449 BL系列台车设计(床脚、防护罩)
449 BL系列台车设计(床脚、防护罩),bl,系列,台车,设计,床脚,防护罩
一、设计(论文)内容BL 系列台车设计(床脚及防护罩)本设计主要包括机床的总体方案设计;左右床脚设计;机床的冷却、润滑、防护及刹车设计;皮带传动 CAD 设计等。二、设计(论文)依据BL 系列台车有多种形式,可针对用户要求的不同而有所不同。本课题针对 BL 系列化台式车床的设计特点,对台式车床的不同规格、不同用户的设计要求进行总结,以获得其产品配置知识,为进行车床的快速数字化设计作好准备。三、技术要求(1)主箱转速为 9 级,转速范围 602000rpm;(2)床身允许的最大回转直径有:304mm(12inch) 、330mm(13inch) ;(3)模滑板上最大回转直径:170mm、204mm;(4)主轴孔径:40mm(5)主轴孔锥度:Morse No.5(6)公制/英制螺纹范围:0.259mm(20kinds)/ 472/Inch(33Kinds )(7)模数/径节制螺纹范围:0.253.5mm(12Kinds)/8 144D.P(24Kinds)四.毕业设计(论文)物化成果的具体内容及要求(1)床脚 A0 两张(2) 工程图 A1A4:10 张(4)三维图集 A4:不少于 20 张(5)毕业设计说明书:不少于 15000 字-五. 毕业设计(论文)进度计划起讫日期 工作内容 备 注3.31-4.11 熟悉课题搜集相关参考资料毕业实习4.14-4.25 资料整理,拟订设计方案4.28-5.30 绘制总装,部装及零件图,总结相关的设计知识,并予以形式化表示。6.2-6.13 对所做工作进行总结,编写设计说明书。6.16-6.20 指导教师审阅论文学生进行修改。6.18-6.20 系部抽查毕业设计资料。6.23-6.27 分小组答辩6.28-6.29 大组抽查答辩六. 主要参考文献:1 王启义,蔡群礼,胡宝珍.金属切削机床.沈阳:东北工学院出版社,19892 金振华.组合机床及其调整与使用.北京:机械工业出版社,19843 谢家瀛.组合机床设计简明手册.北京:机械工业出版社,19924 张维记. 金属切削原理及刀具.机械工业出版社,19935 戴曙. 金属切削机床. 机械工业出版社, 19886 郑修本. 机械制造工艺学.机械工业出版社,19967 沈阳工业大学. 组合机床设计. 上海科技大学出版社,19958、冯辛安. CAD/CAM 技术概论 . 机械工业出版社,19959、UG II 用户手册 (CAD 分册)10 唐荣锡. CAD/CAM 技术 . 北京:北京航空航天大学出版社,199411 CAD 通用技术编写组. CAD 通用技术规范. 北京:中国标准出版社,1995 12 赵汝嘉. CAD/CAM 技术在机械工业中的应用 . 西安:西安交通大学出版社,199413 计算机软件工程规范. 北京:中国标准出版社,199214 孟少庆. 机械加工工艺手册. 北京机械工业出版社,199215 李益明. 机械制造工艺简明手册. 北京:机械工业出版社,1994七、其他要求打印零件三维模型图集;工程图可缩小打印。盐城工学院机械工程系毕业设计( 论文)任务书机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业设计(论文)题目 BL 系列台车设计(床脚、防护罩) 学 生 姓 名 张 荣 荣 班 级 机制 99(6) 学 号 B9912046 起 讫 日 期 2003.3.31-2003.6.27指 导 教 师 吴 卫 东 教研室主任 吴 祥 系 主 任 徐 文 宽 发任务书日期 2003 年 3 月 28 日学 科 门 类 : 工 学 单位代码 : 毕业设计说明书(论文)BL 系 列 台 车 设 计(床 脚 、 防 护 罩 )学 生 姓 名 张 荣 荣所 学 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 材 机 99(6)班 学 号 B9912046 指 导 教 师 吴 卫 东 盐 城 工 学 院 机 械 工 程 系二 三 年 六 月盐城工学院机械工程系毕业设计说明书摘 要本文对 BL 系列台式车床总体方案进行了设计,介绍了各部分的功能、特点及各部件之间的关系,对 BL 系列台式车床的数字化设计的大量基础性工作作了总结。本文还对数字化建模的思想和过程进行了探讨,对机床的床脚及防护结构进行了设计,同时完成了BL 系列台式车床的皮带传动 CAD 设计及其脚刹上力大小的验算,对台车的冷却润滑及防护措施作了总结。本文利用 UG 软件的强大功能,以实体造型为基础,在 UG18.0 软件开发平台上,用Modeling 模块及其部件间相关建模工具完成了 BL 系列台式车床床脚及防护罩的建模、虚拟装配及工程图的绘制,这样可根据用户要求对设计进行方便的修改,避免了设计过程中的重复劳动,使得 BL系列台式车床的设计更加准确、快速。