光学磨床主轴设计及三维建模

3 主轴部分的设计3.1主轴设计的主要内容轴的结构设计是根据轴上零件的安装，定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形XXXXXXXXXX.此处删除无数+N个字，完整设计请加扣扣:2215891151a.是运行在Windows操作系统上的CAD工具:Solid Edge是真正的原创Windows软件。Solid Edge与Microsoft Office兼容，这使得设计师们使用CAD系统时，能够进行Windows下的字处理、电子报表、数据库、演示和电子邮件包等，也能与其它OLE兼容系统集成。用户通过帮助教程，不用培训也可以自行掌握基本的Solid Edge技术。可以说，Solid Edge是一个彻底的“傻瓜型，三维CAD设计软件，适合于广大的设计人员使用。b.允许二次开发：因为Solid Edge完全支持OLE2的标准并提供了自动化接口，用户可以使用开发语言，如VB或VC，在其之上进行二次开发，编写具有自己企业特点的应用程序。c.具有系列连动的参变数设计和特征技术:区别于低端软件，Solid Edge是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统。它是为设计人员专门开发的易于操作的实体造型系统，并完全执行设计工程师的意图。专业设计人员完全可以利用参变数技术，完成几乎任何机械零件或装配件的造型，并且可以把Solid Edge特征保存在特征库内供以后使用。d.容许二维转三维自动完成:Solid Edge通过绘制轮廓而生成实体。它的二维绘图模块充分体现了参数和变数技术的完美结合。设计人员可以在二维状态任意徒手绘图，毫不受约束地表达设计思想,使设计人员在概念设计时得心应手，并立刻转成三维图。e.基于数学关系式变量表和零件族:设计人员可以利用Solid Edge变量表的技术，针对一些关键尺寸建立数学关系式，使产品“活”起来。用户只要改变关键尺寸，就可以得到形状和性能各异的零件，并通过零件族的功能存储起来。这样，工程师设计了一个零件后，实际上是设计了一个系列的产品。Solid Edge流技术使人们工作得更好，计算机运转得更快，进而企业获益更高,很快会回报客户的投资。f.视觉多层次的装配设计:Solid Edge的装配采用树状的管理方式。一个装配件内可以包含多个子装配件和零件，层次清楚并易于管理。Solid Edge包含一个独特的爆炸环境，可以在保留装配结构和零件关系的同时，使系统按预先设定的方向自动爆炸装配件。g.独立的钣金设计模块:Solid Edge的钣金功能非常强大，包括平面特征、多重弯曲、凸缘、切割、自动展平、弯折和斜角等十余项功能，足以完成极其复杂的钣金设计。Solid Edge的最新版本更增加了诸如打折、凹坑和特殊孔等功能，可以造出散热器气窗和冲压孔等各种冲压和冷拔特征，并能展开天圆地方类的钣金表面。h.优化了的模塑和铸造设计:Solid Edge模塑加强模块为模塑零件造型树立了一个新的典范。如分割零件、替换面优化了模塑业的造型过程。模塑加强模块还包括附加的曲面造型命令、如替换曲面、扫描和放样，曲面命令能帮你轻松地实现模塑零件的造型。i.复杂造型的演示渲染功能：Solid Edge模塑加强模块提供了一系列新的复杂特征，专门用于较为复杂的模塑和铸造设计的造型。设计人员可以快速完成高品质的Solid Edge零件和装配件渲染功能，用于演示、设计、查询、销售或其它目的。4.3 Solid Edge建模的操作方法4.3.1 简单三维实体建模技术下面介绍生成简单三维实体所用的拉伸、旋转、扫描和混合等基本操作方法和技巧。拉伸特征是将一个用草图描述的轮廓或横断面沿垂直于横截面方向延伸一段距离后所生成的特征。草图、拉伸方向和拉伸长度是拉伸特征的 3 要素。旋转特征是草图轮廓或横断面，绕旋转中心线转动扫过的轨迹所形成的特征。其中，草图轮廓、旋转中心线和旋转角度构成了旋转特征的 3 要素。扫描特征是由一组草图轮廓或横断面，沿某一路径扫掠所形成的特征。扫描路径和扫描轮廓是扫描特征的必备要素。