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題目： 端面研磨器設(shè)計(jì)及三維實(shí)體造型 姓 名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）I摘 要近幾年隨著信息技術(shù)和光電技術(shù)的發(fā)展，對(duì)光學(xué)零件不僅需求量增加，而且對(duì)質(zhì)量和精度都提出了更高的要求，而研磨作為光學(xué)加工中的一種非常重要的加工方法，起著不可替代的作用，同樣，研磨作為超精密加工中的一種重要方法，必將大大促進(jìn)我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)（ATM）的發(fā)展，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力。本課題擬設(shè)計(jì)一種能自動(dòng)產(chǎn)生近似 8 字形軌跡的研磨裝置來(lái)替代人工研磨。需要解決的關(guān)鍵問題有確定研磨軌跡，確定研磨機(jī)構(gòu)的造型，三維造型等。關(guān)鍵詞：（研磨加工，超精密加工，研磨軌跡，三維造型）II ABSTRACTIn recent years, along with information technology and the development of photovoltaic technology, Optical components not only increased demand,but also its quality and precision have put forward higher requirements. Grinding as optical processing in a very important processing methods, plays an irreplaceable role. Grinding as an important method of ultra-precision machining, will greatly promote the development of China’s advanced manufacturing technology(ATM). IT is a strong impetus for the development of national economy. This project intends to design an automatically generated approximate 8-shaped track grinding device to replace manual grinding. Needing to address the key issures：Determining the grinding track ,Determining the shape of the grinding bodies,Three-dimensional modeling.Key words: (Grinding, Ultra-precision machining, Grinding track, Three-dimensional modeling)III 目 錄摘 要 ⅠABSTRACT .Ⅱ第一章 緒論 11.1 引言 .11.2 研磨機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .11.3 我國(guó)研磨機(jī)行業(yè)發(fā)展回顧和現(xiàn)狀 21.4 我國(guó)磨床行業(yè)存在的問題及今后的發(fā)展方向 .31.5 研究研磨機(jī)的意義與價(jià)值 3第二章 研磨軌跡的確定 42.1 研磨機(jī)構(gòu)的選擇 .42.2 輪系及各齒輪的具體選擇及計(jì)算 4第三章 研磨機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) .93.1 電機(jī)的參數(shù)選擇 .93.2 聯(lián)軸器的參數(shù)選擇 93.3 鍵的選擇 .93.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) .103.5 齒輪的參數(shù)選擇 103.6 滾動(dòng)軸承的參數(shù)選擇 .10第四章 研磨器的三維造型 .124.1 Pro/E 三維軟件的簡(jiǎn)單說明 124.2 實(shí)體建模的一般流程 .13IV 4.3 研磨機(jī)的具體建模操作 134.3.1 齒輪的三維造型 134.3.2 螺旋特征的三維造型 .174.3.3 軸，聯(lián)軸器，底座，研磨盤等零件的三維設(shè)計(jì) 17參考文獻(xiàn) .18致 謝 .191 第一章 緒論1.1 引言研磨機(jī)是用涂上或嵌入磨料的研具對(duì)工件表面進(jìn)行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面，內(nèi)外圓柱面，圓錐面，球面，螺紋面和其他型面。研磨機(jī)的主要類型有圓盤式研磨機(jī)，轉(zhuǎn)軸式研磨機(jī)和各種專用研磨機(jī)等。1.2 研磨機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研磨加工是一種古老的加工方法。早在幾千年前，人類就用石塊等作為工具用人力或畜力對(duì)獵具，刀具等進(jìn)行刃磨拋光。公元13世紀(jì)；我國(guó)采用砂紙磨削加工宮廷，廟宇的裝飾物；在17世紀(jì)我國(guó)就用馬匹拖動(dòng)天然石塊磨具對(duì)天文儀器上的銅環(huán)進(jìn)行磨削加工，但這些均不能稱之為磨床。