关键词: UG 机床设计 数字化设计 参数化建模 BL 系列台车设计(床脚、防护罩)ABSTRACTThe paper research the overall project design of the BL series horizontal lathe and introduce the function, feature and relationship of the every unit .A large deal basis task of the BL series horizontal lathes digitilized design are summarized. The paper also carry on discussion to general thoughts and processes of parametric modeling technology,the structure design of the lathe feet and shield .At the same time, the paper accomplished the CAD devise of the belt transmission and the strength size checking computation of the brake in the BL series horizontal lathe.The cooling ,lubrication and protection methodology are also summarized in this paper. The paper utilize strong function of UG software,based on the entitys modeling, created the lathe bed and shield of the BL series horizontal lathe on the developing platform of UG18.0 with the modeling and the relevance modeling tool among any unit,also completed dummy assemble and the drawing of the lathe feet and shield. As a result,it revise convenient according to users enquiry and avoid repetition work in the process of designing .It make BL series horizontal lathe design more accurate and faster.Key words: UG Machine design Digitilized design Parametric modeling 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书(论文)1目 录0 引言11 BL 系列台式车床的总体方案设计31.1 总体设计31.1.1 主要技术参数31.1.2 总体布局及结构41.1.3 主传动方案61.1.4 进给传动方案71.2 支承件及刹车设计81.2.1 床脚设计概述91.2.2 床脚的结构设计111.2.3 床脚与床身的连接方法141.2.4 刹车设计151.3 防护设计171.3.1 防护罩的类型及安装维护171.3.2 机床防护设计181.4 相关计算192 床脚及防护罩的数字化设计建模222.1 概述222.2 UG 软件功能模块222.2.1 UG 基于特征建模242.2.2 UG 工程图及装配模块252.3 床脚及防护罩的建模263 V 带传动 CAD 设计313.1 设计任务分析313.2 设计计算313.3 程序框图及初始程序段374 结论40致谢41参考文献42附件清单43盐城工学院机械工程系毕业设计说明书10 引言近几年来,随着电子技术、计算机技术、信息技术的发展并应用于机床领域,使机床的发展进入了一个新时代。自动化、精密化、高效化和多样化成为这一时代机床发展的特征,用以满足社会生产多种多样越来越高的要求。新技术的迅猛发展和客观需求的多样化,决定了机床必须多品种;技术的加速更新和产品更新换代的加快,使机床行业必须进行多品种的中小批生产,因此现代机床不仅要保证加工精度、效率和高度自动化,还必须有一定的柔性,即灵活性,使之能很方便地适应加工任务的改变。BL 系列台式车床的产品结构都是固定不变的,所不同的是产品的结构尺寸有所不同,而结构尺寸的差异是由于相同数目及类型的已知条件在不同规格的产品设计中取不同值而造成的。对于这类产品,我们可以将已知条件和及其它所有的随着产品规格而变化的基本参数用相应的变量代替;然后根据这些已知条件和基本参数,由 UG18.0 设计出模型及工程图来,这就是参数化的。当相关参数改变,产品随之改变,这避免了大量重复的造型。BL 系列台式车床有多种形式,可针对用户要求的不同而有所不同。本课题对台式车床床脚及防护罩的不同规格、不同用户的设计要求进行了总结,获得其本课题针对 BL 系列台式车床的设计优点,产品配置知识,这种知识即产品中的部件组成、各部件的功能、各部件之间的关系、车床零件的设计特点、不同部件中零件的精度要求等,以抽象出各类用于车床快速数字化设计的车床数字模型,为进行车床的快速数字化设计作好准备。传统的设计方法是通过二维图形来表达三维的产品 ,这是一种间接的设计方法 ,二维图形很不直观 。计算机辅助设计(CAD)的基本任务是利用计算机构造产品的三维几何模型 ,记录产品的三维模型数据 ,直接显示三维真实的形状效果 ,并可以对三维模型特征进行编辑。近年来 ,随着计算机的普及和计算机技术的飞速发展 ,制造行业 CAD 水平有了很大的提高 ,用三维 CAD 软件对产品进行设计并对相关数据资源进行管理已成为设计的一种趋势。在众多的 CAD 软件中 ,美国 UG 公司的 UG 软件是集 CAD/CAM/CAE 一体化的三维参数化软件 ,是当今世界上最为先进的计算机辅助设计、制造和分析软件。UG 中的 CAD 部分是基础 ,主要包括草图建模 (Sketching)、特征建模 (Feature Modeling)、自由曲面建模 (FreeForm Modeling)、装配建模(Assembly Modeling)、工程制图 (Drawing)等。