混合特征是一组空间轮廓按一定的顺序，在轮廓之间进行过渡生成的特征。混合特征的生成必须具备两个或两个以上的轮廓，其中轮廓可以是草图也可以是其它特征的面，甚至可以是一个点。 简单三维实体的建模方法一般可以归纳为：a. 由基本体素产生标准几何体特征(方块、圆柱、圆管、圆锥、球等特征)；b. 由满足约束条件的截面轮廓二维草图经过拉伸/旋转生成三维特征；c. 沿路径配置的二维几何图形经扫描/蒙掠生成曲面实体特征；d. 结合以上3种方法，利用三维实体特征间的布尔运算(交/并/差)生成新的实体。建模中参数的约束有两种形式：一是几何约束，包括相互平行、相互垂直、相互同心、相互共线和等长等，几何约束是确定要素之间的几何关系，这种约束关系（具有参数化性）在后面的设计中是保持不变的；二是尺寸约束，包括长、宽、高、角度、半径，距离等，这种约束用于确定要素之间的尺寸大小和相对距离。4.3.2 复杂三维实体建模技术在实际建模过程中，简单特征可能通过以上任一种方法完成；但对复杂特征，常规的特征操作已难以满足设计的要求，这时可以采用参数和关系式等辅助工具和环形折弯、唇、螺旋扫描等高级特征功能。尽管机械产品的结构形式千差万别，用途和工作原理也各不相同；但在计算机上进行三维实体建模还是有一些规律可循，特别是复杂三维实体的建模方法。复杂三维实体的建模过程一般为：零件结构分析特征分解基准体系分析创建基本特征创建附加特征。a.零件结构分析：在三维建模前，一般要根据零件的总体构造特点与零件工作功能机理对零件进行结构分析，把关联关系比较紧密的一些特征作为一个特征集，这样可以把一个复杂零件分成几个类似“零件”的特征集，并分析这些特征集之间的位置关联关系，确定特征集之间的建模顺序。b.特征分解：是将一个零件分解为一个具体特征的细化过程，是对复杂设计特征（或功能特征）进行体素分解，将复杂的设计特征分解为简单的设计特征，如草图拉伸特征，孔、倒角特征以及圆柱、方块、圆锥等体素特征，以便进行基于特征的建模。特征分解得到的体素应满足以下条件：一是分解后的体素具有几何意义和工程意义；二是分解后的体素具有还原性，其布尔运算形成的特征应能还原成被分解的特征。c.创建基本特征：同简单三维实体建模技术。d.创建附加特征：包含可叠加在基本特征中或从基本特征中剪切下来的附加特征，如孔、螺纹、倒角、圆角、退刀槽等局部特征和加强筋。4.4主轴系统部分零部件建模4.4.1主轴建模主轴系统主要是主轴带动磨头做旋转运动，由主轴和主轴支撑和安装在主轴上的传动件和密封件组成，下面是主轴系统部分建模图4.1 主轴图4.2 小轴图4.3 蜗杆图4.4 螺钉图4.5轴承支撑图4.6支座的模型图图4.7花键轴承的模拟5.磨床主轴的模型装配装配设计所涉及的对象是立体的工业产品。装配设计的优劣，对于缩短产品的开发周期，提高设计质量，降低装配成本有着显著的影响。对处于设计阶段的工业产品，比较直观的评判是在计算机上仿真产品的实际装配过程，实现由可视化方式展开并改进产品性能的目的。另外，Solid Edge多个设计师在同一装配件并行工作时，可以随时看到其他设计师的工作情况在完成磨床主轴的零件建模之后,就可以进行装配了。可以直接用Solid Edge中的快速装配、贴合、面对齐、轴对齐、相切等命令将所有零件模型按要求先装配成部件，然后再加以装配形成完整主轴系统的模型。完成总装配，如图5.1 图5.1光学磨床主轴总装配图模型Solid Edge中创建爆炸视图，同时保持装配件结构和零件的相互关系。如图5.2 图5.2光学磨床主轴设计三维爆炸图6结论通过PM500平面磨床主轴系统模态分析，可以得出主轴的工作转速远低于主轴的临界转速，主轴在工作时不会发生共振。从主轴的各阶固有振型可以看出，主轴在按固有振型振动时，砂轮的安装端变形较小，振动量值也小，所以主轴对于磨削加工中所造成的误差很小，验证了主轴设计的合理性。主轴的模态频率能够用来预测机床各运动部件之间的动态干扰的可能性，通过合理的结构设计可避开共振频率，这为机床主轴系统的设计改进提供有力的理论依据和改进思路。对主轴部件结构的改进设计后，主轴的空心结构引入了仿生学设计理论，液体静压轴承的应用，消除了滚动轴承支承主轴由于轴承外套内孔、内圈外径及滚动体的形状误差所引起的主轴回转中心产生的“飘移”现象，使主轴的回转精度得到极大的提高。