真正的磨床按世界上統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，采用人造磨具作為切削工具的磨床誕生于十九世紀(jì)中期歐洲資產(chǎn)階級(jí)工業(yè)革命大發(fā)展時(shí)期，它雖比其他金屬切削機(jī)床大約晚了100年左右，但至今也已有了100多年的歷史，并得到了迅速發(fā)展。作為一種加工工藝，磨削是金屬切削加工中最古老的一種，而作為一種金屬切削機(jī)床，研磨機(jī)是最年青的?；仡檱?guó)內(nèi)外磨床發(fā)展的歷史，大致可分為以下三個(gè)階段：十九世紀(jì)中期至末期，即磨床的誕生階段；主要事件是1864年美國(guó)的Brown和sharpe在一臺(tái)車床上把車刀架換裝了人造砂輪，用于磨削縫紉機(jī)軸的外圓，標(biāo)志了磨床發(fā)展的歷史。十九世紀(jì)末到二次大戰(zhàn)前，這是磨床行業(yè)從誕生到形成較完整體系的階段。由于磨床的誕生實(shí)現(xiàn)了精密加工，促進(jìn)了量具和磨具的發(fā)展，改變了零件的單配加工狀況，出現(xiàn)了互換技術(shù)，為其他行業(yè)提供了發(fā)展的可能性。從二次大戰(zhàn)到現(xiàn)在，是磨床的質(zhì)量，性能，水平大發(fā)展階段。二次大戰(zhàn)以后，經(jīng)過生產(chǎn)恢復(fù)，從50年代中后期開始，在汽車，宇航，電機(jī)，軸承，工具，儀器等行業(yè)推動(dòng)下磨床出現(xiàn)了一次大發(fā)展。代表事件：1946年美國(guó)Norton公司為Ford公司制成了第一條曲軸磨削自動(dòng)線，開創(chuàng)了自動(dòng)化磨床的新紀(jì)元，開創(chuàng)了磨床用于大量生產(chǎn)的剛性生產(chǎn)線的一個(gè)開端。2 目前，隨著電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)，自動(dòng)化，控制測(cè)量技術(shù)和材料工業(yè)的發(fā)展，國(guó)外磨床的控制技術(shù)，磨削技藝，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及外圍設(shè)備均有了新的發(fā)展，達(dá)到了與70年代明顯不同的新高度。其主要發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)如下：1.磨床數(shù)控技術(shù)得到了迅速的發(fā)展磨床采用多微機(jī)，彩色圖形軌跡顯示的新一代數(shù)控技術(shù)是80年代磨床技術(shù)水平的主要標(biāo)志和最顯著的變化。其主要特征是：超大規(guī)模集成電路和磁泡存儲(chǔ)器的普遍采用；16位高速微機(jī)功能分布處理；彩色ORT的人機(jī)對(duì)話編程和圖形軌跡顯示；計(jì)算機(jī)矢量控制PWM伺服 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；PC可編程控制器等的擴(kuò)大應(yīng)用。2.以難磨材料為中心的高效強(qiáng)力磨削工藝的發(fā)展其主要特征為：60m/s高速磨削技術(shù)走向成熟和經(jīng)濟(jì)磨削技術(shù)的擴(kuò)大應(yīng)用；深切入緩進(jìn)給磨削機(jī)床在加工難磨合金等材料上取得顯著成果；采用OBN立方氮化砂輪在磨削硬，連續(xù)修整磨削，斜切入成型無(wú)心磨削等新工藝的出現(xiàn)等等。3.機(jī)床設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的新發(fā)展其主要特征為：在機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，積木化基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的功能模塊為基礎(chǔ)的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)；以靜動(dòng)亞軸承為標(biāo)志的自動(dòng)調(diào)位扇形塊軸承，整體多瓦軸承，成雙布置成形軸承為代表的機(jī)床材料和工藝改進(jìn)。4.向柔性化，無(wú)人化，超精密化的開拓研究其主要特征為：可自動(dòng)更換砂輪帶有自動(dòng)砂輪庫(kù)，工業(yè)機(jī)器人，自動(dòng)料倉(cāng)和機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)的柔性磨削單元或磨削中心已經(jīng)出現(xiàn)；為滿足軍工，電子，計(jì)算機(jī)技術(shù)的亞微米級(jí)磨削加工時(shí)代已經(jīng)開始。1.3 我國(guó)研磨機(jī)行業(yè)發(fā)展回顧和現(xiàn)狀我國(guó)磨床行業(yè)的起步比國(guó)外晚了近100年。在解放前，我國(guó)磨床行業(yè)幾乎是空白，較早在上海第三機(jī)床廠的前身—亞中鐵工廠于1944年仿制一臺(tái)液壓萬(wàn)能磨床。解放后從上海機(jī)床廠的前身—虹江機(jī)器廠于1950年8月仿制成功虹13型萬(wàn)能工具磨床開始，至今只有60多年的歷史。我國(guó)磨床行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了以下四個(gè)階段。