它在设计、分析和制造领域里所提供的强大功能 ,将现代产品开发的能力提高到了一个崭新的水平。本课题利用 UG 软件提供的强大功能首先对 BL 系列台式车床的各零件进行特征造型,再生成相应的工程图,这样不仅能进行变结构设计,而且能进行变参数设计,实现了从二维设计向三维参数化建模的飞跃。利用 UG 软件的曲线、曲面及实体造型功能对数据进行修正,最终将修改好的数据缝合成三维实体模型。如果二维数据,BL 系列台车设计(床脚、防护罩)2则以 UGModing、UG/Drafting 模块,根据产品主要特征建立特征曲线,通过拉伸、旋转和布尔运算等,形成产品的主要结构特征,并利用相关的基准面、草图、曲线等对机床总体结构进行参数化,确定总体参数和局部参数,使所有部件整体相关当某个总体参数更改后、产品会按照原来设定的控制结构,几何关联性和设计准则自动地更新产品系统中每一个需要改变的零部件,并确保产品设计意图和整体性。在 UG18.0 平台上建立了 BL 系列台式车床床脚及防护罩的数字化模板,提高了设计的质量,避免了重复劳动,缩短了设计的周期。从本文可以看出,三维建模有着很大的优越性,主要表现在:(1)避免了设计的重复BL 系列台式车床为定型产品,其系列化、通用化的标准化程序较高。进行这些产品设计所采用的结构都是固定不变的,所不同的只是产品的结构尺寸,而结构尺寸的差异是由于相同数目及类型的已知条件在不同规格的产品设计中取值不同造成的,本课题建立了三维模型,当要生产不同规格的产品时,技术人员只需输入设计的主参数,就能得到相应规格的产品。从而大大节省了人力。(2)、提高了设计的质量、缩短设计周期在设计的开始,先对 BL 系列台式车床的总体方案进行设计,然后再利用计算机与人的交互作作用,充分发挥人、机各自特点,使得 BL 系列台式车床的设计更加准确、快速。运用 UG 软件进行三维建模,避免了重复设计,大大缩短了设计时间。BL 系列台式车床的的设计总体思路是:进行理论分析、方案比较及完成相关计算。同时利用 Unigraphics Solution 公司简称(UGS)的 UG18.0 软件进行建模,建立 BL 系列台式车床防护罩和床脚的模板。设计的具体步骤是:(1)在设计前到盐城机床厂进行设计前的实习,进一步熟悉车床的结构、特点及工作方式,为下一步的设计作好准备。(2)进行机床的总体方案设计,建立相关的理论基础,为下一步的建模作好准备。(3)根据 BL 系列台式车床的特点及特征参数,在 UG18.0 平台上完成该系列的建模。(4)对皮带传动进行 CAD 设计。本机床最终能完成各种车削加工。如:车削各种零件外圆、端面及圆锥面;钻孔、铰孔、及车削各种公制、英制模数、径节螺纹。可以广泛用于机械及其它行业,作单件及批量车削加工。盐城工学院机械工程系毕业设计说明书31、BL 系列台式车床的总体方案设计1.1、总体设计为了设计和制造质量好、效率高、重量轻、体积小、结构简单、使用方便的机床,在总体设计时根据机床的生产率和自动化程度、可靠性、效率和寿命及系列化、通用化、标准化程度来进行机床的总体设计。1.1.1 主要技术参数机床的主要技术参数包括主参数和基本参数,基本参数又包括尺寸参数、运动参数、动力参数。主参数,或称主要规格,表示机床的加工范围。机床的尺寸参数是指机床的主要结构尺寸,包括与被加工零件有关的尺寸;标准化工具或夹具的安装面尺寸;主要的结构尺寸。运动参数系指机床执行件,如主轴、工作台、刀架等的运动速度。动力参数一般指机床电动机的功率。BL 系列台式车床的主要技术参数如表 1-1 所示:表 1-1 机床的主要技术参数型号主要参数BL-1220 BL-1230 BL-1340机床上最大回转直径 304mm (12) 304 mm (12) 330 mm (13)横拖板上最大回转直径 170m(675) 170m(6 .75) 204mm(8)马鞍内最大回转直径 430mm(17) 430mm(17)464mm(18 .25)马鞍内有效长度 180mm加工能力横拖板行程 184mm(7 .25)主轴转速范围(9级) 602000rpm (9Steps)主轴孔径 40mm(1.5)主轴 主轴内孔锥度 MT5(Morse.)BL 系列台车设计(床脚、防护罩)4主轴端部尺寸 ISO-D5/ ISO- C5纵向进给量范围 0.0032-0.444mm横向进给量范围 0.0016-0.222mm公制螺纹加工范围 0.25-9mm(20 种)英制螺纹加工范围 4-72 n/1(33 种)模数螺纹加工范围 0.25-3.5(12 种)进给径节螺纹加工范围 8-144D.P(30 种)尾架套筒直径 10mm(1.25)尾架套筒行程 115mm尾架尾架套筒锥度 MT3主电机 1.1 KW /1.5KW1.1.2 总体布局及结构机床的总体布局设计对机床的制造和使用有很大影响。进行机床总体布局设计时可从两方面来考虑。一方面从机床内部考虑,要处理好工件与刀具相对关系,例如位置与工件、工件重量和形状特点等。同时还要保证机床的加工范围、工作精度、生产率和经济性等要求。确保所采用的工艺方法能实现所要求的工件和刀具之间相对位置关系和相对运动关系。另一方面还要考虑到机床外部的因素,也就是人机之间的关系。例如:外形、操作和维护等。工件的表面形成运动及机床部件的运动分配基本相同,但是工件的尺寸、重量和形状不同,这会引起机床布局的变化。车削盘类工件时,工件的尺寸不同、重量不同而使机床布局变化不一。当盘类工件 d1500 时,一般用端面车床加工。