑄鐵有兩種：HT200適用于外形較簡(jiǎn)單，單位壓力較大（p5公斤/厘米2）的導(dǎo)軌，或彎曲應(yīng)力較大的（300公斤/厘米2）床身等；HT150的流動(dòng)性較好，但機(jī)械性能稍差，適用于形狀復(fù)雜而載荷不大的機(jī)座。若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，應(yīng)采用耐磨鑄鐵。 (2)鋼：用鋼材焊接成機(jī)架。鋼的彈性模量比鑄鐵大，焊接機(jī)架的壁厚較薄，其重量比同樣剛度的底座約輕20%50%；在單件小批量生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡(jiǎn)單；焊接機(jī)架的缺點(diǎn)是鋼的抗振性能較差，在結(jié)構(gòu)上需采取防振措施；鉗工工作量較大；成批生產(chǎn)時(shí)成本較高。本課題設(shè)計(jì)的底座的材料選用HT200。3.2.2 底座的時(shí)效處理 制造機(jī)座時(shí)，鑄造（或焊接）、熱處理及機(jī)加工等都會(huì)產(chǎn)生高溫，因各部分冷卻速度不同而收縮不均勻，使金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。如果不進(jìn)行時(shí)效處理，將因內(nèi)應(yīng)力的逐漸重新分布而變形，使機(jī)座喪失原有的精度。 時(shí)效處理就是在精加工之前，使機(jī)座充分變形，消除內(nèi)應(yīng)力，提高其尺寸的穩(wěn)定性。常見的方法有自然時(shí)效、人工時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效等幾種，其中以人工時(shí)效應(yīng)用最廣。本課題設(shè)計(jì)的底座在進(jìn)行精加工之前采用自然時(shí)效處理。3.3 底座的截面形狀及肋板布置3.3.1截面形狀絕大多數(shù)的機(jī)床底座受力情況都很復(fù)雜，因而要產(chǎn)生拉伸（或壓縮）、彎曲、扭轉(zhuǎn)等變形。當(dāng)受到彎曲或扭轉(zhuǎn)時(shí)，截面形狀對(duì)于它們的強(qiáng)度和剛度有著很大的影響。如能正確設(shè)計(jì)機(jī)床底座的截面形狀，從而在既不增大截面面積，有不增大（甚至減小）零件質(zhì)量（材料消耗量）的條件下，來增大截面系數(shù)及截面的慣性矩，就能提高它們的強(qiáng)度和剛度。表1列出了常用的幾種截面形狀（面積接近相等），通過它們的相對(duì)強(qiáng)度和相對(duì)剛度的比較可知雖然空心矩形截面的彎曲強(qiáng)度不及工字形截面的，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度不及圓形截面的，但它的扭轉(zhuǎn)剛度卻大的很多，而且采用空心矩形截面機(jī)床底座的內(nèi)外壁上較易裝設(shè)其它機(jī)件。因而對(duì)于機(jī)床底座來說，它是機(jī)構(gòu)性能較好的截面形狀。實(shí)用中絕大多數(shù)的機(jī)床底座截面都采用空心矩形截面。本課題設(shè)計(jì)的底座截面形狀將采用空心矩形截面。如圖4，圖5所示3.3.2 肋板布置一般地說，增加壁厚固然可以增大機(jī)床底座的強(qiáng)度和剛度，但不如設(shè)肋板來的有利。因?yàn)榧釉O(shè)肋板時(shí)，即可增大強(qiáng)度和剛度，又可較增大壁厚時(shí)減小質(zhì)量；對(duì)于鑄件，由于不需要增加壁厚，就可以減少鑄造的缺陷；對(duì)于焊件，則壁薄時(shí)更易保證焊接的品質(zhì)。特別是當(dāng)受到鑄造、焊接工藝及結(jié)構(gòu)要求的限制時(shí)，例如為了便于砂芯的安裝或清除，以及需在機(jī)床底座內(nèi)部裝置其它機(jī)件等等，往往需把機(jī)床底座制成一面或兩面敞開的，或者至少須在某些部位開出較大的孔洞，這樣必然大大削弱了機(jī)床底座的剛度，此時(shí)加設(shè)肋板不僅是較為有利的，而且常常是必要的。肋板布置的正確與否對(duì)于加設(shè)肋板的效果有著很大的影響。如果布置不當(dāng)，不僅不能增大機(jī)床底座和箱體的強(qiáng)度和剛度，而且會(huì)造成浪費(fèi)工料及增加制造困難。此外，肋板的結(jié)構(gòu)形狀也是需要考慮的重要影響因素，并應(yīng)隨具體的應(yīng)用場(chǎng)合及不同的工藝要求（如鑄，焊，膠等）而設(shè)計(jì)成不同的結(jié)構(gòu)形狀。本課題底座的肋板布置如圖4，圖5所示表1常用的幾種截面形狀的對(duì)比圖4 底座截面形狀和肋板布置 3.4 吊裝孔的設(shè)計(jì)和布置由于底座的外觀尺寸較大，重量較重，為了保證安裝精度要求和安裝方便，則需在底座上設(shè)計(jì)吊裝孔。機(jī)床底座吊裝孔位置的選擇需注意以下兩點(diǎn)(1) 吊裝孔應(yīng)盡量對(duì)稱布置；(2) 吊裝孔應(yīng)盡量偏高，偏寬；這兩點(diǎn)都是為了使機(jī)床底座的重心集中在中間且位于機(jī)床底座的中上部，這樣機(jī)床底座在安裝時(shí)就會(huì)較為平穩(wěn)，從而有利于保證安裝的精度要求和安裝的方便性。圖5 底座截面形狀和肋板布置 3.5 方案的選定內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的底座為鑄件，它的外觀尺寸較大，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，被加工面較多且加工精度要求很高。充分考慮機(jī)床總體布局的基本要求，最終設(shè)計(jì)的底座如圖6所示圖6 機(jī)床底座第四章 各通用部件的選用 4.1 數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)的選用內(nèi)齒輪銑齒機(jī)設(shè)計(jì)了兩個(gè)數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)，一個(gè)為橫向滑臺(tái)其作用是控制銑削動(dòng)力頭的前后移動(dòng)，一個(gè)為垂直滑臺(tái)其作用是控制銑削動(dòng)力頭的上下進(jìn)給。橫向滑臺(tái)選用的型號(hào)NC1HJ50；垂直滑臺(tái)選用的型號(hào)NC1HJ25。4.1.1數(shù)控技術(shù)概述隨著制造業(yè)的發(fā)展,中小批量生產(chǎn)的趨勢(shì)日益增強(qiáng),對(duì)數(shù)控機(jī)床的柔性和通用性提出了更高的要求,希望市場(chǎng)能提供不同加工需求,迅速高效、低成本地構(gòu)筑面向用戶的控制系統(tǒng),并大幅度地降低維護(hù)和培訓(xùn)的成本,同時(shí)還要求新一代數(shù)控系統(tǒng)具有方便的網(wǎng)絡(luò)功能,以適應(yīng)未來車間面向任務(wù)和定單的生產(chǎn)組織和管理模式。