1.1950-1957年為第一個(gè)階段，即仿制生產(chǎn)階段在繼1950年虹13型萬(wàn)能工具磨床以后，1953年上海，無(wú)錫機(jī)床廠先后仿制過各種 3 外圓磨床，內(nèi)圓磨床等等1953年開始武漢機(jī)床廠承擔(dān)起工具類磨床的生產(chǎn)，并仿制了萬(wàn)能工具磨，車床磨床等。到1956年底，全國(guó)磨床廠已有8家，1957年全國(guó)磨床產(chǎn)量已占機(jī)床總產(chǎn)量的11.5%。2.1958—1966年為第2階段，即自行設(shè)計(jì)階段3.1966—1976年為第3階段，開始成套供應(yīng)磨床產(chǎn)品階段4.1976年以后，為第四階段1.4 我國(guó)磨床行業(yè)存在的問題及今后的發(fā)展方向30 多年來(lái)，我國(guó)磨床行業(yè)雖然取得了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的要求和國(guó)外先進(jìn)水平相比尚存在很大差距?，F(xiàn)提出以下幾點(diǎn)供參考。1.合理組織生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益2.加強(qiáng)企業(yè)技術(shù)力量，加快產(chǎn)品開發(fā)3.積極發(fā)展品種，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需要4.提高產(chǎn)品質(zhì)量，貫徹各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)5.提高磨床控制系統(tǒng)和自動(dòng)化程度1.5 研究研磨機(jī)的意義與價(jià)值研磨機(jī)作為超高精度加工的主要手段，已經(jīng)成為了當(dāng)前制造業(yè)的性能瓶頸之一。為此各種對(duì)它的研究層出不窮，研究研磨機(jī)不僅能讓我們?cè)诖髮W(xué)四年所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，而且能夠?yàn)楫?dāng)前的機(jī)械制造業(yè)做出自己的一份力。4 第二章 研磨軌跡的確定2.1 研磨機(jī)構(gòu)的選擇為了能使設(shè)計(jì)的端面研磨機(jī)能產(chǎn)生近似8字型的運(yùn)動(dòng)軌跡，我就想到了在機(jī)械原理課上老師講到的輪系中的旋輪線結(jié)構(gòu)，能滿足本設(shè)計(jì)的要求。所以，我就采用輪系結(jié)構(gòu)作為該設(shè)計(jì)的主要機(jī)構(gòu)。2.2 輪系及各齒輪的具體選擇及計(jì)算綜合研磨范圍是100mm×80mm及A0圖紙的大小，我先試選外嚙合直齒圓柱齒輪，其模數(shù)M=2,齒數(shù)Z=30,齒厚B=20,總計(jì)4個(gè)，其中3個(gè)作為行星輪2如下圖，還有個(gè)作為主動(dòng)輪。選擇模數(shù)M=2,齒數(shù)Z=120 ,齒厚B=20的內(nèi)嚙合齒輪一個(gè)作為中心輪3，至于中心論1 ，我選用雙聯(lián)外嚙合直齒圓柱齒輪其模數(shù)M=2,齒數(shù)Z=60。圖 1其構(gòu)件的自由度 F=2，即中心輪 1,3，都能轉(zhuǎn)動(dòng)。所以要唯一確定行星輪 2 的運(yùn)動(dòng)，要附加中心輪 1,3 額外的轉(zhuǎn)矩。因此，中心輪 1,3 要用適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。姑且假設(shè)齒輪 3 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速為 ,齒輪 1 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速為 ,那么行星輪 2 上的一點(diǎn)??3 ??1可以用參數(shù)為 , 的函數(shù)來(lái)唯一確定。由以上齒輪參數(shù)可知， =90mm,設(shè)該點(diǎn)距離??1??3 ??1??2行星輪 2 的中心 為 r,并且該點(diǎn)在 的連心線上。??2 ??1??25 1. 假定系桿 H 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，（規(guī)定順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)），則，由理論知識(shí)得:= =(-1)× =- =- =-2, - =-2 +2 ,得 = ????13??1???????3????? ??2×??3??1×??2 ??3??1 12060 ??1???? ??3 ???? ??????1+2??33其中 ， 2|??1|| ??3 |此時(shí)， = =- =- ， ,得 =2????12??1???????2????? ??2??1 12 ??2?????=2?????2??1 ??2=3?????2??1 ??3???1此時(shí)，行星輪是任意一點(diǎn)的坐標(biāo)在 VB 軟件中有如下表示（注：在 VB 中，規(guī)定，一個(gè)單位等于 10 維特）橫坐標(biāo) X=2600+90 t+r ×10sin(2??60×??1+2??3 3 ) sin(2??60(2 ??3???1 )??)6 縱坐標(biāo) Y=1500+(-1)× ×10(90cos(2??60×??1+2??33 ??)???cos(2??60(2??3???1 )??))