砂轮主轴采用花键联接，大大减小了主轴中心的倾斜程度，减小了主轴的振动。新的结构设计改善了影响主轴部件精度的诸多因素，可提高PM500平面磨床的加工精度、加工质量和生产效率。参考文献1 机械设计手册M（同类书籍） 2 李哲,新编中文 AutoCAD 2005 机械设计短期培训教程,西北工业大学出版社,2005.4 3 尹常治，机械设计制图M. 高等教育出版社,2004.10 4 马保吉，机械设计基础N. 机械工业出版社,2005.9 5 孔庆华，机械设计基础M. 同济大学出版社,2004.7 6机床设计手册编写组编机床设计手册M. 第四册：液压、气动系统设计及机床现代设计方法北京：机械工业出版社,1997 7 机床故障诊断与检修丛书编委会编，磨床常见故障诊断与检修 N. 北京：机械工业出版社,20008 王隆太.先进制造技术M. 北京：机械工业出版社.2010.9.26-329 刘思宁.大学生毕业设计全程指导M. 机械类.西南交通大学出版社10 李建永.机电一体化系统设计基础M. 中央广播电视大学出版社11 李海萍 机械设计基础课程设计M 机械工业出版社 12 刘晋春、白基成、郭永峰主编.特种加工M. 北京：机械工业出版社.2010年1月 13 Development of Non-Quenched Prehardened Steel for Large Section Plastic Mould Original Research Article Journal of Iron and Steel Research, International, Volume 16, Issue 2, March 2009, Pages 61-6714 BIRCH J. Porosity in pressure die casting J. Die Casting World, 1999 ( 3) : 14- 2015 Modelling of yield length in the mould of commercial plastics using artificial neural networks Materials & Design, Volume 28, Issue 1, 2007, Pages 278-286 1987.08致 谢为期三个月的毕业设计业已经结束。回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折，但却让我感到受益匪浅。这次设计使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题方面得到依次较好的锻炼，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，缩短了我与工厂技术人员的距离，为我以后从事工程技术工作奠定了一个良好的基础。同时也让我了解目前我们这个专业所处的位置。本次设计任务业已顺利完成，但由于本人水平有限，缺乏经验，难免会留下一些遗憾，在此恳请各位专家、老师及同学不吝赐教。此次毕业设计是在XXXX老师认真指导下进行的。XXXX老师经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我的思想，引导我的设计思路。在历经三个多月的设计过程中，一直热心的辅导。其他同学也有对我在设计过程中给予帮助。在此，我忠心地向他们表示诚挚的感谢和敬意！毕业设计（论文）知识产权声明本人完全了解XXXX大学有关保护知识产权的规定，即：本科学生在校攻读学士学位期间毕业设计工作的知识产权属于XXXX大学信息工程学院。本人保证毕业离校后，使用毕业设计工作成果或用毕业设计工作成果发表论文时署名单位仍然为XXXX大学信息工程学院。学校有权保留送交的毕业设计的原文或复印件，允许毕业设计被查阅和借阅；学校可以公布毕业设计的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计。（保密的毕业设计（论文）在解密后