当直径 d第二版表 3-2,利用线性插值法求得 .5468.3240T=9.55 =9.55 (式 1-3)16nP4 mN140.6=9.95 3长边中点的剪应力(式 1-4) 4232max 928605.019pahbT短边中点的剪应力是短边上的最大剪应力 (式 1-5)max1由表 3-2 利用线性插值法求得 0.25796.023.76=0.7496=0.7496max1papa68.983、床脚的抗扭刚度计算床脚的抗扭刚度 (式 1-6)3hbGIt4由书表 2-2 查得弹性模量 E=196216Gpa,泊松比 0.26,2.0则剪应变模量 G= (式 1-7))1(2E4取 E=200Mpa, ,则 G=80Mpa5.0由表 3-2 线性插值法求得0.2594.0.239盐城工学院机械工程系毕业设计说明书21241.0床脚的抗扭刚度 =tGI pahb 3323 )1026(6041.8= pa14、床脚的弯曲强度计算=5.616 (式 1-8) 43321603 mbhIWhz 4610m弯曲强度 (式 1-9) MpaM9.10.5963maxax 4查表得 Q235 钢的许用应力 ,即 ,床脚的弯曲强度合乎要求。pa5、床脚应力和应变的关系在平面问题中,只需要考虑三个应力分量,即两个方向的正应力 和剪应yx,力 ,根据已知在平面应力问题中有形变分量 、 、xyxyE)1(2 xyxy则应力分量42)(1yxxE42)(yxy4)1(xyxyEBL 系列台车设计(床脚、防护罩)222、床脚及防护罩的数字化设计建模2.1 概述近年来,信息技术取得了迅速发展,特别是计算机技术、网络技术等取得了飞速的进步。实践证明,将信息技术应用于制造业的改造,是现代制造业发展的必由之路。80 年代初,先进制造技术以信息集成为核心的计算集成制造系统开始得到实施,在国内外已经有许多成功的范例。UG 建模技术是一种基于特征和约束的建模技术 ,具有交互建立和编辑复杂实体模型的能力。UG 建模充分发挥了传统的实体、表面、线框造型优势 ,能够很方便地建立二维和三维线框模型及扫描、旋转实体 ,并可以进行布尔操作和参数化编辑。其草图工具可供用户定义二维截面的轮廓线。特征建模模块提高了表达式设计的层次 ,使实际信息可以用工程特征来定义。例如 ,模块中提供了各种标准设计特征 ,如孔、槽、型腔、凸台、凸垫、圆柱、块、圆锥、球、管道、圆角和倒角等 ;同时 ,还可挖空实体创造薄壁件 ,并对实体进行拔锥以及从实体中抽取需要的几何体等。用户自定义特征模块 ,可以使用户用自定义特征的方式建立部件特征库 ,易于调用和编辑 ,提高建模速度。在 UG 中建立的三维模型 ,可直接被引用到 UG 的二维工程图、装配、加工、机构分析和有限元分析中 ,并保持关联性。如在工程图中 ,利用 Drafting 中的相应选项 ,可从实体模型提取尺寸公差等信息标注在工程图中 ,实体模型编辑后 ,工程图尺寸自动更新。UG 软件除了建模功盐城工学院机械工程系毕业设计说明书23能之外 ,还能进行着色、消隐和干涉检查 ,并可以从实体中提取几何特性和物理特性 ,进行几何计算和物理特性分析等 ,为塑料模具等机械产品设计提供了方便 ,是一种方便、快捷、值得推广的产品设计方法。对于本课题所研究的 BL 系列台式车床床脚及防护罩是属标准化、系列化产品,零件形状具有如下特点:不同系列的产品结构相似,特征可以通用;同一系列的零件形状结构基本相似,特征完全通用。本课题对 BL 系列台式车床采用数字化建模的方法对其进行特征建模,从而避免了重复建模,同时能得到适用于产品计算机辅助设计及制造的三维模型。2.2 UG 软件的功能模块UG 软件具有强大的建模、分析和加工功能,其建模技术结合了传统建模和参数化建模的优点,采用尺寸驱动技术,具有全相关的参数化功能,是一种“复合建模”工具。 应用 UG 的建模功能,可快速进行概念设计和详细设计,交互建立和编辑各种复杂零部件模型。根据已建立的三维零件模型,UG 的各种应用功能可对模型进行装配操作、创建二维工程图; UG 是由多种功能模块集成的软件,它不但具有强大的三维设计与图形编辑功能,而且还提供了先进的制造技术。它主要由以下几大主模块组成:1)实体建模(So1id Modeling) 该模块将基于约束的特征建模和显示几何建模方法紧密地结合成一体。使用户可充分运用集成于特征环境中的传统的实体、表面、线框造型的优势,方便地建立二维和三维线框造型、扫描和旋转实体、进行布尔运算及参数化编辑。它还提供用于快速、有效的概念设计的变量草图工具和用于一般建模和编辑任务的工具。2)特征建模(Feature Modeling) 该模块提高了表达设计的层次,设计信息可以用工程特征术语来定义。它支持建立和编辑下列各种标准的设计特征:孔、槽、型腔、垫、凸台、圆柱体、块、圆锥体、球体、管子、杆、倒圆和倒角等,还可以将实体控空变成薄壁件。特征用参数化定义并能对它的尺寸和位置做尺寸驱动编辑,存储在公共目录中的用户自定义持征也可加到设计模型中。3)自由曲面建模(Freefrom Modeling) 该模块支持复杂自由曲面,如机翼、进气道以及工业产品的造型设计。它可将实体建模和表面建模的技术合并,建成一个功能强大的建模工具组。其建模技术包括:沿曲线的通用扫描法,沿 1、2 和 3 根轨道方法按比例地建立形状,用标准二次曲线方法建立二次曲面体,建立圆形或二次锥体截面以及光滑桥接在二个或多个物体间间隙的曲面。对于逆向工程,也可以建立通过曲线点网格来定义的形状或通过点云来拟合的形状。对自由曲面模型编辑的方法有:修改定义的曲线,改变参数值,用图形或数学规则来控制,如变半径倒圆或变截面扫描功能。BL 系列台车设计(床脚、防护罩)244)用户自定义特征(UserDefined Modeling) 该模块提供一种利用用户定义特征概念去扑捉和存储零件族的方法,易于恢复和编辑。用户自定义特征建立后,将驻留在一个目录中,供使用该模块的任何用户访问。