為了能得到旋輪線即近似的 8 字線軌跡，需要用 VB 編程軟件繪畫出在不同的 ， ??1，r 下，選擇合適的軌跡。??3其 VB 編程窗口如下圖 2其程序如下所示Option ExplicitPrivate Sub Command1_Click()Dim x As Single, y As Single, t As Single, r As Integer, n1 As Integer,n3 As IntegerConst pi = 3.14159265r = Val(Text1.Text)n1 = Val(Text2.Text)n3 = Val(Text3.Text)Line (200, 1500)-(5000, 1500)Line (5000, 1500)-(4800, 1350)Line (5000, 1500)-(4800, 1650)Line (2600, 3000)-(2600, 200)Line (2600, 200)-(2450, 350)7 Line (2600, 200)-(2750, 350)If Abs(n1) 2 * Abs(n3) ThenFor t = 0 To 10 Step 0.001x = 2600 + (-1) * (90 * Sin((pi / 90) * (n1 + 2 * n3) * t) - r * Cos((2 * pi / 60) * (2 * n3 - n1) * t - pi / 2)) * 10y = 1500 + (-1) * (90 * Cos((pi / 90) * (n1 + 2 * n3) * t) + r * Sin((2 * pi / 60) * (2 * n3 - n1) * t - pi / 2)) * 10PSet (x, y), RGB(255, 0, 0)Next tElseFor t = 0 To 10 Step 0.001x = 2600 + (90 * Sin((2 * pi / 60) * ((n1 + 2 * n3) / 3) * t) + r * Sin((2 * pi / 60) * (2 * n3 - n1) * t)) * 10y = 1500 + (-1) * (90 * Cos((2 * pi / 60) * ((n1 + 2 * n3) / 3) * t) - r * Cos((2 * pi / 60) * (2 * n3 - n1) * t)) * 10PSet (x, y), RGB(0, 255, 0)Next tEnd IfEnd SubPrivate Sub Command2_Click()Text1.Text = ““Text2.Text = ““Text3.Text = ““End Sub當(dāng)給 r, 賦予不同的值時(shí)，其產(chǎn)生的軌跡就會(huì)不同。當(dāng)取 r=0, =1400r/min, ??1??3 ??1=-500r/min(轉(zhuǎn)速順時(shí)針為正)，其運(yùn)動(dòng)軌跡是圓。圖案如下。??38 圖 3不符號(hào)要求。當(dāng)取 r=20 , =1400r/min, =-500r/min 時(shí)，其圖像如下所示??1 ??3圖 4上圖符合本課程的要求即該設(shè)計(jì)的研磨器的確能產(chǎn)生 8 字型的運(yùn)動(dòng)軌跡。所以我剛才試選的中心輪 1 模數(shù) M=2 ,Z=60 ,B=20,中心輪 3 模數(shù) M=2,Z=120,B=20,及行星輪 2 模數(shù) M=2,Z=30,B=20 符合要求。9 第三章 研磨機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)3.1 電機(jī)的參數(shù)選擇根據(jù)我所自行設(shè)計(jì)的研磨器，我先試選驅(qū)動(dòng)中心輪 1 的電機(jī)型號(hào)為 YX100L-2 其額定功率為 P 3KW,滿載時(shí)，額定電流 5.9A，轉(zhuǎn)速 n 2880r/min,效率 75%，功因數(shù)為 0.89，其輸入轉(zhuǎn)矩 T,由公式 T=9550P/n 得，轉(zhuǎn)矩 T=10N.m.,最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.2，質(zhì)量為35kg。驅(qū)動(dòng)中心輪 3 的電機(jī)型號(hào)為 Y315S-10,額定功率為 45kw,滿載時(shí)，額定電流 101A，額定轉(zhuǎn)速 590r/min,效率為 91.5%，功率因數(shù) 0.74，最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2，額定轉(zhuǎn)矩=9550×45/590=728N.m.注 YX 系列是由 Y 系列派生的，與 Y 系列相比，損耗下降，功率及功率因數(shù)提高，是新型節(jié)能產(chǎn)品，最適合長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，適合驅(qū)動(dòng)研磨機(jī)等設(shè)備。3.2 聯(lián)軸器的參數(shù)選擇聯(lián)軸器是連接兩軸使之一同回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩的一種部件。只有在機(jī)器停車的情況下才能把兩軸分離。我所選擇的聯(lián)軸器是剛性聯(lián)軸器中的凸緣聯(lián)軸器，所謂剛性聯(lián)軸器是指適用于兩軸嚴(yán)格對(duì)中并在工作中不發(fā)生相對(duì)位移的地方。凸緣聯(lián)軸器在剛性聯(lián)軸器中是應(yīng)用最廣的一種。這種聯(lián)軸器主要由兩個(gè)分裝在軸端的半聯(lián)軸器和連接它們的螺栓所組成。我所選的是按受剪螺栓對(duì)中方式的凸緣聯(lián)軸器，它的優(yōu)點(diǎn)是只要卸下螺栓即可，不用移動(dòng)軸，因此卸載簡(jiǎn)單方便。