為此,近10年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,各種不同層次的開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,發(fā)展很快。目前正朝標(biāo)準(zhǔn)化開放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。就結(jié)構(gòu)形式而言,當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致可分為4種類型:(1)傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)如FANUC0系統(tǒng)、MITSUBISHIM50系統(tǒng)、Siemens810系統(tǒng)等。這是一種專用的封閉體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。盡管也可以由用戶做人機(jī)界面,但必須使用專門的開發(fā)工具(如Siemens的WS800A)耗費(fèi)較多的人力,而對(duì)它的功能擴(kuò)展、改變和維修,都必須求助于系統(tǒng)供應(yīng)商。目前,這類系統(tǒng)還是占領(lǐng)了制造業(yè)的大部分市場(chǎng)。但由于開放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場(chǎng)正在受到挑戰(zhàn),已逐漸減小。(2)“PC嵌入NC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)如FANUC18i、16i系統(tǒng)、Siemens840D系統(tǒng)、Num1060系統(tǒng)、AB9/360等數(shù)控系統(tǒng)。這是由于一些數(shù)控系統(tǒng)制造商不愿放棄多年來積累的數(shù)控軟件技術(shù),又想利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源而開發(fā)的產(chǎn)品。然而,盡管它也具有一定的開放性,但由于它的NC部分仍然是傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng),其體系結(jié)構(gòu)還是不開放的。因此,用戶無(wú)法介入數(shù)控系統(tǒng)的核心。這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大,但價(jià)格昂貴。(3)“NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)它由開放體系結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制卡+PC機(jī)構(gòu)成。這種運(yùn)動(dòng)控制卡通常選用高速DSP作為CPU,具有很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)控制和PLC控制能力。它本身就是一個(gè)數(shù)控系統(tǒng),可以單獨(dú)使用。它開放的函數(shù)庫(kù)供用戶在WINDOWS平臺(tái)下自行開發(fā)構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種開放結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制卡被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化控制各個(gè)領(lǐng)域。如美國(guó)DeltaTau公司用PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制卡構(gòu)造的PMAC-NC數(shù)控系統(tǒng)、日本MAZAK公司用三菱電機(jī)的MELDASMAGIC64構(gòu)造的MAZA-TROL640CNC等.(4) SOFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)這是一種最新開放體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。它提供給用戶最大的選擇和靈活性,它的CNC軟件全部裝在計(jì)算機(jī)中,而硬件部分僅是計(jì)算機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)和外部I/O之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。就像計(jì)算機(jī)中可以安裝各種品牌的聲卡、CD-ROM和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序一樣。用戶可以在WINDOWSNT平臺(tái)上,利用開放的CNC內(nèi)核,開發(fā)所需的各種功能,構(gòu)成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng),與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比,SOFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價(jià)格比,因而最有生命力。其典型產(chǎn)品有美國(guó)MDSI公司的OpenCNC、德國(guó)PowerAutoma-tion公司的PA8000NT等。4.1.2數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)的特點(diǎn)機(jī)械滑臺(tái)是用以完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件。完整的機(jī)械滑臺(tái)是由滑臺(tái)部分和傳動(dòng)裝置等部件組成。它根據(jù)被加工零件的工藝要求，在其上安裝動(dòng)力箱、鉆削頭、鏜削頭、銑削頭、鏜孔車端面頭、偏心鏜頭等組成各種動(dòng)力頭，用于完成鉆、擴(kuò)、鉸、刮端面、倒角、車端面、銑削及攻絲等工序。在滑臺(tái)上配置分級(jí)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，可完成深孔加工?；_(tái)可安裝在側(cè)底座上或立柱上，也可以安裝在傾斜的底座上，用以組成臥式、立式或傾斜式組合機(jī)床。機(jī)械滑臺(tái)一般采用雙矩形導(dǎo)軌、有優(yōu)質(zhì)鑄鐵和左型或右型等多種型式。傳動(dòng)裝置采用雙電機(jī)行星齒輪傳動(dòng)，通過更換交換齒輪改變工作進(jìn)機(jī)給速度，并設(shè)有過扭矩保護(hù)開關(guān)，起過扭矩保護(hù)作用。