5)装配建模(Assembly Modeling) 该模块提供并行的、自上而下的产品开发方法。它的主模块在装配过程中可以进行设计和编辑。组件可以灵活地配对或定位,并且一直保持其相关性。装配件的参数化建模还可以描述组件之间的配对关系、确定通用紧固件组和其它复制的零件。这种体系结构允许建立非常庞大的产品结构,并为设计团队共享,团队成员始终保持与他人并行地工作。6)工程制图(Drafting) 该模块使设计者可以直观地从三维实体模型得到二维工程图。基于复合建模技术,该模块可生成尺寸与实体模型协调一致的工程图,并随实体模型的改变而同步更新工程图尺寸,包括消隐线和相关截面图在内的二维工程图也会自动更新。它支持 ANSI、IS0、DIN、JIS 等主要工业制图标准,并根据装配建模产生的信息,方便地绘制装配图,还可快速生成装配分解图。7)高级装配(Advanced Assemblies) 该模块可以管理、共享和评价数字模型,以完成一个复杂产品的全数字化装配模型,并可进行间隙检验,且可对硬干涉提供精确的答案。2.2.1 UG 基于特征建模在用 UG 进行建模的过程中,先建什么、后建什么,用什么方法来建立,虽然没有一种固定的建模顺序和建模方法,但是还是有一定规律可循的。一般应根据零部件的结构特点,先建立一个基本体素或扫描特征作为零件的毛坯,再参照零件的粗加工过程逐步创建零件的孔、键槽、型腔、凸台、凸垫及用户定义等特征,最后参照零件的精加工过程创建倒圆、倒角、螺纹、修剪和阵列等特征。当然,在建模的过程中,可根据建模的需要创建相关的参考特征,各特征的建立顺序应尽可能与零件的加工顺序一致。由于圆柱、块和锥等基本体素属非关联性特征,它们不与已建立的几何对象关联,因此,为保证模型的可修改性,在一个零件模型中创建的基本体素不要超过 1 个,而且基本体素一般作为第一个特征。Unigraphics 基于特征的建模过程是仿真零件的加工过程。1、毛坯毛坯取自成形特征(Form Feature),用作毛坯的成形特征如图所示 2-1 所示。体素特征(Primitive Feature):简单的解析形状块、柱、锥、球和管道。扫描特征(Swept Feature):截面线串拉伸、旋转、沿路径扫描。 盐城工学院机械工程系毕业设计说明书25图 2-1 用作毛坯的成形特征2、粗加工粗加工取自成形特征(Form Feature),用于仿真粗加工过程的特征如图 2-2 所示。向毛坯添加材料:凸台(圆柱、锥台)和凸垫(矩形、通用) 。由毛坯减去材料:孔、腔、键槽、沟槽。用户定义特征(User Defined Feature):可添加或减去。图 2-2 用于仿真粗加工过程的特征3、精加工特征操作(Form Feature)用于仿真精加工过程,如图 2-3 所示。布尔运算:求和(Unite)、求差(Subtract)、求交(Intersect)。边缘操作:边缘倒圆(Edge Blend)、面倒圆(Face Blend)、软倒圆(Soft Blend)、倒角(Chamfer)。面操作:拔模(Taper)、补片体(Patch Body)、简化体(Simplify Body)、偏置面(Offset Face)、约束面(Constrain Face)。体操作:挖空(Hollow)、螺纹(Thread)、缝合(Sew)、包裹几何体(Wrap Geometry)、比例(Scale)、修剪体(Trim Body)、分割体(Spit Body)、提升体(Promote Body)。图 2-3 用于仿真精加工过程的特征2.2.2 UG 工程图及装配模块UG 工程图基于建模应用中生成的三维模型建立和维护各种二维工程图。在制图应用中建立的图与三维模型完全相关,对模型做的任何改变自动地反映在图中。这种相关性可随时按需要对模型做改变。除相关性外,制图应用还有下列有用的特点:(1)一个直观的、易于使用的、图形化的用户界面。(2)建立完全相关的有自动消隐线处理与画剖面线的剖切视图的能力。(3)自动的正交视图对准。(4)大多数制图对象的编辑与建立是在同一对话框中,如尺寸、符号等。(5)用户可控制制图更新。UG 工程图由三部分组成:视图(包括读入视图、正交视图、放大视图、向视图及各种剖切视图);尺寸与各种注释;图框与标题块。BL 系列台车设计(床脚、防护罩)26UG 装配建模过程是建立组件装配关系的过程。对数据库中已存在的系列产品零件,标准件以及外购件可通过从底向上的设计方法加入到装配中来。加已存部件选项利用从底向上设计方法,通过加一部件到工作部件为一组件。这个部件可以是一个已存部件或一个部件家族成员。基本操作步骤如下:(1)选择组件部件 选择已打开的部件,或选择 Choose Part File 按键加入部件文件名,或利用光标选择一显示部件。(2)为组件加入一名字。默认是部件文件名。一个部件可被多个装配件引用,可分别取得不同的组件名。(3)选择 Change Ref.Set 按键,为组件规定一引用集。默认是整个部件。(4)选择组件放置的层。默认是工作层。(5)选择组件定位方法:绝对组件定位、配对定位、重定位。为了在装配件中建立组件间相关参数化的位置关系,在从底向上设计方法中定位组件的正确方法是:(1)第一个组件利用“绝对坐标系”定位。(2)第二、第三个组件利用“配对”定位。配对提示与技巧:(1)选择的第一个对象必须是从被配对的组件。选择的第二个的对象是从另一组件或从装配几何体。被配对的组件相对于基础组件定位在规定的约束位置中,基础组件不移动。(2)如果组件是由线框几何体组成,可以选择配对坐标系。当配对坐标系时,组件被充分约束,在两个被配对的组件间的关系是相关的。利用绝对坐标系定位基础组件以确保装配件存在于正确的坐标系中。(3)不能建立配对条件循环链:即配对组件 A 到组件 B;组件 B 到组件 C;组件 C到组件。