我所選的凸緣聯(lián)軸器是 GY 型它的孔徑為 25mm,其軸孔長(zhǎng)度 84mm,材料為 45 鋼，參數(shù)詳見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) GB/T 5843-2003.3.3 鍵的選擇鍵連接是通過鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件間的周向固定以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。我所選的鍵是A型普通平鍵。型號(hào)是GB/T 1096-2003鍵A 8×7×35。其中鍵的側(cè)面為工作面，對(duì)中性能好，靠側(cè)面來(lái)傳力，裝拆方便。鍵的截面尺寸是由軸徑來(lái)確定的。并參考轂長(zhǎng)選出鍵的長(zhǎng)度。其可能的失效形式有工作面（轂）被壓潰或磨損和鍵的剪斷等。10 3.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)軸是重要的機(jī)械零件之一。許多零件（如齒輪，帶輪等）都需要裝在軸上并和軸一起在軸承的支撐下繞軸心線回轉(zhuǎn)，傳遞轉(zhuǎn)矩。它們共同組成一個(gè)軸系。軸的分類按受載情況分為：轉(zhuǎn)軸，心軸，傳動(dòng)軸。本文主要是傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)。所謂傳動(dòng)軸，即是起傳遞動(dòng)力的作用，主要承受扭矩。軸的材料中，優(yōu)質(zhì)碳素合金鋼使用最為廣泛，45 鋼最為常用。它調(diào)制后具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。因此，我選擇 45 鋼作為傳動(dòng)軸的材料。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)詳見圖紙。3.5 齒輪的參數(shù)選擇齒輪傳動(dòng)的適用范圍很廣，和其他機(jī)械傳動(dòng)比較，齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度適用范圍廣。本設(shè)計(jì)所選用的齒輪是直齒圓柱齒輪。并且是開式傳動(dòng)（齒輪外露，不能得到良好的潤(rùn)滑）,那么它的主要參數(shù)如下：根據(jù)第二章研磨運(yùn)動(dòng)的軌跡，可知，中心輪 1 的模數(shù) M=2,齒數(shù) Z=60，齒厚 B=20，分度圓直徑d1=mz=2×60=120,齒頂圓直徑 da=d1+2ha=120+2×1×2=124,齒根圓直徑 df=d1-2df=120-2×1.25×2=115,分度圓壓力角 a=20°。中心輪 3 的模數(shù) M=2，Z=120，B=20，分度圓直徑 d3=mz=2×120=240,齒頂圓直徑 da=d3-2hf=240-2×1×2=236,齒根圓直徑df=d3+2×1.25×2=245,行星輪 2 的模數(shù) M=2，齒數(shù) Z=30 ，齒厚 B=20，分度圓直徑d2=mz=60,齒頂圓直徑 da=60+2×1×2=64,齒根圓直徑 df=60-2×1.25×2=55.它的齒廓曲線是漸開線。因?yàn)樗淆X廓嚙合基本定理，即齒廓曲線在相應(yīng)的接觸點(diǎn)的公法線通過按給定傳動(dòng)比確定的固定節(jié)點(diǎn)。還有采用漸開線的齒輪其嚙合角不變，而且漸開線齒廓嚙合具有可分性，這對(duì)齒輪的制造和安裝是十分有利的。之所以 3 對(duì)齒輪的模數(shù)，壓力角相等，是因?yàn)檫@樣符合正確嚙合的條件。這些齒輪可以用展成法加工。齒輪的材料我選用 40Cr,熱處理方式可選擇整體淬火后在低溫回火，其表面硬度可達(dá) 45HRC-55HRC。由于是開式齒輪傳動(dòng)，所以只要進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。3.6 滾動(dòng)軸承的參數(shù)選擇滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，由專門的軸承工廠成批生產(chǎn)。滾動(dòng)軸承由內(nèi)圈，外圈，11 和保持架組成。內(nèi)圈，外圈分別于軸頸及軸承座孔裝配在一起。滾動(dòng)軸承的材料選用強(qiáng)度高，耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造，其牌號(hào)為GCr15,淬火后硬度不低于61HRC-65HRC。工作表面要磨削拋光。滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)有：在一般工作條件下，摩擦阻力矩大體和液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承相當(dāng)，比混合潤(rùn)滑軸承要小很多倍；徑向游隙比較小，可使機(jī)器的軸向結(jié)構(gòu)緊湊；軸承組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封；不需要用有色金屬；標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本低。本設(shè)計(jì)所選用的軸承代號(hào)有，33205,33108 GB/T 297型號(hào)。