數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)除具有一般機(jī)械滑臺(tái)的特點(diǎn)外，還具有使組合機(jī)床及自動(dòng)線具有可調(diào)、易調(diào)、快調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。這種數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)在轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、節(jié)拍等方面具有極大的柔性，可完成組合機(jī)床及自動(dòng)線的寬范圍的調(diào)速、位控及數(shù)控零件程序執(zhí)行功能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。4.2立柱的選用立柱分為固定式結(jié)構(gòu)和移動(dòng)式結(jié)構(gòu)兩種，其中立柱移動(dòng)式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是(1) 這種型式減少了機(jī)床的結(jié)構(gòu)層次，使床身上只有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、工作臺(tái)，共三層結(jié)構(gòu)，它比傳統(tǒng)的四層十字工作臺(tái)，更容易保證大件結(jié)構(gòu)剛性；同時(shí)有降低了工件的裝卸高度，提高了操作性能。(2) Z軸的移動(dòng)在后床身上進(jìn)行，進(jìn)給力與軸向切削力在同一平面內(nèi)，承受的扭曲力小，鏜孔和銑削精度高。(3) 由于Z軸導(dǎo)軌的承重是固定不變的，它不隨工件重量改變而改變，所以有利于提高Z軸的定位精度和精度的穩(wěn)定性。但是，由于Z軸承載較重，對(duì)提高Z軸的快速性不利，這是其白足之處。本課題采用的是1CLb50立柱，其結(jié)構(gòu)采用的是立柱移動(dòng)式結(jié)構(gòu)。4.3數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的選用為了擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床的加工性能，適應(yīng)不同零件的加工需要，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，除X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外，還可以有繞X、Y、Z三個(gè)基本坐標(biāo)軸回轉(zhuǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)，通常為A、B、C軸。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的圓周運(yùn)動(dòng)，需要采用數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（簡(jiǎn)稱數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)）。數(shù)控機(jī)床的圓周運(yùn)動(dòng)包括分度運(yùn)動(dòng)和連續(xù)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)兩種。分辨率小，定位精度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作迅速，轉(zhuǎn)臺(tái)剛性好是數(shù)控機(jī)床對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的基本要求。同時(shí)，在需要進(jìn)行多軸聯(lián)動(dòng)加工曲線和曲面的場(chǎng)合，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)必須能進(jìn)行連續(xù)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。為了區(qū)別，通常將只能實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)稱為分度工作臺(tái)，而將能實(shí)現(xiàn)連續(xù)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)稱為數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。分度工作臺(tái)的外形和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)沒有多大差別，但在結(jié)構(gòu)上則具有各自的特點(diǎn)。(1) 分度工作臺(tái)數(shù)控機(jī)床的分度工作臺(tái)只能完成分度運(yùn)動(dòng)。它可以是按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，在需要分度時(shí)，將工作臺(tái)連同工件回轉(zhuǎn)一定的角度并定位。采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的分度工作臺(tái)稱為數(shù)控分度工作臺(tái)，它可以分度的最小角度通常都較小，一般有0.5、1等，一般都采用鼠牙盤式定位。在數(shù)控機(jī)床上有時(shí)也采用液壓或手動(dòng)分度工作臺(tái)，這種分度工作臺(tái)一般只能回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，如可以每隔90、60或45進(jìn)行分度，可以采用鼠牙式定位或定位銷式定位。鼠牙盤式分度工作臺(tái)也叫齒盤式分度工作臺(tái)，是用得較廣泛的一種高精度的分度定位機(jī)構(gòu)。在臥式數(shù)控機(jī)床上，它一般都作為數(shù)控機(jī)床的基本部件提供；在立式數(shù)控機(jī)床上則作為附件選用。(2) 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)不但能完成分度運(yùn)動(dòng)，而且還能進(jìn)行連續(xù)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，進(jìn)行連續(xù)回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)速度是無(wú)級(jí)、連續(xù)可調(diào)的。同時(shí)，它也能實(shí)現(xiàn)任意角度的分度定位。因此，它和直線運(yùn)動(dòng)軸在