(4)允许装配组件不被充分约束,即保留自由度箭头。(5)利用配对条件对话框上的预览 Preview 选项可以了解当前定义的配对约束将如何空位。(6)当一个新的约束不能求解时,配对条件对话框上的列错误成为有效,选择这个选项显示阻止求解的错误。2.3 床脚及防护罩的建模1、防护罩的建模及工程图的绘制BL 系列台式车床是系列化产品,在 UG18.0 平台上建立防护罩的模型后,可根据用户提出的不同要求尺寸来更改特征参数,以得到不同规格的防护罩。BL 系列台式车床的防护罩有多处,下面仅以前挡板来说明其建模及工程图绘制过程,具体过程如下:盐城工学院机械工程系毕业设计说明书27(1)【开始】【程序】Unigraphics V18.0;(2) 新建一个文件,进入 Modeling 模块,点击 图标,出现如图 2-4 所示对话框。点击 图标,出现如图 2-5 所示 Create Sketch 对话框,新建一个sketch000,进入草图模式。(3)建立如图 2-6 所示的轮廓草图,点击 图标进行定位,有尺寸约束和几何约束,定位后的图形如图 2-7 所示(由于挡板的长度较长,本文不完全显示出)。图 2-4 草图工具对话框 图 2-5 创建草图对话框BL 系列台车设计(床脚、防护罩)28图 2-6 轮廓草图 图 2-7 定位后轮廓(4)点击 对约束好的草图模型进行拉伸,完成前挡板的基本建模。(5)在此基础上对前挡板进行特征编辑,如 HOLE、PAD、BLEND、POCKET 等。最后得到前挡板的模型如图 2-8 所示。模型导航器如图 2-9 所示。(6)进入 Drafting 模块,将预先做好的图框模块插入到图中,如图 2-10 所示。图 2-8 挡板模型盐城工学院机械工程系毕业设计说明书29图 2-9 挡板模型导航器图 2-10 Drafting 插入图框(7)点击 图标添加视图, 出现如图 2-11 所示对话框。BL 系列台车设计(床脚、防护罩)30图 2-11 添加视图对话框图 2-13 装配配对关系对话框(8)添加视图后进行尺寸标注,并撰写技术要求。2、床脚的装配BL 系列台式车床是系列化、标准化产品,在 UG18.0 平台上装配好床脚的模型后,可根据用户提出的不同要求尺寸来更改其零部件的特征参数,装配模型随之改变,这样就得到不同规格的床脚。具体过程如下:(1)、 【开始】【程序】Unigraphics V18.0;(2)、新建一个文件,进入 Modeling 模块,点击 Application Assemblies,出现如图 2-12 装配工具条,同时打开 Assembly Navigator,进行盐城工学院机械工程系毕业设计说明书31装配。图 2-17 装配工具条(3)点击 图标添加装配零件,然后点击 出现如图 2-13 所示对话框。进行配对组件。(4)装配好的左床脚模型如图 2-14 所示。装配导航器如图 2-15 所示。图 2-14 左床脚 图 2-15 左床脚装配导航器这样建立三维模型可根据用户的要求来修改,当零部件的尺寸参数改变后,其装配模型、装配工程图随之改变。数据改变,产品随之改变,这避免了大量重复的造型。3、V 带传动 CAD 设计BL 系列台车设计(床脚、防护罩)3231 设计任务分析带传动的设计是比较典型、规范的。在完成机械传动系统的速比分配后,主要是对 V 带和带轮的参数进行选择和计算。1、设计的原始数据原始数据是一个实用 CAD 系统的设计和绘图的原始依据,原始数据可通过数据表检索,通过数据文件读入,也可以人机交互式输入。人机交互式输入可以分散输入和集中输入。在数据过程中应考察容错措施以避免操作造成计算结果的错误。三角带轮 CAD 系统得数据输入是采用人机交互式集中输入的方式。三角带传动设计的原始资料数据有:传动用途和工作条件(包括原动机类型、工作机械的载荷性质、每天工作小时数等)、传动功率、主动带轮的转速、从动轮的转速及传动位置要求等。2、数据的修改用户在进行交互式输入操作时,很难避免不发生错误。因此,在数据输入模块中设纠错函数,它的功能是当输入数据有误时,提供给用户纠正错误的机会。3.2 设计计算在设计之前必须了解零件的设计步骤及所采用的设计公式、曲线和数表,对曲线进行回归处理,获得拟合公式,对数表以表的形式将数据存储在有关的文件中提供数据检索用。在此基础上再编程.本节所查图表均来自徐锦康主编的机械设计第二版(P43-68)。1、三角带轮设计步骤普通 V 带的选用应保证在传动带不打滑的前提下能传递最大功率,同时要有足够的疲劳强度,以满足一定的使用寿命。其计算过程如下:1)、确定计算功率 Pca(1)由表 5-9 查得工作情况系数 K =1.2A(2)由式 P = K P =1.21.5KW=1.8KW (式 3-1)caA2)、选择 V 带型号查图 5-12(a)得选 Z 型 V 带。3)、确定带轮直径 dd1、 dd2(1)参考图 5-12(a)及表 5-3 选取小带轮直径 dd1 m71(2)验算带速 由式 vc= = m/s=5.35m/s (式 3-2)106nd10647盐城工学院机械工程系毕业设计说明书33(3)取带轮传动比 i=2dd2 mi142721)3-(式(4)从动轮转速n2= = r/min=720r/min (式 3-4)i1404)、确定中心距 和带长 Lda(1)按式 0.7(dd1 dd2 0210)() amd初 选 中 心 距 )5-3(式0. 