12 第四章 研磨器的三維造型4.1 Pro/E 三維軟件的簡(jiǎn)單說明Pro/E 是全面的一體化軟件，可使產(chǎn)品開發(fā)人員提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間，減少成本，改善過程中的交流途徑，同時(shí)為新產(chǎn)品的開發(fā)和制造提供了全新的設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法。Pro/E 不僅提供了智能化的界面，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)操作更為簡(jiǎn)單，并保留了 Pro/E 將 CAD/CAM/CAE 三個(gè)部分融為一體的一貫傳統(tǒng)，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的全部過程提供概念設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)協(xié)同，產(chǎn)品分析，結(jié)構(gòu)分析，產(chǎn)品加工等功能模塊。Pro/E 的工作界面分為 8 個(gè)部分，主要有：標(biāo)題欄，菜單欄，工具欄，消息提示區(qū)，瀏覽器窗口，拾取過濾器，Web 瀏覽器打開/關(guān)閉條，及繪圖區(qū)。繪制草圖：Pro/E 是一個(gè)特征化，參數(shù)化，尺寸驅(qū)動(dòng)的三維設(shè)計(jì)軟件。創(chuàng)建特征時(shí)要首先繪制草繪截面并修改其尺寸值。二維截面圖是由二維幾何圖形數(shù)據(jù)，尺寸數(shù)據(jù)和二維幾何約束數(shù)據(jù) 3 個(gè)要素構(gòu)成。用戶在草繪環(huán)境中，可先繪制大致的二維幾何圖形，然后在進(jìn)行尺寸的修改，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)以正確的尺寸值來(lái)約束幾何圖形。除此之外，系統(tǒng)對(duì)二維截面上的某些幾何圖形會(huì)自動(dòng)的假設(shè)某些約束條件，如對(duì)稱，對(duì)齊，相切等，以減少尺寸標(biāo)注的困難，并達(dá)到整體約束截面外形的目的。草繪各工具欄簡(jiǎn)介：其中主要有，草繪器工具工具欄。繪制草圖的基本方法有：繪制線， ，繪制矩形，繪制圓，繪制橢圓，繪制圓弧等。還有編輯草圖，標(biāo)注草圖尺寸，幾何約束等技巧?；鶞?zhǔn)特征：通常作為模型設(shè)計(jì)中的參照，其也是創(chuàng)建編輯復(fù)雜模型不可缺少的工具?；鶞?zhǔn)特征作為單獨(dú)特征或某一特征組成員存在于模型中。常用的基準(zhǔn)有：基準(zhǔn)平面，其作用有，作為放置特征的平面；作為尺寸標(biāo)注的參照；作為視角方向的參照；作為定義組件的參考面；作為剖視圖的參考平面。此外，Pro/E 還提供了特征建模，高級(jí)特征的創(chuàng)建，實(shí)體特征編輯，曲面造型，零件實(shí)體裝配，鈑金件的基本成型模式，工程圖繪制等功能。13 4.2 實(shí)體建模的一般流程對(duì)于初學(xué)者來(lái)說，面對(duì)各種實(shí)體建模方法可能會(huì)有些不知所措。這里來(lái)大致講下實(shí)體建模的一般流程。1.啟動(dòng) Pro/E 后，單擊“文件”工具欄中的 “新建”按鈕，在“新建”對(duì)話框中點(diǎn)選“零件”單選按鈕，用戶可以接受系統(tǒng)自動(dòng)編號(hào)“prt0001” ，也可根據(jù)需要在“名稱”文本框中輸入新名稱，如“shiti” 。2.勾選“使用缺省模板”復(fù)選框，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建一個(gè)新的零件文件。 （選擇模板為“mmns_part_soild”,此模板是公制模板） 。3.在 Pro/E 設(shè)計(jì)環(huán)境中的工具欄中有一些常用的實(shí)體建模工具，用戶可以單擊工具欄中的按鈕使用相應(yīng)的工具。對(duì)于工具欄中沒有的零件實(shí)體建模按鈕，可以通過“插入”菜單調(diào)用。4.單擊不同按鈕可以選擇不同的工具，如單擊“基礎(chǔ)特征”工具欄中的“拉伸”系統(tǒng)就會(huì)打開“拉伸”操控板。5.在“拉伸”操控板中單擊“放置”按鈕，系統(tǒng)打開“放置”下滑面板。6.單擊“定義”按鈕，系統(tǒng)打開“草繪”對(duì)話框。在“模型樹”選項(xiàng)卡或繪圖區(qū)選取 FRONT 基準(zhǔn)平面作為草繪平面，接受系統(tǒng)默認(rèn)的參照平面和方向。7.單擊“拉伸”操控板中的“完成”按鈕生成拉伸特征；單擊“取消”按鈕放棄此次操作。4.3 研磨機(jī)的具體建模操作4.3.1 齒輪的三維造型模數(shù) M=2,齒數(shù) Z=30，60, 120,齒寬 B=20 的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的三維造型。大體思路：齒坯，齒形，設(shè)定參數(shù)，程序，再生。一 草繪 4 個(gè)圓用來(lái)作為齒頂圓，分度圓，齒根圓和基圓，草繪平面選取基準(zhǔn)平面FRONT二 更改 4 個(gè)圓的尺寸和名稱。修改 4 個(gè)圓的尺寸和名稱。選取這 4 個(gè)圓，長(zhǎng)按鼠標(biāo)右鍵，彈出快捷菜單，選“編14 輯”選項(xiàng)，顯示 4 個(gè)圓的尺寸，用鼠標(biāo)右鍵單擊任意尺寸并長(zhǎng)按一次，彈出快捷菜單，從中選取“屬性”選項(xiàng)，彈出“尺寸屬性”對(duì)話框，進(jìn)入“屬性”選項(xiàng)卡，在“值和公差”分組框的“公稱值”文本框中輸入“64”進(jìn)入“尺寸文本”選項(xiàng)卡，在“名稱”文本框中輸入新名稱“da” ，單擊“確定”按鈕，完成“da”的尺寸修改和更名。以此類推，其他 3 個(gè)圓的尺寸也照此操作。全部尺寸更改后結(jié)果如下所示：齒頂圓直徑 da=d+2ha.m=64分度圓直徑 d=m.z=60齒根圓直徑 df=d-2(ha+c).m=55基圓直徑 db=50(db 任取，后面通過關(guān)系式重新定義基圓的直徑的值)更新尺寸和檢查名稱。選擇菜單命令“編輯”/“再生” ，更新修改的尺寸。選取曲線并使其尺寸被顯示，在選擇菜單命令“信息”/“切換尺寸” ，尺寸以符號(hào)顯示，可一次查詢尺寸名稱是否正確。不斷選擇“切換尺寸”選項(xiàng)，可以使尺寸在數(shù)值與符號(hào)之間切換。三 添加關(guān)系式選擇菜單命令“工具”/“關(guān)系” ，彈出“關(guān)系”對(duì)話框，在該對(duì)話框中輸入以容。Alpha=20M=2Ha=1C=0.25D=mzDa=d+2*ha*mDf=d-2*(ha+c)*mDb=d*cos(alpha)單擊確定按鈕四 用方程生成漸開線曲線。選擇菜單命令：“插入”/“模型基準(zhǔn)”/“曲線” ，彈出菜單管理器，選擇“從方程”/“完成” ，系統(tǒng)提示“選取坐標(biāo)系” ，選取系統(tǒng)提供的缺省坐標(biāo)系。系統(tǒng)接著提示“選取坐標(biāo)系類型” ，選擇“圓柱”選項(xiàng)，在彈出的記事本中輸入以下參15 數(shù)方程。R=(db/2)/cos(t*55)Theta=(tan(t*55)*180)/pi-t*55Z=0輸入?yún)?shù)方程后退出記事本，單擊確定按鈕。得到漸開線曲線。五 創(chuàng)建漸開線與分度圓的交點(diǎn)，然后過該點(diǎn)創(chuàng)建基準(zhǔn)面“DTM1”選擇菜單命令“插入”/“模型基準(zhǔn)”/“點(diǎn)” ，按住“Ctrl”鍵并選取漸開線和分度圓，生成點(diǎn) PNTO。選擇菜單命令“插入”/“模型基準(zhǔn)”/“軸” ，按住 Ctrl 鍵并選取基準(zhǔn)面“RIGHT”和“TOP”生成“A_1” 。選擇命令菜單“插入”/“模型基準(zhǔn)”/“平面” ，按住Ctrl 鍵并選取“A_1”和“PNTO” ，生成基準(zhǔn)平面“DTM1” 。六 創(chuàng)建鏡像平面。選擇命令菜單“插入”/“模型基準(zhǔn)”/“平面” ，按住 Ctrl 鍵并選取軸“A_1”和基準(zhǔn)面“DTM1”，輸入旋轉(zhuǎn)角度“3” ，得到鏡像平面“DTM2”(輸入角度=360/Z/4。七 復(fù)合漸開線曲線轉(zhuǎn)入“繼承”狀態(tài)。選擇菜單命令“應(yīng)用程序”/“ 繼承” ，選擇菜單命令“插入”/“模型基準(zhǔn)”/“曲線” ，彈出“曲線選項(xiàng)”子菜單，選擇“復(fù)合”/“完成” ，彈出“曲線類型” ，選擇“精確”/“完成” ，彈出“鏈”子菜單，接受默認(rèn)選項(xiàng)，選取漸開線后，選擇“完成” ，最后確定得到復(fù)合曲線。轉(zhuǎn)回“標(biāo)準(zhǔn)”狀態(tài)。選擇菜單命令“應(yīng)用程序”/“標(biāo)準(zhǔn)” ，回到“標(biāo)準(zhǔn)”狀態(tài)。八 鏡像漸開線選擇步驟七的復(fù)合曲線后，選擇菜單命令“復(fù)合”/“鏡像” ，彈出“鏡像”操控板。選取鏡像平面“DTM2”,單擊完成按鈕，完成鏡像。九 創(chuàng)建圓柱實(shí)體選取基準(zhǔn)面 FRONT 為草繪平面，圓柱直徑等于齒頂圓直徑，圓柱高度為 20。十 創(chuàng)建齒槽特征。十一 齒根倒圓角 0.2十二 添加關(guān)系式16 選擇菜單命令“工具”/“關(guān)系” ，彈出“關(guān)系”對(duì)話框，在模型樹中選取齒根圓，圓角尺寸符號(hào)出現(xiàn)，在“關(guān)系”中添加 d31=0.38*m，選取圓柱齒輪，圓柱高度符號(hào)出現(xiàn)，在“關(guān)系”中添加 d25=20，然后單擊完成按鈕。十三 齒槽與齒根圓角構(gòu)成組十四 陣列組選取組，選擇菜單命令“編輯”/“陣列” ，陣列類型為“軸”參照選軸“A_1”陣列個(gè)數(shù)30 個(gè)，增量角度為 12。十五 程序編輯設(shè)計(jì)選擇菜單命令“工具”/“程序” ，彈出菜單管理器，選擇“編輯設(shè)計(jì)”選項(xiàng)，在彈出的記事本中增加和刪除部分內(nèi)容。增加內(nèi)容有：M NUMBER“模數(shù)”Z NUMBER“齒數(shù)”C NUMBER“徑向間隙系數(shù)”ALPHA NUMBER“壓力角”B NUMBER “齒輪寬度”關(guān)閉記事本，系統(tǒng)提示“要將所修改體現(xiàn)到模型中?”單擊是按鈕，在彈出的“程序”子菜單中選擇“編輯設(shè)計(jì)”選項(xiàng)， “得到輸入”子菜單中選擇“輸入”選項(xiàng)，彈出“INPUT SEL”子菜單，選取“選擇全部”/完成選取，分別為 6 個(gè)參數(shù)輸入數(shù)值，壓力角為“20” ，模數(shù)為“2” ，齒數(shù)為“30” ，齒頂高系數(shù)為“1” ，徑向間隙系數(shù)為“0.25” ，齒輪寬度為“20”。十六 繼續(xù)添加關(guān)系式選擇菜單命令“工具”/“關(guān)系” ，彈出“關(guān)系對(duì)話框，在模型樹中選取陣列特征，陣列特征符號(hào)出現(xiàn)，在“關(guān)系”中添加如下關(guān)系式D32=360/z17 P35=z選取鏡像平面“DTM2”,尺寸符號(hào)出現(xiàn)，在“關(guān)系”中添加如下關(guān)系D13=360/4/z完成后單擊確定按鈕。