7 m47142(149.1 a60取 3(2)计算带的基准长度 L0按式 L0 = 2 ( dd1 dd2 )+ (式 3-6)a02d14)-(a=(2 m)37()127(32940mm 查图 5-7 取带的基准长度 L d =900mm(3)计算中心距 a0a20dm)29403()7-3(式80(4)确定中心距调整范围(式 3-8)mLad)93.2(03.mx 7BL 系列台车设计(床脚、防护罩)34mLad)9015.28075.min 253(5)验算小带轮包角(式 3-9) 602871461812 ad5所以包角 合适5)、确定 V 带根数 Z(1)由表 5-7 查得 ,n 1 ,单根 Z 型md71 时及 min/1460in/20rrV 带的额定功率分别为 0.27KW 和 0.31KW。用线性插值法求 n1=1440r/min 时的额定功率 值0PP0=(0.27+ (1440-1200))KW12467.3=0.306KW(2)由表 5-10 查得 =0.03KW0(3)由表 5-12 查得包角系数 K =0.96(4)由表 5-13 查得长度系数 K =1.03L(5)计算 V 带根数由式Z 根 (式 3-10)03.196)03.6.(8)(0 LPca=5.42 根取 Z=6 根7)、计算单根 V 带初拉力 0F由表 5-5 查得 V 带的单位质量 q=0.06由式 F0= N5 )35.06)19.52(63.815()1.2( 22 qvKvzPca(式 3-11)N478)、计算对轴的压力 F Q盐城工学院机械工程系毕业设计说明书35FQ=2ZF N (式 3-12) )2165sin472(sin199)、确定带轮的结构尺寸小带轮的基准直径 采用空心结构,大带轮直径 dd2 = 142mm,采用孔md1板式结构。2、三角带轮的数据处理图 5-12(a)中曲线拟合成以下公式:带型号 Z:n1=867Pc 2A:n1=677PcB:n1=247Pc2C:n1=24 PcD:n1=7 Pc2E:n1= 1.16PcF:n1=0.329 Pc2以上六个公式的通式为:n 1=CC7 Pc2CC7=(867 677 247 24 7 1.16 0.329)图 3-1 中曲线拟合公式:带型号 Z:K =0.72+43L 2840.90iiLA:K =0.68+2.25 151iiB: :K =0.68+1.74L 284.iiC:K =0.7+9.64 9500ii LLD:K =0.78+3.38Li1E:K =0.706+4.95 29514.iiF:K =0.61+5.58L 030ii LL通式为:K =CC4+CC5L -CC6Li2iBL 系列台车设计(床脚、防护罩)36CC4=(0.72 0.68 0.68 0.70 0.78 0.706 0.61)CC5=(4.3E-4 2.25E-4 1.74E-4 0.964E-4 0.338E-4 0.495E-4 0.558E-4)CC6=(9.8E-8 2.52E-8 1.49E-8 4.48E-8 1.25E-9 1.33E-9)图 3-1 长度系数表 3-2(下页)中 P 与 V 的关系拟合成曲线方程如下:0带型号 O:P Vd)104./.7246.( 24109. A:P .0B:P Vd)765./2.9.( 2410. C:P V03481.0 D:P d)./.50.3( 2419. E:P V677.0F:P Vd)0.2/48.( 24109. 通式为 P CC321.0CC1=(0.246 0.449 0.794 1.48 3.15 4.57 7.85)CC2=(7.44 19.62 50.6 143.2 507.3 951.5 2440)CC3=(0.441 0.765 1.31 2.34 4.77 7.06 12)盐城工学院机械工程系毕业设计说明书37表 3-2 单根三角胶带所能传递的功率 P 0BL 系列台车设计(床脚、防护罩)383.3 程序框图及初始化程序段1、程序框图计算 PKpAc选取 1d开始初始化 p、u、g、n、h、eV 带带型选择,按拟合公式计算n ,按 min1 27c1n选择带型计算 21,nv选中心距、计算基准长度、验证包角按 的曲线拟合方程确定VP与0 p0按带周长与 K 的拟合方程确定 KLL计算 Z,确定带根数计算单根 V 带初拉力 F 及其对轴的0压力盐城工学院机械工程系毕业设计说明书392、初始化程序段#include#includemain()float p,n1,u,h;int g,e;char string30;Loopprintf(“功率 P:n”);scanf(“%f”,&p);printf(“小带轮转速 n1:n”);scanf(“%f”,&n1);printf(“传动比 u:n”);scanf(“%f”,&u);printf(“每月工作小时 h:n”);scanf(“%f”,&h);printf(“工作机载荷选项 g:n”);scanf(“%s”,str);char str1=“工作平稳”;char str2=“载荷变动小”;char str3=“载荷变动大”;char str4=“冲击载荷”;if(strcmp(str,str1)=0) g=1;if(strcmp(str,str2)=0) g=2;if(strcmp(str,str3)=0) g=3;if(strcmp(str,str4)=0) g=4;printf(“g=%dn”,g);char str5=“棉帘布及棉绳芯结构”;char str6=“化学纤维结构”;char STR30;if(strcmp(STR,STR5)=0) e=1;if(strcmp(STR,STR6)=0) e=2;printf(“%d”,e);printf(“输入数据是否修改:y/n”);BL 系列台车设计(床脚、防护罩)40char a;scanf(“%c”,&a);if(a=y) goto Loop;皮带传动的 CAD 设计在编写源程序方面,仍需做大量的工作,主要是表 4-2 程序的编制,这里仅仅是一个初步的构设。