十七 修改參數(shù)選擇菜單命令“編輯”/“再生” ，彈出菜單 管理器，選擇“輸入” ，選取齒數(shù) Z=60 以及Z=120，修改完成后，再次選擇菜單命令“編輯”/” 再生”即可給出所要的齒輪。4.3.2 螺旋特征的三維造型創(chuàng)建螺紋，選擇菜單命令“插入”/“螺旋掃描”/“切口” ，選擇“常數(shù)” ， “穿過軸”/“右手定則” ，選擇 TOP 作為掃描軌跡的平面進(jìn)入草繪環(huán)境，使用中心線繪制旋轉(zhuǎn)軸線，單擊直線按鈕繪制掃描軌跡，單擊確定，輸入節(jié)距為 1.5，再繪制螺紋截面并約束 3 邊相等，得到螺紋。本設(shè)計(jì)的螺母，螺釘?shù)娜S繪制方法，大體如上，具體點(diǎn)操作由于篇幅問題，不在細(xì)細(xì)講述。大體原理如上所述。4.3.3 軸，聯(lián)軸器，底座，研磨盤等零件的三維設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用繪制草圖，拉伸，旋轉(zhuǎn)，掃描，螺旋等技巧結(jié)合 CAD 零件圖上的尺寸建模。18 參考文獻(xiàn)[1] 徐灝主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991[2] 華紡，哈工大，天大主編．機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè)．上海：上?？萍汲霭嫔?，1981[3] 翁世修，王良中編著．金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)．上海：上海交大出版社，1987[4] 哈工大編． 《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》 ．黑龍江：黑龍江人民出版社,2005[5] 謝家瀛編． 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 [6] 沈世德等編著．實(shí)用機(jī)構(gòu)學(xué)．北京：中國(guó)紡織出版社，1997[7] 楊建東，田春林等． 《高速研磨技術(shù)》 ．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003 [8] 姜學(xué)文． 《超精研拋技術(shù)》 ．北京：國(guó)防工業(yè)出版杜，1988 [9] 李伯民，趙波等． 《現(xiàn)代磨削技術(shù)》 ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [10] 顏柏樺． 《新型平面研磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)軌跡分析》 ．機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [11] 鐘亞茜，田莉．立式雙面研磨機(jī)變形機(jī)理探索．企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2004，23[12] 劉德福,段吉安,鐘掘．光纖連接器端面研磨裝置運(yùn)動(dòng)分析．光學(xué)精密工程，2006，02 [13]邱龍輝等編著．SolidWorks 三維機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例教程．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007[14] Morozov N, Petrov Y. 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Moscow:Moscow State Mining University Press.19 致 謝本設(shè)計(jì)論文是在教授的悉心指導(dǎo)下完成的。因此在這里要感謝老師這半年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)。在做設(shè)計(jì)當(dāng)中，不可避免會(huì)遇到很多問題。如輪系的計(jì)算，軌跡的數(shù)學(xué)計(jì)算，Pro/E 的三維繪圖，及動(dòng)畫制作，CAD 的綜合運(yùn)用，及零件的適當(dāng)選取等。正如一開始做時(shí)的束手無(wú)策那樣，我在那段時(shí)間中顯的有點(diǎn)迷茫，無(wú)從下手，在老師的指導(dǎo)下，他讓我先從學(xué)習(xí)三維軟件 Pro/E 開始，結(jié)合他給我的資料，以及他的鼓勵(lì)與肯定，使我很快的走出了迷茫的陰影。自信的迎接接下來(lái)的挑戰(zhàn)。每周星期一，星期四是見老師的時(shí)候，我總是準(zhǔn)時(shí)去，認(rèn)真的對(duì)待。從不馬虎。他在上次見面時(shí)給我指出的不足，與希望我達(dá)到的目標(biāo)，我總能在下次的見面時(shí)做到。時(shí)間過得很快，不知不覺間，六月即將來(lái)臨。這也意味著答辯將近了。我也更加努力，趕進(jìn)度，終于不負(fù)眾望，順利的完成了本設(shè)計(jì)論文。在這里我要再次感謝辛勞的老師，正是因?yàn)橛心闹笇?dǎo)，我才完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。還要感謝我宿舍的舍友，是他們的包容與幫助，讓我有了挑戰(zhàn)的勇氣與信心。時(shí)光荏苒，歲月如斯，讓我們揮手告別輝煌的六月，去迎接充滿未知與機(jī)遇的未來(lái)!