盐城工学院机械工程系毕业设计说明书414、结论本文对 BL 系列台式车床床脚及防护罩进行了结构设计,阐述了 BL 系列台式车床的总体方案设计及且数字化建模的思想和过程,完成了 BL 系列台式车床的皮带传动 CAD 设计及其脚刹上的力大小的验算。在 UG18.0 软件开发平台上,用 Modeling 模块及其部件间相关的建模工具完成了 BL 系列台式车床床脚及防护罩的建模及工程图的绘制;完成了机床的刹车设计并对机床的防护、冷却润滑等作了较为详尽的论述,阐述了 BL 系列台式车床的各部分有功能、特点及各部件之间的连接,对 BL 系列台式车床的数字化设计的大量基础性工作作了总结。本文在机床的冷却润滑及刹车设计方面较传统方法有所进步,在本次设计中以实体造型为基础,先建立床脚及防护罩的数字化模板再绘制二维工程图,这样根据用户要求修改方便,避免了设计的重复,提高了设计的质量,缩短了设计的周期,利用计算机与人的交互作作用,充分发挥人、机各自特点,使得 BL 系列台式车床的设计更加准确、快速。由于本人水平有限,本文还存在许多不足之处。本文中 V 带传动 CAD 设计只是初步的,还需进一步以程序化设计语言的形式来表示,本文仅仅是一个初步的构想。本书在参数化建模方面还不够成熟,在以后设计过程中还需进一步学习、深化,以便更好地利用在以后的数字化设计中。BL 系列台车设计(床脚、防护罩)42致 谢论文得以完稿,主要多方面对我无私的帮助。首先,衷心感谢我的指导教师,在做论文的过程中,老师提供了很多宝贵的意见和建议。老师渊博的学识、求真的态度、严谨的作风值得我在今后的科研、工作、生活中好好学习。其次,在做论文的过程中,得到的陈青老师的具体指导,对此表示衷心的感谢。再次,衷心感谢我的小组同学对我无私支持和帮助。最后,衷心感谢孙俊兰和周益民老师在做论文期间给予的指导和帮助。盐城工学院机械工程系毕业设计说明书43参考文献1 戴曙.金属切削机床设计.第一版.北京:机械工业出版社,1995,126-1532 杨书根 顾正机.普通车床床身与床脚的连接方法.机械工程师,2000,1:44-443 周明华.机床导轨防护罩配套选用与合理使用.机床与液压,1993,5:293-2954 徐锦康.机械设计.第二版. 北京:机械工业出版社,2001,51-685 刘鸿文.材料力学.第三版. 北京:高等教育出版社,1991,284-3326 吴卫东.UG 中结合 KF 与 UDF 进行变结构、变参数快速设计.计算机辅助设计与制造,2002,6:57-58 7 李勋祥.数字与数字化设计. 鄂州大学学报,2002,9(4):25-278 梁伟杰 王锦鸿. 碘在冷却液中的应用.表面技术,1997,26(5):44-449 周益民. 基于 WAVE 技术的组合机床 CAD 系统的研制.机械设计与制造,2002,2:24-2510 隋树生. C616 机床的刹车装置.低压电器,1992,5:50-5011 王庆林.UG/OPEN GRIP 实用编程基础.第一版.北京:清华大学出版社.2002,3-712 赵通关.国外机床冷却和润滑改进.金城科技,1993,3:35-3513 EDS COMPANY.UG MIDING EDS UNIGRAPHICS.199714 金振华.组合机床及其调整与使用. 第一版.北京:机械工业出版社,1994,604-61015 EDS COMPANY.UG OPEN GRIP REFERENCE VOLUME 1-3.199716 王启义 蔡群礼 胡宝珍.金属切削机床设计.第一版.沈阳:东北工学院出版社,1989,204-22417 Modeling User Manual V16.0 Unigraphics Solutions.199918 Drafting User Manual V16.0 Unigraphics Solutions.199919 张嘉钰 刘永强.Unigraphics 及其应用. 河北工业科技,1999,16(2):58-6020 白亚玲.基于 UG WAVE 的工装典型结构的参数化建立. CAD/CAM 与制造业信息化,2003,2:78-81BL 系列台车设计(床脚、防护罩)44附件清单1、左床脚装配图 BL10260 A0 1 张2、右床脚装配图 BL10278 A0 1 张3、电机底版部装图 BL10001 A1 1 张4、冷却箱部装图 BL10279 A2 1 张5、板零件图 BL98527 A4 1 张 6、冷却管支座零件图 BL10105 A3 1 张7、皮带轮零件图 BL10106 A4 1 张8、电机底板零件图 BL10114 A3 1 张9、皮带轮零件图 BL10118、119 A3 1 张10、挂轮罩零件图 BL10201、10240 A1 1 张11、挡板零件图 BL10212 A4 1 张12、承屑盘零件图 BL10219、245、253 A0 1 张13、后挡板零件图 BL10223、247、255 A3 1 张14、冷却箱零件图 BL10225 A2 1 张15、压板零件图 BL10270 A4 1 张16、挂轮罩零件图 BL10277、285 A3 1 张17、挡板零件图 BL10295 A3 1 张18、切削挡板零件图 BL10304、305、306、 A2 1 张BL10207、224、25219、挡板零件图 BL10317、318、319 A3 1 张20、前挡板零件图 BL10328 A4 1 张21、防护板零件图 BL10392 A4 1 张盐城工学院机械工程系毕业设计说明书4522、三维零件模型图集 22 张
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